Annatto Colorant에 관한 연구

식용 색소는 식품 첨가물이다그것은 음식의 빛깔과 색깔을 바꾸거나 개선합니다.식품에는 매우 적은 양으로 존재하지만 식품의 질과 맛에 상당한 영향을 미친다.최근년간 천연색소는 그 색조가 식품의 천연색조에 가깝고 합성색소보다 안전하며 일정한 생리활성을 갖고있기에 높은 평가를 받고있다.서방의 일부 선진국들에서 식품에 사용되는 천연색소의 비률은 85%에 달하고있으며 합성색소를 완전히 대체하려는 추세가 나타나고있다.현재 중국에서는 40여종의 천연식품 색상이 사용이 허용되고 있다.그러나 주로 생산되고 사용되는 품종은 캐러멜 색이다.기타 천연안료는 원가가 높고 불안정하여 국내에서는 거의 사용되지 않으며 주로 수출용으로 사용된다.그러므로 상업적으로 가치가 있는 색소자원을 개발하는것이 급선무이다천연색안정성이 좋죠.안료의 안정성, 안전성, 생리기능 및 분포, 안료의 준비 등 여러 측면에서 고찰할 것이다.

1자색 고구마 색소

자색 고구마고구마의 특별한 품종입니다.고구마는 Convolvulaceae 과에 속하는 일년생 식물로 China&의 하나이다#39;의 주요 식량 작물.모주석의 개요에 따르면 고구마는"허약함을 보충하고 기를 원하게 하며 비장과 위를 튼튼하게하고 신장음을 튼튼하게 하는"효과가 있다.자색고구마 뿌리에는 일반적인 고구마에 함유된 다양한 영양소 외에도 상당한 천연 항산화 및 자유 라디칼 소거 생리 활성을 갖는 안토시아닌 (설탕과 결합하면 안토시아닌으로 알려져있다)과 같은 천연 적색 색소가 풍부하여 일부 독특한 생리 활성을 나타낸다.

1.1 생리적 기능

1.1.1 항 산화

자색 고구마 안토시아닌의 주요 화학 성분은 아실 그룹을 가진 두 종류의 글리코사이드입니다:cyanidin 3-O-glucoside와 peonidin 3-O-glucoside.이들은 구조 내에 다수의 페놀성 히드록시기를 가지고 있으며, 히드록시기 공여자와 활성산소 제거제 역할을 한다.따라서 자색고구마 색소는 단백질과 결합하여 산화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 양성자를 제공하여 지질 활성산소를 효과적으로 제거하며 지질 산화의 연쇄반응을 방해하고 지질 과산화를 방지할 수 있다 [1-3].Choong C. Teow [4]등은 ORAC (oxygen radical 흡광도), ABTS [2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)] 및 DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 등을 이용하여 자색고구마의 항산화 특성을 확인하였다.연구결과에 따르면 고구마의 보라색이 짙을수록 색소가 더 많이 함유되고 항산화 성질도 강해지는 것으로 나타났다.

1.1.2 Antitumor

안토시아닌은 콜라겐 합성을 촉진하고 콜라겐 저항력을 높이며 콜라게나제의 활성을 억제할 수 있다.따라서 자색고구마 안토시아닌은 항암 작용이 있는 것으로 추측된다 [1].Nie Linghong [5]에 따르면 미국 과학자들은 고구마에 디하이드로에피안드로스테론이라는 화학물질이 함유되어 있어 대장암과 유방암을 예방할 수 있다는 사실을 발견했다.

1.1.3 Anti-mutagenicity

정제를 이용한 살모넬라균의 돌연변이성에 관한 연구 (A study of mutagenicity of Salmonella using refined자색 고구마안토시아닌은 정제된 자색고구마 안토시아닌이 강력한 항돌연변이 특성을 가지고 있음을 발견하였다 [6-7].

1.1.4 Anti-hyperglycemia

일본 학자들은 디아실기를 분리했다자색 고구마의 안토시아닌덩이 줄기 억제 하여 혈당을 절감 할 수 있는 α-glucosidase다.디아실 안토시아닌의 10 mg/kg 몸무게는 인체의 혈당 수치를 낮출 수 있다 [1].

1.2 안정성 [8]

빛과 금속 이온에 대한 안정성 1.2.1

자색 고구마 색소열과 빛에 강한 내성을 가지고 있습니다.자연 외광, 실내 반사광 또는 직접 자외선에서는 큰 변화를 보이지 않습니다.100 °C에서 0.5 h 동안 가열한 후 흡광도는 감소하였으나 감소속도가 매우 느렸으며 5.5 h 동안 흡광도는 5% 밖에 감소하지 않았으며 금속이온에 대한 안정성도 우수하였다.Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Mg2+, Al3+ 및 K+ 가 첨가된 색소 용액에서는 처리 72시간 후에도 안토시아닌의 특성 흡수 피크가 변하지 않아 비교적 안정하다.아스코르브산, 아황산나트륨, 과산화수소를 처리한 결과 자색고구마 적색색소는 환원 및 산화에 대한 저항성이 우수함을 알 수 있었다.

pH에 대한 안정성 1.2.2

pH 변화는이 색소에 상당한 영향을 미친다.pH 3.0 이하에서는 밝은 암적색을 띤다.pH 가 높아짐에 따라 용액의 색깔은 옅은 빨간색에서 점차 자줏빛 빨간색, 보라색, 보랏빛 파란색, 파란색 등으로 변한다.그러나 조건이 산성을 유지하는 한보다 이상적인 선홍색을 얻을 수 있다.

온도에 대한 안정성 1.2.3

색소에 대한 온도의 영향은 pH와 관련이 있다. pH 3에서 색소는 열에 상당히 안정하다.pH 가 5일 때 그리고 오랜 기간 고온처리를 한 후에는 색소의 색값이 약간 감소하여 내열성이 강함을 알 수 있다.

1.3배포 및 준비

고구마는 잡곡작물의 일종으로 전 세계 열대와 아열대 지역에서 널리 재배되고 있다.고구마는 중국에서 널리 재배되고 있으며, 청해-티베트 고원을 제외한 전국 각지에서 재배되고 있으며, 특히 황화이 평원, 사천, 동남부 연해 지방의 구릉 지대에서 많이 재배되고 있다.자색고구마 색소의 추출에는 주로 용매법과 발효법이 있다.용매법은 비교적 안전한 0.5% 구연산을 주로 사용한다.발효방법은 일정량의 자색고구마를 씻어서 찌고 식힌 후 으깨서 일정량의 쌀로 만든 1차 으깨기와 섞어서 며칠 동안 발효시키고 2차 으깨기를 만들고 2차 으깨기를 걸러내고 감압으로 농축시키면 농축된 색소 용액을 얻을 수 있다.농축된 색소 용액을 케이션 교환수지로 처리하여 불순물을 제거하고, 산성화된 에탄올 교환과 농도로 순수한 색소를 얻으며, 최대 89.4%의 수율을 보인다.

2대 아나토 [9]

아나토는 아나토 나무의 성숙한 씨앗의 아릴에서 추출한 색소입니다.그것은 네 가지 유형의 카로 티 노이 드 포함:bixin(bixin), norbixin (norbixin), β-carotene (β-carotene)과 crocin (crocin)이다.노랑, 주황, 빨강의 세 가지 색조를 제공할 수 있다.

2.1 비신의 생리적 기능

비신은 항산화 및 자유 라디칼 소거 효과가 있으며, 항암 및 노화 방지 건강 이점이 있습니다 [10-12].자 오 Wen' en et al. Zhengzhou 대학의 [13] 내 펄스 방사선 연구를 통해 확인 bixin의 효능에 청소 활성 활성 산소 가 β의 그것과 비교 할 만하-carotene, 강력 한 증거를 제공 할 기능 꽃나무 한 속의 색소.Sotirios Kiokias 등 [14]은 다른 여러 카로티노이드와 비교하여 수용성 annatto 가 오일 및 오일 내 유제의 산화적 분해를 더 효과적으로 지연시킬 수 있으며 ascorbic acid, VC palmitate 및 비타민 E보다 효과적임을 보여주었다.

세실리아 로드리게스 실바 등 [15]은 연구에 와이스타 쥐를 사용했다.5.0 mg/kg body weight의 (Z)-diaminedichloroplatinum 24시간 복강 내 주사 후, 생쥐의 골수세포에서 염색체 삭제 및 비정상적인 중기 세포가 관찰되었다.가장 빈번한 사건은 색조의 파손이었다.반대로 가장 적은 용량 (2.5 mg/kg 체중) 으로도 아나토를 치료하면 염색체 이상이 21% 감소했다.annatto 만을 주입한 쥐는 염색체 이상이나 분열 이상을 크게 나타내지 않았다.TBARS (TBARS는 thiobarbituric acid (TBA)와 과산화지질 생성물인 malondialdehyde 가 반응하여 형성되는 물질이다.TBARS의 양은 신장 조직에서 생성되는 지질과산화)의 정도를 측정하는데 사용될 수 있으며 지질과산화물을 측정하는데 사용될 수 있다.(Z)-Dichlorodiammineplatinum은 과산화지질 생성을 증가시킬 수 있는 반면, annatto를 전처리한 마우스에서 과산화지질의 양은 증가하지 않았다.이것은 annatto 가 산소가 첨가된 화합물과 반응하여 활성산소를 제거하고 (Z)-dichlorodiammineplatinum에 의해 생성 된 산소 분자와 반응하여 보호를 제공 할 수 있기 때문일 수 있습니다.디 마시오 등 [16]은 아나토가 좋은 생물학적 싱글릿 산소 분자 quencher 임을 발견했다.

2. 2 안정

비신은 공중합체 폴리엔의 산소 함유 유도체, 예를 들어 카로티노이드 디카르복실산의 에스테르이다.카복실산 그룹을 갖는 카로티노이드 화합물은 다른 카로티노이드와는 달리 공기 중에서 안정하며, 공기 중의 산소를 흡수하여 다시 환원되고 무거워진다.그러므로, 그들은 산소에 매우 안정적입니다.

S. V. Najar 등 17)이 카민에 미치는 빛, 공기, 항산화제 및 친산화제의 영향을 조사하였다.그 결과 색소는 빛에 가장 민감하며, 빛에 의한 색소의 손상은 빛의 세기에 따라 증가함을 알 수 있었다.이어 활성산소 촉진제의 해로운 효과가 뒤따른다.색소에 활성산소 촉진제 (과산화벤조일 등)를 첨가하면 색소의 소실이 가속화됩니다.빛이 없는 경우, 마호가니 안료는 공기에 의해 쉽게 산화되지 않는다;항산화제 (아스코빌팔미테이트 등) 가 마호가니 색소에 첨가되면 색소의 안정성이 향상될 수 있습니다.Prentice Hernandez 등 [18]은 미세봉지 기술을 이용해 마호가니 안료를 내장하면 빛의 안정성을 상당히 향상시킬 수 있음을 보여주었다.K. Balaswamy 등은 마호가니 안료의 저장 중 동일한 온도와 빛 조건에서 유성 수지에 저장된 안료가 분말 형태보다 안정하여 안료의 분해와 퇴색을 현저히 감소시킨다는 것을 보여주었다.

2.3배포 및 준비

넓은 면적의 홍립나무는 윈난 (雲南)과 푸젠 (福建)에서 재배되고 있는데 빠른 성장을 보이고 있다 (종자 번식, 3년 만에 첫 꽃과 열매, 4년 만에 생산, 6년 만에 최고 생산기에 진입);강한 스트레스 저항 (해충과 질병에 거의 영향을받지 않음, 강한 추위 저항);그리고 성년이 된후에도 경영원가가 낮아 수십년의 긴 경제수명이 있습니다.순수 스탠드, 혼합 스탠드에서 재배하거나 주택의 앞뒤 주변에 흩어져 재배할 수 있다.애나토나무의 종자는 원추형 또는 삼각형 이하의 모양이며, 한쪽에 홈이 있고 코틸리돈에는 구부러져 접혀 있다.겉씨저고리는 살이 많고 붉은색이지만 속씨저고리는 백색이고 나무층은 단단하고 빽빽하다.종자를 상온에서 15시간 동안 증류수에 담가두면 2%의 중량 증가만 초래했다.

내부의 씨외투는 효과적으로 물이 씨앗에 들어가는것을 방지할수 있다.따라서 겉씨코트에 포함된 색소를 추출할 때 안쪽 씨코트의 장벽 효과로 인해 씨앗에 있는 많은 성분이 물에 담그고 저으면서 색소 추출액에 섞이기 어려우므로 추출액에 비색소 불순물이 적게 포함되며 색소의 정제 및 정화 과정을 크게 간소화하고 오염을 줄이며 환경을 보호한다.색소를 추출한후 종자를 기본적으로 그대로 보존하고 더 가공하여 활용할수 있다.현재 일부 학자들 [20]은 생명공학을 이용해 유전자 변형을 통해 높은 수치의 아나토 오렌지 색소를 얻고 있다.추출 방법 또한 간단하고 쉽게 수행할 수 있습니다.최적의 추출조건은 온도 60 °C, 고체-액비 1/10, 알칼리 (NaOH 또는 KOH) 농도 10%, 추출시간 40분, 산농도 5%를 추출제로 아세톤을 정제하여 고체-액비 1/20, 55 °C에서 4회 추출한 후, 가장 좋은 삼나무 색소를 얻는다 [21-22].따라서 아나토나무의 기능적 안정성에서 재배와 채취에 이르기까지 독특한 장점과 큰 발전 가능성을 가지고 있다.

3 보라색 옥수수와 보라색 옥수수 cob 색소

보라색 옥수수는 중앙 아메리카가 원산지이다.1976년 품종 개량을 위해 미국으로부터 종자가 도입되었다.1979년 모내기로 공식 승격되었다.근년에 극히 급속히 승격된 작물중의 하나이다.수확기는 10월부터 이듬해 5월까지이다.잉카 제국의 주민들은 그것을 식량으로 사용했습니다.크기는 일반 옥수수와 같지만 씨, 껍질, 알맹이가 모두 짙은 보라색이다.보라색 옥수수는 중국에서 주로 산동성과 지린성에서 대량으로 재배되며 원료원천이 매우 풍부하다.그러나 많은 보라색 옥수수 알맹이를 충분히 활용하지 못해 자원의 낭비가 발생하고 있다.

보라색 옥수수 알맹이 안료 3.1

자주색 옥수수밭에는 옥수수꽃색소, 제라늄색소, 모란색소 등이 들어있는데 [23] 생리활성이 좋아 식품과 보건업종에서 시장전망이 밝다.

3.1.1 보라색 corncob 색소의 생리적 기능

지금까지 보라색 옥수수 색소의 기능에 대한 연구는 상대적으로 적었다.보라색 옥수수 중심 색소는 안토시아닌 색소 계열에 속한다.안토시아닌은 항산화 및 활성산소 소거 효과가 있으며, 고효율, 저독성, 높은 생체이용성으로 알려져 있다.장종호 등 [24]은 자색 옥수수 심부 색소가 과산화음이온 (O2-·) 활성산소와 하이드록시기 활성산소 (·OH)를 제거하는 능력이 있음을 보였다.이는이 색소를 식품에 응용할 수 있는 이론적 근거를 제공한다.다른 농도의 보라색 옥수수 색소는 superoxide 음이온 라디칼과 hydroxyl 라디칼에 특정 청소 효과가 있습니다.0.02 g/L~0.10 g/L 범위 내에서 농도가 높을수록 co ₂-· 및 ·OH에 대한 청소효과가 우수하였다.

보라색 옥수수 중심 색소의 안정성 3.1.2

1) 자주색 옥수수심 안료는 극성 용매에 녹으며 수용성 안료이다.그것은 과산화수소 (H2O2)에 민감하며 환원제는 보라색 옥수수 코어에 일정한 손상 효과를 줍니다.농도가 높을수록 해로운 효과가 더 크다.색소에 대한 VC의 해로운 효과는 농도와 지속시간이 증가함에 따라 증가합니다.Sodium sulfite는 처음 80분 이내에 색소에 색을 증진시키는 효과가 있으며 흡광도가 증가하는 경향을 보인다.시간이 지남에 따라 색을 향상시키는 효과가 사라지고 흡광도가 서서히 감소합니다.Fe3+, Al3+, Cu2+, Na+ 등은 색소의 색을 변화시킬 수 있고 흡광도 또한 크게 증가하지만 Zn2+와 Ca2+ 등은 색소의 안정성에 영향을 미치지 않는다.

(2) 보라색 옥수수 중심 색소는 고온 조건에서 좋은 색상 효과를 유지할 수 있으며 열 안정성이 우수합니다.이 색소는 100 °C의 일정한 온도에서 3시간 동안 유지된 후, 원래의 색깔의 약 95%를 유지합니다.

3) 식품첨가물과 탄수화물에 대한 안정성:구연산, 말산, 수용성 전분, 젖산, 타르타르산은이 색소에 색을 증진시키는 효과가 있으며 농도가 증가함에 따라 그 효과가 크게 증가한다.포도당, 말토스, 수크로스 등은 색소의 안정성에 큰 영향을 미치지 않는다.또한, 벤조 산 나트륨은 색소에 특정 분해 효과가 있습니다.바를때는 국가표준에 따라 소량의 방부제를 첨가한다.

(4) 빛에 비교적 안정하며, 직사광선에 노출되어도 색소가 크게 퇴색하지 않는다.그러나 자색 옥수수 심부 색소는 안토시아닌 화합물의 일종으로 pH의 변화에 민감하며 산성 조건에서는 원래의 붉은 색으로 나타나고 pH 가 감소함에 따라 붉은 색이 점차 깊어져 퇴색하기 쉽지 않다.알칼리성 상태에서는 색깔이 매우 불안정하고 불규칙하게 변한다.

색소의 준비 3.1.3

보라색 옥수수 코어 색소 추출은 비교적 간단합니다.최적의 추출공정 조건은 추출액 pH 1, 추출온도 80 °C, 액체와 고체의 비율 1:50, 담금시간 1.5시간이며, 추출레벨이 2일 때 추출효율과 전반적인 효과가 가장 좋다 [25].장종 등 [26]은 초음파를 이용해 보라색 옥수수 심지 색소 추출에 도움을 주었다.연구결과 초음파를 이용한 안료의 추출율은 기존의 추출법에 비해 높은 것으로 나타났으며, 안정성은 기존의 방법으로 추출한 안료와 기본적으로 동일한 것으로 나타났다.

보라색 옥수수 안료 3.2

보라색 옥수수 색소는 안토시아닌의 6가지 종류인 콘플라워, 제라늄, 모란 색소와 이들의 연계된 글루코사이드로 구성되어 있다.

보라색 옥수수 색소의 생리활성 3.2.1

3.2.1.1 항산화특성 [27]

다양 한 등의 폴리페놀안토시아닌과 안토시아니딘 (anthocyanidins)활성산소의 연쇄 산화 반응을 효과적으로 억제 할 수 있습니다.보라색 옥수수 색소의 주요 안토시아닌은 콘플라워 안토시아닌이 44%를 차지하고, 활성산소를 잡아낼 수 있는-OH 그룹이 두 개 있어서 항산화 효과가 매우 좋습니다.

항암효과 3.2.1.2

일본 연구진 하기와라 아키히로 등 [28]은 자색 옥수수 색소가 쥐의 대장암 억제 효과가 있다는 것을 밝혀냈다.쥐들에게 초기 처치법으로 DMH (1,2-dimethylhydrazine)를 피하주사한 후, 대장암을 유발할 수 있는 PhlP (2-amino-1-butyl-6-phenyl-imidazo[4,5-c]pyridine)를 함유한 식이를 32주간 공급하였다.보라색 옥수수 색소 분말이 포함된 식이를 섭취한 쥐 그룹의 종양 발생률이 보라색 옥수수 색소를 첨가하지 않은 그룹보다 유의하게 낮은 것으로 밝혀졌다.이는 보라색 옥수수 색소가 php로 유발된 대장암에 상당한 억제 효과가 있음을 나타낸다.

돌연변이 억제3.2.1.3

Ames mutagenicity 검정은 보라색 옥수수 색소의 돌연변이와 PhlP 사이에 명확한 정량적 관계가 있음을 발견했습니다.보라색 옥수수 색소의 양이 PhlP의 5,000배가 되면 PhlP의 돌연변이성을 완전히 억제할 수 있다.

보라색 옥수수 색소의 안정성 3.2.2

(1) 자주색 옥수수 색소는 검붉은 액체 또는 분말이다.pH 4-2에서는 보라색 옥수수 색소의 색이 분홍색에서 빨간색으로 변하며 중성 pH 에서는 빨간색에서 청보라색으로, 알칼리성 pH 에서는 짙은 녹색이다.물, 프로필렌글리콜, 아세트산 등에는 녹지만 기름, 에테르, 무수프로필알코올에는 녹지 않는다.

(2) 내열성:보라색 옥수수 안료는 내열성이 나쁘며 98 °C에서 매우 불안정합니다.50 °C 에서의 보온 시험에서 3일 후 농도별 색소의 색값 유지율이 다르게 나타났다.농도 0.04%인 색소의 유지율은 70%, 농도 0.7%인 색소의 유지율은 75%였다.6일 이후의 유지율은 각각 58%, 68%였다.이는 보라색 옥수수 색소의 농도가 높을수록 내열성이 강하다는 것을 보여준다 [29].

3) 빛 저항:보라색 옥수수 안료는 빛 저항하지 않습니다.light tester에서 빛에 5시간 노출 후 0.05%의 자색 옥수수 색소와 0.2%의 구연산 수용액 (색소 60)의 잔여 색소는 50%로 감소하였고, 10시간 노출 후 잔여 색소는 20%로 감소하였다.효소처리를 한 아이소콜레스타놀 (0.05%)과 병용할 경우 열과 빛의 저항성이 크게 향상된다.

보라색 옥수수 색소 준비 3.2.3

이 색소는 추출과정이 간단하고 조작하기 쉬우며 색소 함량이 높다.색소는 0.05 mol/L HCl 용액으로 sample-to-extractant ratio 1:20로 24시간 추출하였으며, 60 °C에서 2회 추출한 후, 감압하에서 농도를 위해 온도를 60 °C로 낮추고 진공은 0.9 MPa로 설정하였다.마지막으로, 감압 (온도 60 °C, 진공 0.9 MPa) 하에서 안료를 건조하여 안료 [26]를 얻었다.

일반적으로 보라색 옥수수 코어 색소는 좋은 안정성, 밝은 색상 및 많은 추출량을 가지고 있습니다.천연식용색소의 일종으로 음료, 과일즙, 사탕, 잼, 보건음료나 정제에 식품첨가제로 널리 사용될뿐만아니라 의약, 화장품 등 분야에서도 사용될수 있다.보라색 옥수수 색소는 음료수, 사탕, 과일 와인 등에 색을 입히는 데 사용되며, 선홍색으로 보입니다.유제품, 햄, 소시지 및 기타 단백질 제품에 색을 입힐 때 사용하면 어두운 보라색에서 어두운 갈색으로 보입니다.보라색 옥수수 색소는 다음과 같이 발전될 수 있습니다기능 음식대장암을 억제하고 예방하는 기능이 있기 때문이다.

4 결론 및 전망

비록천연 색소합성 안료가 어울릴 수 없는 많은 장점을 가지고 있으며, 일부 문제도 가지고 있습니다.천연안료가 직면한 중요한 문제는 주요성분의 화학구조, 안료성분의 성질, 기능 및 안전성을 확정하는것이다.또한, 천연 안료의 안전성 또한 주목할 만하다.원료에 포함된 유해물질의 처리, 추출과정에 사용되는 재료 및 시약의 안전성 및 첨가량의 조절 등 천연색소의 원료, 가공 및 사용과 관련된 안전성 문제가 해결되어보다 높은 품질의 천연색소 개발을 가능케 할 필요가 있다.의 지속적인 품질 향상과 함께천연 안료 (natural pigments in China, 천연 식품 색상의 개발은 중요한 개발 방향 중 하나가 될 것입니다.

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