La estabilidad del color Natural

Los alimentos son esenciales para los seres humanos, afectando su salud y supervivencia. People's necesidad de alimentos no ha cambiado, pero los tipos de alimentos han cambiado significativamente. En tiempos antiguos, los humanos cazaban animales y recolectaban plantas para alimentarse. Hoy en día, la nueva era de los seres humanos es inseparable de la demanda de alimentos industriales. Esta demanda también ha promovido la innovación en la apariencia, el sabor y la vida útil de estos productos. La promoción del comercio de productos básicos y la mejora de la eficiencia del transporte también han aumentado la demanda de alimentos transportados a largas distancias. En esta situación, mantener la calidad de los productos es de suma importancia. Desarrollo de alimentos como primera línea, el uso de aditivos alimentarios para reducir los cambios alimentarios es, en la mayoría de los casos, una opción rentable. Existe una amplia gama de aditivos alimentarios que deben satisfacer la demanda del mercado y la producción de la industria alimentaria, al tiempo que se garantiza el cumplimiento de las leyes y normativas pertinentes [1].

A review of the stability of natural colors, including an introduction to the definition of natural colors, their structure, sources, functions, and biological effects, and a brief comparison with artificial colors, introducing their advantages and disadvantages. In addition, natural colors are classified by source, focusing on the enumeration of plant and animal sources to show common sources of natural colors. The discussion of the La estabilidad de los colores naturales focuses on four aspects: factors affecting natural colors, methods for determining the stability of natural colors, methods for improving the stability of natural colors, and the current state of development of natural colors. Existing technical methods and opinions are summarized, and a look to the future is also provided.

1 resumen de aditivos alimentarios

1.1 definición Legal de aditivos alimentarios

La Comisión del Codex Alimentarius (CAC) define un aditivo alimentario como "una sustancia, que normalmente no se consume como alimento por sí mismo ni como un ingrediente de los alimentos comunes, tenga o no valor nutricional. La sustancia se añade a un alimento porque es una parte necesaria del proceso (incluso sensorial) para la producción, procesamiento, preparación, tratamiento, envasado, box, transporte o almacenamiento del alimento, o porque se desea que él o sus subproductos se conviertan en un componente del alimento (directa o indirectamente), o porque afecta a las características del alimento. El término no incluye contaminantes o sustancias añadidas para preservar o mejorar las cualidades nutricionales." En China, los aditivos alimentarios se definen como "sustancias sintéticas o naturales añadidas a los alimentos para mejorar su calidad y color, aroma y sabor, así como para las necesidades de conservación y procesamiento. "La norma para el uso de aditivos alimentarios (GB2760-2014) clasifica las funciones de los aditivos alimentarios en 22 categorías, como agentes antiaglomer, antioxidantes, colorantes, etc.

1.2 aditivos alimentarios naturales

El uso denatural food additives is driven by a number of factors. From an environmental perspective, their use is considered a sustainable approach that meets the needs of industry and society without creating a shortage of food [2]. From a consumer perspective, there is a growing awareness of healthy eating, and with the increasing variety of food choices, there is also a growing demand for “clean labels”. This consumer demand for healthy eating and preference for healthy food is particularly pronounced in economically developed regions, where people are more aware of the risks that industrialised food may pose to their diet and their purchasing habits have been affected accordingly [3]. One of the main drivers for the use of natural food additives in food is consumers' Deseo una comunicación más transparente sobre las etiquetas de los productos. Esto se ha convertido en una importante fuerza de mercado, promoviendo el uso de ingredientes menos procesados y más naturales [4].

1.3 color Natural

El Color juega un papel importante en la comercialización de los productos y es esencial para que los consumidores tomen decisiones de compra [4]. El Color es un indicador sensorial clave de los alimentos y puede tener un efecto positivo en los consumidores#39; Deseo de comer [5]. La elección de colorantes utilizados en la producción de alimentos incluye colores sintéticos y naturales. Los colorantes sintéticos son generalmente preferidos en el procesamiento y almacenamiento de alimentos porque son más estables y tienen un poder colormás fuerte que los colores naturales, y también son más baratos [4]. Sin embargo, en los últimos años ha habido una creciente preocupación por los posibles riesgos para la salud de los colores sintéticos. Por ejemplo, el consumo de más de 50 mg de color sintético puede causar hiperactividad en niños, lesiones alérgicas y enfermedades neurológicas [6]. Además, teniendo en cuenta las restricciones regulatorias y la demanda de los consumidores de alimentos naturales, las empresas de alimentos tienden a reemplazar los colores sintéticos con colores naturales.

Las ventajas del color Natural son significativas. Además de proporcionar color, también pueden proporcionar bioactividad a los productos formulados [7]. Sus metabolisecundarios exhiefectos biológicos efectivos como antioxidantes, anticancerosos, anti-obesidad y actividades neuroprotec[8]. Pueden contribuir a la salud humana. Además, la sustitución de colores artificiales por colores naturales puede satisfacer al consumidor#39;s pursuit of clean labels in modern food purchasing behaviour, as well as the values of naturalness and sustainability that some food companies attach to their products. Despite this trend, replacing artificial colours with Natural Colour is not technically straightforward. There are issues to overcome when applying Natural Colour to formulated products, including processing and shelf life. These issues stem from the fact that Natural Colour is not as pure as artificial colours and contains other ingredients such as proteins and sugars. Higher dosages are therefore required. This has an impact not only on formulation costs, but also on the chemical or physical properties of the food substrate [9].

1.4 fuentes de color Natural

Las fuentes naturales de color incluyen plantas, animales, microorganismos y minerales [10], y tienen una diversidad estructural significativa. La mayoría de los colores naturales utilizados comercialmente son de origen vegetal. Se extrade ciertas partes de las plantas naturales, incluyendo tal, raíces, flores, hojas, frutos y cáscaras de los frutos [11]. Los colores rojo y naranja pueden ser derivados de la cúrcuma, tomates, remolachas, chili Peppers, etc. Los principales componentes de los colores naturales extraídos son la curcumina, − -caroteno, capsantina, luteína, licopeno, astaxantina, etc.[10]. Los colores azules pueden ser derivados de plantas y vegetales verdes, generalmente plantas índigo [12], y los componentes principales incluyen antocianinas, etc. Sin embargo, los colores naturales azules son más escasos que los rojos y verdes [11]. Según Siddique et al. [13], esto se debe a que la parte azul del espectro visible proporciona suficiente energía para elevar los electrones orbita un estado excitado, lo que obliga a la molécula a absorberlo, haciendo que el pigmento parezca más rojo o más verde. Por lo tanto, hay muchas más fuentes naturales de plantas de tonos rojos, naranjas, amarillos y verdes que azules.

Animals are also a source of natural colorants. The most common natural coloring agent of animal origin is carmine or carminic acid, which is obtained from dried and crushed female aphids (Dactylopius coccus Costa) [10]. Carmine is a water-soluble anthraquinone that is reddish in color and has a higher stability to light, heat and oxygen than plant-based pigments [14]. However, its production can be subject to regional and seasonal fluctuations, as the content of carmine in aphids is influenced by these factors [15]. Compared to other natural red pigments, it is very expensive [1]. Other animal-derived pigments are astaxanthin, which is isolated from shrimp shells, and echinocrome, which is isolated from echinoderms, and even some marine animals can be used as sources [16].

Los microorganismos son descritos por Manzoor et al. [10] como una fuente prometede color natural. En comparación con las fuentes vegetales y animales, las materias primas para la extracción de pigmentos de los microorganismos son más fácilmente disponibles, y las características de fácil cultivo les permiten crecer rápidamente, lo que resulta en menores costos de producción. Jurić et al. [17] comparten la misma opinión. Los pigmentos naturales microbianos ya se han utilizado en algunas aplicaciones. El hongo de arroz de levadura roja puede ser utilizado para extraer pigmentos de color naranja, rojo y amarillo [18], la methylobacterium puede formar colonias de color rosa a rojo en medios de aislamiento selectivo utilizando monocarboxylic y policarboxylic compuestos, y riboflavde la Candida utilis, de Clorella, astaxantin, etc [19]. Manzoor et al. [10] demostraron que la producción de color Natural puede maximizarse optimizando las condiciones de fermentación (pH, aireación, temperatura, composición del medio, etc.). En las últimas décadas, los avances en la fermentación microbiana industrial y la modificación genética han llevado a la producción en masa de color Natural con muchos beneficios para la salud. La tabla 1 resume el color Natural común.

2 discusión

2.1 factores que influyen en la estabilidad del color Natural

El color Natural tiene muchas ventajas conocidas, pero debido a sus propiedades naturales, también tiene algunas desventajas, y la mala estabilidad es una de las desventajas más discutidas. La tasa de retención de la calidad del pigmento es inestable. Para el color Natural, son sensibles a las interferencias externas. Los factores que pueden afectar a su estabilidad son la luz, la temperatura, la humedad, el oxígeno, el pH, las enzimas, etc., así como las proteínas y los iones metálicos que contienen [31]. Estos factores de influencia pueden provende la etapa de almacenamiento anterior de las materias primas, la etapa de procesamiento intermedio del producto, y la etapa de almacenamiento posterior. Los pigmentos naturales de diferentes tipos o estructuras se ven afectados de manera diferente en las mismas condiciones.

Por ejemplo, el número y el grado de hidroxilación y metilde diferentes antocianinas son diferentes, yla estabilidad de las antocianinas también es diferente. La hidroxilación hace que el pigmento se vuelva verdoso y reduce su estabilidad, mientras que la metilhace que el pigse vuelva rojizo y aumenta su estabilidad [32]. Los colores naturales también son sensibles a diferentes entornos externos. Por ejemplo, el betalano es más estable que la antocianina a altas temperaturas y pH 3-7 [33], por lo que puede ser utilizado en alimentos bajos en ácidos y neutros. En general, el grado de inestabilidad y cambio de color está determinado por la estructura interna del pigmento y el entorno externo. Por ejemplo, el color amarillo característico de los carotenoides puede estar relacionado con un sistema de doble enlace conjuextendido, con dos estructuras cíclicen ambos lados de la molécula, que pueden absorber la luz en la región de longitud de onda más corta del espectro visible. Por lo tanto, las altas temperaturas y la luz pueden afectar la integridad de la estructura molecular, limitando su actividad biológica y causando una pérdida de color. Además, en las aplicaciones, la solubilidad en agua de la luteína, uno de los carotenoides, limita su absorción durante la digestión, reduciendo así su disponibilidad en suplementos nutricionales [32].

In addition to the unstable retention rate of pigments, Natural Colour is also difficult to maintain in terms of consistency in terms of productivity and quality. The availability of Natural Colour from plants is affected by the seasons, and annual production is very limited [11]. Many plants are only harvested once a year. This indirectly increases procurement costs. Even for plants that can be harvested year-round, production is limited to certain regions due to climatic conditions [15]. Natural colourants of animal origin are also limited by their region of origin. For example, carmine is produced in South America, especially in Peru. The quality of carmine is also affected by fluctuations in the content of carminic acid in aphids [34]. In comparison, Natural Color from microbial sources is more stable than that from animal and plant sources. One reason for this is that the production conditions of microorganisms are more controllable, and the stability of the pigment during use is also better [14].

2.2 métodos para medir la estabilidad del Color Natural

La estabilidad Natural del color se puede evaluar desde muchas dimensiones. La función principal del pigmento es proporcionar color visual al producto, por lo que la estabilidad del color es la dimensión más importante a evaluar. El valor del color en los alimentos suele determinarse con la ayuda de un colorímetro o espectrofotómetro [35]. También se complementa con la evaluación sensorial manual en muchos estudios [36]. Cuando se prueba con cromatolíquida de alto rendimiento (HPLC), una solución de pigmento preparada se prueba generalmente en la longitud de onda óptima primero, para que pueda ser utilizado como un estándar de longitud de onda para los experimentos posteriores para medir la absorbancia. A continuación, se preparan una serie de muestras de soluciones con diferentes gradi, y algunos estudios las colocan en diferentes entornos físicos, como diferentes condiciones de temperatura, tiempos de calentamiento [37] y condiciones de luz [38]. Otros estudios añaden diferentes concentraciones de iones metálicos o diferentes aditivos químicos a la solución básica, o establecen múltiples gradide pH [39]. Alternativamente, se pueden utilizar simultáneamente métodos colorimétricos, en cuyo caso las características de cromaticidad se obtienen en tres dimensiones: brillo (L*), rojo o verde (a*) y amarillo o azul (b*) [38]. Por último, el cambio de color se mide utilizando el método colorimétrico de diferencias [37]. Además de los dos métodos mencionados anteriormente, algunos estudios usan la evaluación sensorial como complemento a los resultados. Un panel de evaluación sensorial generalmente consiste de varios miembros entrenados [36]. La realización de múltiples métodos simultáneamente puede mejorar la precisión de los resultados de las pruebas.

2.3 métodos para mejorar la estabilidad del color Natural

Hay muchos factores que afectan a lastability of natural colorsY la industria alimentaria se enfrenta al reto de encontrar maneras de mejorar la estabilidad de los colores naturales en las técnicas de procesamiento y presentación del producto. La sostenibilidad y salubridad de estos pigmentos es unánimemente reconocida, y aunque son añadidos como colorantes, ya sean artificiales o naturales, dentro de los límites reconocidos por la normativa, se consideran libres de riesgos para la salud. Sin embargo, los pigmentos naturales sin duda minimizar las preocupaciones de los consumidores y también traen la posibilidad de reputación para el producto en sí. Para maximizar el uso del color Natural, uno de los principios de la mejora artificial y la tecnología de procesamiento para garantizar una mayor biodisponibilidad es asegurar que la molécula no se degrade [40]. Por ejemplo, en el caso de las antocianinas, la microencapsulación se ha propuesto como un método eficaz para mejorar la solubilidad, estabilidad, dispersión y garantizar la biodisponibilidad del pigmento [31]. Al mismo tiempo, las técnicas emergentes de extracción en verde que utilizan el procesamiento a baja temperatura durante el procesamiento pueden evitar que estos colores naturales del daño térmico y la degradación enzim.

La investigación ha demostrado que encapsular los pigmentos y combinar esta técnica con otros métodos puede lograr el beneficio de estabilizar el color y la actividad antioxidante del producto [41]. Para las antocianinas, Chung et al. [42] encontraron que el uso de aminoácidos y péptidos en productos de bebidas que contienen ácido ascórbico tiene el potencial de mejorar la estabilidad del color. Para la luteína, Steiner et al. [43] protegieron la luteína mediante microencapsulación y utilizaron un sistema de administración basado en emulpara aprovechar su bioactividad lipofílica, prevenir su degradación en la matriz alimentaria y, por lo tanto, mejorar su biodisponibilidad. Otros estudios han encontrado que el uso de la irradiación tiene un efecto positivo en la retención de pigmentos en el vino tinto [44] y pepinos [45]. La protección de los colores naturales se ha mencionado en muchos estudios, pero para los colores naturales, que son inhermás caros que los artificiales, las medidas de protección para la estabilidad sin duda se suman al costo. Por lo tanto, queda por estudiar el uso de estas medidas en la práctica de la industria alimentaria.

2.4 el desarrollo actual de colores naturales

En China, hay vastos recursos de tierra, abundantes productos y una amplia variedad de productos. La agricultura común y los productos secundarios como el maíz, el sorgo y el Chile se pueden encontrar en todas partes, mientras que los animales, plantas y minerales más raros también se distribuyen en China, especialmente algunas materias primas que se pueden utilizar en la medicina tradicional China y alimentos con propiedades similares. China's abundant resources provide raw materials for the development and extraction of natural colors, which is an advantage compared to foreign countries. However, many Natural Colour raw materials are unique to a particular region and are rare, so the cost of importing them is high for any country. Therefore, countries are also actively exploring the availability, extractability and sustainability of raw materials unique to their own countries. For example, Australia is actively exploring the flavours and colours of its native bush foods (Edible native flora or “Bushfoods” of Australia) [46].

Muchos estudios han propuesto planes experimentales factibles para el desarrollo, extracción y utilización de materias primas naturales, pero todavía está por resolver cómo aplicar estas tecnologías en la industria alimentaria a gran escala. Los métodos comúnmente utilizados para la extracción de pigmentos comerciales son engorrosos, consumen mucho tiempo y requieren mucho material, como calentamiento, maceración y molienda. Los procesos respetucon el medio ambiente que se han propuesto han resuelto hasta cierto punto los problemas de baja tasa de extracción, baja tasa de utilización y color inestable [10], pero su baja popularidad y alta dificultad técnica siguen siendo problemas para los fabricantes de alimentos. Además, los gobiernos y los sectores industriales de varios países deben formular las políticas, reglamentos y planes de uso correspondientes, teniendo en cuenta las materias primas, los mercados, los equipos de producción y las capacidades técnicas. El impacto sobre la salud humana y la sostenibilidad ambiental debe considerarse plenamente para racionalizar y legalizar verdaderamente el desarrollo de los recursos.

3 conclusión

Los colores sintéticos son ampliamente utilizados en productos alimenticios, pero los colores naturales los están reemplazgradualmente. Los colores naturales se consideran relativamente seguros para el cuerpo humano y respetucon el medio ambiente. Añaden riqueza sensorial a los alimentos y su origen natural les confiere características sensoride alta calidad y eficacia. Sin embargo, los colores naturales también tienen desventajas obvi. Problemas como la calidad inestable de las materias primas, la alta sensibilidad al medio ambiente, el bajo rendimiento, y la dificultad en la producción industrial en masa todavía están ante las empresas alimentarias. En el futuro, al mismo tiempo que se exploran las fuentes y la estabilidad de los pigmentos naturales, se debe prestar más atención a las restricciones normativas sobre toxicología y cuestiones de seguridad relacionadas. Entonces, se puede explorar la diversidad de sus combinaciones, se pueden utilizar colores naturales más estables para personalizar los colores de los productos existentes, y se pueden desarrollar equipos para permitir la producción en masa de pigmentos naturales, implementando nuevas soluciones innovadoras e industriales.

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