¿Cuáles son las fuentes de los colorantes alimentarios naturales?

Los pigmentos selun elemenamuy importante en los alimentos y desempeñan un papel fundamental en la calidad sensorial de los alimentos.Colorantes alimentariosSe pueden dividir en colorantes alimentarios artificiales y colorantes alimentarios naturales. El uso extensivo de colorantes artificiales puede causar riesgos potenciales para la salud como reacciones alérgicase hiperactividad en niños [1], razón por la cual los colorantes naturales están atrayendo cada vez más atención en la industria alimentaria. Los colorantes alimentarios naturales se derivan de animales, plantas y microorganismos de la naturaleza, y tienen un papel importante en la promoción de la salud humana, incluyendo las actividades antioxidantes y de eliminación de radicales libres, así como antibacterianos, anticancerosos y la prevención de algunas enfermedades crónicas [2].

Los colores naturales se pueden dividir en isopreno, porfirina, flavonoy nitrógeno heterocísegún sus estructuras. Senembargo, sus propias estructuras también conducen a una falta de estabilidad en los colores naturales [3], que son susceptibles a la luz, oxígeno, pH y temperatura. En los últimos años, los investigadores han desarrollado una serie de técnicas de estabilización para abordar este problema, incluyendo la microencapsulación, la adición de antioxidantes, la adición de estabilizadores de Color color(como EDTA) y la modificación química del pigmento#39;s grupos estructurales [4-6]. La capÁcido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácidoad de coloración es otro factor importante que afecta la aplicación de colores naturales en la industria alimentaria. Esaimplica la interacción entre los colores naturales y las sustancias macromoleculares en los alimentos. Los estudios han demostrado que hay interacciones covalentes e interacciones no covalentes (enlace de hidrógeno, fuerzas de van der Waals, fuerzas hidrofóbicas, etc.) entre ellos, que también proporcionan una base teórica para la aplicación de colores naturales en los alimentos [7-8]. En los últimos años, debido al énfasis en la protección del medio ambiente, la aplicación de colores naturales en envases comestibles ha sido ampliamente estudiy se ha convertido en un campo emergente importante en los alimentos, incluyendo aplicaciones en recubride de alimentos, películas comestibles de colores, impresión de tinta comesti, e impresión 3D.

Este artículo presenta las principales categorías y propiedades del Color colorNatural basado en la investigación relevante en los últimos años. También describe la estabilización del color Natural en los cuatro tipos principales de estructuras y el mecanismo de interacción con sustancias como las macromoléculas alimentarias. Por último, enumera las nuevas aplicaciones de los colorantes naturales en el campo alimentario y ofrece una perspectiva sobre el futuro desarrollo y aplicación del color Natural en el campo alimentario, con el objetivo de proporcionar una referencia técnica básica teórica y aplicada para la aplicación del color Natural en el campo alimentario, especialmente en envases comestibles.

1 clasificación y propiedades de los colores naturales

Los colores naturales provienen de una amplia variedad de fuentes en la naturaleza, la mayoría se encuentran en plantas, animales y microorganismos. Se pueden dividir enPigmentos solusolubles en aguaPigmentos grasos solubles en función de su solubilidad; Los pigmentos de tonos cálidos y los pigmentos de tonos fríos, según el tono; Pigmentos de isopreno; pigmentos de porfirinaflavonoidesY otros pigmentos polifenoles, y pigmentos heterocíclicos nitrosegún estructura química [6], como se muestra en la tabla 1.

1.1 clasificados por fuente

1.1.1 plantas

Pigmentos vegetalesSe producen a través de una serie de procesos de biosíntesis en las plantas. Los principales tipos son flavonoides,carotenoidesLas porfirinas, y los compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno [10], que tienen diferentes propiedades químicas. Se distribuyen en varias partes de la planta (sépalo, pétal, pol, etc.) y juegan un papel importante en la planta, como la fotosíntesis, la transmisión de señales al mundo exterior, la defensa contra los enemigos naturales, y el intercambio de calor con el mundo exterior [6,10].

1.1.2 animales

 El color Natural en los animales puede desempeñar un papel fisiológico importante, como actuar como un medio para la transmisión de señales, la atracción del sexo opuesto, y también tener actividad antioxidante, la protección del tejido celular de daño mediante la eliminación de los radicales libres nocivos, etc [11]. Los pigmentos en los animales incluyen porfirinas, melaninas, pterinas, flavonoides, antraquinonas, etc. [11-12].

1.1.3 microorganismos

Los pigmentos microbipueden ser sintetizpor ellos mismos o formados durante el proceso de cultivo por la transformación de ciertos componentes. Son un tipo de metabolitos secundarios. Los tipos comunes incluyen carotenoides, melanina, quinonas, etc., algunos de los cuales son pigmentos más típicos, como pigmenade levadura roja y bacilina púrpura [13]. La producción de pigmentos microbies uno de los campos de investigación emergentes, y tiene un gran potencial en diversas aplicaciones industriales [14].

1.1.4 minerales

Los pigmentos minerales son elementos cristalinos o compuestos formados por procesos geológicos, y tienen una larga historia de uso en alimentos, cosméticos y obras de arte. Los pigminerales pueden tomar diferentes matices dependiendo de su composición química o estructura física, como cromates verdes y dióxido de titaniblanco.

1.2 clasificación por solubilidad

 El color Natural se puede clasificar según su solubilidad como pigsoluble en agua,Pigmentos liposolublesPigmentos solusolubles en alcohol. Los pigmentos solubles en agua son solubles en agua; Los pigmentos liposolubles son insolubles en agua y solubles en aceites vegetales; Los pigmentos solusolubles en alcohol solo son solubles en soluciones de alcohol como el etanol con una fracción de volumen de más del 70%. La solubilidad de los pigmentos naturales es uno de los indicadores de referencia importantes en aplicaciones prácticas, como se muestra en la tabla 2.

1.3 clasificación por hue

Los colores se clasifican por tono como cálido, frío y otros tonos. En la comida, los tonos cálidos y fríos son los colores principales. Los tonos cálidos son principalmente rojos, amarillos y naran, etc., mientras que los tonos fríos son verdes, azules y morados, etc.

1.3.1 los tonos cálidos

Red de información

Los tonos rojos provienen de una amplia gama de fuentes, incluyendo licopen, Carmina y antocianinas.Li;;;;;;;;;;;;;;;;;Es un pigmento rojo biobionaturalque se encuentra en las plantas. Es abundante enFrutas rojasY verduras tales comoTomates tomatesPapaya, toronja rosa,Granada rosaY sandía [20]. Es un caroteno acíclicinsatur. El carmín es también un pigmento rojo natural, extraído de los cuerpos secos de las cochinillas. Es ampliamente utilizado en colorantes alimentarios, medicina y cosméticos [21]. Las antocianinas exhiben un tono rojo bajo condiciones de pH bajo, y por lo tanto son ampliamente utilizadas en la industria alimentaria como sustitude los colorantes sintéticos, como la sustitución del color Artificial artificial artificialAllura rojo[22].

1.3.1.2 naranja amarillo

Anaranjado-amarillo es un color cálido que se distribuye ampliamente en los animales y plantas en la naturaleza. Por ejemplo, el pigmento amarillo de gardenia es un agente colornaturalextraído de las frutas de gardenia [17]. Su principal componente es gardenoside, que tiene los efectos de eliminar el calor, la promoción de la función de la vesícula biliar, la protección del hígado, y la reducción de colesterol [23].curcuminaEs un compuesto polifenóhidrofóbico extraído de la cúrcuma. Tiene una variedad de efectos farmacológicos, incluyendo actividades antiinflam, antioxidantes y antiangiogénicas. Tradicionalmente, la cúrcuma se ha utilizado para tratar una variedad de enfermedades, especialmente como un medicamento antiinflam. La curcumina ha sido identificada como el ingrediente activo de la cúrcuma.

verde

Los pigmentos verdes naturales son principalmente clorofilasNo sólo se utilizan como aditivos en medicina y cosméticos, sino también como colorantes verdes en alimentos. Las clorofilas absorben selectivamente la luz en las regiones rojas y azules y por lo tanto emiten luz verde. Las clorofilas son caras de producir y difíciles de producir industrialmente, por lo que se necesita más investigación para explorarlas.

1.3.2.2 azul-violeta

Pigmentos de color azul NaturalRara vez se utilizan. Algunos pigmentos presentan un tono azul a un pH específico, como las antocianinas, que se vuelven más azules cuanto más alto es el pH [25]. Las antocianinas son estables bajo condiciones ácidas, pero inestables bajo condiciones débilmente ácidas y neu. En la naturaleza, necesitan ser glicosilados y acilatados para mejorar su estabilidad [26]. Gardenia.Blue es un colorazul alimentario naturalampliamente utilizado en el este de Asia. Históricamente, gardenia Blue se ha utilizado como agente colorante en alimentos y cosméticos, y también para teñir tejidos como el algodón, la seda y la lana [27]. Actualmente es ampliamente utilizado en postres congelados asiáticos, dulces, productos horneados, mermeladas, fideos, bebidas, vinos y productos agrícolas [28]. Los pigmentos morados naturales son un tipo de pigmento entre el rojo y el azul, y el color Natural del morado es principalmente antocianina. Se ha informado que las antocianinas moradas se encuentran principalmente en plantas como la batata púrpura [29], el maíz morado [30] y las zanahorias moradas, así como en algunos microorganismos que producen pigmentos morados, como las bacterias moradas.

Otras sombras

1.3.3.1 negro

En la actualidad, la melanina naturalmás ampliamente utilizada es el negro de carbono vegetal, que se refinprincipalmente a partir de la combustión y carbonización de materiales tales como tronde de árboles y conchas. El negro de carbón vegetal es un polvo negro que no es tóxico e inofensivo, y es insoluble en agua y reactivos orgánicos. En China, el negro de carbono de la planta se utiliza principalmente en dulces, galletas, productos de arroz, etc. El negro de carbón de la planta también puede impartir una variedad de propiedades a los alimentos. Ding et Al.[31] combinel negro de carbono de la planta con la gelatina para formar una película comestide gelatina, que proporciona propiedades tales como resistencia a los rayos ultravioleta y resistencia a la oxid.

Política de competencia

Actualmente, los pigmentos blancos naturales que se pueden seleccionar son generalmente minerales, como el dióxido de titani. Debido a su baja solubilidad, el dióxido de titanitambién se considera un pigmento comestirelativamente seguro. En las formulalimentarias, el dióxido de titanise dispersa en los alimentos en forma de partículas.

1.3.3.3

Para los pigmentos marrones, los pigmentos de caramelo son ampliamente utilizados en el mercado. El caramelo, también conocido como azúcar quemada, se produce mediante el tratamiento térmico de varios azúcares. El caramelo puede producir una amplia gama de colores marrones a través de diferentes métodos de procesamiento, tales como marrón rojizo y marrón oscuro [3].

1.4 clasificación por estructura

 La solubilidad y el color de los colores naturales están determinados por su propia estructura, y su estructura química también determina sus propiedades físicas y químicas. Los colores naturales en la naturaleza se pueden dividir en isopreno, porfirina, flavonoy otros pigpigpolifenó, nitrógeno heterocí, antraquinona y cetona de acuerdo con su estructura química. Lo siguiente se centrará en los colores naturales representativos de las primeras 4 estructuras químicas. La fórmula molecular eestructuralse muestra en la figura 1.

1.4.1 carotenoides

Los carotenoides son:Colorantes naturales solubles en grasaQue se clasifican como derivados isoprenoides [32] y tienen actividad biológica. Se encuentran ampliamente en plantas superiores, algas, hongos, bacterias, aves, etc. [3]. Los carotenoides se dividen en dos categorías principales: uno son los carotenoides, que consisten únicamente de carbono e hidrógeno; La otra es la xantifila, que consiste en carbono, hidrógeno y oxígeno [6]. Se ha informado que los carotenoides pueden sintetizar los precursores de la vitamina A (− -caroteno y− -caroteno) [33]. Al mismo tiempo, los carotenoides tienen cierta actividad antioxidante y son esenciales para las actividades de la vida humana [3]. Senembargo, debido a los electrones ricos y la estructura química insaturen los carotenoides, pueden ser fácilmente oxidados e isomerizdurante el procesamiento y almacenamiento [34-35]. La oxidtiene un efecto más serio sobre los carotenoides que la isomeri. El primero puede destruir completamente su actividad y color, mientras que el último sólo causa una disminución en la actividad y la saturde color [4]. En las plantas, la mayoría de los carotenoides son trans-isómeros, y la isomeriocurre durante el procesamiento y almacenamiento, con los trans-isómeros cambiando a isómeros cis [33]. Entre ellos, la temperatura, la luz y el ácido son los principales factores que hacen que los carotenoides pasen del isómero trans al isómero cis [36].

1.4.2 clorofila

La clorofila es el pigverde más ampliamente distribuido en el Reino vegetal y es un derivado de la clase pirrol. La característica estructural del pirrol es un anillo de cinco miembros compuesto por cuatro átomos de carbono y un átomo de nitrógeno. La clorofila se divide principalmente en clorofila a y clorofila b, que difieren en la séptima posición de la estructura, conclorofilaA consiste en -CH3 y clorofila b consiste en -CHO. La clorofila es sensible a la temperatura, oxígeno, ácido, luz y enzimas, que pueden causar degradación de la clorofila y cambios de color en cierta medida [37]. Estudios relacionados han reportado que el calentamiento convencional puede reducir el contenido de clorofila de kiwi de 42% a 100% [38]. Por lo tanto, la temperatura es un factor muy importante que afecta la estabilidad de la clorofila. Se ha encontrado que la clorofila también se puede utilizar como enjuague bucal, y la clorofila oral puede prevenir eficazmente el cáncer de hígado causado por la aflatoxina [39-40].

1.4.3 antocianinas

Las antocianinas se clasifican como pigmentos flavono, que son metabolisecundarios en plantas que se caracterizan por una columna vertebral de carbono C6C3C6.antocianinasSe encuentran ampliamente en muchas frutas y verduras, incluyendo muchas bayas, col roja, papas moradas, granadas, etc. [41-42]. Pueden producir colores rojos, azules y morados en frutas y verduras [43]. El color de las antocianinas depende de muchos factores, como pH, concentración, temperatura, luz, enzimas, otros flavonoides e iones metálicos. Entre estos factores que afectan la estabilidad, el pH y la temperatura son los más importantes [44]. Las antocianinas son más estables en condiciones ácidas. A un pH de 1, las antocianinas exhiben un fuerte tono rojizo; Cuando el pH alcanza 3,5, la intensidad de la pantalla de color comienza a disminuir, y el color general sigue siendo rojizo. A medida que el pH continúa aumentando, el color se desvangradualmente, adquiriendo un tono azulado; Cuando el pH es mayor que 7, las antocianinas comienzan a degradarse [3,45]. La glicosilación de antocianinas y el número de grupos metoxilo e hidroxilo en la estructura afectan a su color, con un mayor contenido de hidroxilo dando un tono azul y más grupos metoxilo dando un tono rojo [44,46]. Estudios han demostrado que la intensidad de color de las antocianinas aciladas puede mantenerse a pH de 4,5 a 5 [3]; Para la glicosilación de antocianinas, la molécula de azúcar se une generalmente a la posición 3-hidroxi de la molécula de antocianina [47]. En la naturaleza, las antocianinas son aciladas y glicosiladas en diferentes grados, lo que hará que existan con mayor estabilidad.

1.4.4 pigmentos de remolacha

Pigmentos de remolacSon una clase de pigmentos hidrosoluheterocíde nitrógeno. Hay dos tipos de pigmentos de remolacha: el betalano de color rojipúrpura, que se forma por la condensde ciclopropano y betaína; Y la betaxantina amarilla-naranja, que se forma por la condensde una amina y betaína. La betaína es un producto intermedio en la formación de pigmentos de remolacha [48]. En la naturaleza, las betalaínas son más comunes. Se encuentran principalmente en plantas como el urucu (un cultivo de raíces económicamente importante que se cultiva extensivamente en los Andes de América del sur), espinespinde Malabar, cactus (que se encuentran en América Latina, Sudáfrica y el Mediterráneo), pitaya roja (que se encuentra en Malasia, China, Japón, Israel y Vietnam) y amaranto [49]. Entre ellos, la remolacha roja y la pitaya roja son cultivos ricos en betalaínas [50]. Las betalaínas son susceptibles a influencias ambientales externas y están sujetas a ciertas limitaciones durante su procesamiento y almacenamiento [51]. Entre los muchos factores que influyen, la temperatura tiene el mayor efecto sobre las betalaínas [52]. En comparación con las antocianinas, el efecto del pH en el betalano no es significativo. Betalaenes estable a pH de 3 a 7; Senembargo, el color de las antocianinas comienza a cambiar a pH > 3 [3-4, 6,50]. Los estudios han demostrado que además de ser un agente colorante, betalaentambién tiene efectos farmacológicos tales como anti-oxid, anti-cáncer, hipolipemiante, y antibacteri, y juega un papel importante en la salud humana [49].

1.4.5 otros

Los pigmentos de antraquinona incluyen principalmente el rojo cochineal y el colorlac. El rojo cochinilla es un pigpigrojo extraído de insectos cochinilla hembra, y su principal componente es el ácido cochinilla. Este pigmento no es fácilmente soluble en agua fría, pero es soluble en agua caliente, etanol y otras soluciones, y tiene un cierto grado de estabilidad y seguridad [53]. El tinte Lac, también conocido como laclacrojo, es un producto obtenido por extracción y refindel lac, que es secretado por los insectos Lac, en agua alcalina. El tinte Lac es un líquido o polvo de color rojo brillante o rojo violáceo que es ácido en apariencia. No es fácilmente soluble en agua, etanol o propilenglicol, pero es fácilmente soluble en soluciones alcalinas.

La teaflavina es un pigmento polifenóextraído del té. Es fácilmente soluble en agua y soluciones acuosas de etanol, pero no en cloroformo o éter de petróleo. Tiene varios beneficios para la salud, tales como anti-oxid, anti-cáncer, anti-bacteriano, anti-viral, anti-inflamatorio, prevención de enfermedades cardiovasculares, y la pérdida de peso y la disminución de lípidos en la sangre [54].

El pigmento Monascus es un colornatural producido a través de la fermentación de Monascus. Se clasifica como un pigmento cetona. Monascus pigmento es un color Natural con un alto perfil de seguridad. También tiene actividades fisiológicas como la disminución de la presión arterial y los lípidos en la sangre, y por lo tanto es muy popular entre los usuarios tanto a nivel nacional como en el extranjero.

2 estabilización del color Natural

 La poca estabilidad de los colores naturales limita su uso en la alimentación. Los factores que afectan la estabilidad de los colores naturales incluyen temperatura, pH, luz, oxígeno, iones metálicos, enzimas, etc. En los últimos años, los estudiosos han intensificado la investigación sobre la estabilización de los colores naturales, y han desarrollado un gran número de técnicas de estabilización para diferentes tipos de colores naturales, proporcionando apoyo técnico para la aplicación práctica de los colores naturales.

2.1 estabilización isopreno-carotenoid

Los carotenoides se oxidan e isomerizfácilmente, por ejemplo, con oxígeno, luz, temperatura, iones metálicos y peróxidos. Entre estos, la oxides la principal causa de degradación de los carotenoides. Para prevenir la oxid, se pueden utilizar tecnologías de microencapsulación y nanoencapsulación. Esta tecnología consiste en encapsulde sustancias activas en un material de micron o nanosistema para formar una barrera física y química efectiva para mejorar las sustancias activas#39; Resistencia a condiciones ambientales dañinas (como la luz, la temperatura, el oxígeno y las reacciones adversas con otros compuestos) [55]. RAHAIEEet Al.[56] preparnanopartículas de alginato de quitosansodio por el método ionogel para encapsular crocina, y esta tecnología mejoró significativamente la estabilidad de la crocina en un ambiente adverso. El pretratamiento de la materia prima antes de la extracción de los carotenoides es también una parte muy importante. Los métodos físicos como el blanqueamiento pueden inactivar enzimas que son perjudiciales para el pigmento, como la lipoxigenasa. También hay métodos químicos, como la adición de antioxidantes (como el ácido cítrico y orto-feniltriol), que también puede reducir la tasa de oxiddel pigmento [4].

2.2 estabilización de pirrole-clorofila

Hay muchos factores que afectan la estabilidad de la clorofila, entre los cuales los ácidos y las enzimas son los principales. La estabilidad de la clorofila se puede mejorar mediante la inactivación de enzimas desfavorables, por lo que su estabilidad también se puede mejorar por blanching pretratamiento [57]. Al mismo tiempo, deben controlarse los efectos adversos de los ácidos. Sustancias alcalinas (tales como KOH y NaOH) pueden ser añadipara neutralizar los ácidos [58]. Durante el almacenamiento, la clorofila debe almacenarse en la oscuridad a bajas temperaturas. Esto puede reducir eficazmente el daño al pigmento causado por la luz ultravioleta y mantener su estabilidad. Los iones metálicos sustituyen al magnesio en la clorofila para formar sales de clorofila metálicas más estables. Wang Fenglan et al. [59] usaron CuSO4 y acetato de zinc para tratar la clorofila en Bauhinia variegata, y los resultados mostraron que ambos reactivos podrían estabilizar el color de la clorofila. Esto también demuestra que tanto Mg2+ como Cu2+ pueden proteger la clorofila.

2.3 flavono— estabilización de antocianinas

Las antocianinas de diferentes cuerpos de plantas tienen diferentes estructuras y diferentes estabilidades. Las antocianinas son relativamente sensibles al pH, temperatura, luz, enzimas y otras sustancias flavonoides, que pueden afectar su estabilidad.

En un estudio realizado por CHUNGet al. [60] se confirmó que la adición de goma arábiga (0,05 — 5,0%) puede mejorar la estabilidad de las antocianinas en presencia de ácido ascórbico; la estabilidad es más alta cuando se agrega 1,5% de goma arábiga. La estabilidad de las antocianinas puede ser mejorada por interacciones con otras moléculas (tales como aminoácidos, ácidos orgánicos, iones metálicos, flavonoides, polisacáridos y otras antocianinas), ya que estas sustancias actúan como colores complementarios. Es decir, algunos copig(como iones metálicos, polisacáridos y otros flavono) forman asambleas supramoleculares con antocianinas. La copigmentación es un método que puede mejorar la estabilidad de color de antocianinas individuales [61]. CHUNGet al. [62] estudiaron el efecto de diferentes pectinas y proteínas de suero en la estabilidad del color de antocianinas en zanahorias moradas y concluyeron que la proteína de suero desnaturtuvo el mejor efecto en la estabilización de antocianinas. GRISet al. [63] estudiaron la interacción entre las antocianinas y el ácido cafeico en el extracto de uva CabernetSauvignony mostraron que la adición de ácido cafeico mejoró significativamente la estabilidad de las antocianinas. La estabilidad de las antocianinas también puede ser mejorada por complejos moleculares de antocianinas de iones metálicos. Los metales más comunes en los complejos antocianino-metal son cobre, hierro, aluminio, magnesio y potasio [64]. La tecnología de microencapsulación también se utiliza para mejorar la estabilidad de las antocianinas. TAN et al. [65] notificaron el uso de catequinas para regular la copigmentación y encapsulde antocianinas en un complejo aniónico de polielectrolito compuesto por sulfato de condroitina y quitosano. El estudio mostró que el efecto de copigmentación combinado con la tecnología de microencapsulmejoró significativamente la estabilidad de las antocianinas.

2.4 heterociclede nitrógeno -estabilización de betalano

Los pigmentos de remolacha son afectados por muchos factores externos, tales como temperatura, luz, pH, iones metálicos, etc. Su estabilidad puede ser mejorada aumentando la concentración, y son estables a altos niveles de acilación y glicosilación, así como en ambientes oscuros y fríos [50]. Los estudios han demostrado que la adición de antioxidantes (como el ácido ascórbico y el ácido eriteróbico), estabilizadores (EDTA) [5,66], ciclodextrinas [67] y otros compuestos también pueden estabilizar betalano. Las betalaínas también se pueden hacer más estables al blanquearlas para inactivar enzimas indeseables. Senembargo, la temperatura también tiene un efecto sobre las betalaínas, y la adición de ácidos orgánicos (como el ácido ascórbico) puede regenerar el pigmento, pero sólo betaxantina y no betacianina [4].

3 interacción entre el color natural y las macromoléculas en los alimentos

 La adhesión del color Natural al interior y exterior de los alimentos es un factor importante para determinar su rendimiento de aplicación, lo que implica su interacción con macromoléculas alimentarias como proteínas y polisacáridos. El color Natural puede unirse a estas macromoléculas a través de interacciones covalentes y no covalentes (enlace de hidrógeno, interacciones hidrofóbicy fuerzas de van der Waals, etc.) y adsoren sus superficies.

3.1 color Natural soluble en agua y la interacción con sustancias macromoleculares

Colores naturales solubles en aguaPuede interactuar con macromoléculas hidrofílicas. Las interacciones no covalentes como el enlace de hidrógeno, las interacciones hidrofóbic, y las fuerzas de van der Waals son las principales interacciones entre moléculas orgánicas pequeñas y macromoléculas como las proteínas [68], y también hay interacciones covalentes entre ellas [7]. En los últimos años, la interacción entre ellos y las proteínas ha sido ampliamente discutido. WANGet al. [8] estudiaron la interacción entreProteína de arrozY el pigmento de la hoja del espárrago. Después de la interacción, la actividad antioxidante y el contenido de polifenoles libres del pigmento se redujeron significativamente. Los resultados mostraron que el pigmento de la hoja de espárrago reaccioncon la proteína de arroz a través de enlaces hidrofóbicos e hidrógeno. Antocianina es una molécula pequeña que puede unirse a proteínas para formar complejos. Jiang Lianzhou et al. [69] encontraron que hay una fuerte interacción entre ambosAislado de proteína de sojaY antocianina, y los dos pueden formar un complejo con un sitio de Unión similar a 1. Zhang Guowen et al. [68] estudiaron la interacción entre el pigmento de morera (una molécula pequeña con actividad farmacológica) y las proteínas, y los resultados mostraron que el pigmento de morera y la albúmina sérica bovina pueden interactuar a través de las fuerzas de van der Waals y los enlaces de hidrógeno. Además, Deng Fanzheng et al. [70] investigaron el mecanismo de acción entre el colorante alimentario rojo cereza y las proteínas mediante la adición de diferentes tipos de surfac, y demostraron que hay una fuerte interacción entre el pigmento y la proteína. La acción de enlace covalente es una fuerza de enlace relativamente fuerte. Los estudios han demostrado que también existe un enlace covalente entre los pigmentos polifenóy las macromoléculas alimentarias, y que la estructura del enlace covalente puede ser producida por procesos de oxidy adición nucleofílica [7].

Del mismo modo, también hay una interacción entre los colores naturales y los polisacáridos. Muchos colores naturales están vinculados a sustancias azucaradas en las vacuolas de las células de las plantas [10]. BOWLESet al. [71] demostraron que las enzimas participan en la transferencia de residuos de azúcar a los pigmentos de las células vegetales, y que la Unión del azúcar aumenta la estabilidad del pigmento hasta cierto punto. Liu Lizeng et al. [72] investigaron el mecanismo de adsorción del almidón y el pigmento de arroz de levadura roja, y los resultados mostraron que hay adsorción física entre la molécula de pigmento de arroz de levadura roja y las partículas de almidón, principalmente por enlace de hidrógeno.

 El Color Natural tiene un gran número de interacciones de enlace débil y potenciales interacciones de enlace covalente con proteínas y polisacáridos. El modo de Unión y la fuerza entre ellos también reflejan la capacidad de coloración del Color Natural, que puede proporcionar referencia teórica para el procesamiento y la aplicación de Color Natural en productos relacionados.

3.2 Color Natural soluble en lípidos y la interacción entre sustancias macromoleculares

Según el principio de like disuelve like, los pigmentos liposoluson insolubles en agua, alcohol, etc., y sólo se pueden disolver en aceite. Sin embargo, muchas aplicaciones requieren que se combincon sustancias hidrófilas, por lo que se requieren ciertos tratamientos para que los pigmentos liposoluse puedan combinar con sustancias hidrófilas.

Clorofila NaturalNo es fácilmente soluble en agua, pero al reemplazar el ion magnesio en la clorofila con un ion cobre para hacer clorofila de sodio de cobre, puede ser disuelen agua. L6PEZ-CARBALLO et al. [73] usaron clorofilina de cobre de sodio para unirse a la gelatina y los resultados mostraron que la adición de clorofilina de cobre de sodio aumentó las propiedades antibacterianas de la película de gelatina. DE CARVALHO et al. [74] informaron sobre el uso DE la tecnología DE microencapsulación para encapsular el licopen, facilitando su dispersión en agua y su combinación con gelatina. RESZCZYNSKA et al. [75] usaron espectroscopia molecular para estudiar las interacciones de tres carotenoides (caroteno, luteína y zeaxantina) con la albúmina sérica bovina. Se preparó una solución de albúmina en suero bovino en PBS(pH 7,4), y luego se disollos carotenoides en tetrahidrofurano (que tiene un alto umbral de solubilidad para los carotenoides, es miscible con agua y no causa cambios estructurales en la proteína). A continuación, se inyectaba la solución carotenoide en la solución proteica a 37 °C, con agitación continua durante 1 h para asegurar una mezcla completa. Los resultados mostraron que había interacción entre los carotenoides y la proteína, y que podían unirse entre sí. En la producción práctica, a menudo se espera que las propiedades solubles de los pigmentos liposoluse puedan convertir en consecuencia. Esto se puede lograr mediante la modificación química, la tecnología de microencapsulación, la emulsificación, etc., de modo que el color Natural soluble en grasa se puede aplicar de forma flexible en la producción de alimentos.

4 nuevas aplicaciones de colorantes alimentarios naturales en envases comestibles

Debido a la interacción entre los colores naturales y algunas macromoléculas en los alimentos, esto proporciona una base para su uso en la industria alimentaria, incluso en envases comestibles (por ejemplo, películas comestibles, recubrimientos, etc.). Pueden ser combinados bajo ciertas condiciones y distribuidos dentro del producto o adsorbidos en su superficie para lograr el propósito de mostrar el color, como se muestra en la figura 2. 4.1 aplicación de colorantes alimentarios naturales en recubride de alimentos en los últimos años, la aplicación de recubrialimentarios naturales a base de color ha atraído cada vez más la atención debido a sus propiedades verdes y saludables. El recubrimiento puede proporcionar color, sabor y proteger el interior de los alimentos. Se puede hacer en un revestimiento suave e incluso duro o suave. MANDATI et al. [76] desarrollaron goma de mascar dura de color y productos de caram, en los que los sabores y colores en el recubrimiento se separpara evitar que los pigmentos interactúen con otras sustancias y reducir su estabilidad.

HITZFELDet al. [77] microencapsularon anato de naranja y lo agrega recubrimientos comestibles en forma de dispersión o polvo. Los recubrimientos preparados de esta manera se pueden utilizar para confitería (frijoles de chocolate, etc.) y los recubrimientos pueden recubrir la confitería para darle un color rojizo-naranja. Como es necesario para mantener la estabilidad de la naranja de anato, el pH de la formulación debe ser controlado entre 5 y 8. Mantener la estabilidad del color natural es un factor importante en la aplicación de recubrimientos. Por lo tanto, en la producción real, es necesario adaptar el color natural al ambiente de formulación tanto como sea posible. Los diferentes tipos de productos tienen diferentes requisitos para los pigmentos. Por ejemplo, la acidez y alcalinidad del producto y las condiciones de solubilidad requieren la selección de pigmentos naturales adecuados para el producto [78]. Para la preparación del revestimiento, la sustitución de colores artificiales por colores naturales es un reto importante, ya que no sólo se debe garantizar la estabilidad del pigmento en el sistema, sino también el color debe adaptarse a los colores del mercado. [79] la apariencia del color es muy importante para los alimentos de confitería, y la sustitución de los colores artificiales por colores naturales proporciona una garantía para la seguridad de los alimentos de confitería. Sin embargo, debido a la inestabilidad inherente de varios colores naturales, se requiere una mayor investigación de modificación.

4.2 aplicación de colorantes alimentarios naturales en la preparación de películas comestibles

Con el fin de mejorar el efecto sensorial del color de las películas comestibles, la combinación de colores naturales y películas comestibles se ha convertido en el objeto de investigación. Las películas comestibles de colores proporcionarán a la gente con colores sensorimás atractivos, lo que también aumentará la gente#39;s deseo de comprar hasta cierto punto. BURGUETE et al. [80] inventuna carcasa artificial para la elaboración de productos cárnicos rellenos. La carcasa artificial contiene azúcares reduc, que dan a los productos de carne rellenas acabados un agradable color marrón dorado. SOBRALet al. [81] estudiaron la adición deCobre clorofilina de sodioA las películas de gelatina para investigar el efecto del pigmento en las propiedades de la película y hacer el producto más atractivo en apariencia. La combinación de licopeny película de gelatina puede dar a la película de gelatina una cierta característica de color sobre una base transparente [74]. En investigaciones extranjeras, se han reportado películas comestibles de color, pero la investigación sobre películas comestibles de color en China apenas ha comenzado. Para el futuro desarrollo de películas comestibles en China, la combinación de pigmentos no tóxicos, verdes y derivados naturales con actividad fisiológica y películas comestibles será muy bien recibida por las personas conscientes de la salud.

4.3 colorantes alimentarios naturales en la impresión con tinta comestible

En los últimos años, la impresión con tinta comestihecha de colores naturales se ha convertido en un foco de investigación. Las tintas comestibles son no tóxicas, de colores brillantes y comestibles, y se han convertido en la primera opción para envases de alimentos y farmacéuticos. La impresión con tinta comestipuede grabar patrones y texto en la superficie de alimentos y medicamentos (cápsulas, tabletas), etc. Este tipo de alimentos no solo aumenta su atractivo para los niños, sino que también reduce eficazmente la contaminación causada por la impresión tradicional en los envases de los alimentos. Las tintas comestibles se componen principalmente de pigmentos, aglutin, solventes y aditivos [82].

Shastry et al. [83] informaron sobre la tecnología de impresión por inyección de tinta de alta resolución en sustratos comestibles. La tinta comesticontiene pigmentos, grasas y ceras. El sustrcomestipuede ser bloques de caramelo con superficies hidrofóbic(por ejemplo, carama pulido con cera). Powar et al. [84] usaron remolachas y otros ingredientes para hacer tintas a base de hierbas de color. Que se caracteriza por la adición de actividades farmacológicas a la tinta, tales como la reducción de la presión arterial, protección cardiovascular, vasodilatación y propiedades antibacterianas. LIU et al. [85] extraen pigmentos de frijol púrpura y los utilizan para preparar tintas comestibles. Los resultados mostraron que las tintas comestibles preparadas tuvieron buen desarrollo de color en diferentes sustratos. Además, WU et al. [86] estudiaron el método de escritura electroquímica de incorporar antocianinas en un hidrogel de quitosano/agarosa. El sustrde de escritura era una película de polisacárido. A diferencia de la impresión tradicional, este experimento utilizó un alambre de acero inoxidable (en lugar de una pluma) como cátodo en contacto con el hidrogel y escribió en la película de polisacárido. La característica de esta escritura electroquímica es que la antocianina responderá a los cambios de color con cambios en el pH. basado en el concepto verde, la nueva tinta ecológica está reemplaza la tinta tradicional como la tendencia de desarrollo futuro, y la combinación de la tecnología de impresión digital y la tinta comestiha sentado una base sólida para su aplicación. En China, la tinta comestiestá todavía en la fase de exploración, pero debido a people's este tipo de tinta comestiserá ampliamente investigado y aplicado en el mercado.

4.4 colores alimentarios naturales en la impresión 3D

La tecnología de impresión 3Dutiliza el principio de preparación de "fabricación y apilado capa por capa", que es conveniente y rápido [87]. La tecnología de impresión 3D de alimentos también tiene estas características. La tecnología se divide principalmente en cuatro categorías: sinteriselectiva de aire caliente, extrude hot melt, binder jetting e inkjet Impresión de impresión[88]. La impresión por inyección de tinta es un método de depositar materiales líquidos en capas, y cuando se superponen múltiples capas, se forma un objeto tridimensional [89]. El material de impresión se puede mezclar con colores alimenticios naturales para darle ciertas características de color [87,90]. Las ventajas de la impresión 3D de alimentos incluyen la posibilidad de personalizar diseños de alimentos, simplificar la cadena de suministro y ampliar la gama de materiales alimentarios disponibles. Sin embargo, se esperan nuevos avances en la precisión, precisión y velocidad de impresión de la tecnología de impresión 3D. La aplicación de la tecnología de impresión 3D en el sector alimentario promoverá el diseño y desarrollo de nuevos productos alimenticios.

5 perspectivas

Con personas 's creciente demanda de protección de la salud y el medio ambiente,Pigmentos naturalesLos envases de alimentos han desempeñado un papel cada vez más importante. En los últimos años, la aplicación de colores naturales en envases comestibles ha atraído una amplia atención. Sin embargo, todavía hay grandes desafíos en estas aplicaciones prácticas, como la forma de mantener y estabilizar los colores naturales durante un período de tiempo suficiente, y la forma de resolver problemas relacionados, tales como su poder de coloración débil y desajuste de color. En la actualidad, la investigación en estas áreas está todavía en su infancia, y se necesita una investigación más básica y aplicada sobre el color Natural en el futuro. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el color Natural se aplicará cada vez más en el emergente campo de los envases comestibles debido a su valor potencial para la salud humana, su naturaleza no tóxica e inocu, y su capacidad para dar a los alimentos una variedad de colores, ayudando así a promover el desarrollo rápido y estable de toda la cadena de la industria alimentaria saludable.

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