[화학공학] 천연색소에 관한 연구에 대한 자료입니다

Pigments are inextricably linked to human life. As food additives, they give food an attractive color, and as dyes, they can dye textiles and other materials a beautiful color. Pigments can be divided into natural and synthetic pigments according to their sources. Natural pigments are natural coloring substances obtained by extracting and purifying plant, animal and microbial resources. Synthetic pigments refer to artificially synthesized pigments. It has been found that some synthetic pigments are harmful to human health and carcinogenic. In particular, the carcinogenic effect of some azo compound synthetic pigments is particularly obvious, such as 4-dimethylazobenzene, which can induce liver cancer.

천연색소는 빛과 고온하에서 불안정하고 분해되여 응용에 큰 제한을 받는 등 단점이 있지만 동식물에서 추출하여 안전하고 독성이 없으며 생리활성이 좋다.안토시아닌 색소와 카로티노이드 2-1은 모두 활성산소를 제거하고 산화를 방지하는 효과가 있다.안토시아닌은 또한 아스코르브산의 효과가 있으며 고지방 식이를 한 쥐의 자발적인 활동과 학습 및 기억력을 향상시킨다.5, 안료는 단독으로 사용할 때 일정한 생리활성이 있을뿐만아니라 안료의 배합도 하나의 색소가 가지지 못하는 효과를 볼수 있다.안토시아닌과 루테인의 결합은 당뇨병 환자의 망막 조직을 보호할 수 있다.

따라서 최근 들어 천연안료의 연구, 개발, 응용이 화두가 되고 있다.일본과 인도는 천연염료 연구를 개발도상국 간 기술협력을 위한 UNDP (유엔개발계획) 계획의 일부로 삼았다.두 차례의 국제 심포지엄이 열렸는데, 유럽과 미주 국가에서는 주로 새로운 천연색소의 개발, 천연색소의 성질, 안정성 및 추출 등에 중점을 두었다.중국은 또 식품에 천연색소를 우선 사용하도록 주장해 왔다.

20여년의 발전을 거쳐 나라에서는 천연색소를 식품첨가물로 하는 관리방식을 개발, 생산, 사용규정 등 면에서 규범화하고 개선하였다.2004년 천연안료의 총생산량과 판매량은 211.013만톤이였다.세계천연안료시장은 합성안료의 2배에 달하는 속도로 급속히 성장하고있으며 천연안료로 합성안료를 대체하는것은 안료공업발전의 주요한 추세로 되고있다.따라서이 글에서는 천연안료의 분류, 착색원리, 안정성, 추출법, 응용법 등 여러 측면에서 천연안료에 대해 고찰함으로써 향후 천연안료의 연구방향을보다 잘 정립할 수 있는 기초자료를 제공하고자 한다.

1. 천연 안료의 분류

Natural pigments are natural coloring substances obtained by extracting and purifying plant, animal, and microbial resources. Natural pigments can be classified in various ways. For example, they can be classified according to their source into three main categories: plant pigments, animal pigments, microbial pigments, which can be divided into three categories according to their sources; according to their chemical structures, they can be divided into pyrrole pigments, carotenoid pigments, anthocyanin pigments, flavonoid pigments, quinone pigments, etc.; according to their solubility, they can be divided into water-soluble pigments and fat-soluble pigments, etc.

하지만 장생완, 류슈링 7 등은 구조와 거동 연구에 근거하여 천연안료에 대해"쌍계"를 처음으로 제안했다. 즉 한가지 유형은 긴 사슬결합구조를 가진 지방안료의 부류이다 (그림 1 참조). 례를 들면 원예황색, 토마토적색, 옥수수황색 등이다.다른 한 종류는 공액구조를 가진 향색색소이다 (그림 2 참조). 예를 들면 포도껍질적색색소, 사탕수수껍질적색소, 홍화황색소, 장미적색색소 등이며 지방색소가 색을 가지는 이유는 공액구조가 길기 때문이며 공액구조가 많을수록 색이 짙게 되어 흡수피크의 적색이동도 초래할수 있다고 지적했다.방향족 안료는 안정적인 공비 방향족 구조와 다수의 페놀성 히드록시기로 인해 주로 가시광선 범위에서 흡수를 가진다.동시에 지방족 안료는 광화학적산화와 가수분해재배렬로 인하여 주로 색이 바래며 방향족 천연안료는 주로 구조재배렬로 인하여 색이 변한다.이 분류 방법은 안료를 구조적으로 분류하고 구조를 연구함으로써 천연안료가 색과 퇴색을 가지는 메커니즘을 연구한다.이것은 구조와 동작의 결합을 달성합니다.

2. 천연 안료의 안정성

천연안료의 안정성에 영향을 미치는 요인 2.1

Natural pigments have the advantages of high safety and nutritional value compared to synthetic pigments, but they have the disadvantage of poor stability. Zhu Beipei, Jin Yingshi and others investigated the effects of factors such as temperature, light, pH, reducing agents and oxidants on bilberry pigments. The results showed that bilberry natural pigments are heat-resistant, light-resistant and oxidatively stable, but are relatively stable to common reducing agents, stable under acidic conditions, and discolored under alkaline conditions. However, Chen Cunshe, Dong Yinmao and others, through the study of three pigments: radish red pigment, tulip red pigment and tulip yellow pigment, concluded that among these three pigments, tulip pigment has good light resistance and poor heat resistance, while radish red pigment has poor light resistance. Reducing agents have a certain effect on the stability of pigments. Tulip red pigment has good resistance to oxidation and reduction, while radish red pigment and tulip red pigment have the opposite properties. The use of the three natural pigments is not affected by sugars.

쉬하이샹, 종산민 0 등 사람들은 포멜로의 천연 안료를 연구한 결과 서로 다른 금속 이온이 안료에 미치는 영향이 다르고, 금속 이온 농도의 영향 또한 다르다는 결론을 내렸다.위의 연구 자료에서 현재 천연안료의 안정성에 대한 연구는 개별 안료의 안정성에 영향을 미치는 인자에 초점을 맞추고 있으며, 안료에 따라 영향을 미치는 인자와 효과의 결과 또한 다르다는 것을 발견할 수 있다.Qiao Hua, Zhang Shengwan 등은 16가지 천연색소의 분자구조와 안정성과의 관계를 연구한 결과, 천연색소를 지방족 천연색소와 방향족 천연색소 두 가지로 구분할 경우, 천연색소의 수행거동, 작용기전, 안정성에 영향을 미치는 주요인자의 세 가지 측면에서 질적인 차이가 있음을 밝혀냈다.

지방족 천연안료는 주로 광화학적 산화와 가수분해 재배열에 의해 색이 퇴색하고, 방향족 천연안료는 주로 구조 재배열과 금속이온과의 반응으로 인해 색이 변하여 복합체를 형성한다.빛, 산화, 매질 극성 증가는 지방족 천연 안료의 퇴색에 영향을 미치는 주요 요인입니다.지방족 천연안료는 빛이 잘 들지 않고 내산화성이 있다.중간극성이 증가할수록 지방족 천연안료의 안정성은 현저히 감소한다.금속이온의 존재와 pH의 변화는 방향성 안료의 변색의 주요 원인이며, 빛과 산화는 거의 영향을 미치지 않는다.본 연구결과는 천연안료의 보존을 위한 기초자료를 제공한다.지방성 색소와 방향성 색소의 보존에 대한 주의사항은 서로 다르다.먼저 보존할 색소의 구조를 파악한 다음 지방족 및 방향족 색소의 보존을 위한 주의사항에 따라 보존해야 한다.

천연안료의 안정성을 높이기 위한 방법 2.2

2.2.1 식품첨가물을 넣는다

Food additives such as malic acid, succinic acid, ferulic 산, rutin, naringin, and paraben have a certain effect on improving pigment stability. Among them, the effects of succinic acid, ferulic acid, paraben, and naringin are stronger, and their combined use has a significant effect. Giulia Martellia²¹ and others have confirmed that high concentrations of sugar have good resistance to degradation of phycocyanin at high temperatures, and this property is independent of the type of sugar but is related to the concentration of sugar.

복합체 또는 포함 화합물 형성 2.2.2

베타-시클로 덱스트린은 지방족 안료 gardenia yellow와 포함 화합물을 형성할 수 있으며, gardenia yellow 색소를 보호합니다.EDTA는 금속 이온과 복합체를 형성하여 금속 이온이 색소에 미치는 영향을 제거할 수 있습니다.3. 구연산은 철 이온, 구리 이온, 망간 이온 등 일부 금속 이온과 안정적인 화합물을 형성할 수 있어 간접적으로 항산화 역할을 하므로 색소의 안정성을 향상시킨다.감 안토시아닌 색소는 플라보노이드와 결합해 복합체를 형성하고, 색소의 색을 깊게 하며, 안정성 +를 높일 수 있다.

보조 안료 추가하기 2.2.3

메티오닌, 트립토판, 발린, 티로신, 알라닌을 첨가하면 모두 감 색소의 흡광도를 높일 수 있고, 색소의 안정도 향상된다.hydroxy acid co-pigments의 첨가는 안료의 최대 흡수 파장을 2-5 nm까지 이동시킬 수 있으며, hydroxy acid co-pigments의 함량이 증가할수록 감 안료의 흡광도 또한 증가한다.

2.2.4기타 방법

천수홍 5 등은 ferulic acid와 salicylic acid로 색소를 아실화함으로써 색소의 열 및 내광성을 현저히 향상시켰다.이 반응은 안토시아닌 색소의 아실화 반응에 속하며, 아실화된 안토시아닌은 pH, 열처리, 빛 등의 변화에 강한 안정성을 나타낸다.Il ⁶-171다.아실레이션 외에도 가공 기술을 조정할 수도 있습니다.색소의 안정성, 특히 pH에 영향을 미치는 인자에 따라 색소가 위치한 환경의 pH를 조절함으로써 색소의 안정성을 보장할 수 있다.또한 일부 사람들은 다공성 전분을 흡착제로 사용하고 젤라틴으로 커큐민을 미세캡슐화합니다.

그 결과 마이크로 캡슐화된 커큐민의 빛, 열, pH 등에 대한 안정성이 현저히 향상되었음을 알 수 있다.1 8 1.

3. [염색] 천연색소 염색에 대한 자료입니다

천연색소는 생분해성이 있고 대부분 독성이 없으며 부작용이 없고 환경을 오염시키지 않기에 식품공업에서 사용되고있으며 섬유공업에서도 점점 더 많이 사용되고있다.

단백질 섬유 염색 3.1

현재 대부분의 단백질섬유염색방법에는 양모염색, 견직물염색, 모발염색 3가지가 있다.wool을 예로 들어보자.양모의 거대 분자로 구성 된 섬유는 주로리 펩타이드 체인 α에 의해 형성 된-amino 산은 펩 티 드 결합에 의해 연결 되어, 소금를 형성하는 채권, disulfide cross-links,와 수소 채권이다.이러한 공간적 횡결합은 분자의 인력, 염결합, 이황화결합, 수소결합 등에 의해 서로 결합하여 비교적 안정한 공간 나선구조를 형성한다.라고 불리는 α-keratin다.어떤 조건 아래, 긴장을 받을 때, macromolecular 체인 β하게 뻗고 변환-keratin다.긴장이 제거 한 후, 어떤 조건 아래, 반환을 원래 구부린 상태-α-keratin, 때로는 심지어 overshrinking를 겪습니다.

Yu Boling, Li Qingrong 9 and others found through research on dyeing experiments with 10 natural pigments such as gardenia, turmeric, natural brown, cocoa, tomato, red yeast, sorghum red, paprika red, tea and coffee that they are all ideal pigments for dyeing wool. The direct dyeing of soaping fastness can reach more than level 3. Turmeric and natural brown can be used with aluminum, iron and and natural brown use metals such as aluminum, iron and copper as mordant agents. The washing fastness can be increased to level 4, but the 10 pigments are relatively poor at dyeing silk compared to wool. It can be seen that although silk and wool are both protein fibres, the colouring mechanism of natural pigments on the two is different, resulting in the difference in the colour fastness to soap after the two are dyed. However, there is currently no literature reporting on the different principles of natural pigments for dyeing these two protein fibres, and research in this area will be of great significance for the study of the colouring principles of natural pigments.

지아옌메이 [외]는 흑미 색소가 양모를 염색하는 효과에 미치는 온도, pH, 염색시간, 모종 등의 영향을 탐색한 결과 흑미 색소가 산성 조건에서 더 안정하므로 산성 조건에서 염색해야 한다는 것을 발견하였다.금속이온이 다르면 흑미색소가 부동한 색을 산생하게 된다.염색 시간을 연장하면 일정 범위 내에서 안료 색이 깊어집니다.온도를 높이면 염색에 유익하지만 온도가 너무 높으면 색소가 분해되기도 한다. 리 그레나다 12다고 실험을 통해 결론을 염색 하기 위한 최적의 염색 조건를 강 황 색소를 가 진 비단은 pH = 4, 염색 온도 70 도로, 염색 시간 60분, 전해질 Na ₂ 그래서 복용 량 ₄ 2g/L, lanthanum-rich 희 2g/L, 염화 복용 량과 post-mordant 방법이다.장 환도 et al. 2 자연 뢰 한 사실을 확인 했 또한 (수많은과 같은 금속 이온을 포함하는 Ca ² ⁴, Fe ²과 Mg ² 같은 무 거 운 금속 이온이 없고 납, 코발트, 크롬과 니켈)은 좋은 천연 염색 양모에 대한 신랄 한이다.

왕루 등 21명은 실험을 통해 헤마톡시린과 카테킨이 모발을 색칠할수 있으며 부동한 금속이온을 첨가하면 부동한 색갈을 낼수 있다는것을 발견하였다.또한 모발에 대한 헤마톡시린의 흡착 운동학 및 열역학을 연구하여 모발 염색 과정의 메카니즘을 탐구하였다.모발에 대한 헤마톡시린의 흡착은 자발성, 발열, 엔트로피 증가이며, 낮은 온도는 헤마톡시린의 모발 흡착에 도움이 된다는 것을 확인하였다.그리고 모발에 헤마톡시린이 묻었을 때 염료가 산성이면 헤마톡시린은 주로 모발의 아미노기와 반응하고 알칼리성이면 카르복실기와 반응한다.알칼리성 조건에서는 모발과 헤마톡시린의 상호작용의 구조가 더욱 안정적입니다.흑미 색소, 생강 황색 색소, 음모 색소, 카테킨 색소는 서로 다른 색소이지만 5가지 색소의 염색이 모두 안정성에 영향을 미치는 인자와 관련이 있다는 연구 결과가 나왔다.따라서 천연안료의 안정성을 향상시키기 위한 연구는 매우 중요하다.

셀룰로오스 섬유의 염색 3.2

리넨 섬유를 예로 들면 셀룰로오스 섬유는 아마 공장의 바스트에서 발견된다.아마 줄기의 단면에서는 30~50개의 개별 섬유들이 점막으로 서로 붙어 섬유 뭉치를 형성한다.이 섬유들은 서로 겹쳐서 바스트에서 네트워크 구조를 형성한다.아마의 분자 구조로부터, 적어도 다음과 같은 두 종류의 화학 반응을 수행할 수 있다:한 종류는 아마의 분자 구조로 인해 포도당 잔기를 연결하는 글리코사이드 결합과 관련이 있는데, 이는 주로 가수분해 작용기와 글리코사이드 결합의 상호작용이며, 특정 조건에서는 글리코사이드 결합이 끊어져 분자량을 감소시킨다;다른 한 류형은 아마의 분자구조중의 포도당잔류물에 있는 3개의 자유히드록시기와 관계된다.어떤 사람들은 현탁개질기술을 리용하여 섬유상의 하이드록시기에 반응성이온조절제를 화학적으로 결합시키는데이 때문에 섬유표면이 양전하를 띠게 된다.

The modified linen fabric is then dyed with 자색 고구마 붉은 색소. The dyed fabric has good rubbing fastness, but the washing fastness is slightly worse2. Yu Fei et al. 2 used cationic groups such as quaternary ammonium salts, reactive tertiary ammonium salts, and reactive groups such as epoxy groups to react with the hydroxyl groups on the cotton fiber macromolecules under alkaline conditions, and used food coloring to dye the modified cotton fabric.  그 결과 염색 깊이가 높고, 시약이 안전하며, 공정이 간단하고, 염색 비율이 높아 염색 잔여 액체를 쉽게 정제할 수도 있는 것으로 나타났다.그것은 효율적이고 에너지 절약적이며 환경 친화적인 염색 공정입니다.또한 그 염색 메커니즘이 양모의 산성 염료와 유사하다는 것이 밝혀졌습니다-섬유는 에테르 결합에 의해 변형제와 연결되고, 변형제는 이온결합에 의해 염료와 연결되어 높은 속박성을 부여합니다.

3.3 합성섬유 염색

많은 천연염료는 히드록시기가 많고 친수성이 강한 반면 나일론이나 폴리에스터와 같은 합성섬유는 매우 소수성이 강하기 때문에 천연염료가 합성섬유에 사용되었다는 보고는 거의 없었다.Zeng Ke, Wang Xiangrong125 등 밤껍질 안료로 폴리아마이드의 염색에 대해 연구한 결과 밤껍질 안료가 폴리아미드 직물을 염색하는 경우 문지르기, 씻기, 광속성이 우수하며 등급이 일반적으로 4 정도 되는 것으로 나타났다.석탄염색을 한후 염색한 직물의 색조에도 일정한 변화가 생긴다.

4. 천연 안료 추출

천연 색소에서 얻은 지금 주로 식물과 동물의 재료, 같은 전통적인 방법에 의해 주로 흠뻑, 찧 및 필터링, 침출과 유기 용제, 초음파 추출, 전자레인지 추출, 효소 방법, 초임 계 CO ₂ 추출, 그리고 최근 몇 년 간, 만이 고속 countercurrent 크로마토그래피 방법 입니다.유제법 126].고속 대향 크로마토그래피 127은 두 상보적인 miscible 용매 사이의 시료의 분포에 기초한다.용질의 개별 성분은 두 용매상을 통과하는 과정에서 서로 다른 분배계수에 따라 분리된다.고속 대향 크로마토그래피는 다른 컬럼 크로마토그래피와 비교하여 고체 캐리어, 시료 변성, 오염 및 크로마토그래피 피크 형상의 미행 왜곡에 의한 흡착 손실의 문제가 없다.따라서 최근 천연물의 분리 및 제조에 고속대향 크로마토그래피가 널리 사용되고 있다.

에멀젼법 [28] 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 스티렌, n-부탄올, 증류수, 수산화나트륨, 과황산칼륨을 유화중합하여 일종의 중합계면활성제를 합성한 후, 지용성 천연색소를 연속하여 추출하였다.이 방법은 유기용매추출의 독성이 높고 오염이 심하며 가격이 비싼 등 단점을 피면할수 있을뿐만아니라 추출률이 유기용매추출보다 낮지 않도록 보장한다.동식물에서 색소를 추출하는 기술이 잘 발달되여있지만 동식물재료의 생장과 번식은 계절, 기후, 원산지 등 요소의 영향을 받아 원료가 부족하고 가격이 비싸다.

In addition, compared with foreign pigment production, pigment production in China generally has higher costs and lower extraction efficiency. In the development and utilization of pigment resources, many units only focus on development and do not pay attention to protection, resulting in resource depletion. Therefore, the production of natural pigments from microbial resources has shown its advantages. Microbial production of natural pigments can overcome the shortcomings of using plants and animals as raw materials for natural pigments, while also achieving industrialized production to meet market demand. The current situation of microbial production of natural pigments is summarized as follows:

노란색 색소는 파란색 색소에 비해 안정적이며, 예비 연구 결과 두 색소는 독성이 없는 것으로 결론났다.리이웨이 30은 파란색 색소를 만드는 균주를 발견했다.균주의 형태, 배양특성 및 생리, 생화학적 특성을 분석한 결과,이 균주는 스트렙토마이세스 속에 속하는 것으로 판단되었으며 스트렙토마이세스 주하이엔시스 (Streptomyces zhuhaiensis)로 명명되었다.생성된 파란색 색소는 수용성이며 온도, 햇빛, 대부분의 금속 이온, 아스코르브산 및 산도 조절제에 안정합니다.그것은 독성의 부작용이 없다.

왕샤오동은 Cordyceps sinensis에서 분리된 RCEF4585, Cordyceps bisporus에서 분리된 RCEF4337, Cordyceps coralina에서 분리된 RCEF4022 균주의 균사 내 천연색소를 연구하였다.RCEF4585 및 RCEF4337 균주의 crude methanol 추출물은 hydroxyanthraquinone 색소를 생성할 수 있음을 확인하였다.원유의 주요 색소 화합물에 틸 아세 테이트 RCEF4337은 C의 추출 ₃ 오 ₁ ₈ O ₁ ₃다.이 화합물은 새로운 화합물이라고 잠정적으로 판단된다.RCEF4022 균주의 균사체 추출물은 탄저균 물질이다.루지화 [321]는 Phellinus linteus의 액체를 분석하고 화학시약 발색 등 기술을 통해 액체가 생성한 색소가 탄저균 색소임을 초보적으로 밝혀냈다.

5. 결론

천연안료의 종류가 매우 다양함을 감안할 때 현재 천연안료에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있지만, 현재 대부분의 연구는 하나의 안료에 대한 연구에 그치고 있다.운동학에 대한 연구가 적고, 질적연구에 국한되어 있다.화학 구조와 반응 과정이 서로 연결되어 있지 않아, 문제를 근본적으로 해결할 수 없다.또한 안료의 한 종류에 대한 종합적인 연구가 부족한 실정이다.따라서 이러한 측면들이 향후 연구의 초점이 되어야 할 것이다.

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