天然色素,即从天然资源中获得的食用色素一主要从动物和植物组织及微生物中提取的色素,其中植物着色剂占据多数。天然色素不仅能给食品着色,无毒副作用,安全性高,大部分天然色素还具有生理活性。如花青素、类胡萝卜素、黄酮炎等,不仅可以应用于食品,还适用于药品和化妆品。
之前的苏丹红、孔雀石绿事件,以及南安普顿大学关于6种人工色素的研究,都催生了人们对天然色素的期待。但天然色素本身存在稳定性较差、价格昂贵等缺点,严重制约着它的进一步发展。随着科技的发展,天然色素供应商已经开发出“了很多可提升天然色素稳定性的技术。接下来就让小编介绍一下。
影响天然色素稳定性的因素
影响天然色素稳定性的因素有多重,包括光照、温度、PH值、金属离子和氧化等。研究发现,对于天然色素色泽不稳定性来说,脂溶性天然色素主要表现为褪色,而芳香族天然色素主要是变色。褪色和变色的机理不同,前者主要以光倦化氧化、水解重排为主,光照、氧化、介质性增加是影响脂容性类天然色素褪色的主要因素;而某些金属离子的存在、PH值的改变则是影响芳香族天然色素变色的主要原因。
提升天然的稳定性,即需控制好光照、温度、PH质、金属离子和氧气这些外界因素。而其中最难控制的是氧气的因素。当前,控制天然色素氧化的主要手段是微囊化。
微胶囊化
微胶囊技术会利用喷雾干燥技术,将固体、液体物质包裹在一个微小的、半透性或封闭的胶囊内,这一技术可防止制剂中有效成分的氧化、水解和挥发。
当人体摄入番茄红素后,其会在食物基质中释放。使用微胶囊化技术将其混合入微胶粒中,微胶粒含有膳食中的单盐、胆固醇和脂肪酸。胶粒束结构的两亲性有助于保持脂溶性营养素溶于水相。当胶束到达肠细胞的水相(肠),番茄红素被动扩散穿越顶膜。一旦进入细胞,番茄红素包括其它膳食脂肪形成乳糜微粒。然后乳糜微粒被运到基底膜,最终释放到血液中。
就壁材的选择而言,海藻酸钠是一种新型的材料。当使用海菜酸钠作为包理壁材料时,番茄红素的释放依据PH值而定,海藻酸钠包埋层具有耐酸性,胃部的酸性较高,海藻酸盐不会溶解。而进人PH值较高的小肠,海藻酸盐基质则会消融解体,从而释放番茄红素,而肠道是吸收番茄红素的器官。目前,海藻酸钠被认为是番茄红素的包埋料中最稳定的。
纳米技术微囊
《欧洲营养杂志》不久前发布的一项研究显示,与未配制的普通姜黄素原料相比,使用单剂量的γ-环糊精包埋的姜黄素,其稳定性更高,可有效提高血浆中的姜黄素、去甲氧基姜黄素和姜黄素的浓度。
在本次双盲交叉研究中,研究人员招募了12名志愿者,经过一夜的空腹后,让志愿者摄人用γ-环糊精包埋姜黄素、标准姜黄素提取物和市场采购的另外两种姜黄系,并在试验后检测志愿者血液中的姜黄素含量。γ-环糊精包埋姜黄素产品中的总姜黄素剂量均为367毫克,标准姜黄素提取物的剂量为1800毫克。结果显示,与标准姜黄素相比,γ-环糊精包埋姜黄素的总姜黄素的相对生物利用度提高了39.1倍,比市售其它姜黄素产品提高了4.6倍。
美国功能原料生产商Bayir不久前宣布其供应的合成纳米材料姜黄素,获得了工业专利的批准。新型纳米材料的开发使用了该公可的内部技术。通过将此技术应用于姜黄素,可提高姜黄素的稳定性,政善姜黄素的生物利用度,并扩大其应用范围,包括食品补充剂、功能食品和功能饮料。
复配抗氧化
稳定剂主要是保护天然色素在加工、储藏等过程中延缓褪色,延长天然色素贮存期,提高天然色素耐热、耐光和耐氧化性。常用的色素稳定剂有抗氧化剂(抗坏血酸、茶多酚等)和有机酸(苹果酸、丁二酸、阿魏酸等)。目前研究较多的抗氧化剂有黄酮类和单宁类化合物,它们对多种类胡萝卜素、花青素类色素、酮类色素等有明显的稳定效果。
在作为稳定剂的抗氧化剂中,天然抗氧化剂是最理想的选择。如抗坏血酸对类胡萝卜素、酮类色素、胭脂虫、甜菜红、原始藻类、叶绿素等有延缓褪色效果。类胡萝卜素为脂溶性色素,耐热性强但耐光性差,当与抗坏血酸、维生素E合用时,耐光性可得到很大的增强。此外,研究表明抗坏血酸和山梨糖醇混合食用可以很大程度地提高接骨木果和黑醋栗花青素的稳定性。
另外,将色素与蚕丝蛋白、聚乙二醇结合以提高天然色素的稳定性。天然色素叶绿素α-β-类胡萝卜素和虾青素等吸收到蚕丝蛋白上可以形成蚕丝蛋白-色素复合物,这些复合物对可见光和紫外线表现出很高的稳定性。一种不溶于水的真皮层黑色素与聚乙二醇结合后,不但可以溶于水,而且可溶于有机溶剂,且对紫外线表现出了很强的抵抗性。
利用魔芋葡甘聚糖的成膜特性,将一定比例的辣椒红素与魔芋葡甘聚糖在一定比例的丙酮-乙醇溶液混合,真空干燥,可以提高辣椒红素的稳定性。此外,还可以利用副色素增强花色苷类色素的色调,用酶法将栀子黄素改性,生产出栀子蓝、栀子绿色素等。
利用互补特性改善色素稳定性
相同条件下,不同色素的表现方式有很大的差异,可以将色素的这些差异加以综合利用,改善色素的稳定性。例如栀子黄色素与红花黄色素有诸多生理活性,前者为脂溶性色素,易受光照和氧化的影响;后者为芳香族色素,易受PH值和金属离子的影响。利用二者的互补特性,能协调改善二者的稳定性。此外,将花色苷与芸香苷色素混合,可得到稳定性更高的混合色素。
最后,还可以通过调整加工工艺和改善包装米提高天然色素的稳定性。如采取低温加热,与酶隔绝,低温流通,充氮保存,开发专用包装材料等措施,消除各种引起色素不稳定的因素。
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