In order to develop the method for mass production of natural food colorant from Monascus anka, optimum cultivation conditions for producing red and yellow pigments by cultiva- ting the mold in a jar fermenter and their color characteristics were investigated. The mold produced red and yellow pigments both intracellularly and extracellularly. These pigments showed unique light absorption characteristics with maximum absorption of 494, 380, 506, and 388 nm for extracellular red pigment (ERP), extracellular yellow pigment (EYP), intracellular red pigment (IRP), and intracellular yellow pigment (IYP), respectively. Optimum conditions for producing red pigments were found to be temperature 30$\circ$C, initial pH 6.0, rice powder 3-5%, peptone 0.05%, magnesium sulfate 0.25%, aeration rate 0.1 vvm. Optimum temperature for producing yellow pigments was around 35$\circ$C which is higher than that of producing red pigments. The initial pH and rice powder concentration for producing yellow pigments were the same as those of producing red pigments. The higher concentration of nitrogen source and inorganic salt, aeration rate, the more the yellow pigments were produced. The optimum agitation speed was 100 - 300 rpm for pigment production.
본 연구에서는 Monascus sp. MK2가 생산하는 홍국색소의 안정성에 대하여 조사한 결과에서 광 안정성에서는 암 조건>자외선>실내(형광)>태양광 조건 순서로 안정하였으며, 온도에 대한 안정성은 온도가 증가하고 저장시간에 길어짐에 따라 홍국색소의 감소율 또한 비례적으로 증가하였고, pH에 대한 안정성은 전체적인 pH 영역에서 비교적 안정하였으며, 유기산 첨가에 대한 홍국색소의 안정성은 높은 것으로 생각되며, 합성 항산화제와 천연물 추출물 첨가시에는 안정성이 증대되는 것으로 조사되었다.
Studies on extraction of red pigment was performed to provide the basic information for the utilization of red pigment as s new source of natural food colorant. A bacterium isolated from marine resources were carried out the test for excretion of red pigment. One strain of a marine bacterium, KSR-97 showed a high production of red pigment on the medium of colloidal chitin, peptone-yeast extract with minerals. In physicochemical and sensory properties in aqueous solution of red pigment was investigated at various condition of pH, temperature, concentration of ethanol and stability of storage. Potent antioxidative of red pigment was separated by thin layer chromatograpy, silica gel chromatography and reverse high performance liquid chromatography using ODS hypersil column.
The stability of monascin yellow pigment isolated from Monascus purpureus was determined over a period of storage for the wide range of pH, various metal ions and antioxidants. The absorption maximum of monascin pigment was 385 nm. Monascin pigment was more stable in acid solutions than in alkaline (pH 9 and pH 11) during storage period. It was also observed the reduction of absorption was occur after 3 days storage. The stability of monascin pigment was not changed by adding the various metal ions of the concentration of 10-4 M, however, it was unstable by adding the Zn2+, Al3+ and Fe3+ of 103- M concentration. The antioxidants. BHA, BHT, cysteine and L-ascorbic acid, have no effects on the stability of monascin yellow pigment. Thus, it may be concluded that the monascin pigment is stable and useful food additives as the natural colorant except for the alkaline food and food containing the Zn2+, Al3+ and Fe3+.
뽕나무 오디함유 천연색소 C3G의 식용색소화 및 안정생산을 위한 최적 전처리 조건은 0.1 % citric acid-70% EtOH로서 오디로부터 제조한 순수 오디색소 분말의 수율은 8%이었다. 실제 농가에서 오디 색소 추출시 추출 시간 및 제조 비용을 대폭 절감할 수 있는 추출 방법을 개발하였다. 오디색소 추출시 품종의 선택이 중요하므로 C3G 함량이 높은 품종을 선택하도록 해야 할 것이다. 오디 색소 분말은 알코올, 물 및 밀가루 등 식품 재료나 가공방법에 상관없이 적색소의 특성이 유지되므로 다양한 식품에 적용하여 고부가가치를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Natural colorant extracts were obtained by extraction from tumeric root, gardenia seeds, mugwort and green tea using water, methanol, ethanol and acetone as extractants at room temperature for 3 hours under shaking condition(180rpm) with liquor ratio(solid:solvent; 1:100). The main pigment components of tumeric root, gardenia seeds, mugwort and green tea are known to be curcumin, crocin, chlorophyll b and epigallocatechin gallate, respectively. The effects of the kind of extractant and pH on the color characteristics of natural colorant extracts were investigated. The solubility parameters of pigment components were determined to find adequate extractant. The solubility parameters of curcumin, crocin, chlorophyll b and epigallocatechin gallate were found to be 27.85, 29.40, 19.48 and $37.97(J/cm^3)^{1/2}$. As expected, solvents that have a solubility parameter similar to that of pigment component were generally found to be effective to obtain pigment extracts having high visible absorbance(A). The extract(pigment/solvent) with high visible absorbance was generally found to have low $L^*$(lightness) and high Chroma($C^*$, purity).
Monascus purpureus MK2를 이용하여 수용성 홍국 천연색소 생산을 위한 최적 배양조건에 대한 연구 결과, 탄소원으로 wheat flour 3.0% 첨가, 질소원으로 $NaNO_3$ 0.15%, 인산염으로 $K_{2}HPO_4$ 농도가 0.2% 및 $MgSO_4\;7H_{2}O$의 농도가 0.05%일 때 가장 높은 수용성 홍국 천연색소 생성을 나타내었다. 또한 배양온도는 $30^{\circ}C$, 초기 pH가 7.0, 진탕속도 130 rpm 및 배양시간 7일 일 때 수용성 홍국 천연색소의 생성능은 모 균주의 생성능인 3.12 unit(황색), 1.87 unit(오렌지), 1.77 unit(적색)에 비해 각각 9.33, 19.70, 27.64배 높은 29.10 unit(황색), 36.84 unit(오렌지), 48.92 unit(적색)로 가장 높은 수용성 홍국 천연색소의 생성능을 나타내었다.
선발된 13종의 천연색소 추출물에 대하여 free radical 소거활성 및 아질산염 소거활성, 그리고 항산화효소 활성에 대하여 조사하였다. 천연색소 종류별 free radical 소거 활성을 보면 적양배추(red cabbage), 양파껍질(onion peel), 레드비트(redbeet), 흑미(black rice), 오디(mulberry) 색소 등에서 상대적으로 높게 나타났고, 청치자(blue gardenia) 및 황치자(yellow gardenia), 완숙여주(mature bitter melon) 색소 등에서는 비교적 낮은 활성을 보였다 또한 아질산염에 대한 소거능을 조사한 결과, 반응용액 pH 1.2의 경우 양파껍질, 레드비트, 치자황, 지황(chinese foxglove), 치자청 색소에서 높은 소거 활성을 나타냈으며, 적양배추와 오디 색소에서는 상대적으로 낮은 소거활성을 보였다. 그리고 반응용액 pH 6.0에서는 대부분의 색소 추출물에서 아질산염 소거활성을 나타내지 않았다. 그리고 항산화효소활성 결과를 보면, SOD 활성의 경우 여주, 흑미, 포도과피 등에서 높은 활성을 나타냈고, 자색고구마, 지황에서도 비교적 높은 활성을 보였다. 또한 APX 활성은 뽕잎, 오디, 지황의 순으로 높은 활성을 보였으며, CAT 활성도 APX 결과와 비슷한 양상으로 나타났다. 이는 천연색소에 있어 항산화 효소의 종류에 따라 그 활성에 차이가 있음을 알 수 있다. 본 연구결과를 통해 다양한 생리활성을 지니고 있는 천연식물색소에 대해 높은 항산화 기능성을 확인함으로서 향후 고부가가치의 향장소재 및 식품소재로서의 개발가능성이 매우 높음을 시사해 주고 있다.
치자로부터 청색 및 황색색소, 고량으로부터 암갈색 색소를 주정을 이용하여 추출ㆍ농축하여 60$^{\circ}$Brix 농도의 추출물을 회수하였는데, 각각의 수율은 0.68, 1.97, 0.63% (w/w)였다. 이들을 대두유: 물: 유화제: 치자청: 치자황: 고량색소=8: 22: 42: 10: 15: 13 (w/w)의 비율로 혼합하고 균질화하여 유용성 천연 검정색소를 얻었다. 이 색소를 대두유에 용해시킨 결과 대두유의 품온이 30∼4$0^{\circ}C$ 범위에서 가장 높은 용해도를 나타내었다. 대두유에 한 번 용해된 색소물질은 혼합 대두유의 품온을 2$0^{\circ}C$ 이하로 유지하여도 재분리현상이 발생하지 않는 것으로 확인되었다
This study is that of providing a fairly practical practival guide to the use of natural pigment in food industry. A strain isolated from marine resources was carried out the production of red pigment. The pigment showed UV absorption maxima at 520 and 550 nm. The color intensity in aqueous solution was fairly stable in the ranges of pH 5~8. The strain KS-97 produced a maximum yield of red pigment at$ 25^{\circ}C$ for 72 hrs with pH 7.0. The strain KS-97 was iden-tified a Bacillus sp. based on morphological and biochemical characterization such as a rod from, motility, spore for-mation, Gram positive and catalase production. The production of red pigment indicated that the strain Ks-97 utilized at thigh concentration of colloidal chitin as carbon sources obtained maximum yield of red pigment at $25^{\circ}C$ for 72 hrs. The highest production of red pigment was observed with cultivation in medium containing 20% colloi-dal chitin, 2.5g polypeptone, 2.5g yeast extract, 1.0g $KH_2$$PO_4$, 0.01g $MgSO_4$.$6H_2$O, 0.01g $ZnSO_4$, 0.01 g $MnSO_4$(per 1).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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