천연색소를 어떻게 추출하고 정제하는가?

천연색 개요 1

안료는 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다:자연 colorants그리고합성 색소다.한가지 류형은 인공으로 합성한 화학안료인데 대부분이 아조류화합물이다.이들 중 일부는 인간의 몸에 대사 작용 할 수 있는 형태 β-naphthylamine와 α-amino-1-naphthol, 독성 부작용을 특정하는 인간의 몸에 있다.다른 한가지는 천연식물, 동물, 미생물 등에서 추출한 색소인데 천연색소라고 한다.천연색소는 독성이 없고 인체에 무해하기때문에 영양가치가 높으며 어떤것은 일정한 생물활성을 갖고있다.따라서 무독성, 무해한 천연색소의 연구개발도 색소개발의 추세로 되였다.

1.1 천연 식용색소 개발의 간략한 역사

천연 식용색소는 식용색소로서 오랜 역사를 가지고 있다.시경과 치민요주 같은 중국 고대 문헌에는 천연 식물 색소로 포도주와 음식에 색을 입혔다는 기록이 있다.예를 들어, 고대 이집트와 인도에서는 수수의 안료를 품목을 염색하는데 사용했다.기원전 4세기, 고대 브리튼 사람들은 포도주에 색을 칠하기 위해 미칠 듯한 색소를 사용하기 시작했다 [2].

1856년, 영국의 W.H. 퍼킨스교수가 세계's 최초의 합성 유기 색소인"아닐린 바이올렛"과 그 후 많은 다른 유기 색소들이 합성되었다 [1].이런 안료는 색상이 밝고 성질이 안정하며 착색력이 강하고 쉽게 용해되며 품질이 균일하고 색갈을 배합하는데 적합하고 냄새가 없고 맛이 없으며 가격이 저렴하기때문에 신속히 대부분의 천연색소를 대체하였다.

20세기 들어 독성학과 분석화학이 지속적으로 발전하면서 인류는 합성안료가 인체에 들어간 후 변형되는 메커니즘을 점차 이해했고, 대부분의 합성안료가 인체에 들어가면 더욱 심각한 만성 독성과 기형성, 발암성을 유발할 수 있다는 것을 깨달았다.이에 세계 각국은 관련 법률과 법규를 제정하여 합성안료의 사용을 엄격히 제한하고있다.그 결과, 현재 사용할 수 있는 합성 식품 색상은 한정되어 있습니다.례를 들면 합성색이 세계 여러 나라에서 가장 널리 사용되였을 때에는 100가지가 넘는 종류가 있었다.하지만 오늘날에는 미국에 7개, 중국에 8개 밖에 없으며 노르웨이 같은 일부 국가에서는 아예 합성색 사용을 전면 금지하고 있다 [2].합성색과 비교할 때, 대부분의 천연색이 식품의 다양한 조건에 영향을 받기 쉽기는 하지만, 그 색깔의 선명도가 떨어지며, 가격도 더 비싸다.그러나 안전하고 옅은 색을 띠며 색소가 첨가되지 않은 은은한 느낌을 주어 소비자들의 심리적요구를 충족시켜준다.최근 과학 기술의 진보에 따라 천연 색소의 안정성이 향상되었으며, 제품의 적용이 더욱 편리하고 안전합니다.따라서 푸드인더스트리 's의 색소 선택은 점점 천연 색소 쪽으로 경향이 있다.

천연 식용색소가 색소 시장의 주류가 되었다다.현재 천연식용 색소의 시장 규모는 2억 5000만 달러 (약 2300억 원) 이며 합성 천연색소를 더하면 시장가치는 4억 4000만 달러에 이른다.high를 바탕으로식품 안전그리고 천연색소의 안정성이 향상되어 향후 천연색소의 연간 성장률은 5%에서 10% [3] 가 될 것으로 예측된다.China's 식품 천연색소는 약 25,000 V 년이고 캐러멜색소가 80%를 차지하며 나머지는이다식물 추출 물그리고 미생물 발효 제품.중국에서 사용이 승인된 식용 색소는 65 종류이며, 그 중 48가지가 식물 추출물 [4]이다.연간 1.2만 톤, 캐러멜 색소가 80%를 차지하고 나머지는 식물 추출물과 미생물 발효제품이다.중국에서 사용이 승인된 식품 색소는 65개이며, 그 중 48개는 식물 추출물 [4]이다.

천연 식용색소의 분류 1.2

천연 식용색소는 화학구조, 형태학적 기원 및 용해도에 따라 분류할 수 있습니다.가장 일반적인 방법은 화학 구조에 따라 분류하는 것이다.식물의 천연색소는 화학구조에 따라 4가지로 나눌수 있다:5 피롤유도체;polyenes (카로 티 노이 드);페놀 색소;케톤과 퀴논.

천연 식용색소의 특성 및 특성 1.3

천연 식용 색소다음과 같은 특징을 가지고 있다 [6]:

(1) 천연색소는 대부분 동식물조직에서 오기때문에 독성이 없고 안전성이 높다.대부분의 천연 식물 색소는 안토시아닌, 플라보노이드, 카로티노이드입니다.따라서 천연식용색소는 독성이 없고 무해할 뿐만 아니라 인체에 필수적인 영양소를 많이 함유하고 있거나 그 자체가 리보플라빈, 리코펜 등 비타민이나 비타민과 같은 물질이다β-carotene;

(2) 천연색소는 더욱 자연색조를 띠며 자연물질의 색갈을 더 잘 모방할수 있다.색소의 색조가 더 자연스럽다.

(3)의 다른 화학 구조 때문입니다자연 colorants, 다양한 안료의 특성 또한 다릅니다.

천연 발색제 추출 2

2.1 추출방법

이것은 현재 천연색소를 추출하는데 가장 보편적으로 사용되는 방법이다.원리는 여러 용매에서 서로 다른 용해도를 기준으로 목표 성분을 분리하는 것이다.추출 공정은 원료를 건조하고 분쇄한 후 용매를 이용한 추출, 분리, 농축, 건조, 정제 과정을 거쳐 완제품을 얻는다.데려가carotenoid 색소예를 들어.대부분의 카로티노이드는 지방성이 강하고 클로로포름, 아세톤 등의 용매에 쉽게 녹으며 물, 에탄올, 메탄올에는 거의 녹지 않는다.탄화수소 카로티노이드는 지방질이 훨씬 더 많아 석유 에테르나 알케인에 녹을 수 있다.카로티노이드의 구조에 산소 함유 그룹이 포함되어 있을 경우, 산소 함유 그룹의 수가 증가함에 따라 지방성은 감소하고 친수성은 증가한다.석유 에테르에서의 용해도는 감소하는 반면 에탄올과 메탄올에서의 용해도는 증가한다.추출 중 안료의 다양한 특성에 따라 다른 추출 용매를 선택해야합니다.

2.2 마이크로파 추출법

천연색소 추출을 위한 마이크로파 보조 추출기술의 공정흐름은 원료의 전처리 → 용매와 원료의 혼합 → 마이크로파 추출 → 냉각 → 여과 → 여과 → 용매와 추출된 성분의 분리 → 추출된 성분 [".야오중밍 외 8명은 단인자 실험을 이용하여 마이크로파 추출로 정원사 황색색소를 추출하기 위한 조건을 확인하였다:추출력 210W, 추출제500g/L 수용액 에탄올 용액, 추출시간 80년대, 추출시리즈 2, 그리고 액상 대 물질 비율 1:12.이러한 조건에서 색소 추출율은 98.2%에 달하여 56.94의 색값을 나타내었다.실험 결과, 정원류의 마이크로파 추출이 가능한 것으로 나타났다노란색 색소전통적인 추출 방법에 비해 안료 수율, 높은 색가, 용매 및 시간 절약, 간단한 장비 등의 장점이 있다.그것은 천연 색소의 추출 과정에서 광범위한 응용 전망이 있습니다.전통적인 가열 추출기술과 비교할 때 마이크로파 추출기술은 추출시간이 짧고 온도가 낮으며 에너지 소모가 적고 품질이 높은 등 장점이 있다.실제이 기술을 이용해 천연식품 색소를 추출한 결과는 마이크로파 추출기술이 발전 전망이 좋은 새로운 공정임을 보여준다.천연식품 색채의 마이크로파 추출이 실험 작업에서 몇 가지 중요한 결과를 얻었지만 그 특성으로 인해 응용 범위가 제한적이다.현재 소규모 실험 수준에 그치고 있으며, 산업적으로 적용되기까지는 아직 많은 과제가 남아 있다.

2.3초임계 유체 추출

초임계유체 (SF)는 열역학적 상태가 임계점 이상인 유체를 말한다.SF는 기체-액체 인터페이스가 임계 상태에 있을 때 기체와 액체 상태 사이의 특별한 상태에 있는 유체입니다.그것은 매우 독특한 물리화학적 특성을 가지고 있습니다.초임계 유체는 점도가 기체에 가깝고 밀도는 액체에 가까우며 기체와 액체 사이의 확산계수를 갖는다.이들은 기체처럼 쉽게 확산되고 액체처럼 강한 용해도를 갖는 등 기체와 액체의 장점을 모두 가지고 있다.

초임계 유체 추출 (SCFE)은 새로운 유형의 추출 및 분리 기술입니다.지난 20년 동안 SCFE 기술은 화학, 제약 및 식품 산업에서 널리 사용되었습니다.최근에는 천연색소 추출에 SCFE 기술을 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.샤 오 웨이 et al.] 예비를 실시 한 붉은 색소 가 쌀 효모 추출에 관 한 연구 것으로 초임 계 CO ₂, 대한 최적의 조건을 얻고 붉은 색소 가 이스트 쌀 추출의 것으로 초임 계 CO ₂:추출 온도 50%, 50% 추출 온도, 압력 20MPa 추출 CO ₂ 유량 됩/h, 추출 경품은 시간이다.리 Shoujun [12] 사용 초임 계 CO ₂ 추출 wolfberries에서 자연 붉은 색소를 추출.실험 확인에 샘플을 참담 한 학위, 원자재, 수분 함유 량이 추출 시간, 온도, 압력과 유량은 추출 율에 영향을 미치는 중요 한 요소, 그리고 최적의 공정 조건은:기로 마음먹었샘플은 깔 려 40 망사, 원자재의 수분 함유 량은 약 5%, 추출 시간은 100 min에 추출 기온은 35 ° C, 추출 압력은 35 MPa 이고, 초임 계 유체 CO ₂의 유량은 25 킬로그램/h다.최적 조건에서의 추출률은 약 88%이다.그러나 현재 그 응용에 영향을 미치는 주된 문제는 초임계 추출 장비의 높은 투자 비용이다.

2.4초음파 추출법

이윤양 등 13은 밤 껍질에서 색소 추출을 돕기 위한 초음파를 이용한 연구에서 초음파 강화 추출이 기존 추출보다 추출 시간이 짧고 색소 추출률이 높아 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다는 사실을 발견했다.왕젠유 등 [14]은 또 큰매화개로부터 안료를 초음파 추출하는 과정을 연구했다.최적의 추출 과정 매개 변수로 결정 되었다:초음파 30 kHs의 빈도, 추출 요원의 희석 그렇게 ₄ H ₂에 의해 2% 질량, 40 min의 치료 시간과 추출 율 50 ° C의이 있다.리코펜의 추출시 320 W의 전력을 사용하였고, 추출시간은 6분, 초음파시간은 3초, 간격시간은 4초, 고체-액비의 비율은 1:2로 하였으며, 추출을 2회 반복하였다.리코펜 추출율은 96.83%였다.초임 계 CO ₂ 추출과 비교 했을 때, 그것은 비용이 낮고, 낮은 투자,고 추출 효율성 [15] 함량이 높다.왕규펜 등 16명은 초음파를 이용하여 유기용매를 이용한 리모넨의 추출을 증진시키는 연구를 하였다.실험 결과 초음파 증강 추출은 저온 추출에 비해 추출 시간을 단축시켰을 뿐만 아니라 추출 속도도 증가시켰다.커큐민의 추출검사 결과 초음파강화추출이 가장 빠른 추출속도를 보였으며, 그 추출속도는 Soxhlet 방법보다 약간 높았다 [17].

3 색소 정화

종래의 추출 공정을 이용하여 얻은 추출물을 농축하여 얻은 액상 생성물 또는 액상을 건조하여 얻은 고체 생성물은 조잡한 천연 발색제이다.정제하지 않으면 제품의 색갈이 낮고 불순물 함량이 높으며 어떤것은 원료 자체에서 특수한 냄새가 나는 반면 어떤것은 물의 흡수가 강해 사용할수 없다.이러한 것들은 천연 안료의 안정성과 착색 특성에 직접적으로 영향을 주어 응용을 제한합니다.따라서 정제용 천연색소의 생산과정에 선진적인 분리 및 정제기술을 도입하여 식용천연색소의 성능을 개선하고 응용범위를 확대할수 있어야 한다.

3.1초여과정제법

에 대한 정화 과정자연 colorants적절한 세공 크기를 가진 초미세여과막을 사용할 수 있어 물 분자와 작은 분자 불순물까지도 초미세여과막을 통과할 수 있는 동시에 용매 중의 활성 성분이 분리되어 색소를 일정 정도로 정제하고 여러 번 농축시킬 수 있다.국외에서 이미 초미세여과막을 이용해 천연색소를 정제한 바 있으며, 중국에서도이 분야에 대한 연구가 진행되고 있다.허종옌 등 18명은 2단계 초미세여과 및 나노여과 방법을 사용해 사탕무 적색색소를 효과적으로 분리, 정제, 농축했고 제품 품질은 국가표준 (GB8271-87)과 국제표준 (FAO/WHO)을 만족시켰다.

흡착수지 정제방법 3.2

흡착수지 (Adsorption resin)는 고분자의 일종으로 흡착의 특징을 가지며 유기물을 농축시켜 분리하는 효과를 가지고 있다.그것은 유기물의 분리, 준비 및 정제에 널리 사용됩니다.물질에 대한 흡착수지의 흡착특성은 주로 흡착제 물질 표면의 화학적 특성, 특정 표면적 및 세공크기에 따라 달라진다.수지의 표면 특성에 따라 흡착수지는 일반적으로 비극성, 중극성, 극성의 세 가지로 구분된다.비극성 흡착수지는 극성 용매로부터 비극성 용질을 흡착하는데 적합하며, 중성 흡착수지는 극성 용매로부터 비극성 용질을 흡착하고 또한 비극성 용매로부터 일정한 극성을 가진 용질을 흡착하는데 사용될 수 있다.극성 흡착수지는 비극성 용매로부터 극성 용질을 흡착하는데 적합하다.흡착수지의 작동에는 일반적으로 흡착, 용출 또는 재생, 헹굼 등의 과정이 포함된다.다양한 안료의 성질에 따라 적절한 흡착제 수지 재질과 특정 흡착제 및 용출제가 선택됩니다.흡착과 탈착을 이용하여 안료를 정제하는 목적을 달성할 수 있다 [19].

대성 수지 흡착법은 유기용매 소비량이 적고, 에너지 소비량이 적으며, 흡착량이 크고, 빠른 흡착속도, 손쉬운 탈착, 재사용성 등으로 인해 안료 정제법에 점점 더 널리 사용되고 있다.례를 들면 천진경공업연구원은 흡착수지를 리용하여 천연색소인 무홍색을 정제하였는데 색값이 15배이상 상승하였다 [2];비홍하 등 [21]은 AB-8흡착수지를 이용하여 유럽 자두 적색 색소를 정제하였으며, 색소 결정의 회수율은 61.8%, 색값은 15.48에 달하였다;Peng Yongfang et al. (22)은 macroporous adsorption resin을 사용하여 Melia azedarach의 황색 색소를 분리하였으며, 제품 품질이 크게 향상되었다;마인하이 등 23명은 흡착수지를 이용해 케일로부터 적색색소를 흡착하고 분리했다.48;Peng Yongfang 등 22은 대식 흡착 수지를 사용하여 인동덩굴 꽃의 노란색 색소를 분리하였으며, 제품의 품질이 크게 향상되었습니다;마인하이 등 23명은 흡착수지를 이용하여 케일의 적색색소를 흡착, 분리하였고 또한 좋은 결과를 얻었다.

겔 크로마토그래피 3.3

색소 용액을 분리하는 겔 크로마토그래피의 원리는 색소 용액이 겔 컬럼을 통과할 때 겔 기공보다 작은 색소 분자는 겔 내부로 자유롭게 들어갈 수 있는 반면, 겔 기공보다 큰 분자는 겔 내부로 들어갈 수 없고 겔 입자 사이의 틈만 통과할 수 있기 때문에 이동속도가 다르다.분자가 큰 물질은 배제되지 않고 이동상을 앞서서 이동하며, 분자가 작은 물질은 모공에서의 확산으로 인해 유지되어 이동상의 뒤로 이동하므로 [24] 둘은 분리된다.겔 크로마토그래피는 장비가 간단하고 조작이 편리하며 각 크로마토그래피에 필요한 재생이 필요 없고 분리된 물질의 활성을 효과적으로 보호할 수 있는 장점이 있다.겔 크로마토그래피는 이제 단백질과 같은 생물학적 거대분자를 분리, 정제하는 것뿐만 아니라 색소를 정제하는 데에도 없어서는 안 될 기술이 되었다.루샤오링 등 25명은 정제 정원학 연구에 덱스트란 젤을 지지대로 사용했다노란색 색소그리고 48.9%의 수율로 양호한 정제 효과를 얻었다.

4 결론

천연 식용 색소 재료는 널리 이용되고 있으며 다양한 색상으로 제공됩니다.연구원들이 직면한 급선무는 자원이 풍부하고 원가가 낮으며 안정하고 색조가 생동하고 독성이 없고 무해하며 시장의 수요가 있는 제품을 선택하는것이다.새로운 자원으로부터 새로운 색소를 추출하고, 효율적이고 경제성을 개발하기 위해서는 광범위한 연구가 필요하다자연 Colorant추출 및 분리 기술, 그리고 기존 천연색소의 빛, 열, pH 및 금속 이온에 대한 안정성을 향상시킵니다.

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