Barwniki: Naturalne kolory i czysta etykieta

Produkcja żywności z „czystą etykietą” jest już powszechną praktyką przemysłową, chociaż nadal wywołuje dyskusje zarówno w środowisku producentów żywności, jak i jej konsumentów. Wprawdzie wielu konsumentów wykazuje coraz lepszą wiedzę na temat składników żywności i ich wpływu na zdrowie ludzkiego organizmu, to nadal w świadomości powszechnej króluje stereotyp o sztuczności barwników stosowanych w produkcji żywności oferowanej we wszelkich barwach tęczy. Stąd nieustająco rosnące oczekiwania konsumentów co do zdrowego i naturalnego składu produktów spożywczych, a jednocześnie wysokiej ich jakości i bezpieczeństwie. Z tego powodu produkcja żywności z „czystą etykietą” nadal jest priorytetowym wyzwaniem zarówno dla producentów żywności, jak i producentów dodatków do żywności. Obecnie, stosowanie naturalnych składników żywności w funkcji zagęszczającej, stabilizującej, barwiącej, zapachowej, wzmacniającej smak, a nawet konserwującej, stało się rzeczywistością, co jeszcze kilkanaście lat temu wydawało się rzeczą niemożliwą do wykonania w praktyce przemysłowej.

Jednym z największych wyzwań jest opracowanie nowych receptur produktów, uwzględniających zastąpienie „nienaturalnych” barwników (otrzymywanych na drodze syntezy chemicznej) żywnością barwiącą (czyli jadalnymi surowcami żywnościowymi niepoddawanymi ekstrakcji selektywnej w celu uzyskania koncentratu barwnika) i barwnikami naturalnymi (otrzymanymi na drodze selektywnej ekstrakcji z surowców naturalnych). Od dawna wiadomo, że atrakcyjna i naturalna barwa żywności są to prawdziwe skarby. Barwa jest jednym z najważniejszych atrybutów żywności, pozwalającym konsumentom ocenić wzrokowo atrakcyjność i świeżość oferowanych wyrobów spożywczych i mającym ogromne znaczenie w procesie ich nabywania i spożywania. Uważa się, że barwa aż w 75% odpowiada za pierwsze wrażenia produktu, a ok. 30% konsumentów podejmuje decyzję o zakupie żywności bazując na jej wyglądzie, w tym barwie. Barwniki znajdujące się w żywności mają zatem istotne znaczenie w kreowaniu konsumenckiej opinii o produkcie spożywczym i jego wartości. Oczekiwania konsumentów są m.in. konsekwencją badań nad zdrowotnym oddziaływaniem barwników pochodzenia syntetycznego (por. Ziarno M., Zaręba D. 2012. „Szóstka z Southampton”. Forum Mleczarskie Biznes, 3, 24-28). Konsumenci obserwują i czytają etykiety żywności. Oczekują wiarygodnych informacji na temat składu wyrobów spożywczych, które kupują. Wciąż jednak obserwuje się rozbieżność między tym, co konsumenci uznają za naturalne i zdrowe a tym, co jest oferowane im w składzie żywności. To z tego powodu opracowanie innowacyjnych naturalnych barwników i koncepcji żywności barwiącej stało się sprawą priorytetową dla producentów dodatków do żywności. Koncepcja żywności barwiącej bazuje na prostej zasadzie wykorzystania żywności lub jej składników do nadawania określonej barwy innemu produktowi spożywczemu, czyli barwienia żywności żywnością lub jej wydzielonymi składnikami. Obecne rozwiązania technologiczne umożliwiają otrzymywanie żywności barwiącej o dowolnej barwie: żółtej, pomarańczowej, czerwonej, różowej, purpurowej, fioletowej, niebieskiej, zielonej, brązowej i czarnej. Oferowany asortyment preparatów żywności barwiącej i jej odcieni kolorystycznych jest stale poszerzany, obecnie oferowanych przemysłowi jest ponad 40 odcieni barw.

W przypadku wykorzystania naturalnych barwników w produkcji żywności z „czystą etykietą” istotne jest rozróżnienie, która substancja barwiąca jest dodatkiem do żywności, a która żywnością barwiącą. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności definiuje pojęcie barwnika jako dodatku do żywności. Zgodnie z zapisami cytowanego powyżej Rozporządzenia barwnikiem są „substancje nadające lub przywracające żywności barwę, obejmujące naturalne składniki żywności i naturalne źródła, które w normalnych warunkach ani nie są same spożywane jako żywność, ani nie są stosowane jako typowe składniki żywności”. Są to „preparaty wytwarzane ze środków spożywczych i innych jadalnych surowców naturalnych uzyskanych poprzez fizyczną lub chemiczną ekstrakcję, której efektem jest selektywna ekstrakcja pigmentów względem składników odżywczych lub aromatycznych”. Oznacza to, że nawet naturalne barwniki, wyekstrahowane z żywności (np. karoteny, chlorofile, antocyjany, betanina, ekstrakt z papryki, ryboflawina), mogą mieć status dodatku do żywności. Z kolei wiele substancji barwiących (pozyskanych z żywności w formie suszonej lub skoncentrowanej) nie jest uznanych za dodatki do żywności, ale za żywność o właściwościach barwiących (por. Zaręba D., Ziarno M. 2017. Zastosowanie żywności barwiącej w produktach mleczarskich. Forum Mleczarskie Biznes 2, 60-65).

Jak wspomniano powyżej, koncepcja otrzymywania i wykorzystania żywności barwiącej jest bardzo prosta. Pomimo tego, do tej pory pojęcie żywności barwiącej nie jest uregulowane przepisami unijnego prawa żywnościowego, chociaż opracowany przewodnik „Guidance notes on the classification of food extracts with colouring properties” („Przewodnik w sprawie klasyfikacji ekstraktów spożywczych o właściwościach barwiących”) opracowany przez Komisję Europejską i opublikowany w 2013 r. pozwala rozróżnić żywność barwiącą od barwników definiowanych jako dodatki do żywności. W Przewodniku przedstawiono kryterium wyznaczające różnicę pomiędzy ekstrakcją selektywną i nieselektywną, bazując na zapisach ujętych w Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności. Generalnie, preparat uzyskany w wyniku ekstrakcji nieselektywnej zawiera, oprócz wyekstrahowanych barwników, także inne związki i substancje naturalnie zawarte w surowcu poddanym procesowi ekstrakcji. Oznacza to, że w preparatach żywności barwiącej mogą pozostać niektóre składniki surowca wykorzystanego w ich produkcji, jednakże nie przenoszą jego właściwości smakowych czy aromatyzujących. Wedle drzewka decyzyjnego oraz listy pytań kontrolnych ujętych w cytowanym Przewodniku to, czy ekstrakcja jest selektywna czy nie, zależy od wielu czynników, dlatego klasyfikacji dokonuje się indywidualnie dla każdego preparatu barwiącego (załącznik IV do Przewodnika zawiera przykłady prawidłowej klasyfikacji). W rezultacie, preparaty żywności barwiącej są koncentratami lub nieselektywnymi ekstraktami pozyskanymi z owoców, warzyw lub innych jadalnych roślin z wykorzystaniem wyselekcjonowanych metod obróbki i procesów fizycznych pozwalających zachować właściwości barwiące takich jak: rozdrabnianie, wyciskanie, gotowanie, filtrowanie, zagęszczanie lub suszenie. Należy przy tym pamiętać, że wymaga to specjalistycznej wiedzy i ogromnego doświadczenia w zakresie m.in. chemii i technologii żywności. Warto podkreślić, że proces wytwarzania składników barwiących żywność odbywa się bez użycia jakichkolwiek rozpuszczalników czy substancji pomocniczych innych niż woda. Przykładami żywności barwiącej są soki i koncentraty owocowe albo warzywne (np. z czarnej marchwi, czerwonej rzodkwi, czerwonej kapusty, czarnej porzeczki, czarnego bzu), napary herbaty i kawy, kakao, przyprawy ziołowe (np. szafran, krokosz barwierski), cukier palony i żółtko jaja. Preparaty takie są oferowane w formie koncentratów płynnych lub w postaci sproszkowanej, rozpuszczalnych w wodzie lub w fazie olejowej.

Bazując na zapisach Przewodnika można stwierdzić, że żywnością barwiącą jest żywność lub składnik żywności mogące posłużyć do barwienia żywności. Żywność barwiąca może sama być spożywana jako żywność. Należy podkreślić, że cytowany Przewodnik nie był, i nadal nie jest, źródłem prawa, a ma jedynie charakter informacyjny. Pomimo tego, zaleca się, aby producenci dodatków do żywności i producenci żywności dostosowali się do wytycznych podanych w tym dokumencie. Oznacza to, że za prawidłową klasyfikację preparatu barwiącego odpowiada jego producent, bowiem to on ma obowiązek wykazać, że otrzymany preparat jest żywnością barwiącą lub barwnikiem (jako dodatkiem do żywności). Właściwa klasyfikacja jest niezwykle istotna dla prawidłowego etykietowania produktów spożywczych. Wykorzystanie w produkcji żywności barwnika posiadającego status dodatku do żywności wymaga podania w deklarowanym składzie produktu nazwy lub podania numeru E, z wyszczególnioną funkcją technologiczną. W przypadku żywności barwiącej, która jest po prostu żywnością lub jej jadalnymi składnikami, jest ona wymieniona w wykazie składników z nazwy, np. koncentrat z czarnej marchwi. Ponadto, barwniki, jako dodatki do żywności, muszą spełniać odpowiednie kryterium bezpieczeństwa, w tym czystości fizycznej, chemicznej i mikrobiologicznej, określone dla dodatków do żywności. Z kolei preparaty żywności barwiącej, będąc same w sobie żywnością, muszą spełniać kryterium bezpieczeństwa określone dla żywności, a ponadto są standaryzowane pod kątem siły barwiącej i stabilności. Są wygodne w dozowaniu, łatwo rozpuszczalne, o wysokim stopniu dyspersji, w większości przypadków wykazują również dobrą stabilność na światło, niską wartość pH lub wysoką temperaturę, stosowane w przetwarzaniu żywności. Dzięki temu spełniają wszelkie kryteria stosowania w produkcji żywności na skalę przemysłową. Należy pamiętać, że żywność barwiąca, podobnie jak barwniki będące dodatkami do żywności, ma określone wykorzystanie do wybranych rodzajów żywności, bowiem jej właściwości barwiące niejednokrotnie zależą od cech produktu spożywczego (np. jego kwasowości). Ogromną zaletą preparatów żywności barwiącej jest to, że będąc w całości naturalnymi składnikami żywności, spełniają oczekiwania konsumentów co do naturalnego składu nabywanych produktów spożywczych. Ponadto, niezwykle łatwa jest możliwość modyfikowania intensywności czy głębi barwy poprzez mieszanie różnych preparatów żywności.

Jednym z największych wyzwań producentów żywności barwiącej były preparaty o barwie niebieskiej. Jeszcze do niedawna naturalnym źródłem barwników o odcieniach niebieskozielonych były mikroglony z gatunku Arthrospira platensis, czyli Spirulina, która jeszcze niedawno robiła dietetyczną karierę jako superżywność. Obecnie jej miejsce zajęły jagody genipapo, które od stuleci są stosowane w Środkowej i Południowej Ameryce do barwienia napojów i tkanin, a nawet robienia tatuaży. Niedojrzała postać tych jagód zawiera substancję barwiącą, genipinę, która w zależności od koncentracji może nadawać żywności wszelkie odcienie niebieskiego, od jasnego błękitu, przez granat, aż po prawie czerń. Jak podają źródła literaturowe, genipina reaguje z białkami, dlatego idealnym jej wykorzystaniem zdaje się być branża mleczarska. W 2019 r. w Brazylii zapanował istny szał na niebieskie produkty spożywcze, w tym niebieskie mleko, barwione nieselektywnie trzymanymi ekstraktami z jagód genipapo. Naturalne niebieskie substancje barwiące (flawonoidy i antocyjany), mające zastosowanie w barwieniu żywności, znaleziono również w kwiatach Klitorii ternateńskiej (Clitoria ternatea), rośliny występującej w Azji, na Madagaskarze i Filipinach i dobrze znanej w ziołolecznictwie indyjskim. Preparat barwnika jest najczęściej oferowany pod nazwą Niebieska Matcha (Blue Matcha), która pod wpływem zmiany odczynu środowiska zmienia barwę.

Mieszanie naturalnych źródeł barwy niebieskiej i żółtej może być wykorzystane do otrzymania odcieni zieleni. Oczywiście, najbardziej rozpowszechnionymi zielonymi barwnikami roślin i wielu innych organizmów zdolnych do fotosyntezy (np. glonów, bakterii fotosyntetyzujących) są chlorofile. Pod względem chemicznym wyróżnia się wiele rodzajów chlorofilu (najpowszechniej w przyrodzie występują chlorofile a i b). Oczyszczone i stabilizowane preparaty chlorofili i ich pochodne (tzw. chlorofiliny) mają status dodatków do żywności: chlorofile i chlorofiliny E140 oraz kompleksy miedziowe chlorofili i chlorofiliny E141. Obecnie, chlorofile mogą być wykorzystywane w postaci żywności barwiącej, tzn. ekstraktów chlorofilu otrzymanych na drodze nieselektywnej ekstrakcji z zielonych części roślin (np. sok lub koncentrat soku ze szpinaku, młodego jęczmienia, mięty, pokrzywy) lub glonów (spirulina, chlorella). Zapewniają one barwę zieloną, w odcieniach od jasnozielonego aż po ciemnozielony, a nawet zielononiebieski.

Odcienie od zielonożółtego do żółtego, a nawet pomarańczowoczerwonego (zależnie od kwasowości środowiska) zapewniają inne naturalne składniki barwiące – flawonoidy obecne w krokoszu barwierskim (Carthamus tinctorius L.), roślinie z rodziny astrowatych, występującej w regionie Morza Śródziemnego, na Bliskim Wschodzie oraz w Indiach. Krokosz barwierski często jest porównywany pod kątem zdolności barwiących do szafranu, uważanego za najdroższą przyprawę świata. Szafran znany jest ludzkości od ponad 3000 lat i przez nią stosowany jako przyprawa, składnik kosmetyków, leków i barwników. Jest otrzymywany ze znamion i pręcików krokusa uprawnego (Crocus sativus L.) rosnącego w szerokim pasie Eurazji, od Morza Śródziemnego po Chiny. Warto nadmienić, że w dzisiejszych czasach szafran jest rośliną uprawną (głównie w Hiszpanii, Indiach oraz Iranie). Szafran nadaje barwę jasnoczerwoną, z domieszką złotego odcienia, co zawdzięcza obecności karotenoidów: krocyny i krocetyny. Podobnie jest w przypadku innej rośliny przyprawowej ostryżu długiego (Curcuma longa L.), niejednokrotnie określanej mianem indyjskiego szafranu, pierwotnie wywodzącej się z Indii, a obecnie uprawianej w całej strefie tropikalnej. Obecny w kurkumie żółtopomarańczowy barwnik, w postaci selektywnego ekstraktu ma status dodatku do żywności (kurkumina, E100), ale ekstrakty nieselektywne już nie są dodatkami do żywności, dzięki czemu są z powodzeniem stosowane jako żywność barwiąca do barwienia produktów spożywczych, w tym lodów.

Naturalne barwniki żółte, pomarańczowe i czerwone są od wieków wykorzystywane w postaci ekstraktów do barwienia żywności. Wiele z nich ma status dodatków do żywności, jeśli są otrzymywane na drodze selektywnej ekstrakcji (np. karoteny E160a, annatto, biksyna i norbiksyna E160b, ekstrakty z papryki, kapsantyna i kapsorubina E160c, likopen E160d, beta-apo-8’-karotenal E160e, luteina E161b, kantaksantyna E161g, czerwień buraczana i betanina E162, antocyjany E163, ryboflawiny E101). Prawdopodobnie z tego powodu, opracowanie preparatów żywności barwiącej na ich bazie nie stanowi problemów (np. koncentrat soku z marchwi żółtej, purpurowej, czarnej, czerwonej papryki, czerwonej kapusty, czerwonej rzodkwi, buraka, winogron, czarnego bzu, czarnej porzeczki). W zależności od źródła pozyskiwania zawierają karotenoidy, antocyjany, betacyjaniny, betalaniny czy polifenole jako składniki nadające barwę od jaskrawych odcieni koloru pomarańczowego, przez czerwony, różowy, fioletowy, aż po wspomniany już wcześniej kolor niebieski. Obecnie oferowane preparaty żywności barwiącej na żółto, pomarańczowo lub czerwono znajdują zastosowanie do wielu rodzajów żywności, w tym przetworów mleczarskich. Kwestią czasu jest pojawienie się nowych preparatów żywności barwiącej, m.in. o atrakcyjnych, ciepłych barwach. Przykładem jest chociażby purpurowy ziemniak, który już stał się modny w gastronomii, a ponieważ efektowna purpurowa barwa pozostaje również po obróbce termicznej, wydaje się, że ta odmiana ziemniaka może wkrótce zostać wykorzystana nie tylko jako żywność barwiąca, ale również jako naturalne źródło skrobi.

Żywność może być barwiona również na czarno lub brązowo. Jeśli chodzi o barwienie na czarno, to obecnie w większości przypadków są to preparaty pochodzenia roślinnego, chociaż od dawna znana jest na czarno barwiąca sepia, tj. preparat barwiący otrzymywany z mątwy lub kalmarów. Czarnym barwnikiem, pochodzenia roślinnego, jest oczywiście węgiel roślinny, otrzymywany najczęściej z węgla drzewnego. Należy zauważyć, że węgiel roślinny ma status dodatku do żywności (E153), chociaż możliwe jest również otrzymywanie preparatów na bazie węgla roślinnego mających status żywności barwiącej. Preparaty takie dają możliwość barwienia żywności w zakresie od koloru szarego do czarnego. Z kolei preparaty żywności barwiącej o kolorze brązowym są otrzymywane np. na bazie słodu jęczmiennego lub karmelu. Należy zauważyć, że preparaty karmelu mają status dodatków do żywności (E150: karmel E150a, karmel siarczynowy E150b, karmel amoniakalny E150c). Jednakże preparaty uzyskiwane na drodze podgrzewania cukru w warunkach kontrolowanych nie mają statusu dodatku do żywności i z powodzeniem mogą być stosowane do barwienia wyrobów spożywczych, w tym deserów mlecznych. Takie preparaty otrzymuje się na bazie palonego cukru lub palonego słodu jęczmiennego. Kolor od pomarańczowego do ciemnobrązowego może być zapewniony także przez zastosowanie bezwonnych i bezsmakowych preparatów ekstraktu drożdżowego.

Jak wynika z powyższego zestawienia informacji i przykładów, w zależności od zastosowanego rodzaju preparatów żywności barwiącej, ich dawki i przeznaczenia docelowego, można otrzymać praktycznie dowolny kolor żywności bez konieczności stosowania barwników posiadających nadany numer E, a zatem żywności z etykietą czystą pod tym względem.