Research progress on the extraction and application of capsicum red pigment
Capsanthin is a tetraterpenoid orange-red pigment present in mature red pepper fruits. It is mainly composed of capsanthin (C40H56O3), capsorubin (C40H56O4) and yellow pigment. It has bright color and high color value. It has strong coloring power and good color retention. Studies have proven that capsicum red pigment also has the effect of regulating body fat metabolism, immunity, anti-radiation and reducing the incidence of certain types of cardiovascular diseases.
Capsicum red pigment is widely used as a coloring agent and is listed as a Class A pigment by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) and the World Health Organization (WHO). According to my country’s GB 2760-2014 “Standards for the Use of Food Additives”, capsicum red pigment can be used in food, sauces, ice cream, ice cream, biscuits, cooked meat and other products.
Capsicum red pigment extraction
Appropriate extraction methods can reduce the content of orange and yellow substances and non-pigment components in capsicum pigments, thereby increasing the proportion of capsanthin and capsorubin and increasing the color value. Judging from the current extraction methods of capsicum red pigment, the common ones include solvent extraction, ultrasonic extraction, microwave-assisted extraction and supercritical fluid extraction.
Solvent extraction method
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.
Ultrasonic extraction method
The principle of the ultrasonic extraction method is to use ultrasonic waves to crush the peppers more finely, so that the components in the peppers can be better integrated in the extraction solvent, and finally obtain capsicum red pigment with higher purity. Ultrasonic extraction method has similarities with solvent extraction method, but it is faster, more efficient and lower cost than solvent extraction method. The most important thing is that it is natural and environmentally friendly, so it is more popular.
Microwave-assisted extraction
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.
supercritical fluid extraction method
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.
Factors affecting the stability of capsicum red pigment
Capsicum red pigment is protected by cells in the pepper fruit. At this time, it is highly resistant to light and heat. However, after extraction, light, heat, oxygen, pH and metal ions will degrade it. After degradation, the olefin bond will be converted into a single unit. The bond may be broken, causing the conjugated structure to be destroyed, and the reason for fading is that photocatalytic oxidation and hydrolysis rearrangement reactions occur internally.
Effect of light and heat on the stability of capsicum red pigment
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.
Effect of oxygen on the stability of capsicum red pigment
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.
Effect of irradiation on the stability of capsicum red pigment
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.
Effect of ultrasound on the stability of capsicum red pigment
Ultrasound, as an auxiliary method for extracting capsanthin from peppers, allows the peppers to fully contact and fuse with the extraction liquid, thereby improving the solvent extraction efficiency. However, ultrasound itself has a degradation effect on the carotenoids in capsicum. The hydroxyl radicals generated by ultrasound can cause the degradation and structural changes of zeaxanthin, resulting in the degradation of zeaxanthin and the blue shift of its spectrum. The impact of the ultrasonic process on β-carotene has two aspects: ① The thermal effect of rising temperature, ② The ultrasonic cavitation effect leads to pigment degradation.
Effects of pH and metal ions on the stability of capsicum red pigment
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 capsicum red pigment
Food industry field
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.
Animal feed field
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.
Medical field
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.
Cosmetics field
As a natural pigment, capsicum red pigment has bright colors and can be added to lipstick, blush, eye shadow and other products. It can replace synthetic pigments to make the products safer.However, capsicum red pigment, as a fat-soluble pigment, has many factors that affect its stability. When adding it, you need to consider its form of use and the impact of ingredients on its color.
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