식물식용색소는 식품가공에 어떻게 사용되는가?

오후14,2025
범주:천연 색소

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.

 

중국산업연구원의'2022-2027년 중국 천연식품 색소 산업 시장 경쟁 패턴 분석 및 발전 전망 예측 보고서'에서 분석한 결과에 따르면, 2022년 세계 합성식용색소 시장 규모는 약 5억 9 천만 달러로 추산되며, 천연식용색소 시장은 이르면 2021년에 15억 4 천만 달러에 달할 것으로 예상되며, 연평균 7.4%의 복합 성장률을 기록할 것으로 전망된다.합성안료는 원가 우위가 있고 식음료 제품에 채도가 높고 균등한 색상을 부여할 수 있지만 여러 나라의 규제가 강화되고 합성안료의 안전성을 우려하는 소비자들이 늘어나면서 식품업계에서 천연안료의 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

주요천연식물 식용색소 used 에서the food industry are carotenoids, chlorophyll, betalains 그리고anthocyanins. In order to improve the 추출efficiency 의Plant Food Coloring, it is necessary to select an appropriate extraction method. Traditional methods are generally used for the extraction 의plant pigments, such as Soxhlet extraction, solid phase extraction and water steam distillation. Traditional extraction methods are simple, economical and easy to use, but they have problems such as solvent residue and time-consuming. Water, ethanol and methanol are most commonly used to extract polar and 수용성 색소, while non-polar solvents such as hexane, acetone, trichloroethylene and other organic solvents are used to extract lipophilic pigments [2]. Non-traditional extraction methods (commonly referred to as green extraction techniques) have gradually replaced traditional extraction methods. Their advantage lies in the use of less solvent and shorter time. Ultrasonic-assisted extraction, pulse electric field-assisted extraction, microwave-assisted extraction, supercritical fluid extraction [3] and so on are effective methods for Plant Food Coloring extraction.

 

red beet root

Natural plant food coloring has different solubilities depending on its chemical composition. Lipophilic pigments are mainly carotenoids, chlorophyll and 루테인; water-soluble pigments are mainly betalain and anthocyanin. Due to the diversity of plant food coloring, plant food coloring can be divided into four pyrrole derivative pigments, tetraterpenoid compounds, benzopyran derivatives, pyridine derivatives. Among them, chlorophyll is the main representative of tetrapyrrole derivative pigments, carotenoids are the main representatives of tetraterpenoids, anthocyanins are the main representatives of benzopyran derivatives, and betalains are the main representatives of pyridine derivatives.

 

천연 식물 식용색소 추출 2

2. 테트라 피롤 유도체 안료 추출 1

Tetrapyrrole derivative pigments are the most abundant and widely distributed pigments in nature. 엽록소 is a natural Plant Food Coloring with a tetrapyrrole derivative molecular structure. Chlorophyll is a magnesium porphyrin compound, a complex organic molecule. Its molecular structure contains a large four-membered ring (porphyrin ring), with a magnesium atom in the central position that is positively charged and a nitrogen atom connected to it that is negatively charged. The carbon-hydrogen side chain (phycoerythrin chain) connected to the porphyrin ring is a lipophilic fatty chain, which determines the lipophilicity of chlorophyll [4]. The structure of chlorophyll enables it to absorb and convert light energy in a specific wavelength range in the visible spectrum. It mainly absorbs red and blue light, while reflecting or transmitting green light, which is why it appears green. Chlorophyll a and chlorophyll b are the main members of the chlorophyll family. Chlorophyll is chemically unstable and can be degraded by light, temperature, pH, oxidants, etc. Chlorophyll has various uses such as blood production, providing vitamins, detoxification, and disease resistance.

 

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.왕시아 [6]는 추출제로 무수에탄올을 사용하였고 야생 시금치에서 엽록소를 초음파로 보조추출하였다.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.

 

Chlorophyll

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-carotene, γ-carotene, lycopene and lutein. Vegetables such as carrots contain a large amount of β-carotene. People usually consume β-carotene in food and health food. It is an orange fat-soluble compound that is the most stable natural pigment widely found in nature [7]. β-Carotene can be converted into vitamin A in the body. Vitamin A is beneficial to eye and skin health. Lutein also plays an important role in delaying eye aging and degeneration. 리코 펜, the first pigment extracted from tomatoes, has three times the antioxidant effect of β-carotene. It also improves the body'의 면역 체계, 암과 싸우고 노화 과정을 늦춘다.

 

렌 Bingqian et al. [8]의 생산과 추출 조사 β-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.

 

한강 Hao et al. [9] 호박 가루을 탐구하는 원료로 사용의 최적 프로세스를 추출 β에 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.

 

Liu Bingxue et al. [11] used Northeast China marigolds as raw material, extracted lutein from marigolds using the ultra-high pressure method, and optimized the extraction process. Under the optimized process, the lutein extraction rate was 68.57 ± 2.31 mg·g-1. Yu Wenjing et al. [12] studied the main active substances in tomatoes. Lycopene has good solubility in supercritical CO2, and the use of supercritical fluid extraction can reduce isomerization and decomposition. Wang Haifeng et al. [13] optimized the supercritical CO2 extraction process, and the purity of lycopene reached more than 90% under the optimal process parameters. Lin Zehua et al. [14] introduced the extraction of lycopene using organic solvent extraction, supercritical CO2 extraction, ultrasonic-assisted extraction, microwave-assisted extraction, ultrasonic-microwave synergistic extraction, ultra-high pressure-assisted extraction, and high-pressure pulsed electric field-assisted extraction. Compared with organic solvent extraction, all these processes can improve the extraction rate. high-pressure pulsed electric field-assisted extraction is especially suitable for the extraction of heat-sensitive substances.

 

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.안토시아닌 추출 수율은 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.

 

water-soluble natural pigments


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]은 초음파를 이용한 추출법을 이용하여 붉은 사탕무에서 베탈라인의 추출 방법을 최적화 하였다.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.인공합성색소에 비해 천연식물성식용색소는 생분해성이므로보다 안전하고 친환경적이며 점차 인공합성색소를 대체하여 식용색소로 되고있다.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.

 

Lycopene also has a powerful effect in scavenging free radicals in the human body. Its rate constant for quenching singlet oxygen is 100 times that of vitamin E. In addition, lycopene is a hypocholesterolemic agent that can regulate the body'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 보호 약"루테인은 인간 안구 &의 황반에 있는 색소의 주요 성분입니다#39;s 망막, 그리고 당뇨망막병증을 개선 할 수 있습니다.Xiao Yiqin 등 [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.

 

천연식물용 식용색소가 색채심리와 결합된 건강생리효과는 기능성식품에 널리 사용되고 있다.기능성 식품 시장은 최근 몇 년간 지속적인 성장세를 보이고 있다.그러나 식품산업에서의 식물성 식용색소의 광범위한 사용은 아직까지 수율, 생산비용, 규제승인, 색소 특성, 온도, 빛, 박사 등의 환경적 요인에 대한 내성 등에 의해 제한되고 있기 때문에 궁극적으로 진정으로 인간의 건강을 증진시킬 수 있는 이러한 기능성 식품의 가용성과 안정성을 유지해야 하는 문제에 직면해 있다.천연색소를 식품에 사용할 때에는 천연색소를 추출할 때 무독성용매와 친환경적인 추출기술을 사용하여 추출공정의 안전성과 천연색소의 품질을 확보하기 위해 주의해야 한다.

 

천연색소를 첨가한후 식품공업가공을 하면 천연식물식용색소가 변화, 변질될수 있으며 심지어 소실될수 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.

 

natural food coloring

4 결론

식물 식용색소의 혁신과 개발은 자연 및 건강 식품에 대한 증가하는 소비자 수요를 충족시키기 위해 피할 수 없는 추세입니다.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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