[색채학] 천연청색 색채에 관한 연구에 대한 자료입니다

파란색은 3원색 중 하나로 식품, 염색 등 산업에 쓰인다.자연계에는 청색색소가 적지 않지만 현재 식품가공에 사용되고있는 청색색소는 대부분 합성색소이다.식품 산업의 수요를 충분히 충족시키는 천연 파란색 색소는 드물다.

색소는 크게 천연색과 합성색 두 가지로 나뉜다.천연색소는 동물, 식물, 미생물 등 자연자원으로부터 얻을수 있다.식물에서 추출한 색소는 보통 나무껍질, 뿌리, 무좀, 잎, 꽃, 열매에서 추출한다.일반적인 천연색소는 안토시아닌, 베타레인,엽록소, 커큐민, 카민,리코 펜그리고 카로 티 노이 드.합성 안료는 화학적 합성을 통해 얻어진다.수율이 높고 내구성이 좋으며 가격이 저렴하고 착색력이 강하고 색상이 다양한 등 장점으로 천연안료를 거의 대체했다.그러나 연구 결과에 따르면 합성 안료에는 비소, 납, 수은, 염화물 등의 물질이 들어 있으며, 이들 물질은 모두 다양한 정도의 독성을 가지고 있다 [1].이밖에"수단적색"등 사건이 빈번히 발생함에 따라 사람들은 합성색소로 인한 보건환경문제에 대해 점차 인식하게 되였다.대부분 식물에서 추출한 천연색소는 합성안료와 비교할 때 자연에서 안정하며 독성이 적고 발암위험이 없으며 동시에 생체적합성과 생분해성이 좋다.때문에 천연색소는 또 한번 세인의 주목을 받게 되였으며 새 시대 식용색소의 주력군으로 되였다.

천연 청색

천연 청색극히 높은 응용 가치를 가지고 있으며 현재 의약, 화장품, 인쇄 및 염색, 식품 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다.그러나 사실 일반적인 천연색소 중에서도 청색소의 천연원료는 매우 제한적인데,이 때문에 소비자들이 관련 청색식품을 보면 건강에 잠재적인 위험이 있을 수 있다고 생각하여 [2]'인공 청색소'로 표기하게 된다.또한 색채는 소비자에게 그에 상응하는 시각적, 심리적 효과를 주는 경우가 많다.과거 연구진은 황색 감자와 청색 감자의 섭취량을 비교해 청색 식품의 심리적 영향과 소비 선택이 소비자에게 미치는 영향을 검증한 바 있다.그 결과 단순히 신제품이 궁금해서 청감자를 선택한 소비자는 28%에 불과한 것으로 나타났다.그러나 이러한 현상은 최근 들어 대부분 사라졌으며, 어린이들에게 인기가 많은 파란색 아이스크림, 파란색 케이크, 파란색 사탕 등은 시장 곳곳에서 찾아볼 수 있다.클래식 블루는 팬톤 (Pantone, the world&)이 2020 트렌드 컬러로 선정하기도 했다#39;의 가장 권위 있는 색채 연구 기관.

천연 청색 식용 색소

흔 한천연 청색시클로헥센 유도체 청색, 알갈 청색, 인디고 청색, 오이스터 그린, 안토시아닌 [3]을 포함한다.China&에서#39;s 현재 식품 첨가물 사용 표준 GB2760-2011, 사용 허용 된 유일한 천연 블루 색상은 gardenia Blue, algal Blue 및 indigo Blue입니다.

Cyclohexene 에테르 테르 펜 유도체 블루 안료 Cyclohexene 에테르 테르 펜 유도체 블루 안료는 긴 안전 기록을 가지고 있습니다.알갈 청색 색소와 안토시아닌에 비해 시클로 헥센 에테르 테르펜 유도체 청색 색소는 열, 빛 및 pH 변화에 더 안정적입니다.이러한 종류의 파란색 색소의 전구체는 China&와 같은 루비아과 식물에서 발견된다#39;s gardenia와 미국식물 Genipa.가드니아는 중국에서 널리 재배되는 루비아과 (Rubiaceae)에 속하는 상록식물이다.작은 주황색의 타원형 열매는 길이 1.25~2.5cm이다 [4].Gardenin은 gardenia 열매에서 발견되는 주요 순환 ene-ether 글리코사이드 중 하나이며 천연 노란색 색소로 사용될 수 있습니다.식물에서 추출 한 물질을 받은 후,니아에 의해 파란색이 hydrolyzed β genipin와 포도당을 발표 할-glucosidase이다.제니핀이 다음과 같은 1차 아민과 반응할 때아미노산, 그것은 gardenia blue를 형성합니다.제니핀이 응결반응에서 서로 다른 아미노산과 반응하면 서로 다른 가드니아 블루스를 형성한다.가드니아 블루는 딱딱한 사탕, 음료수를 색칠하는데 주로 사용되며,과일 주스등, 그리고 복용량은 0-1.5 g/kg입니다.또한 가드니아 블루는 용해성이 좋고 착색력이 강하며 일반적인 금속 이온, 산, 알칼리 등은 색상에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 의약품, 화장품, 생체재료 등에도 널리 이용되고 있다.

일본의 연구원들은 정원청색안료의 생성기제와 응용성에 대해 깊이있는 연구를 진행하여 정원청색안료의 어두운 색조 문제를 해결하고 안정성이 우수하고 밝은 색조를 가진 정원청색안료를 개발했다.1980년대 중국에서는 정원용 청색색소에 대한 연구가 시작되었다.연구진은 미생물 발효와 효소 발효 반응을 분리하는 2단계 방법을 이용해 밝은 색상의 정원청색 색소를 제조했다.

일부 연구자들은 또 대식흡착수지와 이온교환수지를 사용하여 정원청색색소를 분리, 정제하여 순도가 높고 색값이 우수한 정원청색소를 제조하였다.정원용 청색안료 연구에서 큰 진전이 있었다.

다른 학자들의 이전 연구를 바탕으로 저자's 팀은 새로운 레이프소니아 박테리아 균주 (Leifsonia sp. ZF2019)를 미생물 발효에 사용해 밝은 색상과 안정성이 좋은 가드니아 황색 폐액으로부터 혁신적으로 가드니아 블루 색소를 제조했다.게다가, 매우 활발 한 β-glucosidase는 또한이 변종에서 상영 되었, 사용 할 수 있는 파란 색소 촉진시니아의 표적 생산 탁월 한 성능과 안정 성이다.그러나 정원류 청색색소의 생물학적 활성에 대한 연구는 상대적으로 적은 실정이다.일부 연구결과에서만 항산화성이 좋다고 나타났으므로 추가적인 연구와 탐색이 필요하다.

제니팹 (Genipap)은 아메리카 원주민의 식물로 루비아과 (Rubiaceae) [5] 에도 속한다.열매는 타원모양이고 길이 5~8cm 이며 식용할수 있다.즙이 많은 과육과 달콤새콤한 맛 때문에 잘 익은 genipap 과일은 주로 주스, 잼, 술 생산에 사용된다.genipap 열매에서 genipin을 추출할 때 열매의 성숙도를 관찰할 필요가 있는데, 이는 genipin이 익지 않은 열매에만 다량 존재하기 때문이다.덜 익은 쥬니퍼 베리를 잘라 공기에 노출하면 과육이 점차 파랗게 변한다.피넨이 산소에 노출되면 주니퍼베리의 과육에 자연적으로 존재하는 아미노산과 반응해 푸른 색소를 만들기 때문이다.덜 익은 딸기에 비해 잘 익은 딸기는 피넨이 90% 적다.

Phycocyanin

Phycocyanin은 적조류, cryptophytes 및 cyanobacteria와 같은 진핵조류에서 추출한 청색 착색제입니다.주로 dinoflagellate Phycocyanobacterium phycocyanum에서 추출되며, 흔히 spirulina로 알려져 있다.건조된 바이오매스의 상업적 이름은 스피룰리나 (spirulina)이다.피코시아닌은 좀 더 다양한 식용 색소로 여겨지며, 주로 젤리와 부드러운 사탕 음식에 사용된다.그러나 phycocyanin은 본질적으로 단백질이기 때문에 그 안정성이 여러 요인에 의해 제한되기 때문에 주로 중성 또는 약산성 박사로 당분이 많은 식품에 사용되며, 일반적으로 phycocyanin은 주로 고당, 고단백, 저수분, 알코올 함량 20% 이하의 식품 환경에 적합하다.

Phycocyanin최근 많은 관심과 연구를 받고 있으며, 영양가와 약효가 높다 [6].면역조절, 항암, 항당뇨, 산화방지, 항염증, 항바이러스, 항진균, 항섬유증, 지질저하, 금속킬레이트, 생식계통 및 각종 장기에 대한 보호효과 등 다양한 생물학적 활성이 널리 보고되고 있다.또한, phycocyanin에 대한 In vitro 실험에서는 erythropoietin과 유사한 효과를 보이며 적혈구 군체 형성을 촉진시킬 수 있는 것으로 나타났다.또한, 많은 연구들은 스피룰리나 바이오매스를 증가시키고 phycocyanin을 정화하는 것이 인간의 건강에 유익할 것이라는 견해를 더욱 뒷받침하고 있다.Phycocyanin은 또한 독특한 형광 특성을 가지고 있다.중국학자들은 고도로 정제된 phycocyanin은 생물의학 연구와 진단의 추적자로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 식품 중의 중금속 추적자로 사용될 수 있다는 것을 발견했다.또한, 시아노박테리아의 건조 바이오매스인 스피루리나는 화장품의 착색제, 항산화, 진화제, 수분 결합제 등으로 사용될 수 있다.따라서 시아노필신 및 관련 제품은 더욱 많은 관심을 가져야 하며, 더 많은 제품 품종을 개발해 관련 산업의 발전을 더욱 촉진해야 한다.

남색 안료

남색은 인류에게 알려진 가장 오래된 안료 중 하나이다.색칠이 쉽고, 독특한 색감을 가지고 있다.연구에 따르면 인디고 추출물은 항산화, 진통, 항염증 작용이 좋다 [7].China's 식품첨가물사용위생기준 GB2760-2011에서는 인디고를 설탕에 절인 과일, 과일 및 야채주스 음료, 보존과일 등 다양한 식품에 사용할 수 있으며 허용첨가량은 0-0.3 g/kg 이라고 규정하고 있다.

천연 인디고 블루는 인디고 식물 또는 woad 식물에서 유래되며, 전구체 물질은 인돌 (indole)로 산화되어 녹청색을 띤다.식품, 화장품, 염색 산업 등에서 인디고 블루가 광범위하게 사용되면서 천연 인디고 블루에 대한 수요도 해마다 증가하고 있어 친환경 수단을 통해 인디고 블루를 합성하는 방법이 점점 더 많은 관심을 받고 있다.천연식물 인디고는 인돌산을 함유한 식물을 발효조에 담근후 미생물이 분비하는 효소의 작용으로 산화, 응결시켜 물에 용해되지 않는 인디고를 형성한다.그러나 이런 식물원료의 리용은 계절, 기후, 원산지 등 요소의 영향을 받으므로 미생물의 청색색소 생산은 점차 천연남색의 중요한 원료로 되고있다.

현재 국내외 연구자들은 다양한 생변환 합성 효소를 이용해 천연 남색 색소를 만들어 내고 있다.연구자들은 site-directed mutagenesis를 이용하여 Bacillus megaterium 으로부터 cytochrome P450BM-3을 진화시켜 세 개의 돌연변이 부위를 가진 돌연변이 효소를 얻었고, 돌연변이 효소가 인돌로부터 인디고의 생성을 촉매할 수 있다는 것을 발견하였다.또한, 연구진은 시토크롬 P450BM-3을 모효소로 사용해 오류가 발생하기 쉬운 중합효소연쇄반응을 통해 체외지향성 진화 기술을 통해 활성도가 높은 돌연변이 균주를 얻었다.인돌 유도체를 촉매하는 이러한 돌연변이 균주와 유도체는 천연 인디고 염료를 생산할 수 있습니다.따라서 실제 생산에 사용될 수 있는보다 높은 활성을 갖는 조작균을 얻기 위해서는 향후 균주 스크리닝에 대한보다 세밀한 분석이 필요하다.

안 토시아 닌

안토시아닌이라는 단어는 그리스어의"anthos"(꽃)와"kyanos"(파랑)에서 유래되었으며 식물에서 발견되는 플라보노이드 화합물이다.안토시아닌은 수용성 발색제 중 가장 큰 그룹이며, 엽록소를 제외하면 육안으로 가장 잘 보이는 발색제이다.안토시아닌은 붉은 보라색부터 짙은 파란색까지 다양한 색을 낼 수 있다.일반적으로 산성 환경 (pH<2) 에서는 검붉은 색에서 주황색으로 나타나며;pH 가 2-4일 때 주로 푸른색으로 나타난다 [9].안토시아닌은 밝은 색을 가진 식물의 뿌리, 잎 또는 꽃잎에서 발견됩니다.일반적으로 안토시아닌은 과일, 특히 블루베리, 체리, 라즈베리, 딸기, 블랙건포도 등과 같은 베리류에 풍부합니다.

안토시아닌은 항산화 작용이 강하고 항염증, 항암, 항균 작용도 좋다.이외에도 안토시아닌은 당뇨병, 비만, 심혈관질환의 발생도 예방할 수 있다는 연구결과가 있다.이러한 특성 때문에 천연색소로서의 안토시아닌은에 대한 대안으로 각광받을 것으로 기대된다합성 식품 색소, 식품업계와 소비자들로부터 큰 관심을 불러일으켰습니다.그러나 안토시아닌의 색과 안정성은 온도, 빛, 금속 이온, 산화제, 환원제 등 여러 요인에 의해 쉽게 영향을 받는다.따라서 연구자들은 식품 행렬에 있는 안토시아닌의 안정성을 높이기 위해 특정 조치를 취할 필요가 있습니다.이전 연구에 따르면 보라색 양배추에 들어있는 안토시아닌이 철 이온과 복합되어 a를 형성할 수 있다안정된 청색 색소, 이는 향후 안토시아닌의 안정성에 대한 연구와 안정성을 높이기 위한 방법 개발에 참고가 되는 자료이다.

굴 녹색

피코시아닌 (Phycocyanin)은 해양 유전체에 의해 합성된 청록색 색소이다그리고 동물계에서 몇 안 되는 파란색 안료 중 하나이다.Phycocyanin은 물에 녹으며 산성 상태에서는 청색, 알칼리성 상태에서는 녹색을 띤다.멍은 파랗게 변하게 하는 주 요인이다 [8].미생물과 조류를 이용하여 phycocyanin 기반의 착색제를 추출할 때 가장 큰 문제점은 전체 추출공정에 비용이 많이 소요되어 광범위한 적용이 어렵다는 점이다.또한, 굴녹색의 화학구조가 아직 불분명한 상황에서 굴녹색이 식품에 사용될 수 있는지, 인체건강에 영향을 미칠 것인지에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

사회가 발전함에 따라 소비자들은 점점 더 몸에 좋은 제품을 선택하려는 욕구가 커지고 있다.식품공업에서 천연색소는 건강에 유익한 점이 많으므로 천연색소가 점차 합성색소를 대체하는것은 불가피한 일이다.그러나, 몇 가지에 대한 연구에서 알 수 있듯이천연 청색위에서 설명했지만, 대부분의 천연 청색 안료는 안정성이 부족하다.또한, 추출부터 식품 가공 및 최종 제품의 저장에 이르는 모든 단계에서 천연 청색 색소의 저하가 발생할 수 있습니다.색소의 저하는 제품의 감각적 특성을 손상시킬뿐만 아니라 생물학적 활동 가치에도 영향을 줍니다.따라서 천연청색소를 식품에 적용하기에는 아직 어려움이 있으며, 연구자들은 추출과 준비과정을 지속적으로 혁신하여 식품산업에서 널리 사용될 수 있는보다 안정적인 천연청색소를 개발할 필요가 있다.

참조:

[1] 감탄 했 V M, 양 S M, 홍콩 M Y, et 알다. 격리 및 차 및 차 폴리페놀로부터 추출한 멜라닌 색소의 특성.식품화학, 2001, 2(8):177-184.

[2] 스펜스 C. 파란 음식과 음료가 뭐가 그리 매력적이지?한국외식조리학회 국제학술발표논문집 2018년, 한국외식조리학회 2018년도 추계국제학술대회, 14:1-8.

[3]Sigurdson G T, Tang P, Giusti M. Natural colorants:천연 원천에서 추출한 식품 색소.한국식품영양과학회 학술대회발표집, 2017, 8:261-280.

[4]Buchweitz M. 식품의 푸른 색을 위한 천연 용액.안내서 식품과 음료의 천연색소에 관하여, 2016, 17:355-384.

[5] 고압 처리에 의한 제니핀 회수시 공정 영향 불균일성에 대한 M. 온도 모델인 Ramos-de-la-Pena.식품화학, 2015, 187:444-50.

[6]Eriksen, N T. 제작 생물학, 생명공학, 식품 및 의학에 응용되는 phycocyanin-a 색소의.한국미생물학회지 2008년, Applied Microbiology and Biotechnology, 80(1):1-14.

[7]Gerometta E. 전통적인 용도에 대한 고찰, phytochemistry와 알 고요 의 속 Indigofera다. 저널 민족약리학의, 2020, 253:112608.

[8] 뉴섬 A G, 컬버 CA, 반 브레멘 R B, 내츄르 's 팔레트:자연스러운 블루 컬러에 대한 탐색.한국농식품화학학회지, 2014, 62(28):6498-6511.

[9]Horbowicz, M. Anthocyanins of fruits and vegetables-their occurrence, analysis and role in human nutrition (과일 및 채소의 발생, 분석 및 역할).Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 2008, 68(1):5-22.