Stabilized natural blue colorant

Abstract

A stabilized blue colorant is disclosed. The colorant includes a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions. The population includes a relative amino acid distribution of 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine. The stabilized blue colorant retains its blue color better than existing options. The colorant is made by a process that includes reacting genipin with the specific amino acids identified.

Description

STABILIZED NATURAL BLUE COLORANT

[0001] CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION

[0002] Not applicable.BACKGROUND

[0003] Dyes and pigments are widely used in food, pharmaceutical and cosmetic fields to enhance the visual appearance of their final products. Synthetic colorants are commonly used due to their superior stability in varying pH and lightfastness as compared to the natural dyes. A need exists for improved lightfastness in natural colorants.SUMMARY

[0004] In one aspect, the present disclosure provides a process for producing a stabilized blue colorant. The process includes the following steps: a) optionally extracting genipin from a Gardenia Jasminoides Ellis plant product (e.g., fruit) ; b) reacting the genipin with an amino acid mixture consisting of leucine, lysine, and arginine, thereby producing a stabilized blue colorant comprising a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions; and c) optionally processing the stabilized blue colorant into a powder. The amino acid mixture and / or the population of amino-acid-substituted genipin polymers comprise a relative amino acid distribution of 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine.

[0005] In another aspect, the present disclosure provides a stabilized blue colorant. The stabilized blue colorant includes a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions. The a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions, wherein the population of amino-acid-substituted genipin polymers comprise a relative amino acid distribution of 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine.

[0006] These and other systems, methods, objects, features, and advantages of the present disclosure will be apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiment and the drawings.

[0007] All documents mentioned herein are hereby incorporated in their entirety by reference. References to items in the singular should be understood to include items in the plural, and vice versa, unless explicitly stated otherwise or clear from the text. Grammatical conjunctions are intended to express any and all disjunctive and conjunctive combinations of conjoined clauses, sentences, words, and the like, unless otherwise stated or clear from the context.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0008] Non-limiting embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying figures, which are schematic and are not intended to be drawn to scale. In the figures, each identical or nearly identical component illustrated is typically represented by a single numeral. For purposes of clarity, not every component is labeled in every figure, nor is every component of each embodiment of the invention shown where illustration is not necessary to allow those of ordinary skill in the art to understand the invention.

[0009] Fig. 1 includes data showing stability to accelerated solar testing, as described in Example 1.

[0010] Fig. 2 includes data showing stability to accelerated solar testing, as described in Example 2.

[0011] Fig. 3 includes data showing stability to accelerated solar testing, as described in Example 2.

[0012] Fig. 4 includes data showing stability to accelerated solar testing across a range of pH, as described in Example 3.

[0013] Fig. 5 includes data showing stability to natural light, as described in Example 4.

[0014] Fig. 6 includes data showing stability to natural light, as described in Example 4.DETAILED DESCRIPTION

[0015] Before the present disclosure is described in further detail, it is to be understood that the disclosure is not limited to the embodiments described. It is also understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms "a" , "an" , and "the" include plural embodiments unless the context clearly dictates otherwise.

[0016] It should be apparent to those skilled in the art that many additional modifications beside those already described are possible without departing from the inventive concepts. In interpreting this disclosure, all terms should be interpreted in the broadest possible manner consistent with the context. Variations of the term "comprising" or "including" should be interpreted as referring to elements, components, or steps in a non-exclusive manner, so the referenced elements, components, or steps may be combined with other elements, components, or steps that are not expressly referenced. When two or more ranges for a particular value are recited, this disclosure contemplates all combinations of the upper and lower bounds of those ranges that are not explicitly recited. For example, recitation of a value of between 1 and 10 or between 2 and 9 also contemplates a value of between 1 and 9 or between 2 and 10. All ranges are inclusive of the upper and lower value.

[0017] In recent years, there has been increasing concern about the safety of synthetic dyes and pigments usage, resulting in the increment of global trend on deploying natural dyes and pigments in various applications. The brilliant blue FCF, which is also known as Blue 1 (FD&C Blue No. 1) , is conventionally used as FD&C approved synthetic blue colorant. Many attempts have been made to extract natural blue colorant but failed to stabilize in application usage when being exposed to external simulation testing such as sun-test, pH and temperature. The spirulina (Arthrospira platensis) is the next closest to be a natural replacement for the synthetic Blue No. 1. However this natural colorant has various drawback such as poor lightfastness and limited pH working condition.

[0018] Another potential natural blue replacement candidate; the gardenia-blue or jagua-blue, is generally produced through (A) extraction of geniposide from Gardenia Jasminoides Ellis or Genipa Americana L., (B) cleaving glycoside by treating the extract with β-glucosidase, (C) the crosslinking reaction of amino acids, salt-derivative amino acids or even enzymes in fermentation condition (see, U.S. Patent Application Pub. No. 2013 / 0202703; U.S. Patent No. 9,376,569; He, Y., et. al. Transformation of gardenia yellow waste production into gardenia blue pigment by Leifsonia sp. ZF2019 and evaluation of its physicochemical stability. Fermentation. 2022, 8, 503-517; and Hobbs, C.A., et. al. Genotoxicity evaluation of the naturally-derived food colorant, gardenia blue and its precursor, genipin. Food. Chem. Toxicol. 2018, 118, 695-708, each of which is incorporated herein in its entirety by reference for all purposes) , to produce the natural blue colorant. Several synthesis mechanism pathways were proposed as shown in Diagram 1. Mechanism (A) were proposed by Touyama et. al (Touyama, R., et. al. Studies on the blue pigments produced from genipin and methylamine. I. Structures of the brownish-red pigments, intermediates leading to the blue pigments. Chem. Pharm. Bul. 1994, 42, 668-673 and Touyama, R., et. al. Studies on the blue pigments produced from genipin and methylamine. II. On the formation mechanisms of brownish-red intermediates leading to the blue pigment formation. Chem. Pharm. Bul. 1994, 42, 1571-1578, which are each incorporated herein in their entirety by reference for all purposes) and Butler et. al (Butler, M.F., et. al. Mechanism and kinetics of the crosslinking reaction between biopolymers containing primary amine groups and genipin. J. Polym. Sci. Pol. Chem. 2003, 41, 3941-3953, which is incorporated herein in its entirety by reference for all purposes) with a nucleophilic attack of the primary amine on the unsaturated carbon. Butler et. al further proposed a continuous second step attack mechanism of another amine group on the methoxycarbonyl group producing a secondary amide-type linkage as shown in mechanism (B) . The mechanism (C) was proposed by Fujikawa et. al (Fujikawa, S., et. al. Structure of genipocyanin G1, a spontaneous reaction product between genipin and glycine. Tetrahedron Lett. 1987, 28, 4699-4700 and Fujikawa, S., et. al. Genipin, a new type of protein crosslinking reagent from gardenia fruits. Agric. Biol. Chem. 1988, 52, 869-870, which are each incorporated herein in their entirety by reference for all purposes) showing different crosslinking pathway producing dimerization or trimerization of genipin-amino acid complex through methylidine linkage of the pentagonal rings. Lastly, Zhu et. al. proposed a two-step mechanism, a formation of the gardenia blue through the ring-opening reaction of a single genipin molecule induced by the amine attack and a second amine attack occur at the free aldehyde group as shown in mechanism (D) .

[0019] [Corrected under Rule 26, 22.08.2024]Although there were several proposed mechanisms, the genipin’s crosslinking mechanism remains complex and not fully understood. Besides the complexity of the crosslinking formation, the rate of discoloration of the natural colorant also poses another limitation on the application usage. Although the crosslinking of the gardenia blue does improve the pH stability in application usage, the loss of color intensity through moisture absorption and photodegradation were inevitable. Therefore, such discoloration problem in natural colorant has attracted much attention and there is a desire to solve this issue.

[0020] Mechanism (A) nucleophilic attack of the primary amine on the unsaturated carbon, (B) intramolecular formation at the carbonyl group through amine attack, (C) dimerization formation through methylidine linkage and (D) ring-opening pathway induced by 2-steps amine attack on the carbonyl group.

[0021] In general, amino acid substitution and crosslinking of genipin has been historically pursued in two ways. First, reaction of genipin with a mixture of most or all amino acids has been pursued and provides a highly complex mixture of polymers with a huge variety of substitution patterns. Second, reaction of genipin with one or two amino acids has been pursued and provides a polymer mixture that includes a distribution of substation patterns that are relatively much simpler when compared with the use of all amino acids. From a purely mathematical standpoint, increasing the number of amino acids in any remotely randomized environment will increase the number of possible outcomes significantly. For example, there are 22 different amino acids, 231 distinct duos of the 22 amino acids, 1540 distinct trios, 7315 distinct quartets, 26, 334 distinct quintets, and onward to higher complexity. A vast number of possible combinations and unique compositions exist between the relatively simple substitutions of one or two amino acids and the immensely complex substitutions of a complex mixture of amino acids into polymerizing genipin.

[0022] As sued herein, “genipin polymer” refers to a polymerization product of genipin and / or geniposides, including dimers thereof.

[0023] As used herein, “amino acid” refers to the 22 genetically encoded amino acids. In instances where amino acids are referenced, reference to the 20 amino acids in the standard genetic code is also expressly contemplated. A skilled artisan will recognize that some adjustments can be made in mathematical assumptions and the scope and size of the groups of amino acids that are excluded from various steps and can adjust between these two definitions as appropriate. For the avoidance of doubt, each embodiment of this disclosure that describes a mixture of amino acids that exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions describes both: a) a composition that expressly excludes substitution with the 19 other genetically encoded amino acids; and b) a composition that expressly excludes substation with the 17 other amino acids in the standard genetic code. The following amino acids are included in both the 22 genetically encoded amino acids and the 20 amino acids in the standard genetic code: alanine; cysteine; aspartic acid; glutamic acid; phenylalanine; glycine; histidine; isoleucine; lysine; leucine; methionine; asparagine; proline; glutamine; arginine; serine; threonine; valine; tryptophan; and tyrosine. Pyrrolysine and selenocysteine are genetically encoded amino acids. Amino acids described herein can be derived from natural sources (e.g., dairy products such as milk, eggs, etc. ) or synthetically produced.

[0024] A skilled artisan will recognize how amino acids and genipin react to form a complex polymer mixture. The scope of the present disclosure is not intended to be limited to a specific reaction mechanism.

[0025] The present disclosure provides a process for producing a stabilized blue colorant. The process includes (this step is referred to elsewhere herein as step b) ) : reacting genipin with an amino acid mixture consisting of (i.e., excluding other amino acids) leucine, lysine, and arginine. The reacting thereby produces the stabilized blue colorant. The stabilized blue colorant includes a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions.

[0026] The process can optionally include, prior to the reacting discussed above (this optional step is referred to elsewhere herein as step a) ) : extracting genipin from a Gardenia Jasminoides Ellis plant product (e.g., fruit) .

[0027] The isolating of step a) can be performed under fermentation conditions or non-fermentation conditions. The isolating of step a) can be performed under aerobic conditions or non-aerobic conditions.

[0028] In some cases, step a) includes use of cellulase.

[0029] The reacting of step b) can be performed under fermentation conditions or non-fermentation conditions. The reacting of step b) can be performed under fermentation conditions or non-fermentation conditions.

[0030] In some cases, steps a) and b) are performed at least partly together.

[0031] In some cases, steps a) and b) are performed separately.

[0032] In some cases, the reacting of step b) is performed at a reacting temperature of between 70 ℃ and 100 ℃ for a reacting length of time of between 24 hours and 96 hours. The reacting temperature can be at least 70 ℃, at least 75 ℃, or at least 80 ℃. The reacting temperature can be at most 100 ℃, at most 95 ℃, or at most 90 ℃. The reacting length of time can be at least 24 hours, at least 36 hours, at least 38 hours, or at least 40 hours. The reacting length of time can be at most 96 hours, at most 72 hours, at most 48 hours, or at most 46 hours.

[0033] A skilled artisan will recognize when fermentation conditions are present. As one specific example, the source of geniposides could be obtained by the waste stream of gardenia yellow production. From the aqueous waste stream, isolation of the genipin requires cleaving action from cellulase. The cellulase operates at temperature condition from 35 to 60 ℃, preferably about 45 to 55℃ and ideally at 50 ℃. The pH condition can be set at pH range from 3.5 to 6 and specifically at pH 5. The hydrolyzed reaction time run time can range from 5 to 18 hours with a more specific duration of hydrolysis reaction run from 10 to 14 hours. (The addition of the amino acids continues after the hydrolyzation process with a reaction time of 10 hours at constant pH and temperature as stated above before warming up the temperature to 80 ～ 90 ℃ with a duration of 18 ～ 24 hours. The crosslinked oligopeptides mixture was cooled and incubated to room temperature for a duration of 2 hours before the commencement of the filtration process. Total process time is 40～46 hours. )

[0034] A skilled artisan will recognize when non-fermentation conditions are present. In one specific example, the genipin and respective amino acids can be obtains from various commercial sources. The reactants can be dissolved in organic solvent or aqueous media at a reaction time of 24 hours in aerobic condition with a temperature of 60 ℃. There is no addition of enzyme in a non-fermentation process. At the end of the reaction, the colored product is filtered.

[0035] The process can optionally include, subsequent to the reacting discussed above (this optional step is referred to elsewhere herein as step c) ) : processing the stabilized blue colorant into a powder.

[0036] The processing of step c) can be achieved in a variety of ways, as would be appreciated by a person having ordinary skill in the art. For example, the processing into a powder can be achieved via spray drying, vacuum drying, freeze drying, precipitation drying, or the like.

[0037] All references, including publications, patent applications, and patents, cited herein are hereby incorporated by reference to the same extent as if each reference were individually and specifically indicated to be incorporated by reference and were set forth in its entirety herein.

[0038] In some cases, the relative proportion of the three amino acids that are exclusively present can be adjusted for a given purpose. In general, the relative amino acid distribution can be 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 10-80%leucine, 10-80%lysine, and 10-80%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 20-60%leucine, 20-60%lysine, and 20-60%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 30-40%leucine, 30-40%lysine, and 30-40%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 5-50%leucine, 25-70%lysine, and 25-70%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 25-70%leucine, 5-50%lysine, and 25-70%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 25-70%leucine, 25-70%lysine, and 5-50%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 15-30%leucine, 25-60%lysine, and 25-60%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 25-60%leucine, 15-30%lysine, and 25-60%arginine. In some cases, the relative amino acid distribution is: 25-60%leucine, 25-60%lysine, and 15-30%arginine.

[0039] The reacting of step b) can include genipin and amino acids in relative proportion to one another. For example, the genipin and amino acid mixture can be present in step b) in a weight ratio of genipin to amino acids of between 100: 1 and 1: 10. In some cases, the ratio can be at least 100: 1, at least 90: 1, at least 80: 1, at least 70: 1, at least 60: 1, at least 50: 1, at least 40: 1, at least 30: 1, at least 20: 1, at least 10: 1, at least 5: 1, or at least 1: 1. In some cases, the ratio can be at most 1: 10, at most 1: 9, at most 1: 8, at most 1: 6, at most 1: 5, at most 1: 4, at most 1: 3, at most 1: 2, or at most 1: 1.

[0040] The reacting of step b) is generally free of the amino acids that are not leucine, lysine, and arginine.

[0041] While the present disclosure provides evidence of a stabilized blue colorant that possess excellent color stability in the absence of a polysaccharide carrier that has been shown to facilitate some degree of stability, the disclosure also contemplates the inclusion of these polysaccharide carriers in the inventive stabilized blue colorant. The presence of the polysaccharide carrier can further enhance stability. The polysaccharide carrier can include maltodextrin, trehalose, gum Arabic, or a combination thereof.

[0042] The stabilized blue colorant can further include a color protector, anti-oxidant, UV filter, and / or UV absorber to further enhance color stability.

[0043] The stabilized blue colorant is remarkable for, among other features, its blue color. Blue is immensely challenging to produce from natural sources. The stabilized blue colorant has a peak absorption wavelength of between 580 nm and 620 nm.

[0044] The stabilized blue colorant can exhibit its improved stability in a variety of ways, as would be appreciated by a skilled artisan and as discussed herein.

[0045] One means of illustrating improved stability is through an accelerated simulated sunlight test. This test emits simulated sunlight having a wavelength of between 300 nm and 800 nm, which generally mimics the emission properties of solar light. The simulated sunlight has an intensity of between 200 and 550 W / m2, specifically 550 W / m2 in some cases. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 20 or less, 17 or less, 15 or less, 12 or less, or 10 or less following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, 20 or less, 17 or less, or 15 or less following a 12 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 35 or less, 33 or less, 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, or 20 or less following an 18 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 40 or less, 35 or less, 33 or less, 30 or less, 28 or less, or 25 or less following an 24 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.

[0046] Another means of illustrating improved stability is through natural sunlight exposure testing. While it is believed that the improved color stability properties described herein are applicable to a wide variety of natural sunlight environments, in the interest of specificity, the natural light exposure testing described herein refers to natural sunlight exposure that is within two standard deviations of the typical natural sunlight exposure in the temperate regions of the globe (i.e., between the tropics and arctic / Antarctic) . It should be appreciated that many locations between the tropics and arctic / Antarctic may not be suitable for natural sunlight exposure testing and some locations may not be suitable at given times due to seasonal and / or weather phenomena, and many locations in the tropics and arctic / Antarctic may be suitable for natural sunlight exposure testing at given times due to seasonal and / or weather phenomena. As a result, while the test may be defined with respect to the sunlight exposure conditions in a certain region, the definition may be applicable elsewhere. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 12 or less following a 1 month exposure to a direct or indirect natural sunlight exposure that is within two standard deviations of the mean of typical natural sunlight exposure in the temperate regions of Earth. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 35 or less, 33 or less, or 30 or less following a 3 month exposure to a direct or indirect natural sunlight exposure that is within two standard deviations of the mean of typical natural sunlight exposure in the temperate regions of Earth.

[0047] In some cases, the stabilized blue colorant has color stability that is particularly impressive when compared with a comparison blue colorant that comprises a single amino acid substitution in place of the exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions and the comparison blue colorant is otherwise identical to the stabilized blue colorant. The single amino acid is optionally leucine, lysine, or arginine. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE that is at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, or at least 60%reduced when compared to the comparison blue colorant following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.

[0048] In some cases, the stabilized blue colorant has color stability that is particularly impressive when compared with a comparison blue colorant that comprises non-specific amino acid substitutions in place of the exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions and the comparison blue colorant is otherwise identical to the stabilized blue colorant. In some cases, the non-specific amino acid substitutions are optionally soy protein non-specific amino acid substitutions. In some cases, the stabilized blue colorant exhibits a ΔE that is at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, or at least 60%reduced when compared to the comparison blue colorant following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.

[0049] The color stability described herein, and particularly the stability described in the immediately preceding two paragraphs, can provide unexpectedly good performance at acidic pH, including a pH of between 3 and 7. The stability described herein, and particularly the stability described in the immediately preceding two paragraphs, is at a pH of 3, 4, 5, 6, or 7.

[0050] The stabilized blue colorant can provide color stability when exposed to a temperature of between 4 ℃ and 90 ℃ or between 4 ℃ and 45 ℃ for a storage length of time of at least 3 months. The stabilized blue colorant can exhibit a ΔE of 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, 20 or less, 17 or less, or 15 or less following exposure to a temperature of between 4 ℃ and 90 ℃ or between 4 ℃ and 45 ℃ for a storage length of time of at least 3 months.

[0051] The present disclosure provides compositions that include the stabilized blue colorant disclosed herein.

[0052] The present disclosure provides a product including the compositions disclosed herein. The product can be a cosmetic product, an industrial product, a food product, a pharmaceutical product, or a combination thereof. The product can be a cosmetic product, such as a personal care product, a skin care product, a hair color product, a hair care product, a fragrance product, a make-up product, a sun care product, or a combination thereof. The product can be an industrial product, such as a home care product, an air care product, or a combination thereof. The product can be a food product, such as a baking product, a beverage product, a confection product, a dairy product, a dry grocery product, a pet food product, or a combination thereof. The product can be a pharmaceutical product, such as medicine, a drug, a health supplement, a vitamin, or a combination thereof.

[0053] Preferred aspects of this invention are described herein, including the best mode known to the inventors for carrying out the invention. Variations of those preferred aspects may become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the foregoing description. The inventors expect a person having ordinary skill in the art to employ such variations as appropriate, and the inventors intend for the invention to be practiced otherwise than as specifically described herein. Accordingly, this invention includes all modifications and equivalents of the subject matter recited in the claims appended hereto as permitted by applicable law. Moreover, any combination of the above-described elements in all possible variations thereof is encompassed by the invention unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicted by context.

[0054] While the invention has been illustrated and described in detail in the foregoing drawings and description, the same is to be considered as illustrative and not restrictive in character, it being understood that only illustrative embodiments thereof have been shown and described and that all changes and modifications that come within the spirit of the invention are desired to be protected. For example, any of the features or functions of any of the embodiments disclosed herein may be incorporated into any of the other embodiments disclosed herein.

[0055] The following examples illustrate some embodiments and aspects of the invention. It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions, substitutions, and the like can be performed without altering the spirit or scope of the invention, and such modifications and variations are encompassed within the scope of the invention as defined in the claims which follow. The following examples do not in any way limit the invention.

[0056] EXAMPLES

[0057] Example 1: UV Testing Comparison with Other Genipin-AA Polymers

[0058] This example compares an inventive composition, Gardenia Blue SCT GB, versus two comparative examples, Gardenia Blues GB1 and GB2. The Gardenia Blue SXT GB was produced using genipin crosslinked with amino acids mixture (leucine, lysine, arginine) but without any substrate carrier. The Gardenia Blue GB1 was produced from genipin crosslinked with single amino acid (lysine) without any substrate carrier. The Gardenia Blue GB2 was synthesized from genipin crosslinked with protein mixture (soy protein, monosodium glutamate and phenylalanine) but with maltodextrin as carrier.

[0059] Referring to Table 1, a list of ingredients is shown for a shower gel formulation. Denotations; (A) Innospec, (B) GB1 = Gardenia Blue 1 (genipin-lysine) , GB2 = Gardenia Blue 2 (genipin-soy protein, monosodium glutamate, phenylalanine with maltodextrin) and the inventor’s product SXT GB = Gardenia Blue (genipin-lysine, arginine, leucine) and (C) Ashland LLC.

[0060] Table 1

[0061] Example 1 investigated the photo-degradation of the various gardenia blue colorants that were carried out by measuring the colour difference (ΔE) of the freshly prepared sample at T = 0 hour and the number of hours exposed to the solar simulation. Due to different color strength of the GB1, GB2 and SXT GB, the natural blue colorant dosed into the formula were calculated and adjusted to the concentration of approximately color strength EV80 and top up the rest with D.I water. The solar simulation test was executed on ATLAS SUNTEST XLS+ at a period of 6 hours interval and up to a duration of total 24 hours. The ΔE was measured with X-rite Ci7860 Sphere benchtop spectrophotometer using Color iQC Professional with SLITaper version 9.8.30 software. The ΔE results were recorded as shown in Fig. 1.

[0062] These results provide evidence that gardenia blue pigment produced from the reaction of genipin with specifically selected mixture of amino acids (leucine, lysine, arginine) is able to resist discoloration once exposed to solar simulation. Fig. 1 distinctly reveals that the inventors’ product SXT GB has the best performance with low color difference of ΔE = 27.86 after 12 hours of Sun-Test simulation as compared to GB1 using one single amino acid and as compared to GB2 crosslinked with soy protein and with the aid of maltodextrin as a polysaccharide carrier to retard the discoloration of the gardenia blue.

[0063] The inventive composition exhibits unforeseen synergy on the combination of amino acids with genipin, specifically on leucine, lysine and arginine, providing a slowing effect on the rate of discoloration thereby achieving the unexpected color retention on this natural blue colorant. This novelty discovery of coupling combination on amino acids (leucine, lysine and arginine) with genipin producing the Gardenia blue, has exhibited its resistive discoloration property without requiring the aid from a polysaccharide carrier.

[0064] Example 2: UV Testing Including Color Protectors

[0065] Determine to improve the color retention property of SXT gardenia blue, the inventors further enhance its performance through the usage of commercially-available color protector agents. The inventors discovered that the inventive compositions maintained their superior performance when used with these color protector agents.

[0066] Shower gel formulations as shown in Table 2 were prepared. Denotations; (A) Innospec, (B) GB1 = Gardenia Blue 1 (genipin-lysine) , GB2 = Gardenia Blue 2 (genipin-soy protein, monosodium glutamate, phenylalanine with maltodextrin) and the inventor’s product SXT GB = Gardenia Blue (genipin-lysine, arginine, leucine) and (C) Ashland LLC.

[0067] Table 2

[0068] The color protectors used in this example were Covabsorb DS and Sensisorb CF+, both provided by Sensient Beauty. Due to different color strength of the GB1, GB2 and SXT GB, the natural blue colorant dosed into the formula were calculated and adjusted to the concentration of approximately color strength EV80 and top up the rest with D. I water. The solubilizer, Natpure Sol SL from Sensient Beauty, was integrated to the formula so as to improve the homogeneity of the shower gel solution. The results a provided in Figs. 2 and 3.

[0069] The results shown in Figs. 2 and 3 illustrate that the inventors’S XT GB outperformed the rest of gardenia blue pigments with the lowest discoloration of ΔE of 23.72 resisting against 24 hours of solar simulation test. The color retention capability can be further strengthened with the help of color protector agents.

[0070] Example 3: Stability Across pH Range

[0071] With the current increasing trend in deployment of natural color in food, pharmaceutical and cosmetics application, the solar simulation investigation on gardenia blue is extended to varying pH condition. GB2 was chosen to evaluate against SXT GB. Due to different color strength of the GB2 and SXT GB, the natural blue colorants dosages were calculated and adjusted to the concentration of approximately color strength EV80. The pH of the various solutions was adjusted with 10%citric acid solution or 10%sodium hydroxide solution.

[0072] Solar simulation tests were performed across a range of pH comparing SXT GB to GB2 and the results are shown in Fig. 4. The results depict that SXT GB has the ability to retain the blue shade in pH 3, 4, 5, 6, 7 after 24 hours of solar simulation while the GB2 is almost colorless. In this study, the polysaccharide carrier in GB2 does not aid to reduce the rate discoloration which is coherent to the result shown in the above case study A, thereby proving the superiority of SXT GB in term of color stability in varying pH application.

[0073] Example 4: Natural Light Stability

[0074] The present invention SXT GB was evaluated against commercially available GB1 and GB2 with the exposure to natural sunlight to a period of 3 months. The dosage of these various gardenia blue colorants was calculated and adjusted to the concentration that match approximately color strength EV80 in deionized water. The prepared samples were then placed near the window to simulate the exposure of the gardenia blue solution to natural sunlight. The samples were compared with color protector agents and without color protector. The Natpure Sol SL solubilizer was a necessity to pair with the color protector agents when being deployed into aqueous media. The images of the natural light investigation are shown in Figs. 5 and 6.

[0075] The results depict that SXT GB has the best performance on color stability whereby retaining light shade of blue at ΔE of 32.0 while the rest have faded. The color retention has much significant effect visually, with much deeper blue intensity when pairing with color protector agents Covasorb DS and Sensisorb CF+.

[0076] While the disclosure has been disclosed in connection with the preferred embodiments shown and described in detail, various modifications and improvements thereon will become readily apparent to those skilled in the art. Accordingly, the spirit and scope of the present disclosure is not to be limited by the foregoing examples, but is to be understood in the broadest sense allowable by law.

Claims

1.A process for producing a stabilized blue colorant, the process comprising the following steps:a) optionally extracting genipin from a Gardenia Jasminoides Ellis plant product (e.g., fruit) ;b) reacting the genipin with an amino acid mixture consisting of leucine, lysine, and arginine, thereby producing the stabilized blue colorant comprising a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions; andc) optionally processing the stabilized blue colorant into a powder,wherein the amino acid mixture and / or the population of amino-acid-substituted genipin polymers comprise a relative amino acid distribution of 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine.2.The process of claim 1, wherein the process includes: a) isolating genipin from the Gardenia extract.3.The process of claim 1 or 2, wherein step a) is performed in aerobic fermentation conditions.4.The process of claim 1 or 2, wherein step a) is performed in anaerobic fermentation conditions.5.The process of claim 1 or 2, wherein step a) is performed in aerobic non-fermentation conditions.6.The process of claim 1 or 2, wherein step a) is performed in anaerobic non-fermentation conditions.7.The process of any one of the preceding claims, wherein step a) includes use of cellulase.8.The process of any one of the preceding claims, wherein steps a) and b) are performed at least partly together.9.The process of any one of claims 1 to the claim immediately preceding the immediately preceding claim, wherein steps a) and b) are performed separately.10.The process of any one of the preceding claims, wherein the reacting of step b) is performed at a reacting temperature of between 70 ℃ and 100 ℃ for a reacting length of time of between 24 hours and 96 hours.11.The process of the immediately preceding claim, wherein the reacting temperature is between 80 ℃ and 90 ℃ and the reacting length of time is between 36 hours and 72 hours, between 38 hours and 48 hours, or between 40 hours and 46 hours.12.The process of claim 1 or 2, wherein step b) is performed in aerobic fermentation conditions.13.The process of claim 1 or 2, wherein step b) is performed in anaerobic fermentation conditions.14.The process of claim 1 or 2, wherein step b) is performed in aerobic non-fermentation conditions.15.The process of claim 1 or 2, wherein step b) is performed in anaerobic non-fermentation conditions.16.The process of any one of the preceding claims, wherein the process includes: c) processing the stabilized blue colorant into the powder.17.The process of any one of the preceding claims, wherein step c) includes spray drying the stabilized blue colorant into the powder.18.The process of any one of claims 1 to 16, wherein step c) includes vacuum drying the stabilized blue colorant into the powder.19.The process of any one of claims 1 to 16, wherein step c) includes freeze drying the stabilized blue colorant into the powder.20.The process of any one of claims 1 to 16, wherein step c) includes precipitation drying the stabilized blue colorant into the powder.21.A stabilized blue colorant comprising a population of amino-acid-substituted genipin polymers having exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions, wherein the population of amino-acid-substituted genipin polymers comprise a relative amino acid distribution of 5-90%leucine, 5-90%lysine, and 5-90%arginine.22.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is: 10-80%leucine, 10-80%lysine, and 10-80%arginine.23.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 20-60%leucine, 20-60%lysine, and 20-60%arginine.24.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 30-40%leucine, 30-40%lysine, and 30-40%arginine.25.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 5-50%leucine, 25-70%lysine, and 25-70%arginine.26.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 25-70%leucine, 5-50%lysine, and 25-70%arginine.27.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 25-70%leucine, 25-70%lysine, and 5-50%arginine.28.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 15-30%leucine, 25-60%lysine, and 25-60%arginine.29.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 25-60%leucine, 15-30%lysine, and 25-60%arginine.30.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the relative amino acid distribution is 25-60%leucine, 25-60%lysine, and 15-30%arginine.31.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the genipin and amino acid mixture are present in step b) in a weight ratio of genipin to amino acids of between 100: 1 and 1: 10, including but not limited to a weight ratio of at least 100: 1, at least 90: 1, at least 80: 1, at least 70: 1, at least 60: 1, at least 50: 1, at least 40: 1, at least 30: 1, at least 20: 1, at least 10: 1, at least 5: 1, or at least 1: 1 and at most 1: 10, at most 1: 9, at most 1: 8, at most 1: 6, at most 1: 5, at most 1: 4, at most 1: 3, at most 1: 2, or at most 1: 1.32.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant further comprises a polysaccharide carrier.33.The process or stabilized blue colorant of the immediately preceding claim, wherein the polysaccharide carrier comprises maltodextrin, trehalose, gum Arabic, or a combination thereof.34.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant further comprises a color protector, anti-oxidant, UV filter, and / or UV absorber to further enhance color stability.35.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant has a peak absorption wavelength of between 580 nm and 620 nm.36.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 20 or less, 17 or less, 15 or less, 12 or less, or 10 or less following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.37.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, 20 or less, 17 or less, or 15 or less following a 12 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.38.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 35 or less, 33 or less, 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, or 20 or less following an 18 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.39.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 40 or less, 35 or less, 33 or less, 30 or less, 28 or less, or 25 or less following an 24 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2.40.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 12 or less following a 1 month exposure to a direct or indirect natural sunlight exposure that is within two standard deviations of the mean of typical natural sunlight exposure in the temperate regions of Earth.41.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 35 or less, 33 or less, or 30 or less following a 3 month exposure to a direct or indirect natural sunlight exposure that is within two standard deviations of the mean of typical natural sunlight exposure in the temperate regions of Earth.42.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE that is at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, or at least 60%reduced when compared to a comparison blue colorant following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2, wherein the comparison blue colorant comprises a single amino acid substitution in place of the exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions and the comparison blue colorant is  otherwise identical to the stabilized blue colorant, wherein the single amino acid is optionally leucine, lysine, or arginine.43.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE that is at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, or at least 60%reduced when compared to a comparison blue colorant following a 6 hour exposure to simulated sunlight having an irradiance energy of 550 W / m2, wherein the comparison blue colorant comprises non-specific amino acid substitutions in place of the exclusively leucine, lysine, and arginine substitutions and the comparison blue colorant is otherwise identical to the stabilized blue colorant, wherein the non-specific amino acid substitutions are optionally soy protein non-specific amino acid substitutions.44.The process or stabilized blue colorant of either of the two immediately preceding claims, wherein the pH is between 3 and 7, including a pH of 3, 4, 5, 6, or 7.45.The process or stabilized blue colorant of any one of the preceding claims, wherein the stabilized blue colorant exhibits a ΔE of 30 or less, 28 or less, 25 or less, 23 or less, 20 or less, 17 or less, or 15 or less following exposure to a temperature of between 4 ℃ and 90 ℃ or between 4 ℃ and 45 ℃ for a storage length of time of at least 3 months.46.A composition comprising the stabilized blue colorant of or made by the process of any one of the preceding claims.47.A product comprising the composition of the immediately preceding claim.48.The product of the immediately preceding claim, wherein the product is a cosmetic product, an industrial product, a food product, a pharmaceutical product, or a combination thereof.49.The product of claim 47 or 48, wherein the product is the cosmetic product.50.The product of the immediately preceding claim, wherein the cosmetic product is a personal care product, a skin care product, a hair color product, a hair care product, a fragrance product, a make-up product, a sun care product, or a combination thereof.51.The product of claim 47 or 48, wherein the product is the industrial product.52.The product of the immediately preceding claim, wherein the industrial product is a home care product, an air care product, or a combination thereof.53.The product of claim 47 or 48, wherein the product is the food product.54.The product of the immediately preceding claim, wherein the food product is a baking product, a beverage product, a confection product, a dairy product, a dry grocery product, a pet food product, or a combination thereof.55.The product of claim 47 or 48, wherein the product is the pharmaceutical product.56.The product of the immediately preceding claim, wherein the pharmaceutical product is medicine, a drug, a health supplement, a vitamin, or a combination thereof.

Images