Натуральные синие антоцианин-содержащие красители

Натуральные синие антоцианин-содержащие красители

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к натуральным синим антоцианин-содержащим красителям, включая фракции молекул антоцианина, выделенные при заданном рН из смеси соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов, исходя из разницы в молекулярном заряде и полярности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В пищевой промышленности растет интерес к замещению натуральными красителями синтетических материалов для окрашивания пищевых продуктов.

[0003] Одной из проблем замещения синтетических красителей натуральными красителями является идентификация натуральных красителей, обеспечивающих характеристики, аналогичные таковым, обеспеченным синтетическими красителями. До настоящего времени не найдены натуральные красители, обеспечивающие те же характеристики цвета, что и синтетический синий краситель FD&C Blue No. 1. Отсутствие подходящих натуральных красителей зеленовато-синего цветового оттенка также сделало проблематичным получение желаемых натуральных красителей зеленого цветового оттенка смешиванием натурального синего и желтого красителей.

[0004] В качестве натурального синего красителя используют голубую спирулину, синевато-зеленый материал, полученный из водорослей, но он не обеспечивает такие же цветовые характеристики, как у FD&C Blue No. 1.

[0005] Антоцианины представляют водорастворимые соединения, находящиеся в вакуолях клеток плодов, овощей и лепестков цветов, и иногда корней, листьев, стеблей, и коры растений. По меньшей мере отчасти в виду широкой доступности соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов их используют в качестве натуральных съедобных красителей и получают красители, в частности натуральные красители красного, пурпурного и синего цветов.

[0006] Антоцианин содержит антоцианидин (агликон) переэтерифицированный одной или более молекулой сахара (гликон(ы)) с получением гликозида. Молекулы сахара могут быть присоединены в С-3, С-5, С-7, С-3', С-4', и/или С-5' позициях. Примеры молекул сахара, присутствующих в структурах антоцианина, представляют арабинозу, галактозу, глюкозу, рамнозу, рутинозу, самбубиозу, софорозу и ксилозу.

[0007] Также антоцианины могут быть ацилированны, то есть они могут иметь одну или более молекулу, переэтерифицированную молекулой сахара, как правило, в 6-позиции моносахарида, но также потенциально во 2-, 3- или 4-позициях. Самые распространенные ацильные единицы включают таковые, полученные из кумариновой кислоты, феруловой кислоты, кофеиновой кислоты, синаповой кислоты, галлиевой кислоты, малоновой кислоты, уксусной кислоты, яблочной кислоты, янтарной кислоты, ванилиновой кислоты и щавелевой кислоты.

[0008] Структура антоцианидина приведена ниже в форме флавилиевых катионов, которые представляют первичную форму в кислых условиях. Антоцианидин может быть замещен водородом, гидроксильной и/или метоксильной группами в различных позициях:

где R³ представляет Н или ОН,

R⁵ представляет Н, ОН или ОСН₃,

R⁶ представляет Н или ОН,

R⁷ представляет ОН или ОСН₃,

R^3' представляет Н, ОН или ОСН₃,

R^4' представляет ОН или ОСН₃ и

R^5' представляет Н, ОН или ОСН₃.

[0009] Самые распространенные в природе антоцианидины представляют следующие структуры:

[0010] Следовательно, класс соединений, известных как антоцианины, включает огромное количество структурно различных соединений на основе различий первичной структуры, гликозилированных и ацилированных моделей.

[0011] Известные растительные источники антоцианинов включают: (1) овощи, такие как краснокочанная капуста, фиолетовый сладкий картофель, синий картофель, красный картофель, красный редис, черная морковь, фиолетовая морковь, фиолетовая кукуруза, красная кукуруза, красный лук, фиолетовая брокколи, красная брокколи, фиолетовая цветная капуста, корень ревеня, черные бобы, красный листовой салат, черный рис и баклажаны; и (2) плоды, такие как клубника, малина, клюква, брусника, красный виноград, яблоки, черная смородина, красная смородина, вишня, голубика, бузина, черника, водяника, ежевика, арония, крыжовник, асаи, нектарин, персик, слива, апельсин-королек и синие томаты. Каждый источник антоцианина содержит различные количества нескольких, отличающихся видов антоцианинов с от 15 до 30 структурно отличающихся молекул антоцианинов, являющихся обычными для данного растительного источника.

[0012] В результате изменения рН происходит изменение характеристик цвета соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов. Как правило, антоцианин-содержащие соки и экстракты имеют красный цветового оттенка при низком рН, и цветовой оттенок сдвигается в сторону фиолетового при повышении рН. Только несколько соков и экстрактов имеют синий цветового оттенка при дальнейшем повышении рН.

[0013] Изменение цвета антоцианин-содержащих соков и экстрактов в результате изменения рН зависит от множества вторичных структур антоцианинов, которые могут существовать в равновесии с первичной структурой флавилиевых катионов в водном растворе. В случае, когда рН изменяется, относительные количества различных равновесных структур изменяются. При данном рН может преобладать одна или более структурная форма, при этом другие присутствуют в малых количествах или не присутствуют вообще. Например, при очень низком рН, преобладает форма флавилиевых катионов. При повышении рН молекулы в форме флавилиевых катионов могут быть депротеинированы и превращены в форму карбиноловых псевдооснований, которая далее может быть превращена через потерю молекулы воды и протона в формы нейтральных и ионизированных хиноидных оснований, соответственно, и далее в форму халкона. Эти трансформации уменьшают число молекул в форме флавилиевых катионов и увеличивают количество других равновесных форм в разной степени. Следовательно, различные равновесные структуры существуют в различных относительных количествах при более высоком рН по сравнению с более низким рН. Каждая структурная форма антоцианина может по разному поглощать свет, в результате приводя к различному восприятию цвета, включая отсутствие цвета. Следовательно, при изменении рН раствора изменяются относительные количества различных структурных форм, что в результате в свою очередь может привести к изменению цвета раствора.

[0014] Каждая отдельная молекула антоцианина характеризуется своим собственным набором равновесных молекулярных структур и константой равновесия для реакции трансформации одной структуры в другую. Например, реакция трансформации одной равновесной структуры антоцианина в другую может иметь конкретную константу кислотной диссоциации K_a, связанную с ней. Реакция также может рассматриваться относительно логарифмической постоянной pK_a, которая определена как - log10 K_a.

[0015] Структуры флавилиевых катионов и хиноидных оснований имеют сопряженные связи, соединяющие все три кольца молекул антоцианина. Пространственные делокализованные pi связи позволяют флавилиевым катионам и хиноидному основанию поглощать видимый свет, что в результате приводит к восприятию цветового оттенка красного флавилиевых катионов при низком рН и фиолетового или синего цветового оттенка ионизированного хиноидного основания при более высоком рН. Напротив, структуры карбинолового псевдооснования и халкона не имеют делокализованных pi связей, соединяющих все три кольца, и бесцветны или имеют желтоватый цвет.

[0016] Замещение антоцианинов также оказывает воздействие на цвет. Например, как правило, наблюдается изменение цветового тона от розового к фиолетовому, когда атомы водорода замещают гидроксильными группами. Аналогично, наблюдается воздействие на цвет количества и типа гликозильных (сахарных) единиц и ацильных единиц. Однако эти феномены в настоящее время не до конца понятны и предсказуемы.

[0017] Дополнительно, межмолекулярные и внутримолекулярные взаимодействия также оказывают воздействие на цвет антоцианина. Один и тот же антоцианин может иметь различные цветовые оттенки в зависимости от других присутствующих молекул. Например, считается, что ацильные группы на сахарах антоцианина могут увеличивать и защищать флавилиевые катионы в C-2 позиции от нуклеофильной атаки. Следовательно, это внутримолекулярное взаимодействие предотвращает образование бесцветной структуры карбинольного псевдоснования. Аналогично, считается, что молекулы антоцианина самоассоциируются, что подтверждается тем фактом, что увеличение в два раза концентрации антоцианина может вызвать 300-кратное увеличение цветности и может изменить цветовой оттенок наряду с яркость/насыщенностью. Предполагается, что эта самоассоциация аналогична внутримолекулярной упаковке и предотвращает нуклеофильную атаку и образование структуры карбинольного псевдоснования.

[0018] Хотя известно, что каждый из таких факторов, как рН, химическая структура антоцианина, схемы замещения, меж- и внутримолекулярные взаимодействия, оказывает воздействие на наблюдаемый цвет соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов, не до конца понятно, как эти факторы воздействуют на изменение цвета, то есть не предсказуема конкретная причина и эффект.

[0019] Например, отдельные молекулы антоцианина отделяют при использовании ВЭЖХ, но разделение проводят всегда при низком рН, и характеристики цвета отдельных антоцианинов анализируют при низком рН. Аналогично, изучалось влияние рН на характеристики цвета соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов, но в этих исследованиях анализировали комплексную смесь антоцианинов, естественным образом присутствующих в соках и экстрактах. Однако в настоящее время не до конца понятно и не может быть предсказано, как изменение рН влияет на характеристики цвета отдельных молекул антоцианинов или фракций антоцианинов, выделенных из натуральных источников. В предшествующем уровне техники указывается, что число и тип заместителей, например сахарные и ацильные группы, влияют на цвет; однако не указывается, как эти заместители влияют на цвет при изменении рН. Наконец, хотя в предшествующем уровне техники предполагается, что различные меж- и внутримолекулярные взаимодействия влияют на цвет, не указывается, как изменение рН влияет на эти меж- и внутримолекулярные взаимодействия и в конечном итоге на наблюдаемый цвет антоцианинов.

[0020] В WO 2009/100165 А2 описывается способ отделения антоцианинов от других фенольных молекул в соках антоцианин-содержащих плодов и овощей. В WO 2009/100165 А2 не описывается селективное отделение фракций молекул антоцианина, исходя из разницы зарядов и полярности молекул, с получением фракций с заданным цветом, который отличается от цвета антоцианин-содержащего сока.

[0021] Выделение отдельных антоцианинов при использовании аналитической шкалы описано в J. Цветность tography Α., 1148 (2007), 38-45. Отделение проводят при низком рН, то есть рН менее чем 2, при использовании ВЭЖХ, что способствует определению отдельных антоцианинов. Этот способ позволяет отделить молекулы антоцианина для определения, а не получения фракций со смесями антоцианинов.

[0022] В WO 2004/012526 описывается раствор синего красителя из антоцианинов краснокочанной капусты при рН 7,9, который используют в сахарном сиропе для покрытия ядер кондитерских изделий. Антоцианины краснокочанной капусты не выделяют во фракции.

[0023] В предшествующем уровне техники отсутствуют примеры антоцианин-содержащих красителей, содержащих фракции молекул антоцианина, выделенных из соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов при заданном рН, исходя из разницы в заряде и полярности молекул. Дополнительно, не описаны фракции антоцианина, обеспечивающие отличающиеся характеристики цвета, иные, чем таковые, обеспеченные источником из соков и экстрактов. В частности, в предшествующем уровне техники не описываются натуральные синие антоцианин-содержащие красители, обеспечивающие характеристики цвета, аналогичные таковым, обеспеченным синтетическим синим красителем FD&C Blue No. 1.

[0024] Продолжает существовать потребность в широкой палитре красителей, доступных для окрашивания пищевых продуктов. В частности, продолжает существовать потребность в натуральных красителях, обеспечивающих характеристики цвета, аналогичные таковым, обеспеченным синтетическими красителями, в частности FD&C Blue No. 1. Фракции антоцианина, полученные из соков и экстрактов овощей и плодов, являются потенциальным источником этих натуральных красителей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] Настоящее изобретение относится к натуральным синим антоцианин-содержащим красителям, обеспечивающим характеристики цвета, аналогичные таковым синтетического синего красителя FD&C Blue No. 1. Натуральный синий антоцианин-содержащий краситель получают селективным выделением антоцианинов из соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов при заданном рН, исходя из разницы в заряде и полярности молекул антоцианинов.

[0026] В одном варианте выполнения настоящего изобретения натуральный синий антоцианин-содержащий краситель получают из овощей, плодов или их комбинаций, и он содержит селективно выделенную смесь антоцианинов, где краситель, когда он находится в форме водного раствора при рН 8,0, имеет максимальное поглощение от 615 нм до 635 нм. Селективно выделенная смесь антоцианинов представляет собой подсовокупность, то есть фракцию или комбинацию фракций смеси антоцианинов, которые естественным образом присутствуют в овощах или плодах и, следовательно, отличается от смесей антоцианинов, существующих в природе.

[0027] Также настоящее изобретение относится к натуральным зеленым красителям, полученным смешиванием натурального синего антоцианин-содержащего красителя с натуральным желтым красителем. Предпочтительным натуральным желтым красителем является куркума или куркумин.

[0028] Также настоящее изобретение относится к съедобному продукту, окрашенному натуральным антоцианин-содержащим синим красителем. Съедобный продукт также может включать натуральный желтый краситель с получением съедобного продукта, окрашенного в зеленый цвет.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0029] На Фиг. 1 приведены два вида в перспективе трехмерного изображения характеристик цвета, обеспеченных FD&C Blue No. 1, в CIE 1976 CIELAB L*a*b* цветовом пространстве, как функции концентрации в водном растворе.

[0030] На Фиг. 2 приведены два вида в перспективе трехмерного изображения характеристик цвета, обеспеченных FD&C Blue No. 1, в CIE 1976 CIELCH L*C*h° цветовом пространстве, как функции концентрации в водном растворе.

[0031] На Фиг. 3 представлены два вида в перспективе области в CIE 1976 CIELAB L*a*b* цветовом пространстве цветов, отличающихся от цветов, обеспеченных FD&C Blue No. 1, при ΔΕ 3 или менее и иллюстрация сегментированных туннелей/очерченных сегментирующей линий по данным цветового пространства.

[0032] На Фиг. 4 приведено сравнение цветов, обеспеченных экстрактами плодов и овощей, в водном растворе при различных показателях рН.

[0033] На Фиг. 5 приведены два вида в перспективе трехмерного изображения характеристик цвета, обеспеченных FD&C Blue No. 1, в CIE 1976 CIELAB L*a*b* цветовом пространстве, как функции концентрации в водном растворе наряду с областью цветов, отличающихся от цветов, обеспеченных FD&C Blue No. 1, при ΔΕ 3 или менее, и также приведены два вида в перспективе трехмерного изображения характеристик цвета, обеспеченных синим из спирулины, как функции концентрации в водном растворе (белая линия ближе к х-оси).

[0034] На Фиг. 6 приведены ВЭЖХ хроматограммы при 520 нм раствора экстракта краснокочанной капусты и двух фракций, выделенных из раствора экстракта краснокочанной капусты при использовании колонки с сильной катионообменной смолой.

[0035] На Фиг. 7 приведены ВЭЖХ хроматограммы при 520 нм раствора экстракта краснокочанной капусты и четырех фракций, выделенных из раствора экстракта краснокочанной капусты при использовании колонки с сильной катионообменной смолой.

[0036] На Фиг. 8 приведены ВЭЖХ хроматограммы при 520 нм раствора экстракта краснокочанной капусты, дающие две группы пиков, как целевые для выделения. Эти две группы пиков выделили как «520-нм Фракция» и «530-нм Фракция».

[0037] На Фиг. 9 приведено визуальное сравнение цветов, обеспеченных при использовании 520-нм и 530-нм Фракций при различных показателях рН. Также Фиг. 9 позволяет провести визуальное сравнение цветов, обеспеченных при использовании 520-нм и 530-нм Фракций с цветом дражированного сахарным сиропом окрашенным FD&C Blue No. 1 кондитерского изделия.

[0038] На Фиг. 10 приведены ВЭЖХ хроматограммы при 520 нм раствора экстракта краснокочанной капусты и двух фракций, выделенных из раствора экстракта краснокочанной капусты при использовании полупрепаративной ВЭЖХ. На Фиг. 10 показано, что каждая из 520-нм и 530-нм Фракций содержит три различных соединения антоцианина и определяет наличие функциональных групп и сахаров на соединениях антоцианина.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0039] В настоящее время соки и экстракты антоцианин-содержащих овощей и плодов используют в качестве натуральных съедобных красителей и для получения красителей, в частности натуральных красителей красного, фиолетового и синего цветовых оттенков. Соки и экстракты содержат смесь всех молекул антоцианинов, естественным образом присутствующих в овощных и плодовых источниках, вместе со множеством соединений других классов. Следовательно, доступные в настоящее время антоцианин-содержащие красители ограничены цветами, связанными со смесями антоцианинов, которые естественным образом присутствуют в овощных и плодовых источниках. Настоящее изобретение относится к натуральным синим антоцианин-содержащим красителям, которые содержат антоцианины, селективно выделенные из естественным образом присутствующей в природе смеси, с обеспечением, таким образом, характеристик цвета, аналогичных таковым, обеспеченным синтетическим синим красителем FD&C Blue No. 1.

[0040] В одном аспекте настоящее изобретение относится к выделению фракций молекул антоцианина из соков и экстрактов антоцианин-содержащих овощей и плодов с получением красителей, обеспечивающих специфические целевые характеристики цвета, аналогичные таковым, обеспеченным синтетическим синим красителем FD&C Blue No. 1. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин обеспечивающий характеристики цвета «аналогичные» FD&C Blue No. 1 означает, что цвет более близок к характеристикам цвета, чем у любого другого натурального красителя, такого как, например, синий из спирулины.

[0041] Авторы настоящей патентной заявки обнаружили, что выделение антоцианинов при использовании растворителя при заданном рН и разницы в полярности молекул антоцианина позволяет получить фракции, содержащие смеси антоцианинов, обеспечивающие характеристики цвета аналогичные таковым, обеспеченным синтетическим синим красителем FD&C Blue No. 1. Каждый источник антоцианина содержит различные количества множества различных молекул антоцианинов, и каждая молекула может существовать в равновесии с одной или более вторичной структурой. Они могут отличаться по заряду и/или полярности от других молекул антоцианина и их равновесных молекулярных структур. Проводя выделение на основе разницы в заряде и полярности молекул антоцианина при заданном рН, авторы настоящего изобретения смогли выделить фракции антоцианинов с различными спектральными характеристиками из комплексной смеси антоцианинов. Спектральные характеристики фракций отличаются и не очевидны из спектральных характеристик комплексной смеси антоцианинов, присутствующих в соке или экстракте. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что выявленные фракции антоцианина обеспечивают характеристики цвета, более близкие к таковым, обеспеченным синтетическим FD&C Blue No. 1, чем обеспеченные любым известным натуральным синим красителем, включая синий из спирулины.

[0042] Сок антоцианин-содержащих овощей или плодов может быть получен прессованием с выделением жидкости из плодов или овощей. Экстракт антоцианин-содержащих овощей или плодов может быть получен промывкой измельченных плодов или овощей растворителем (например, вода, спирт). Соки и экстракты содержат антоцианины наряду с другими естественным образом присутствующими соединениями, включая, например, углеводы, кислоты, флавоноиды, ионы металлов, фенольные кислоты, сложные эфиры фенольных кислот и витамины. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «сок или экстракт овощей или плодов» является эквивалентом списка терминов «овощной сок, сок плодов, экстракт овощей или экстракт плодов» и включает в объем понятия соки и экстракты, включая, например, восстановленные соки и экстракты, дезодорированные соки и экстракты, и соки и экстракты, подвергшиеся другим видам технологической обработки для удаления специфических или широких классов соединений.

[0043] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «Фракционирование» относится к процессу селективного отделения и выделения части антоцианинов из комплексной смеси антоцианинов в соке или экстракте антоцианин-содержащих овощей или плодов. Синий антоцианин-содержащий краситель по настоящему изобретению может быть получен из сока или экстракта антоцианин-содержащих овощей или плодов и обеспечивает синий цветовой оттенок при высоких показателях рН. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения синий антоцианин-содержащий краситель может быть получен из краснокочанной капусты, фиолетового сладкого картофеля, синего картофеля, фиолетовой моркови или черной моркови или их комбинаций.

[0044] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «фракция» относится к фракционированию продукта. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «фракция антоцианина» относится к смеси антоцианинов, отличающейся от смеси антоцианинов в антоцианин-содержащем соке или экстракте, из которого была выделена фракция. Фракции антоцианина выделяют из смеси сока или экстракта при заданном рН, исходя из разницы в заряде и полярности различных присутствующих молекул антоцианина.

[0045] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «заданный рН» относится к рН 2 или выше, например рН от около 2 до около 9, в обоих контекстах, и в контексте выделения, и в контексте проведения оценки характеристик цвета антоцианинов. В других вариантах выполнения настоящего изобретения рН может составлять рН 3 или выше, 4 или выше, 5 или выше, 6 или выше, или 7 или выше, например рН в одном из следующих соответствующих пределах, то есть от около 3 до около 9, от около 4 до около 9, от около 5 до около 9, от около 6 до около 9 или от около 7 до около 9.

[0046] В одном варианте выполнения настоящее изобретение относится к натуральному синему красителю, содержащему антоцианин, полученный из овощей или плодов или их комбинаций, содержащий селективно выделенную смесь антоцианинов, где краситель в форме водного раствора при рН 8,0 имеет максимальное поглощение от 615 нм до 635 нм. Натуральный синий антоцианин-содержащий краситель может содержать антоцианины, селективно выделенные при использовании ионообменной колонки, исходя из разницы в заряде и полярности молекул антоцианина.

[0047] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «максимальное поглощение», «лямбда max» или относится к длине волны в нанометрах, при которой максимальная фракция света поглощается веществом. Как правило, максимальное поглощение может быть использовано как собственное значение для сравнения веществ, прошедших измерение при использовании УФ/Видимой области спектрофотометра или колориметра.

[0048] Ссылка на «FD&C Blue No. 1» включает различные названия, присвоенные идентичному синтетическому синему красителю, Brilliant Blue FCF и Е133 согласно Европейской Комиссии (European Commission). Лямбда max FD&C Blue No. 1 составляет 630 нм.

[0049] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «краситель» относится к любому веществу, придающему цвет за счет поглощения или рассеяния света при различной длине волны. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «натуральный краситель» относится к красителю, который существует в природе или его получают из природного источника. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «синий краситель» относится к красителю, отражающему свет с длиной волны в области 450-495 нанометров и имеющему максимальное поглощение от 615 до 635 нанометров. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «натуральный антоцианин-содержащий краситель» относится к натуральному красителю, содержащему антоцианины, полученные из растений.

[0050] Натуральный антоцианин-содержащий краситель представляет собой композицию, которая может содержать только антоцианины, которые были селективно выделены (например, выделенная смесь) или также может содержать другие растительные компоненты, носители, например воду и/или инертные наполнители, известные для применения с красителями. Композиция может быть в форме твердого вещества, например порошка, или жидкого раствора, например водного раствора.

[0051] В другом варианте выполнения настоящее изобретение относится к натуральному синему антоцианин-содержащему красителю, полученному из овощей, фруктов или их комбинаций, содержащему селективно выделенную смесь антоцианинов, где краситель в форме водного раствора при рН 8,0 в концентрации от 1 м.д. до 1000 м.д. (миллионных долей) имеет параметр h° от 209 до 290. В другом варианте выполнения настоящего изобретения параметр h° может составлять от около 225 до 250.

[0052] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «цветовой тон» относится к свойству цвета, которое дает название цвета, как таковое, например, красный, оранжево-красный, синий, фиолетовый и тому подобное.

[0053] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «цветность» относится к свойству цвета, указывающему чистоту цвета, где более высокая цветность ассоциируется с более чистым цветовым тоном и меньшим разбавлением белым, серым или черным.

[0054] Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «насыщенность» относится к свойству цвета, указывающему на светлоту или темноту цвета, где более высокий показатель ассоциируется с более высокой светлотой.

[0055] Используемые в описании настоящей патентной заявки термины «цвет» и «характеристики цвета» взаимозаменяемы и включают такие свойства цвета, как цветовой тон, цветность и насыщенность, и для описания этих свойств используют параметры системы цветовой модели, такие как показатели Commission Internationale del'Eclairage CIE 1976 CIELAB цветового пространства L*a*b* и показатели CIELCH цветового пространства L*C*h°. Модели цвета CIELAB и CIELCH обеспечивают более равномерное восприятие цветовых пространств по сравнению с более ранними моделями цветами. Красители анализируют при использовании спектрофотометра, и показатели CIELAB L*a*b* и CIELCH L*C*h° рассчитывают по спектральным данным. Показатели L*a*b* и L*C*h° обеспечивают средства представления характеристик цвета и позволяют оценить величину разницы между двумя цветами. Приведенные в описании настоящей патентной заявки показатели CIELAB L*a*b* и CIELCH L*C*h° во всех случаях, если не указано иное, рассчитывают по спектральным данным, полученным при использовании спектрофотометра Konica Minolta Spectrophotometer CM-3500d, работающего в режиме светопропускания со стандартным источником света CIE Standard Illuminant D65 и углом обзора 10 градусов.

[0056] Показатели L*a*b* состоят из системы координат, определенных трехмерной системой координат Cartesian. L* представляет координату насыщенности или светлости. L* обеспечивает шкалу светлости от черного (0 L* единиц) до белого (100 L* единиц) на вертикальной оси, а* и b* представляют координаты, относящиеся к обоим, и цветовому тону и цветности, а* обеспечивает шкалу от зелености (- а* единиц) до красноты (+а* единиц) с нейтральным в центральной точке (0 а* единиц) на горизонтальной оси, b* обеспечивает шкалу от синевы (- b* единиц) до желтизны (+b* единиц) с нейтральным в центральной точке (0 b* единиц) на второй горизонтальной оси, перпендикулярной первой горизонтальной оси. Три оси пересекаются, где L* имеет показатель 50, и а* и b* оба равны нулю.

Показатели L*C*h° состоят из системы координат, определенных трехмерной цилиндрической системой координат. L* представляет координату насыщенности или светлости. L* обеспечивает шкалу светлости от черного (0 L* единиц) до белого (100 L* единиц) на продольной оси. h° представляет координату цветового тона. h° определяют как угол от 0° до 360°, движущийся против часовой стрелки вокруг оси L*. Чистый красный имеет угол цветового тона 0°, чистый желтый имеет угол цветового тона 90°, чистый зеленый имеет угол цветового тона 180°, и чистый синий имеет угол цветового тона 270°. Координата С* представляет цветность и определяется как расстояние по радиусу от оси L*. С* обеспечивает шкалу от ахроматического, то есть нейтрального белого, серого или черного на оси L* (0 С* единиц) до более чистого цветового тона при движении координат в направлении от оси L* (вплоть до 100 или более С* единиц). С* и h° могут быть рассчитаны из а* и b* при использовании Уравнений 1 и 2:

[0058] «Дельта Е», «ΔE_ab*» или «ΔЕ» представляют измерение величины полного цветового различия между двумя цветами, представленными в CIELAB L*a*b* цветовом пространстве. Сообщается, что наблюдатель не может различить наблюдаемый цвет при любой разнице между двумя цветами, когда ΔЕ составляет около 2,3 или менее ΔЕ двух различных цветов с показателями L*a*b*L*₁a*₁b*₁ и L*₂a*₂b*₂, рассчитывают при использовании Уравнения 3:

[0059] В Таблице 1 приведены показатели CIELAB L*a*b* и CIELCH L*C*h° FD&C Blue No. 1 при семи различных концентрациях в водном растворе.

[0060] Эти показатели L*a*b* и L*С*h°°для FD&C Blue No. 1 представляют идеальные целевые показатели для альтернативного FD&C Blue No. 1 натурального синего красителя. Предполагается, что натуральные синие красители с показателями L*a*b*, которые попадают в ΔЕ 2,3 или менее от этих целевых показателей, обеспечивают характеристики цвета в достаточной степени схожие с таковыми, обеспеченными FD&C Blue No. 1, чтобы человеческий глаз не мог уловить различие в цвете, обеспеченном натуральным красителем, по сравнению с синтетическим. Очевидно, что чем ближе показатели L*a*b* натурального синего красителя к целевым показателям синтетического (то есть с получением на выходе меньшего показателя ΔЕ), тем лучше будет натуральный синий краситель заменять FD&C Blue No. 1 в пищевых применениях.

[0061] На Фиг. 1 приведены два вида в перспективе трехмерного изображения показателей L*a*b* для водных растворов FD&C Blue No. 1 в семи концентрациях, приведенных в Таблице 1, соединенных линией в сегменты. На Фиг. 2 приведены два вида в перспективе трехмерного изображения показателей L*C*h° для водных растворов FD&C Blue No. 1 в семи концентрациях, приведенных в Таблице 1, соединенных линией в сегменты.

[0062] Для получения изображения характеристик цвета, обеспеченных FD&C Blue No. 1 при любой концентрации в показателях L*a*b* и L*C*h° цветового пространства, могут быть построены математические модели. Например, характеристики цвета могут быть представлены моделью, очерченной в сегмент линией, связывающей точечные значения L*a*b* или L*C*h° Таблицы 1. Линия (L), соединяющая две точки (Р¹ и Р²), представляющая две различных концентрации FD&C Blue No. 1 в L*a*b* пространстве, может быть рассчитана при использовании следующего Уравнения 4:

где P₁ представляет (L*₁, a*₁, b*₁); Р₂ представляет (L*₂, а*₂, b*₂); и t представляет любое неотрицательное вещественное число.

[0063] Соответственно, очерченная в сегмент линией модель для FD&C Blue No. 1 в L*a*b* цветовом пространстве может быть интерполирована, исходя из показателей L*a*b* для семи различных точек концентраций при использовании Уравнения 4, как следующее:

Для концентраций от 500 до 1000 м.д., 0<_t<1:

Для концентраций от 100 до 500 м.д., 0<_t<1:

Для концентраций от 50 до 100 м.д., 0<_t<1:

Для концентраций от 10 до 50 м.д., 0<_t<1:

Для концентраций от 5 до 10 м.д., 0<_t<1:

Для концентраций от 1 до 5 м.д., 0<_t<1:

Очерченная в сегмент линией модель для FD&C Blue No. 1 в L*a*b* пространстве приведена на Фиг. 1.

[0064] Дополнительно, цвета с показателями L*a*b*, попадающие в специфические пределы ΔЕ FD&C Blue No. 1 модели, могут быть математически смоделированы в L*a*b* цветовом пространстве. На Фиг. 3 видно, что выбор специфического показателя ΔЕ, например 3, в отношении FD&C Blue No. 1 и построение графика ΔЕ в L*a*b* цветовом пространстве в результате приводит к получению туннелеподобной структуры вокруг FD&C Blue No. 1 модели. Следует отметить, что любой цвет с показателем ΔЕ около 2,3 или менее из любой точки на модели не будет отличим от цвета, обеспеченного FD&C Blue No. 1.

[0065] Для определения, попадает ли точка (Х₀) в L*a*b* цветовом пространстве в специфический показатель ΔЕ FD&C Blue No. 1 модели, должно быть рассчитано минимальное расстояние d_min между точкой и моделью (представлено линией сегмента Х₁-Х₂).

[0066] Для расчета d может быть использовано Уравнение 5,

где х обозначает точку пересечения двух векторов, и вертикальные диаграммы определяют величину векторного выражения.

В случае, когда показатель d_min составляет менее чем или равное выбранному показателю ΔЕ, точка в L*a*b* цветовом пространстве попадает в специфический показатель ΔЕ FD&C Blue No. 1 модели.

[0067] Например, может быть определено, обеспечивает ли синий из спирулины цвет с ΔЕ 12 или менее сравнимый с цветом, обеспеченным FD&C Blue No. 1. В Таблице 2 приведены характеристики цвета, обеспеченные синим из спирулины - известным натуральным синим красителем при двух различных концентрациях в водном растворе:

Х₀ для 404,8 мг/л раствора синего из спирулины в L*a*b* цветовом пространстве составляет:

Х₀ для 206 мг/л раствора синего из спирулины в L*a*b* цветовом пространстве составляет:

X₁ и Х₂ представляют две точки FD&C Blue No. 1 модели при концентрациях 10 м.д. и 50 м.д. в водном растворе соответственно:

d_min, рассчитанное при использовании Уравнения 5, составляет 12,4 для 404,8 мг/л раствора синего из спирулины и 14,4 для 206 мг/л раствора синего из спирулины. Следовательно, раствор синего из спирулины не обеспечивает цвет с ΔЕ 12 или менее сравнимый с цветом, обеспеченным FD&C Blue No. 1 в водном растворе, как измерено по очерчивающей сегмент линии, определенной показателями L*a*b* для 10 м.д. и 50 м.д. FD&C Blue No. 1 в водном растворе.

[0068] Спектральные характеристики множества различных растворов синего из спирулины приведены в Таблице 3.

Данные для синего из спирулины приведены в виде графика цвета на Фиг. 5 по сравнению с данными для FD&C Blue No. 1.

[0069] Различия между характеристиками цвета, обеспеченными синим из спирулины и FD&C Blue No. 1, представлены на Фиг. 5. На Фиг. 5 приведена очерченная в сегмент линией модель характеристик цвета, обеспеченны