식물식용색소는 식품가공에 어떻게 사용되는가?

음식물은 인류생존의 가장 기본적인 물질보장이다.친환경 식품의 개발은 people& 가 주도하는 needs#39;s 성장하는 환경 의식, 건강 의식 및 생활 수준 향상.이 가운데 색소는 식품의 외관과 품질을 개선하는 데 중요한 역할을 한다.합성색소에 비해 친환경적이고 건강한 천연식물식용색소는 건강산업에서의 시장개발과 응용의 열점으로 되였다.

"에서 분석한 바에 따르면 2022-2027중국 Natural Food 컬러 산업시장 경쟁 패턴 분석 및 발전 전망 예측 보고서"중국산업연구원의 2022년 세계 합성 식용색소 시장 규모는 약 5억 9 천만 달러로 추산되며, 천연 식용색소 시장은 이르면 2021년에 15억 4 천만 달러에 달할 것으로 예상되며, 연평균 7.4%의 복합 성장률을 기록할 것으로 예상된다.합성 안료가 비용 우위가 있고 줄 수 있지만식품 및 음료 제품채도가 높고 균일색인 천연색소는 각국의 규제가 강화되고 합성색소의 안전성을 우려하는 소비자들이 늘어나면서 식품업계에서 그 중요성이 날로 커지고 있다.또한 대부분의 천연 식물 식용색소는 생리활성 [1]이 있어 각종 질병의 예방과 치료에 사용될 수 있다.화장품, 보건품에도 널리 쓰인다.

식물 식용색소의 분류 및 추출방법 1

식품산업에서 사용되는 주요 천연식물 식용색소는 카로티노이드, 엽록소, 베탈레인, 안토시아닌이다.식물식용색소의 추출효율을 높이기 위해서는 적절한 추출방법을 선택해야 한다.전통적인 방법은 일반적으로 Soxhlet 추출, 고체상 추출 및 물 증기 증류와 같은 식물 색소의 추출에 사용됩니다.기존의 추출 방법은 추출 방법이 간단하고 경제적이며 사용하기 쉽지만 용매 잔류 및 시간이 많이 걸리는 등의 문제점을 가지고 있다.물, 에탄올 및 메탄올은 극성과 추출을 위해 가장 일반적으로 사용됩니다수용성 색소, 지방성 안료 [2]를 추출하기 위해 헥산, 아세톤, 트리클로로에틸렌 등의 비극성 용매가 사용되는 반면.비전통적 추출방법 (흔히 녹색 추출기법이라고 함)이 전통적 추출방법을 점차 대체해 왔다.이들의 장점은 용매가 적고 시간이 짧은 데 있다.초음파 보조 추출, 펄스 전기장 보조 추출, 마이크로파 보조 추출, 초임계 유체 추출 [3] 등은 식물 식용색소 추출에 효과적인 방법이다.

천연식물 식용색소그것의 화학 조성에 따라 다른 용해도를 가지고 있다.지방성 안료는 주로 카로티노이드, 엽록소 및 루테인;수용성 색소로는 주로 베탈린과 안토시아닌이 있다.식물 식용 색소의 다양성으로 인해, 식물 식용 색소는 네 가지 피롤 유도체 안료, tetraterpenoid 화합물, benzopyran 유도체, pyridine 유도체로 나눌 수 있습니다.그 중 엽록소는 테트라피롤 유도체 안료의 주요 대표이고, 카로티노이드는 테트라페노이드의 주요 대표이며, 안토시아닌은 벤조피란 유도체의 주요 대표이며, 베탈레인은 피리딘 유도체의 주요 대표이다.

천연 식물 식용색소 추출 2

2. 테트라 피롤 유도체 안료 추출 1

테트라 피롤 유도체 안료는 자연계에서 가장 풍부하고 널리 분포된 안료입니다.엽록소는 천연 식물 식용색소이다tetrapyrrole 유도체 분자 구조를 가지고 있습니다.엽록소는 마그네슘 포르피린 화합물로, 복잡한 유기 분자이다.분자구조는 크게 4개의 원자가 새겨진 고리 (포르피린 고리)를 가지고 있으며, 중심위치에는 양전하를 띠는 마그네슘 원자와 음전하를 띠는 질소 원자가 연결되어 있다.포르피린 고리에 연결된 탄소-수소 측사슬 (phy코어린 사슬)은 지방성 지방사슬로, 엽록소의 지방성을 결정한다 [4].엽록소의 구조는 가시광선 스펙트럼에서 특정 파장 범위의 빛 에너지를 흡수하고 변환할 수 있게 한다.주로 적색과 청색의 빛을 흡수하면서 녹색 빛을 반사하거나 전달하기 때문에 녹색으로 보이는 것이다.엽록소 a와 엽록소 b는 엽록소과의 주요 구성원이다.엽록소는 화학적으로 불안정하여 빛, 온도, pH, 산화제 등에 의해 분해될 수 있다.엽록소는 혈액생성, 비타민제공, 해독, 질병저항력 등 다양한 용도가 있다.

엽록소는 광합성이 가능한 모든 생물에서 발견된다.이평 [5]은 다시마 중 엽록소의 추출과정과 안정성에 대해 연구하였다.그 결과 초임계 CO2 추출은 온도가 낮고, 물질전달속도가 빠르며, 에탄올을 entrainer로 첨가할 경우 추출효율이 효과적으로 향상됨을 알 수 있었다.초음파와 마이크로파를 이용한 보조추출법은 기존의 방법과 비교하여 추출 효율과 순도가 어느 정도 향상되었으며, 용매 소모량이 적고 에너지 소모량이 적다.

엽록소 안정성:연구 결과에 따르면 엽록소는 빛과 고온을 피해 보관해야 합니다.그리고 저장용기는 철, 구리, 알루미늄으로 만들어서는 안된다.가공 중에 불가피하게 이러한 용기를 사용할 경우 EDTA와 sodium diacetate를 첨가하여 엽록소 산화를 방지할 수 있습니다.가장 안정적인 상태를 얻기 위해 인산염을 적절히 첨가하여 pH 값을 6-8로 조절해야 합니다.TBHQ, BHT, 비타민 C 및 비타민 E와 같은 항산화제의 첨가는 다시마 내 엽록소의 안정성을 유의적으로 향상시킬 수 있다.웽 시아 [6]는 무수 에탄올을 추출제로 사용했고의 초음파 보조 추출을 했다야생 시금치의 엽록소다.직교검정결과 최적의 공정조건으로 최대 17.748 mg·g-1의 엽록소 추출을 할 수 있었다.엽록소의 광에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 gum 아라비아 분말과 말토덱스트린으로 혼합하여 엽록소 수용액 분산계를 제조하였다.

2. 폴리엔 안료 2 추출

폴리엔 안료는 테르펜 화합물의 일종으로 사염화화합물이라고도 한다.사염화탄소 화합물의 구조는 8개의 아이소프렌 단위가 서로 연결되어 구성된다.이들은 자연에서 널리 발견되며, 당근에서 추출된 카로틴은 최초로 추출된 tetraterpene 화합물이다.사염화페노이드의 분자는 모두 비교적 많은 수의 결합탄소-탄소 이중결합을 함유하고있기때문에 모두 유색물질이다.

포함 로도 알 려 져 있는 카로 티 노이 드 색소 polyene, α-carotene,β-carotene리코 펜, γ-carotene, 그리고루테인다.와 같은 채소당근을 포함하는 많은 양의 β-carotene다.사람들은 보통 소비 β 음식과 건강 음식에-carotene었다.주황색 지용성 화합물로 자연에서 널리 발견되는 천연색소중 가장 안정한 색소이다 [7].β-Carotene 몸에서 비타민 A로 전환 될 수 있이다.비타민 A는 눈과 피부 건강에 이롭다.또한 루테인은 눈의 노화와 퇴화를 지연시키는 중요한 역할을 합니다.토마토에서 추출되는 최초의 색소인 리코펜는 세 번의 항 산화 효과 β-carotene다.또한 바디 &를 향상시킵니다#39;의 면역 체계, 암과 싸우고 노화 과정을 늦춘다.

Ren Bingqian 등 [8]이 조사했다β의 생산과 추출-carotene다.전통적인 유기 용매 추출 방법은 성숙하고 투자가 적으며 산업 대량 생산에 적합합니다.하지만, 거기에는 용매 잔류, 추출 율은 높지 않고 또한 β으로이 어질 수 있-carotene isomerization, 산화와 저하;컬럼 크로마토그래피 방법은 복잡합니다;초임계 이산화탄소 추출은 매우 효율적이고 용매 잔류가 없으며 운전 조건에 온화한;초음파 보조 추출은 추출 시간을 크게 단축하고, 용매 소비를 절약하고, 높은 온도에 의한 활성 성분의 손상을 피합니다;마이크로파를 이용한 추출은 추출 효율을 향상시킬 수 있고 환경에 미치는 영향도 적다.

한하오 등 [9]이 사용했다호박 가루탐구하는 원료로 β의 최적 프로세스를 추출에 의해-carotene 에탄올 ultrasonic-assisted다.그 β-carotene 추출 수율 23.811었± 0.589 mg · g-1다.안정성 시험의 결과는 다는 것을 보여주 β-carotene 저장 해야 어둠 속에서 낮은 온도에서, 그리고 그 Zn2 +과 Fe3 +에 가장 큰 영향을 미 쳤 호박 β-carotene다.리웨이슈 등 [10]이 루테인 추출에 대해 조사하였다.시험결과 용매추출과 병용한 초임계 CO2 추출은 마리골드에서 루테인을 추출하는데 효과적인 방법이며, 추출 효과는 전통적인 용매추출보다 우수한 것으로 나타났다.

류빙수 등 11명은 중국 동북 마리골드를 원료로 사용하였다,마리골드에서 루테인을 추출했어요초고압 방식을 사용하고, 추출 과정을 최적화했습니다.최적화된 공정에서 루테인 추출율은 68.57 ± 2.31 mg·g-1 이었다.유원징 등 12명은 토마토의 주요 활성물질에 대해 연구하였다.리코펜은 초임계 CO2에 용해도가 우수하며, 초임계 유체 추출을 사용하면 이성화 및 분해를 줄일 수 있습니다.왕하이펑 등 13명은 초임계 이산화탄소 추출 공정을 최적화했고, 최적의 공정 변수 하에서 리코펜의 순도는 90% 이상에 달했다.린제화 등 [14]은 다음과 같이 소개했다[화학공학] 유기용매를 이용한 리코펜 추출추출, 초임계 CO2 추출, 초음파 보조 추출, 마이크로파 보조 추출, 초음파-마이크로파 시너지 추출, 초고압 보조 추출, 고압 펄스 전기장 보조 추출 등이 있다.유기용매 추출과 비교할 때,이 모든 과정은 추출률을 향상시킬 수 있다.고압 펄스 전기장 보조 추출은 열에 민감한 물질의 추출에 특히 적합합니다.

2. 폴리페놀성 안료 추출 3

폴리페놀성 색소는 안토시아닌과 플라보노이드로 대표된다.이러한 안료의 분자 구조는 2-페닐 벤조피란의 존재;안토시아닌은 다른 pHs에서 다른 색깔을 보여줍니다;플라보노이드는 식물계에 널리 분포되여있으며 수용성천연색소의 큰 부류이다.구조 내에 페놀성 하이드록시기가 존재하기 때문에 일반적으로 산성을 띤다.

프로안토시아니딘은 현재 가장 효과적인 천연 항산화제로 여겨지고 있다.검은 고지 열매는 프로안토시아니딘을 추출하는 데 이상적인 식물입니다.장룽 등 15명은 추출 과정과 항산화 활성을 연구했다.초음파 보조 추출을 위한 최적 공정 조건을 이용하여 2.72%의 프로안토시아니딘 수율을 얻었다.흑고지 열매에 함유된 프로안토시아니딘은 비타민 C보다 총 환원력이 높았으며, DPPH 활성산소 및 OH-free radicals 제거에 효과적이었다.장희민 등 16)은 자색포도 껍질을 원료로 사용하였으며 65% 에탄올로 초음파 보조법을 이용하여 안토시아닌을 추출하였다.단일요인 실험과 반응표면검정 설계를 통하여 공정모수를 최적화하였다.안토시아닌 수율은 25.50 mg·g-1 이었으며, 이론값과 검증된 시험치와의 상관계수는 99.3% 이었다.플라보노이드 및 폴리페놀의 추출공정과 항산화능을 탐색하기 위하여 Li Shengrao 등 (17)은 반응표면방법론에 의한 추출을 보조하는 고전압 펄스 전기장을 이용하여 블루베리로부터 안토시아닌을 추출하기 위한 공정변수를 최적화하였다.이안 토시아 닌 추출수율은 34.20 mg·g-1 이었다.실험 결과 고전압 펄스 전기장 보조 추출이 효율적이며 용매 소모량이 적었다.항수양 등 18)은 중국 참나무의 리좀 피부를 원료로 사용하였으며 직교설계를 사용하여 리좀 피부에서 플라보노이드와 폴리페놀의 초음파 보조 에탄올 추출 과정을 최적화하였다.플라보노이드 수율은 0.929% 였으며, 조추출물은 환원력과 총 항산화능을 보였다.

2. 피리딘 유도체 안료 추출 4

Pyridine 유도체 안료는 주로 붉은 사탕무우의 betalains 및 betaxanthin입니다.betalains의 주성분은 수용성 천연 식물 식용색소 [19]인 베타인 (betaine)이다.인 D. 등 [20]에서 베탈라인의 추출 방법을 최적화 했다빨간색 사탕무초음파를 이용한 추출.실제 베타라인 함량과 예측값 사이의 상대오차는 1.96%였다.Tang Ling 등 [21]은 최근 국내 문헌에서 betaxanthin의 추출 및 정제 기술에 대한 연구를 요약하였다.용매추출과 같은 전통적인 추출기술은 추출효율이 낮고 환경을 오염시킨다.초음파, 마이크로파 등 보조 기술, 고압 펄스 전기장 보조 추출 기술 등 신흥 기술은 대성 수지 흡착 및 막 분리 등 정화 공정과 결합하여 betaxanthin의 추출 속도를 효과적으로 향상시키고 양호한 발전 전망을 가지고 있습니다.

3 식물식용색소:식품가공에 응용할 전망

사람들의 건강과 환경의식이 높아짐에 따라 식품의 영양적 가치와 안전성은 식품가공과 개발에서 주요한 테마로 대두되고 있다.인공 합성 안료에 비해,천연식물 식용색소생분해성이기 때문에보다 안전하고, 친환경적이며, 점차 인공 합성 색소를 대체하여 식용색소로 사용되고 있다.또한 천연식물식용색소는 식품의 재료로서 그 자체로 다양한 생리적효능을 갖고있다.예를 들어, 강력한 항산화물질인 안토시아닌은 식물학, 식품학, 영양학 분야에서 항상 뜨거운 연구 주제였다.인간의 수명은 직접적으로 피플 &의 힘에 달려 있다#39;s 산화와 활성산소에 저항하는 능력.안토시아닌의 발견은 노화를 퇴치하는 효과적인 방법을 찾아냈다.

리코펜은 인체 내 활성산소를 제거하는 데도 강력한 효과가 있다.singlet 산소를 끊기 위한 그것의 속도 상수는의 100배입니다비타민 E다.또한, 리코펜은 저콜레스테롤혈증 물질로 체내 &를 조절할 수 있습니다#39;의 콜레스테롤 대사.황뤄안 등 22명은 리코펜이 소화관암, 자궁경관, 유방, 피부암, 방광암에 대해 일정한 억제효과가 있음을 발견했다.전통적인 암 치료법에는 화학 요법과 방사선 치료가 있는데,이 치료법에는 상당한 부작용이 있습니다.리코펜은 산화 생성물의 생성을 감소시켜 염증 인자의 함량을 낮추고 신호 경로를 조절함으로써 암세포의 발달을 억제한다.

"눈 보호약"루테인인간의 안구 &의 황반에 있는 색소의 주성분은#39;s 망막, 그리고 당뇨망막병증을 개선 할 수 있습니다.Xiao Yiq에서등 [23]은 루테인을 경구 투여한 후 제2 형 당뇨병 환자의 농도 변화를 관찰한 결과, 혈중 루테인 농도가 유의하게 증가하여 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다.심각한 부작용이 관찰되지 않아이 약물의 임상 적용 안전성을 연구할 수 있는 근거를 제공했습니다.현대 생활은 스트레스가 많고 속도가 빠르며, 감정과 건강하지 못한 생활방식은 심혈관 및 뇌혈관 질환을 유발할 수 있습니다.류야신 등 24명은 심혈관 질환, 신경 보호, 세포 보호, 염증 억제 등에서 베타잔틴에 대한 연구를 요약하고 분석했다.이 연구는 betaxanthin이 혈액 내 저밀도 지단백 감소, 고밀도 지단백 증가 및 혈관 확장;알츠하이머 &와 같은 만성 신경 퇴행성 질환의 치료를 위해#39;s 병, betaxanthin도 일정한 발전 가능성이 있다.연구들은 betaxanthin의 집합체을 억제 할 수 있 다는 것을 발견 한 β, Alzheimer&을 일으키는#39; s 질병이다.

색채 심리와 결합된 천연 식물 식품 색소의 건강한 생리 효과는에서 널리 사용됩니다기능 음식다.기능성 식품 시장은 최근 몇 년간 지속적인 성장세를 보이고 있다.그러나,의 광범위한 사용식용 색소식품 산업에서는 여전히 수율, 생산 비용, 규제 승인, 색소 특성, 온도, 빛, 박사 등의 환경 요인에 대한 내성 등에 의해 제한되고 있기 때문에 업계는 궁극적으로 진정으로 인간의 건강을 증진할 수 있는 이러한 기능성 식품의 가용성과 안정성을 유지해야 하는 문제에 직면해 있습니다.천연색소를 식품에 사용할 때에는 천연색소를 추출할 때 무독성용매와 친환경적인 추출기술을 사용하여 추출공정의 안전성과 천연색소의 품질을 확보하기 위해 주의해야 한다.

의 덧셈을 한 후천연 안료, 식품 공업 가공천연식물식용색소의 변화, 저하, 심지어 손실을 초래할수 있다.가공 중에는 pH, 온도, 물 활성, 산소, 금속, 용매, 효소의 존재, 이온 방사선 등 천연 색소의 안정성에 영향을 미치는 요소를 제어하는데 주의를 기울여야 합니다.천연색소의 저장도 료식업이 직면한 난제이다.추출 후 천연 안료의 안정성은 주로 효과적인 캡슐화 [25]로 해결한다.캡슐화는 주로 식물 식용 색소의 안정성, 생물 가용성, 생물 접근성, 소화 흡수성 및 통제된 방출을 향상시킵니다.천연색소가 첨가된 식품 제형에서는 최종 제품에서 분해를 제어하고 생체이용성을 유지하기 위한 효율적인 봉지 기술이 요구된다.

스프레이 건조 마이크로 캡슐화는 바이오 폴리머를 이용해 천연 색소를 가두어 식품 가공 및 환경 요인 [26] 으로부터 보호하는 기술이다.Quoc-Duy Nguyen et al. [27]은 유입온도와 말토덱스트린에 대한 안토시아닌의 비율이 분사 건조된 히비스커스 꽃가루의 페놀, 안토시아닌, 항산화 활성 및 일부 물리적 특성에 미치는 영향을 연구하였다.또한 다양한 시료의 캡슐화율을 측정하여 비교하였다.Maltodextrin은 분무 건조 (입구 온도 170°C)를 통해 안토시아닌을 미세캡슐화하는 운반체로 사용되었습니다.봉지율은 85% 이상으로 총 페놀성 함량과 용해도 (94.91%)를 증가시켰으며 제품의 색상에는 큰 영향을 미치지 않았다.식물 식용색소의 캡슐화는 미량 유화, 동결 건조, 초임계 유체 캡슐화, 사이클로덱스트린 캡슐화 기술, 지질 운반체 기술 [28]과 같은 다른 기술을 이용하여 수행될 수도 있다.

4 결론

식물 식용색소의 혁신과 개발은 대한 증가하는 소비자 수요를 충족시키기 위해 피할 수 없는 추세입니다천연 · 건강식품다.천연색소는 환경요소의 영향을 많이 받기때문에 천연색소를 식품에 첨가하는것은 여전히 일부 도전에 직면하고있다.천연색소에 대한 연구는 신 · 재생자원의 규명, 구조분석, 추출 및 분리방법, 생리활성, 생체이용성, 안정성에 영향을 미치는 요인, 산업적 응용, 고수율 생산 및 안정적 가공방법 등에 중점을 두고 있다.천연 안료의 추출을 위한 새로운 기술, 비용 효율적인 방법 및 산업화를 개발하는 것도 거대한 과제입니다.이밖에 체외연구만 할것이 아니라 인체내의 천연색소의 안전, 건강, 효능에 대해 더 많은 연구가 이루어져야 한다.

 참조:

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[28] Susmita G, 탄메이 S, 아르피타 D, et al.Natural colorants 식물 색소로부터 and  그들의 캡슐화:  한 신흥 창 식품업계 [J.LWT,2022, 153: 217-225다.