천연 안토시아니딘의 안정성에 관한 연구

식품들은 모두 특정한 색 특성을 가지고 있으며,색의 품질은 직접적으로 소비자에게 영향을 '식품의 수용성과 품질평가 (acceptability of the food and their evaluation of its quality)식품가공업에 사용되는 식용색소는 주로 합성색소와 천연색소 두가지 류형이 있다.합성 색소는 안정성이 높고 착색력이 강하며 가격도 저렴하지만 연구가 진행되면서 한때 사용이 허용되었던 합성 식용색소 중 상당수가 인체에 다소 유해한 영향을 미친다는 사실이 밝혀져서 [1] 천연 색소 시장이 확대되고 있다.안 토시아 닌널리 사용되는 천연 색소의 한 종류입니다.그들은 폴리페놀성 화합물의 한 종류에 속한다.자연의 대부분의 꽃, 과일, 채소는 안토시아닌 [2]이 풍부하기 때문에 밝은 색을 띤다.안토시아닌은 빛깔이 밝을뿐만아니라 항산화작용이 강하다.그것들은 훌륭한 천연 항산화제와 활성산소 제거제이며 [3] 관상동맥 심장 질환, 암 및 뇌혈관 질환 [4]의 발생을 줄일 수 있다.

하지만 안토시아닌의 활성이 높기 때문에 온도, pH, 산소, 아스코르브산, 금속 입자 등의 인자들은 모두 안토시아닌의 안정성에 영향을 줄 수 있다 [2].안토시아닌은 외부의 영향을 받으면 갈색 또는 무색의 분해산물 [4]로 분해되는데,이 분해산물은 색과 명도에 영향을 주어 안토시아닌 색소의 사용에 일정한 제한을 둔다.따라서 안토시아닌의 안정성을 높이는 방법이 현재 안토시아닌 색소 홍보 및 사용의 관건이다 [5].

안토시아닌의 안정성에 영향을 미치는 요인 1

안토시아닌에 대한 pH의 효과 1.1

pH는 안토시아닌의 구조나 조성을 변화시킬 수 있으며, 이에 따라 그들의 색을 변화시킬 수 있다.연구에 따르면 단순당 안토시아닌은 pH<2에서 2-phenylbenzopyran cations (AH+)로 존재하고, pH4~5에서는 quinone 형 pseudobase (B) 또는 chalcone (C)로 존재한다.이 때는 무색이며, pH>6 [6]에서 알코올 A 형의 형태로 나타난다.안토시아닌이 pH 값마다 다른 색으로 나타나는 것은 바로 이러한 구조적 변화이다.pH<2에서는 밝은 선홍색으로 나타난다;중성 pH에서 그들은 보라색;알칼리성 pH 에서는 청색으로 나타납니다;그리고 pH>11에서는 짙은 녹색 [7]으로 보일 수 있다.

Yang 등은 pH 2 ∼ 7에서는 장미 안토시아닌의 흡광도가 크게 변하지 않음을 발견하였다.pH 가 작을수록 밝은 색을 나타낸다.pH 7 이상이면 흡광도가 크게 변하고 [8] 색도 변한다.Ayeg-ul K 등은 서로 다른 박사의 안토시아닌 용액을 가열하여 안토시아닌의 안정성을 연구한 결과, 70 °C의 수조에서 8시간 동안 가열한 후 pH 4.0 이하인 색소 시료의 반감기가 pH 5.0 이상인 색소 시료의 반감기에 비해 현저히 높게 나타났다 [4].이는 안토시아닌이 산성조건에서 비교적 안정하며, 안토시아닌이 일반적으로 산성식품의 첨가제로 적합하다는 것을 보여준다.

빛이 안토시아닌에 미치는 효과 1.2

빛 (특히 자외선)은의 분해 또는 산화를 유도할 수 있습니다천연 색소그들의 색을 잃게 합니다.천연 안료는 일반적으로 낮은 온도나 건조한 상태에서 더 안정하다.가열이나 고온은 변색반응을 가속시킬 수 있으며, 특히 끓는점 [5]까지 가열하면 산화되어 퇴색하기 쉽다.Cao 등은 뽕나무 색소 수용액을 직사광선 아래에 6시간 동안 두었다가 색소가 30% 정도 분해되는 것을 확인하였다.어두운 실내에 2개월 동안 두었을 때 흡광도는 0.03% [9]까지 저하되었다.주 등은 서로 다른 단색광을 이용하여 장미 엉덩이 색소를 방사하고 색소 함량 변화 경향을 연구하였다.그들은 색소가 청색광 아래에서는 가장 빨리 파괴되는 반면 적색광 아래에서는 가장 천천히 파괴된다는 것을 발견하였다.같은 광도 하에서 가장 큰 빛에서 가장 작은 빛까지 각각의 단색광에 의한 안료의 파괴율의 순서는 청색광, 백색광, 녹색광, 보라색광, 노랑색광, 주황색광, 적색광 [10] 이었다.

안토시아닌 색소에 대한 열의 효과 1.3

가열은의 저하를 촉진 할 수 있습니다안 토시아 닌 색소그들의 밝은 색을 잃게 될 것입니다.가열 후 안토시아닌의 분해율이 증가하고 반감기가 감소한다는 연구 결과가 많다.Cuipeppe, Garzon K, Aysegul K[4, 11, 12] 및 기타 연구자들은 안토시아닌의 열분해는 첫 번째 열역학적 공식을 따르며, 가열 온도와 시간이 증가함에 따라 안토시아닌의 분해가 가속됨을 발견하였다.장미 안토시아닌 용액을 2시간 동안 가열한 결과 60°C 이상 [8]에서 색소의 흡광도의 변화율이 더 컸다.

70°C에서 당근 안토시아닌 용액의 반감기는 16.7시간이지만 80°C 에서는 10.1시간으로 줄어들고 90°C 에서는 5.0시간에 불과하다.낮은 온도는 안토시아닌의 분해를 막는 데 도움이 된다.  37°C에서 당근 안토시아닌 용액의 반감기는 4.1주이며, 20°C 에서는 18.7주이다.4°C에서 보관할 경우 반감기는 71.8주이며, 안토시아닌은 1년 내에 36% 이하로 저하된다 [4].

금속 이온의 효과 1.4

천연 안료는 일반적으로 일반적인 주 그룹 금속 이온과 반응하지 않습니다예를 들면 K+, Ca2+, Na+와 같다.분자량이 약간 높고 원자가가 높은 상태, A13+, Zn2+, Cu2+, Fe3+ 등의 금속 활성을 가진 일부 금속 이온만이 안료와 반응하여 안료의 안정성에 영향을 주고 안료가 퇴색하거나 침전된다 [5].Yang 등은 N, K+, A3l+, Ba2+, Cd2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Mg2+, Pb2+ 이온은 색소의 안정성에 나쁜 영향을 미치지 않는 반면, Fe3+은 색소 용액을 어둡게하고 Sn4+와 B3i+는 색소를 침전시킨다 [8].Peng 등은 Fe3+와 Sn2+는 색소의 흡광도에 큰 영향을 미치는 반면, salt와 sucrose는 색소에 거의 영향을 미치지 않았다 [13].Du 등은 Fe3+, Zn2+, Cu2+ 이온이 색소의 안정성에 일정한 영향을 미친다는 것을 발견하였다.저장시간이 증가할수록 흡광도 값은 감소하였으며, Zn2+ 가 가장 큰 영향을 미쳤다.Ca2+ 이온은 색깔에 일정한 보호 효과가 있다 [14].

다른 첨가물의 효과 1.5

첸 등은 아스코르브산이 머틀 안토시아닌의 색 안정성을 현저히 떨어뜨리고 색소 용액의 퇴색을 가속화하며 아스코르브산의 농도가 클수록 안토시아닌의 안정성이 나빠진다는 것을 발견했다.안토시아닌이 풍부한 과일과 채소 [15]를 가공할 때 색을 보호하거나 아스코르브산의 함량을 높이기 위해 아스코르브산을 사용해서는 안 된다고 분석된다.Yang 등은 뽕나무 안토시아닌 수용액에 sucrose와 vitamin C를 별도로 첨가하여 sucrose 농도가 0-7 mg/mL 일 때 색소의 흡광도는 영향을 받지 않음을 확인하였다.비타민 C의 함량이 0~4 mg/mL 일 때, 그것이 존재하면 색소의 최대 흡광도가 어느 정도 증가하였고, 함량이 높을수록 흡광도가 높아졌다 [8].

Li 등은 석류즙에 함유된 안토시아닌의 안정성에 대해 연구한 결과 석류즙의 감미료인 sucrose, protein sugar, aspartame 세 가지가 안정성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.비타민 C의 첨가는 석류즙 안토시아닌의 흡광도를 감소시켰고, 비타민 C의 농도가 증가할수록 색소의 흡광도는 감소하였고, 색도 옅어졌다.아스코르브산이 주스의 안토시아닌의 분해를 일으킨다는 결론을 내렸고, 이에 따라 석류 주스의 색이 바래게 되었다 [16].수 등은 식품에 흔히 사용되는 포도당, 자당, 벤조산 나트륨, 소르브산 칼륨은 뽕 안토시아닌에 큰 부작용이 없다는 것을 발견했다;비타민 C는 뽕나무 안토시아닌에 이중적인 영향을 미쳤으며, H2O2와 NSO3는 심각한 악영향을 미쳤다 [17].동시에 산소가 있으면 안토시아닌의 안정성에도 좋지 않은 영향을 미친다.

요약하면, 천연 안토시아닌은 상대적으로 불안정하며 저장 또는 식품 가공 중 다양한 요인에 의해 퇴색, 변색 및 강수하기 쉽습니다.안료의 안정성은 색소 구조의 차이로 인해 pH 조건에 따라 달라진다.가열과 일부 금속 이온의 존재는 안토시아닌의 보존에 도움이 되지 않습니다.비타민 C는 안토시아닌에 이중적인 영향을 미친다.소량 존재할 때 안토시아닌을 안정시키는 효과가 있다.식품에서의 사용을 제한하는 것은 바로 안토시아닌의 이러한 특성이다.식품 내 안토시아닌 사용을 높이기 위해서는 색소의 안정성을 개선하고 식품 가공 및 유통시 천연색소의 변색을 방지해야 한다.

2 보호조치

2.1 천연 안료의 저장 환경을 변화시킨다

연구에 따르면 안토시아닌은 낮은 온도와 어두운 곳에서 더 안정하다.따라서 안토시아닌은 낮은 온도와 어두운 곳에서 저장, 가공, 운송해야 한다.안토시아닌은 일부 금속 이온에 민감하므로 안토시아닌의 추출, 저장 및 가공 중에 금속 용기는 가능한 한 피해야 합니다.EDTA와 같은 일부 금속 킬레이트제는 금속 이온을 차단하고 금속 이온의 영향을 제거하며 천연 안료의 안정성을 향상시키기 위해 첨가될 수 있습니다.산소가 안토시아닌을 산화시키는 것을 막기 위해 안토시아닌 색소를 첨가한 제품은 산소가 들어가지 않도록 밀봉한다.이러한 안토시아닌의 저장조건뿐만 아니라 안토시아닌 자체의 밝은 색감과 뛰어난 생리기능을 고려할 때, 안토시아닌 색소를 요구르트, 아이스크림, 과즙음료, 과일식초 등에 사용한다면 그 전망이 극히 밝을 것으로 생각한다.

2.2 천연 안료의 정제 및 정제

천연 색소 제품에는 일반적으로 다양한 불순물이 포함되어 있습니다.이러한 불순물의 존재가 색소의 안정성에 부정적인 영향을 미치는지에 대해서는 명확한 결론이 없다.그러나 색소에 불순물이 있으면 색소의 색강도 및 색값에 영향을 줄 수 있다.동시에 정제되지 않은 안료는 분말로 만들기 쉽지 않고 수분을 흡수하기 쉽다.안료를 정제하고 정제하는 주요방법에는 효소방법, 이온교환방법, 막분리방법, 종합기술방법 등이 있다.이러한 방법 중에서 대성 수지에 의한 흡착은 최근 안료를 정제할 때 가장 일반적으로 사용되는 방법 중의 하나이다.

Peng 등은 거대성 수지 흡착 및 분리를 이용하여 뽕나무를 정제하였다붉은 색소, 그리고 뽕적색색소에 대한 5가지 수지의 흡착을 비교하였다.그 결과 AB-8 수지를 흡착제로 사용하는 것이 가장 효과적임을 알 수 있었다.기존 방식과 비교해 제품의 색상값이 더 높아 최대 38.50에 이른다.반대로 정제되지 않은 색소의 색값은 5.35~5.65에 불과하다.동시에 AB-8 수지는 매우 안정적입니다.18회 사용 후에는 흡착률이 2.3% 밖에 감소하지 않는다 [18].Liu 등은 D101A 거대흡착수지에 의한 뽕나무 안토시아닌의 흡착 및 분리에 대하여 연구하였다.그 결과 수지가 뽕나무 안토시아닌에 대한 흡착력이 우수하고, 정제된 뽕나무 안토시아닌의 색도가 크게 향상되었으며, 분말로 만들기 쉽고, 수분을 흡수하기 쉽지 않았다 [19].   D3520, D4020, X-5, NKA-9, AB-8 등 5가지 수지의 흡착속도도 연구하였는데 X-5가 가장 높은 흡착률을 보였다 [20].

보조 안료 추가 2.3

최근 연구에 따르면 안토시아닌 분자가 특정 화합물과 결합하면 안토시아닌의 안정성을 변화시킬 수 있다 [21, 22].안토시아닌 분자와 결합 할 수있는 이러한 화합물은 보통 무색이지만 색소 용액에 첨가되어 결합 할 때안 토시아 닌분자, 그것은 어느 정도 용액의 색을 바꿀 것입니다.이러한 화합물에는 일부 아미노산, 유기산, 뉴클레오티드, 플라보노이드, 폴리페놀 또는 안토시아닌 등의 물질 자체가 포함된다.일반적으로 교리학 (copigments) 이라고 부른다.Copigments는 전자 구름 계가 풍부하고 소수성 및 수소 결합을 통해 안토시아닌과 분자 복합체를 형성할 수 있으며,  따라서 물분자와 친핵성 공격에 의한 색소 분자의 수화를 어느 정도 배제하여 안토시아닌의 안정성을 높인다 [22].화합물이 안토시아닌 분자와 결합하면 일반적으로 색소의 최대흡수파장에 적색이동이 일어나고 최대흡광도가 증가한다.이 화학 반응은 pH 1~pH 7 [23]의 조건에서 존재한다.

Anna 등은 루틴과 같은 선택된 물질,astragaloside, chlorogenic 산, 중국 약초인 Scutellaria baicalensis Georgi의 뿌리에서 추출한 탄산과 폴리페놀을 공동 색소로하고 안토시아닌의 안정성을 연구했습니다.혼합색소 용액을 가열하여 자외선에 노출시켜 실험을 수행하였다.색소 안정성 향상에 Scutellaria baicalensis Georgi polyphenols 가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, pH 약 3.5에서 공동색소 효과가 가장 강한 것으로 나타났다 [6].플라먼 등은 장미 꽃잎에서 추출한 폴리페놀을 딸기 음료에 첨가했다.가열조건에서 표준색소용액 (PSA), 음료, 음료와 부가색소 (RPP), 색소용액 (PSA) 및 부가색소 (RPP)의 안정성을 연구하였다.그 결과 안토시아닌의 열열화는 보조색소 첨가 후에도 여전히 첫 번째 열역학적 공식을 준수함을 알 수 있었다.  이 결과는 다른 연구자들과도 일치한다, [24, 25].85°C에서 PSA의 반감기는 131min인 반면, 동일한 조건에서 PSA+RPP 시료의 반감기는 173min으로 약 0.3배 증가하였다.음료수 +RP의 안정성은 PSA+RPP보다 크다.이는 딸기 음료 자체에 폴리페놀이 일부 함유되어 있어 베버리지&의 안정성에 일정한 영향을 미치는 것으로 분석되었다#39;s 안료 [26].

일부 학자들은 폴리페놀 안토시아닌의 반응이 분자 인식의 복잡한 반응이라고 지적했다.폴리페놀의 분자 구성은 변형될 수 있고, 분자량이 크며, p-쿠마로일기를 가진 것들은 보통 안토시아닌에 강한 결합 능력을 가지고 있다.젤라틴이 계에 첨가되면 2차 색반응이 즉시 사라지는 것을 관찰할 수 있는데, 이는 폴리페놀이 단백질의 결합에 관여한다는 것을 나타낸다.염류가 계에 존재할 때 폴리페놀-안토시아닌 복합 반응이 촉진될 수 있다.와인이 선홍색을 띠는 것은 카테킨, 응축된 탄닌 및 기타 다양한 플라보노이드 [27] 가 존재하기 때문이다.폴리페놀과 안토시아닌의 반응 모드에서는 수소 결합과 소수성 결합 [27]의 결합 작용을 통해 둘의 결합이 이루어진다.

2. 4 요약

위에서 볼 수 있듯이 안토시아닌의 안정성을 결정짓는 주요 인자는 안토시아닌의 구조이다.이들의 안정성을 변화시키기 위해서는 일반적으로 두 가지 방법이 있는데, 하나는 저장 환경을 변화시켜 예를 들어 저장 온도를 변화시켜 빛으로부터 보호된 밀폐 용기에 저장하고 산소, 금속 이온과 같이 안정성에 더 큰 영향을 미치는 물질을 제거하는 방법이다.두 번째는 그 구조를 바꾸는 것인데, 예를 들면 안토시아닌을 플라보노이드, 폴리페놀과 결합하여 사용하는 것인데,이 역시 생리기능이 대단히 강하다.

의 안정성을 높이기 위해서천연색, 특히 안토시아닌의 안정성을 향상시키고 빠르게 발전하는 식품 산업의 요구를 충족시키기 위해 안료의 분자 구조 측면에서 추가 연구가 요구된다.

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