JP4207844B2 - 色素の安定化剤および安定化方法 - Google Patents
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本発明で得られる色素の安定化剤は、混合することによって一般の色素を安定化させる色素製剤となる。さらに、蝶豆の色素自体も、一旦単離分離した後、同様に混合することによって、素抽出物よりも色素の安定化した色素製剤となる。このように安定化された色素製剤は、食品用添加剤及び安定化剤、着色剤、調色剤、化粧品用素材、医薬用素材、医薬部外品素材、一般インキ用素材などとして有用である。
例えば、フラボノイド類を加える方法としては、ブドウ果汁色素にフラボン系、フラボノール系物質であるカテキン、ルチン、ケルセチンを加えることでのアントシアニン色素の安定化(特許文献1特開昭55−13771号公報)などが提案されている。
有機酸類を加える方法としては、クロロゲン酸、カフェー酸等の抗酸化性を利用したアントシアニン系色素の褐色防止剤(特許文献2特公平1−22872号公報)、クロロゲン酸類を有効成分とするクチナシ青色素、ベニバナ黄色色素の退色防止剤(特許文献3特公平11−2904968号公報)などが提案されている。
ビタミン類を加える方法としては、ビタミンAやニコチン酸アミドを加えることによるアントシアニン色素の色調の安定化(特許文献4特開平9−84564号公報)などが提案されている。
フィチン類を加える方法としては、ミリセチンなどのフラボン類とケンフェロールなどのフラボノール類にフィチンやフィチン酸を添加する方法(特許文献7特開昭62−19068号公報)、赤キャベツ色素を飲料などに添加する際にルチン、ケルセチン、フィチン、フィチン酸を添加する安定化法(特許文献8特公平5−67271号公報)、フィチン酸、糖類をアントシアニン色素に添加する安定化方法(特許文献9WO01−048491)などが提案されている。
しかしながら、これらの数多くの提案は、いずれも必ずしも満足すべき結果が得られていないのが現状である。
その他、添加剤を使用しない方法としては、ワイルドブルーベリーのアントシアニン色素の安定化方法として二酸化炭素ガスで加圧封入する方法(特許文献16特開平6−125750号公報)が提案されているが、この方法は専用設備が必要になるなど実用性が低い。
ただし、これらの事例は、それぞれのアントシアニン色素間における安定性の比較であって実用化において十分の安定性が確保されるかどうかは別問題である。この問題を解決する為に昔から現在に至るまで多くの安定化方法、退色防止方法が提案され検討されているのである。
また、蝶豆から抽出した色素に関しても同様に、一旦精製した色素に前記抽出物を混合することにより、粗抽出物で発生していた沈殿、異臭などの不都合を解決した、かつ、退色しにくい色素とすることができた。
本発明に使用する蝶豆(学名:Clitoria ternatea L. 英名:Butterfly pea)は、名前のようにマメ科(Leguninosae)に属している。蝶豆は、熱帯地域で広く栽培され、その植物体は緑肥、牧草、カバークロップに用いられる。根、茎および葉の煎じ液は利尿剤、虫下し、湿布、下剤などに利用されるが大量に用いると有毒である。
蝶豆の花は、長さ1.5〜3cmの蝶形で鮮青色を有し、一般に観賞用として栽培されている。東南アジアの原産で、インドネシアでは米を青色に染めるのに利用している。また、この花から抽出した青色色素は、マレーシアにおいてマットやライスケーキなどの染色に、あるいはタイでは菓子の色付けに昔から利用されている。
蝶豆の花の色素成分は共通の骨格(デアシルテルナチン)をもつ色素混合物でテルナチン(Ternatin)A〜Fと命名されている(特許文献19特開平3−223298号公報)。テルナチン類は、アントシアニン系色素の分類において現在、もっとも安定な色素であるとされている。これは、色素成分のみに着目しその構造とアントシアニン系色素の中での安定性を特定したものであり、その機能性および効能に関して特定したものではない。
本発明者は、これらの情報を原点として、蝶豆植物体のテルナチン類以外の内在成分に関する研究を鋭意行った。その結果、蝶豆の花または萼に、本発明における色素の安定化剤として有用な化合物が存在することを発見した。
以下、本発明における色素の安定化剤として有用な化合物の抽出方法を、一例を交えて説明する。なお、一例では、段階的に何回も抽出操作を行っているので、抽出するたびに、安定化剤としての純度が向上している。しかし、実用的には、目的の安定化が実現する程度の純度および濃度であればよく、以下のすべての抽出操作が必要ということではない。しかし、後述の沈殿発生などの問題を回避するには、2つ以上の抽出操作が推奨される。
図1においてテルナチン類は実線で示され、色素以外の成分は破線で示される。一目してわかるように、テルナチン類以外に約5種類の物質が存在することがわかる。本発明は、約5種類の色素成分以外の物質における機能性および効能に注目したものである。以下、この約5種類の色素成分以外の物質を、本発明の安定化剤の有効成分と称する。
抽出液1は定法によって濃縮、粉末化することは容易であるが、例えば、水で希釈、溶解した場合多量の沈殿を生じたり、蝶豆独特の臭気を発生させたり、生菌数が多すぎたりするために、このままでは商品としての利用価値が低い。特に沈殿が発生することは大きな問題である。
この状態まで精製された色素製剤が、テルナチン類を高濃度で含有する蝶豆の青色色素である。これが寺原らの提示している蝶豆色素の抽出方法であり、蝶豆に存在するテルナチン類以外の物質は、不必要な物質として、除去、廃棄されていたのである。
カラムから溶出される洗浄液を回収し、定法である加熱濃縮、膜濃縮、凍結乾燥、スプレードライなどの方法によって濃縮乾固することで褐色の粉末(抽出粉末1)を得ることができる。これは、粉末にしなくても液体の状態でも使用できる。抽出粉末1中には糖類、蛋白質類、有機酸類など様々な物質が存在する。本発明における安定化剤の有効成分は、抽出粉末1からメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンなどの水溶性有機溶剤によって簡便に抽出される。例として抽出粉末1をエタノールで洗浄抽出し、その後、定法によってエタノールを除去することで淡い黄白色粉末(抽出粉末2)が容易に得られる。この抽出粉末2が、本発明における安定化剤の有効成分である。その液体クロマトグラフを図3に示した。254nmでの分析結果を示した。テルナチン類などの色素成分は存在しないので530nmの結果は除外した。上記載の約5種類の色素成分以外の物質が抽出されていることは明らかである。リテンションタイムで20分過ぎに検出される物質が、有効成分の主要成分であることが判る。これらの物質は、p−フェニレン基を有するためクマル酸誘導体であることが分析の結果推察される。図4、図5にこの主要成分の13CNMRと1HNMRのチャート(重メタノール溶媒)を示した。
なお、ここで得られた抽出粉末1または抽出粉末2を上記載の抽出液2に添加すると、テルナチン類の安定性は高くなり、その効能が検証された(実施例1参照)。
まず、抽出液1は、定法によって粉末化あるいは含水ペースト状まで濃縮される。抽出液1を粉末化した場合は、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトンなどの水溶性有機溶剤に溶解させることによって、有効成分は簡便に抽出される。定法によりこの溶解液を粉末化し抽出粉末3とすることができる。この方法は、段階的抽出方法3の中で記載した抽出粉末1から抽出粉末2を得る方法と同じである。この場合、色素成分は、水溶性有機溶剤不溶物として、除去される。
また、抽出液1を含水ペースト状まで濃縮した場合は、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトンなどの水溶性有機溶剤に溶解させることによって抽出粉末4とすることができる。この場合、色素成分は、水とともに抽出される。抽出粉末4は、青色に着色しているため、例えば、黄色色素に混合した場合は、全体として緑色となるが、実施例で証明するように黄色色素の安定化に寄与し、結果として緑色の退色挙動を抑えることが可能となる。
抽出粉末3および4も、色素安定化の効能を有し、使用時に沈殿、異臭などのトラブルを生じることの無いテルナチン類を含有する安定化剤が得られ、調色、着色用の安定化剤として使用することができる。抽出粉末4の液体クロマトグラフを図6に示した。
ここで得られた粉末を上記載の抽出液2に添加すると、テルナチン類の安定性は高くなった。一方、ここで得られた水溶性有機溶剤不溶成分、即ち、水だけに溶解性を示す化合物を抽出液2に添加した場合、テルナチン類の安定性に変化は認められなかった。
本発明で使用される植物体からの抽出溶剤としては、水、酸性水、水溶性有機溶剤などが使用できる。酸性水にするための酸性物質としては、塩酸、硫酸、リン酸などの鉱酸や酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などの有機酸、もしくは緩衝液でもよく、濃度は0.001〜1重量%であればよい。緩衝液としては、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、酢酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液、酢酸アンモニウム緩衝液、ピロリン酸ナトリウム緩衝液、グリシン−ナトリウム緩衝液、グッドバッファーなどがあるが、これらに限定されるものではない。pHは2〜7が好ましいがこれらに限定されるものではない。水溶性有機溶剤としては、食品添加物製造の認可を受けた溶剤を使用することが望ましい。例えば、エタノール、アセトン、プロピルアルコールなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの水溶性有機溶剤と水との混合溶剤も使用でき、その混合比は自由であるが、その後の抽出工程を考慮して1〜50重量%で調整するのが好ましい。抽出は、室温で行ってもよいし、加熱してもよい。
粗抽出物からの抽出には、水溶性有機溶剤を使用するのが好ましい。このときの水溶性有機溶剤も前述の水溶性有機溶剤から1種または2種以上を使用する。この場合は、水溶性の沈殿になりやすいものを除去する目的であるから、水の含有量は少ないことが好ましい。
本発明で使用できる色素としては、タール系色素、カロチノイド系色素、アントシアニン系色素、キノン系色素、フラボノイド系色素、ベタイン系色素、モナスカス色素、その他の天然物を起源とする色素、あるいは人工的な合成が加えられた色素を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、天然色素を含有する植物体、動物体、微生物体またはその加工品、搾汁液、水もしくは有機溶剤による抽出液または上記搾汁液、抽出液の精製加工品を挙げることができる。
および前記載色素のレーキ色素などが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明で得られる色素の安定化剤は、上記載のようにマメ科に属する蝶豆から抽出される抽出物を有効成分とするものであり、該有効成分中にはクマル酸誘導体を固形成分として少なくとも全体の固形分の1重量%以上含有していることが望ましい。本発明における色素の安定化剤は、これらの有効成分の100重量%から成っていてもよく、またはこれら有効成分と適当な希釈剤もしくは担体もしくはテルナチン類をはじめとする上記載の色素との組成物の形態であっても良い。希釈剤もしくは担体の例として、例えばアラビアガム、デキストリン、グルコース、シュークロース、グラニュー糖などの固体希釈剤もしくは担体、水、エタノール、プロピレングリコール、グリセリン、界面活性剤などの液体希釈剤もしくは担体を例示することができるが、これらに限定されない。該組成物中の有効成分の濃度は厳密には限定されないが、通常全体の固形分の約1重量%から約50重量%の範囲が好適である。本発明の安定化剤には所望により従来既知の抗酸化剤などを配合することもできる。さらに、該安定化剤は、任意の剤形に調整することができる。例えば、粉末状、顆粒状、液状、乳液状、ペースト状などが挙げられるが、これらに限定されない。該安定化剤は、各種食品、各種医薬品、各種医薬部外品、化粧品など、含まれる原料由来の色素または添加された色素の安定化の目的として使用することができる。
色素の安定化に使用する蝶豆からの抽出物の使用量は、対象とする色素の種類、その濃度または形態によって異なるので注意が必要である。前記色素類に対する本発明の安定化剤の添加量は、該安定化剤に有効成分として含有されるクマル酸誘導体の濃度等によって任意に選択することができる。
その他、色鉛筆、クレヨン、絵の具などの文房具、剥製、置物、おもちゃなどの日用品に含まれる原料由来の色素または添加された色素の安定化または着色、調色の目的に使用することができるが、これらに限定されない。
蝶豆乾燥花弁1Kgに20%エタノール水10Kgを加え、室温にて10時間抽出した後、ろ過し、残さおよび夾雑固形分を除去した。この抽出液を60℃で減圧濃縮および乾燥し、青色粉末を120g得た。これを抽出物iとする。抽出物iの成分は図1に示された液体クロマトグラフに準ずる。
抽出例1で得られた抽出物iの青色粉末40gにエタノール500gを加え、40℃にて1時間攪拌しながら抽出した後、ろ過し、不要物を除去した。この抽出液を60℃で減圧濃縮および乾燥し、濃黄白色粉末25gを得た。これを抽出物iiとする。抽出物iiの成分は図6に示された液体クロマトグラフに準ずる。
抽出例1で得られた抽出物iの青色粉末40gに水500gを加え、室温にて1時間攪拌しながら可溶化させた。不溶成分をろ過した後、可溶化液約500gを三菱化学株式会社製のHP−20樹脂をつめたカラムに供した。1500gの水でカラムを洗浄し、吸着溶出液約500g、洗浄液約1500gの合計約2000gの溶出液を得た。この溶出液を膜濃縮に供し、約300gまで加水しながら濃縮し処理を施した後、60℃で減圧濃縮および乾燥処理を行った結果、淡黄白色粉末21gを得た。これを抽出物iiiとする。抽出物iiiの成分は図3に示された液体クロマトグラフに準ずる。
カラムに吸着された青色色素成分を500gの50%エタノールにて溶出した後、60℃で減圧濃縮および乾燥し、濃青色粉末9gを得た。これを抽出物ivとする。抽出物ivの成分は図2に示された液体クロマトグラフに準ずる。
抽出物ivの粉末1重量部に対して抽出物ii、抽出物iiiをそれぞれ1重量部、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部となるように純水を加えて100重量部とした溶液を検体とした。また、抽出物ivの粉末1重量部、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部となるように純水を加えて100重量部とした溶液を比較検体とした。
このように調整した検体を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、60℃の恒温室に14日間放置した後、色素残存率を次式によって算出し、耐熱性を比較した。
色素残存率(%)=(熱処理後の可視部極大吸収波長での吸光度÷熱処理前の可視部極大吸収波長での吸光度)×100
結果を表1に示した。
抽出物ivの粉末1重量部に対して抽出物ii、抽出物iiiをそれぞれ1重量部、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部となるように純水を加えて100重量部とした溶液を検体とした。また、抽出物ivの粉末1重量部、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部となるように純水を加えて100重量部とした溶液を比較検体とした。
このように調整した検体を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、フェドメーターを用いて8時間紫外線を照射した後、色素残存率を次式によって算出し、耐光性を比較した。
色素残存率(%)=(紫外線照射後の可視部極大吸収波長での吸光度÷紫外線照射前の可視部極大吸収波長での吸光度)×100
結果を表2に示した。
このように調整した色素溶液を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、フェドメーターを用いて8時間紫外線を照射した後、色素残存率を次式によって算出し、耐光性を比較した。
色素残存率(%)=(紫外線照射後の可視部極大吸収波長での吸光度÷紫外線照射前の可視部極大吸収波長での吸光度)×100
結果を表3に示した。
このように調整した色素溶液を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、60℃の恒温室に14日間放置した後、色素残存率を次式によって算出し、耐熱性を比較した。
色素残存率(%)=(熱処理後の可視部極大吸収波長での吸光度÷熱処理前の可視部極大吸収波長での吸光度)×100
結果を表4に示した。
比較溶液として、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部、色価E10%=50のクチナシ青色色素4重量部と色価E10%=250のベニバナ黄色色素6重量部から構成される緑色色素1重量部となるように純水を加えて100重量部とした色素溶液を調整した。
このように調整した色素溶液を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、フェドメーターを用いて16時間紫外線を照射した後、緑色の変化を目視にて観察した。
本発明の安定化剤成分を含有する抽出物ii、抽出物iiiを含有する色素溶液は、緑色を維持していたが、無添加の場合は、黄色が退色して青色に変化していた。
比較溶液として、グラニュー糖12重量部、クエン酸0.01重量部、色価E10%=50のクチナシ青色色素4重量部と色価E10%=250のベニバナ黄色色素6重量部から構成される緑色色素1重量部となるように純水を加えて100重量部とした色素溶液を調整した。
このように調整した色素溶液を、それぞれ100ml容量の無色透明なガラス瓶に充填し、60℃の恒温室に14日間放置した後、色素残存率を次式によって算出し、耐熱性を比較した。
本発明の安定化剤成分を含有する抽出物ii、抽出物iiiを含有する色素溶液は、緑色を維持していたが、無添加の場合は、黄色が退色して青色に変化していた。
Claims (7)
- 豆科に属する蝶豆(Clitoria ternatea)の花または萼から水および/または水溶性有機溶剤で抽出してなる粗抽出物を、さらにカラム処理および/または水溶性有機溶剤で抽出して得られるテルナチン類以外の内在成分である抽出物と、色素とを混合することを特徴とする前記色素の安定化方法。
- 前記水溶性有機溶剤が、エタノールまたはアセトンである請求項1記載の色素の安定化方法。
- 前記抽出物が、クマル酸誘導体を含有する請求項1または2記載の色素の安定化方法。
- 前記色素が、タール系色素、カロチノイド系色素、アントシアニン系色素、キノン系色素、フラボノイド系色素、ベタイン系色素、および、モナヌスカ色素から選ばれる1種または2種以上を含有する請求項1〜3いずれか記載の色素の安定化方法。
- 豆科に属する蝶豆(Clitoria ternatea)の花または萼から水および/または水溶性有機溶剤で抽出してなる粗抽出物を、さらにカラム処理および/または水溶性有機溶剤で抽出して得られるテルナチン類以外の内在成分である抽出物と、色素とを混合することを特徴とする色素製剤の製造方法。
- 請求項1〜4いずれか記載の安定化方法で色素を安定化するための色素の安定化剤の製造方法であって、豆科に属する蝶豆(Clitoria ternatea)の花または萼から水および/または水溶性有機溶剤で抽出してなる粗抽出物を、さらにカラム処理および/または水溶性有機溶剤で抽出して得られるテルナチン類以外の内在成分である抽出物とする色素の安定化剤の製造方法。
- 請求項6記載の製造方法で製造されてなる色素の安定化剤。
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