Forschungsfortschritte bei der Gewinnung und Anwendung von rotem Capsicum-Pigment
Capsanthin ist ein orange-rotes Tetraterpenoid-Pigment, das in reifen roten Paprikafrüchten vorkommt. Es besteht hauptsächlich aus Capsanthin (C40H56O3), Capsorubin (C40H56O4) und gelbem Pigment. Es hat eine helle Farbe und einen hohen Farbwert. Es hat eine starke Färbekraft und eine gute Farberhaltung. Studien haben bewiesen, dass das rote Pigment der Capsicum auch den Fettstoffwechsel des Körpers reguliert, das Immunsystem stärkt, vor Strahlung schützt und das Auftreten bestimmter Arten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringert.
Capsicum-Rotpigment wird häufig als Farbstoff verwendet und ist von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als Pigment der Klasse A aufgeführt. Gemäß der GB 2760-2014 "Standards for the Use of Food Additives" (Normen für die Verwendung von Lebensmittelzusatzstoffen) meines Landes kann Paprikarotpigment in Lebensmitteln, Soßen, Eiscreme, Keksen, gekochtem Fleisch und anderen Produkten verwendet werden.
Roter Farbstoff Capsicum Extraktion
Geeignete Extraktionsverfahren können den Gehalt an orangefarbenen und gelben Stoffen sowie an Nichtpigmentbestandteilen in Capsicum-Pigmenten verringern, wodurch der Anteil an Capsanthin und Capsorubin erhöht und der Farbwert gesteigert wird. Zu den gängigen Extraktionsverfahren für rotes Capsicum-Pigment gehören die Lösungsmittelextraktion, die Ultraschallextraktion, die mikrowellenunterstützte Extraktion und die Extraktion mit überkritischen Flüssigkeiten.
Verfahren zur Lösungsmittelextraktion
Die Lösungsmittelextraktion ist eine häufig angewandte Methode zur Extraktion von Capsanthin, die sich die Tatsache zunutze macht, dass Capsanthin in organischen Lösungsmitteln löslich ist. Das spezifische Extraktionsverfahren besteht darin, reife getrocknete Chilischoten zu Pulver zu schlagen, sie dann mit organischen Lösungsmitteln wie Ethanol, Aceton und anderen Substanzen zu mischen, um Chili-Oleoresin herzustellen, und dann eine Reihe von Verfahren wie Destillation, Trennung usw. zu durchlaufen, um schließlich das rote Pigment der Capsicum zu erhalten.
Der große Vorteil der Lösungsmittelextraktion besteht darin, dass sie kostengünstig ist und keine teure und hochentwickelte Ausrüstung erfordert; der Nachteil ist, dass die Reinheit des extrahierten Capsanthins nicht ausreicht und dass viele organische Reagenzienrückstände zurückbleiben. Gegenwärtig verwenden die meisten in- und ausländischen Hersteller, die rotes Capsanthin produzieren, diese Methode zur Extraktion, aber sie hat auch einen Trend gezeigt, allmählich abgeschafft zu werden.
Extraktionsverfahren mit Ultraschall
Das Prinzip der Ultraschallextraktionsmethode besteht darin, die Paprika mit Hilfe von Ultraschallwellen feiner zu zerkleinern, so dass die Bestandteile der Paprika besser in das Extraktionslösungsmittel integriert werden können und schließlich ein rotes Paprikapigment mit höherer Reinheit gewonnen wird. Die Ultraschallextraktionsmethode hat Ähnlichkeiten mit der Lösungsmittelextraktionsmethode, ist aber schneller, effizienter und kostengünstiger als die Lösungsmittelextraktionsmethode. Das Wichtigste ist, dass sie natürlich und umweltfreundlich ist, weshalb sie immer beliebter wird.
Mikrowellen-unterstützte Extraktion
Die mikrowellenunterstützte Extraktion, auch bekannt als Mikrowellenextraktion, ist eine neue Technologie, die durch die Kombination von Mikrowellen- und traditionellen Lösungsmittelextraktionsmethoden entstanden ist. Die mikrowellenunterstützte Extraktion von rotem Capsicum-Pigment ist kohlenstoffarm, umweltfreundlich und hat eine hohe Extraktionsleistung.
Extraktionsverfahren mit überkritischer Flüssigkeit
Die Extraktionsmethode mit überkritischer Flüssigkeit nutzt Druck- und Temperaturkontrolle, um die auflösende Wirkung von CO2 auf Paprika zu verstärken, und extrahiert schließlich selektiv den roten Farbstoff der Paprika. Diese Methode kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, und es gibt keine Lösungsmittelrückstände bei dieser Methode, und die Reinheit des extrahierten Capsanthins ist hoch. Es ist derzeit eine ideale Extraktionsmethode für den roten Farbstoff der Paprika.
Faktoren, die die Stabilität von rotes Paprikapigment
Das rote Pigment von Capsicum wird durch Zellen in der Paprikafrucht geschützt. Zu diesem Zeitpunkt ist es sehr widerstandsfähig gegen Licht und Hitze. Nach der Extraktion wird es jedoch durch Licht, Hitze, Sauerstoff, pH-Wert und Metallionen abgebaut. Nach dem Abbau wird die Olefinbindung in eine einzige Einheit umgewandelt. Die Bindung kann gebrochen werden, wodurch die konjugierte Struktur zerstört wird, und der Grund für das Verblassen ist, dass im Inneren photokatalytische Oxidations- und Hydrolyse-Umlagerungsreaktionen stattfinden.
Einfluss von Licht und Wärme auf die Stabilität von rotem Paprikapigment
Natürliche Carotinoide kommen in der Natur hauptsächlich in der all-trans-Form vor. Temperaturen von 80°C und darunter haben nur geringe Auswirkungen auf die Stabilität des roten Pigments der Paprika. Hohe Temperaturen und die Erhitzungsdauer sind die Hauptfaktoren, die die Verlustrate des Pigments beeinflussen. Unter Licht- und Wärmeeinfluss machen die Pigmentmoleküle einen Energieniveauübergang durch und wandeln sich in eine cis-Struktur um. Das elektromagnetische Spektrum verschiebt sich um 2 bis 10 nm ins Blaue, was die Oxidation und den Bruch der Pigmentmolekülkette beschleunigt und das Spektrum in den ultravioletten Bereich verschiebt, so dass sich das rote Pigment der Paprika zersetzt und seine Farbe verliert. Die Bestrahlung mit blauem und ultraviolettem Licht führt zu einer Reihe von Oxidations-, Umlagerungs-, Isomerisierungs- und anderen Abbaureaktionen, die die Farbverlustrate des roten Capsicum-Pigments erhöhen, insbesondere an den Positionen 7 bis 8, 9 bis 10 und 8 bis 9. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen brechen auf, was letztlich zum Verblassen des Pigments führt.
Einfluss von Sauerstoff auf die Stabilität von rotem Paprikapigment
Oxidationsmittel verursachen den Verlust der roten Farbe von Paprika. Der Zusatz von Peroxidase (POD) und Katalase (CAT) kann die Schädigung der roten Farbe von Capsicum durch reaktive Sauerstoffspezies verringern. Die Zugabe von Antioxidantien wie VE, Tee-Polyphenolen und Ascorbylpalmitat kann die rote Farbe von Capsicum schützen. Bei gleichem Sauerstoffgehalt ist die Farberhaltungsrate des roten Capsicum-Pigments mit 1%-Carnosinsäure am höchsten.
Auswirkung der Bestrahlung auf die Stabilität des roten Paprikapigments
Forschungen haben ergeben, dass der Entfärbungsverlust von Pigmenten mit zunehmender Bestrahlungsstärke zunimmt. Die veresterte Struktur hat eine stärkere Strahlungsbeständigkeit als das Monomer, und die Stabilität der roten Pigmente ist höher als die der gelben Pigmente. Um eine gute Farbe nach der Bestrahlung zu erhalten, muss die Bestrahlungsdosis unter 4 kGy gehalten werden. 70% bis 80% der Pigmente in Paprika liegen hauptsächlich in Form von Estern vor. In der gelben Reihe sind hauptsächlich ungesättigte Fettsäuren enthalten, in der roten Reihe gesättigte Fettsäuren. Die unterschiedliche Stabilität von roten und gelben Paprikapigmenten kann mit ihren speziellen Molekularstrukturen und Fettsäuren zusammenhängen. Die Zusammensetzung, der Anteil der verschiedenen Carotinoid-Kombinationen und der Gehalt an Nicht-Carotinoiden stehen in einem Zusammenhang.
Wirkung von Ultraschall auf die Stabilität von rotem Paprikapigment
Ultraschall als Hilfsmittel zur Extraktion von Capsanthin aus Paprika ermöglicht es den Paprika, vollständig mit der Extraktionsflüssigkeit in Kontakt zu kommen und zu verschmelzen, wodurch die Effizienz der Lösungsmittelextraktion verbessert wird. Allerdings hat der Ultraschall selbst eine abbauende Wirkung auf die Carotinoide in Paprika. Die durch Ultraschall erzeugten Hydroxylradikale können den Abbau und strukturelle Veränderungen von Zeaxanthin bewirken, was zum Abbau von Zeaxanthin und zur Blauverschiebung seines Spektrums führt. Die Auswirkung des Ultraschallprozesses auf β-Carotin hat zwei Aspekte: ① Die thermische Wirkung der steigenden Temperatur, ② Der Ultraschall-Kavitationseffekt führt zum Pigmentabbau.
Auswirkungen von pH-Wert und Metallionen auf die Stabilität von rotem Paprikapigment
Die Forschung hat ergeben, dass Capsanthin eine große Bandbreite an Säure- und Laugenverträglichkeit aufweist und eine stabile chemische Struktur innerhalb des pH-Bereichs von 4 bis 10 beibehalten kann. Der Einfluss gängiger Metallionen im Soßensystem auf die Farbe und den Wert von Capsanthin ist geringer als 6%. . Das rote Capsicum-Pigment wird zu einer Mikroemulsion verarbeitet, die unter sauren Bedingungen eine gute Stabilität aufweist. Unter der Einwirkung von Cu2+-, Fe3+- und Fe2+-Ionen wird der Farbton des Capsicum-Rotpigments stark beeinträchtigt. Verschiedene Arten und Konzentrationen von Metallionen wurden einer Acetonlösung eines einzelnen Pigments zugesetzt. Mit zunehmender Konzentration der Metallionen und zunehmender Einwirkungszeit nahm die Absorption von Capsanthin in unterschiedlichem Maße ab. Daher muss bei der eigentlichen Anwendung die Konzentration der Metallionen im Anwendungssystem streng kontrolliert werden, oder es müssen störungshemmende Mittel zugesetzt werden, um eine Schädigung des roten Capsanthin-Pigments zu verhindern.
Anwendung von rotes Paprikapigment
Bereich Lebensmittelindustrie
Das rote Capsicum-Pigment hat stabile Eigenschaften, eine gute färbende Wirkung und keine toxischen oder unerwünschten Nebenwirkungen. Es kann die körpereigenen Carotinoidverbindungen ergänzen. Daher ist der Produktionsbereich der Lebensmittelindustrie stark vom roten Capsicum-Pigment abhängig. Capsicum-Rotpigment wird hauptsächlich zur Verbesserung der Lebensmittelfarbe und zur Steigerung des Appetits verwendet. Es kann in täglich verzehrbaren Produkten wie Fleischwaren, Süßigkeiten, Getränken, Soßen und Backwaren verwendet werden.
Die Zugabe von rotem Paprikapigment zu Hähnchenkoteletts und Schweinehackfleisch zur Anpassung von Farbe und Helligkeit kann das visuelle Erlebnis der Verbraucher verbessern und die sensorische Qualität des Produkts erhöhen. Die Zugabe von rotem Capsicum-Pigment zu bionischen Lebensmitteln wie Krabbenstäbchen und Krabbenbällchen kann die Farbe echter Meeresfrüchte simulieren. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Produktmatrix und Faktoren wie Lagerzeit, Temperatur usw. müssen Produkte, die Capsicum-Rotpigment enthalten, jedoch mehrfach auf ihre Stabilität geprüft werden, um eine gleichbleibende Produktqualität während der Haltbarkeitsdauer zu gewährleisten.
Bereich Tierfutter
Auch die Herstellung von Tierfutter ist untrennbar mit dem roten Pigment der Capsicum verbunden. Es gibt zwei Hauptgründe, warum Capsicum-Rotpigment in Tierfutter verwendet werden kann: Erstens ist Capsicum-Rotpigment ein rein natürliches Pigment, das sicher und stabil in der Färbung ist. Zweitens können die Tiere die Pigmente nicht selbst synthetisieren, so dass das Futter für sie ein zusätzliches Pigment darstellt. So kann Capsicum-Rotpigment die Hautfärbung von Schweinen, Rindern, Schafen, Fischen, Garnelen usw. verbessern, die Synthese von Pigmenten unterstützen, die Gesundheit der Tiere fördern und das Aussehen verbessern. Daher ist Capsicum-Rotpigment in Tierfutter sehr beliebt.
Die Forschung zeigt, dass, wenn 100 mg/kg rotes Capsicum-Pigment dem Futter von Goldfischen und Koi zugesetzt wird, nach der Fütterung für eine bestimmte Zeit, die a* (Rötung) der Körperoberfläche signifikant erhöht wird, und die MDA (Malondialdehyd) im Serum und in der Leber niedriger ist als Die Ergebnisse zeigten, dass rotes Capsicum-Pigment die rote Farbe der Körperoberfläche von Fischen effektiv verstärken und die antioxidative Kapazität des Körpers verbessern kann.
Medizinischer Bereich
Das rote Capsicum-Pigment ist im medizinischen Bereich weit verbreitet. Da Capsanthin eine stabile färbende Wirkung und einen gewissen Trocknungseffekt hat, wird es häufig in Medikamentenbeschichtungen und Kapselteilchen verwendet. Insbesondere bei Kinderarzneimitteln kann das leuchtende Capsicum-Rot die Angst der Kinder vor Medikamenten verringern und ihr Interesse an der Einnahme erhöhen. Darüber hinaus wurde in den letzten Jahren entdeckt, dass die in Capsanthin enthaltenen Carotinoide bei der Behandlung von Arteriosklerose wirksam sind. Diese Entdeckung hat den Anwendungswert von Capsicum im medizinischen Bereich verbessert.
Bereich Kosmetika
Als natürliches Pigment hat Paprikarotpigment leuchtende Farben und kann Lippenstift, Rouge, Lidschatten und anderen Produkten zugesetzt werden. Es kann synthetische Pigmente ersetzen, um die Produkte sicherer zu machen, aber als fettlösliches Pigment hat Capsicum Red Pigment viele Faktoren, die seine Stabilität beeinflussen. Bei der Zugabe müssen Sie die Art der Verwendung und die Auswirkungen der Inhaltsstoffe auf die Farbe berücksichtigen.
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