Barwniki naturalne: Zastosowanie żywności barwiącej w produktach mleczarskich

Koncentrat z aronii powstaje w efekcie zagęszczania moszczu aroniowego (Aronia melanocarpa) do zawartości 60-80% ekstraktu. Zagęszczanie prowadzone jest najczęściej poprzez termiczne odparowanie wody. Miąższ owoców jest prawie czarny, a sok rubinowy i intensywnie barwiący. Walor barwiący koncentratu z aronii wynika z obecności w nim barwników antocyjanowych. Antocyjany należą do organicznych związków polifenolowych z klasy flawonoidów; grupa ta jest bardzo różnorodna, obecnie poznano kilkaset antocyjanów. Barwniki antocyjanowe różnią się miejscem podstawienia i rodzajem grup funkcyjnych. Należą do związków niestabilnych i czułych na różne czynniki środowiska, ich barwa silnie zależy m.in. od wartości pH. W środowisku zasadowym przyjmują barwę niebieską, w obojętnym fioletową, zaś w środowisku kwaśnym czerwoną. Przemiany w obrębie barwy bezpośrednio zależą od struktury cząsteczki, która też decyduje o stabilności koloru finalnego. Trwałe i niekorzystne zmiany barwy antocyjanów najczęściej są wywoływane procesami oksydacyjnymi, wówczas kolor czerwony owoców ulega przemianie do brunatnoczerwonego, typowego dla owoców długo przechowywanych. Na te niekorzystne przemiany oksydacyjne wpływ mają czas i temperatura. Krótkie ogrzewanie, do kilkunastu minut, w temperaturze do 100OC, nie powoduje wizualnie dostrzegalnych zmian barwy. Koncentrat z aronii, zależnie od stężenia, może nadawać produktom różne odcienie czerwieni, najbardziej stabilne przy niskich wartościach pH, co czyni go cennym czynnikiem barwiącym dla mlecznych napojów fermentowanych.

Firmą, która specjalizuje się m.in. w produkcji proszku aroniowego pozyskiwanego ze świeżych owoców, pochodzących z ekologicznych plantacji jest Elena (WPPH). Liofilizowany proszek z aronii jest nie tylko doskonale barwiącą substancją, ale również zawiera 5-krotnie więcej antocyjanów, w stosunku do świeżego owocu. Jest źródłem wielu cennych witamin i minerałów, które nie ulegają degradacji podczas procesu liofilizacji.

Barwniki antocyjanowe mogą być skutecznie pozyskiwane nie tylko z aronii, ale także z kilku innych roślin konsumpcyjnych, m.in. czarnej porzeczki, kapusty czerwonej, kwiatu bławatka, kwiatu malwy czarnej, bzu czarnego, kwiatu hibiskusa, kukurydzy. Koncentrat porzeczki czarnej (Ribes nigrum L.), podobnie jak owoce, przyjmuje zabarwienie ciemnofioletowe wynikające z obecności antocyjanów pochodnych cyjanindyny i delfinidyny. Koncentrat kapusty czerwonej jest źródłem antocyjanów, które w warunkach niskiej wartości pH charakteryzują się barwą czerwoną, do głęboko fioletowej. Suszone kwiaty bławatka, chaber modrak (Centaurea cyanus L.) mają naturalnie niebieskie zabarwienie i mogą być ciekawą propozycją naturalnego barwienia produktów spożywczych. Suszone kwiaty malwy czarnej (Malve hortensis) są z kolei bogate w antocyjany barwiące na ciemnofioletowo, do czarnego, w tym malwidynę. Koncentrat z owoców bzu czarnego (Fructus sambitici), krzewu pospolitego w całym kraju, jest bogaty w szereg antocyjanów przyjmujących kolor od intensywnie czerwonego, do intensywnie fioletowego, stabilnych przy wartościach pH 4. Suszone kwiaty ketmi szczawiowej, czyli hibiskusa (Hibiskus sabdariffa L.), zawierają istotne ilości barwników antocyjanowych, m.in. hibiscyny, które nadają ekstraktom wodnym barwę czerwoną, stabilną przy niskiej wartości pH, ponadto bogatą w kwasy organiczne i witaminę C. Potencjalnym źródłem czerwonego barwnika, stabilnego przy niskiej wartości pH, może być również koncentrat z okrywy nasiennej kukurydzy, jak i wielu warzyw lub owoców bogatych w antocyjany (jak na przykład ekstrakty z papryki).

Niezwykle ciekawymi są koncentraty z czarnej marchwi (Daucus carota L. subsp. Sativus (Hoffm)) lub marchwi pomarańczowej (Daucus carota L.). Koncentrat z czarnej marchwi jest pozyskiwany w efekcie zagęszczania soku z czarnej marchwi, która jest odmianą marchwi zwyczajnej (pomarańczowej). Potencjał barwny marchwi jest konsekwencją obecności karotenoidów, które są związkami polienowymi różniącymi się między sobą stopniem uwodornienia, występowaniem form cyklicznych oraz obecnością tlenowych grup funkcyjnych. Substancje te są rozpuszczalne w tłuszczach, zaś tlenowe pochodne (ksantofile) są również rozpuszczalne w alkoholach. Najlepiej poznane i najbardziej powszechne karotenoidy to: -karoten, likopen, -karoten, α-karoten, a z ksantofili zeaksantyna i luteina. W przypadku marchwi dominującymi karotenoidami są β-karoten i α-karoten, nadające marchwi zwyczajnej głęboki kolor pomarańczowy, stabilny przy pH 5. Marchew czarna, oprócz karotenoidów, bogata jest w antocyjany o zabarwieniu niebieskofioletowym, w wyniku czego koncentrat uzyskuje kolor truskawkowej czerwieni, najbardziej stabilnej przy wartościach pH 3. Warto nadmienić, że koncentraty marchwi zawierają wiele cennych substancji i mają istotne znaczenie zdrowotne, w tym przeciwutleniające i przeciwnowotworowe.

Innym źródłem preparatu barwnego na bazie karotenoidów jest ekstrakt z szafranu, bogaty w krocynę i krocetynę dające charakterystyczne żółte zabarwienie. Jedynym czynnikiem ograniczającym technologiczne jego zastosowanie jest wysoka cena surowca.

Ekstrakt z krokosza barwierskiego (Carthamus tinctorius L.) jest ekstraktem z kwiatów tej rośliny. Krokosz jest rośliną jednoroczną pochodzącą z rodziny astrowatych. Roślina ta, ze względu na wysoką zawartość oleju w nasionach, jest uprawiana jako roślina oleista. Kwiaty krokosza zawierają barwniki z grupy flawonoidów o kolorze żółtym (rozpuszczalne w wodzie) oraz o kolorze czerwonym (nierozpuszczalne w wodzie) nazywane kartaminą, potocznie czerwienią hiszpańską. Wydobycie barwnika czerwonego jest warunkowane zastosowaniem wieloetapowej selektywnej ekstrakcji następującej po wodnej ekstrakcji barwnika żółtego, dlatego barwnik czerwony nie spełnia definicji żywności barwiącej. W przeciwieństwie do barwnika żółtego, który jako rozpuszczalny w wodzie jest wydobywany z płatków krokosza za pomocą nieselektywnej ekstrakcji wodnej i następnie zagęszczany przez odparowanie wody.

Ekstrakt spiruliny (Arthrospira platensis L.), pozyskiwany jest ze Spiruliny, czyli alg należących do gromady sinic. W warunkach naturalnych ma zabarwienie niebieskozielone. W sprzedaży jest oferowany w formie proszku o właściwościach barwiących na niebiesko za przyczyną fitocyjaniny, ciemnoniebieskiego barwnika stabilnego przy pH poniżej 7. W 2014 r. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) wydała zezwolenie na wykorzystanie ekstraktu spiruliny jako barwnika, m.in. w słodyczach, lodach, budyniach, twarożkach i jogurtach. Aspekty prozdrowotne spiruliny szerzej opisano w Forum Mleczarskim Biznes 2/2013.

Ciekawą alternatywą dla pozyskiwania barwników ze źródeł naturalnych są owoce gardenii jaśminowatej (Gardenii Jasminoides L.), których żółte barwniki karotenoidowe, krocyna i krocetyna, są już powszechnie używane w Japonii i Chinach. Jak również barwnik z pleśni Monascus purpureus o pigmencie złożonym z czerwonej, żółtej i purpurowej frakcji, głównie ankaflawiny i monoascorubiny, które po połączeniu z białkami są rozpuszczalne w wodzie. Obecnie pigment ten jest najczęściej pozyskiwany z czerwonego ryżu fermentowanego przez Monascus purpureus, wykazującego również cenne właściwości prozdrowotne.

Ciekawym rozwiązaniem proponowanym na rynku przez firmę Elena (WPPH) są liofilizowane proszki z czarnego bzu, czarnej i czerwonej porzeczki, żurawiny, truskawki, maliny i wielu innych owoców. W przypadku warzyw na uwagę zasługują liofilizowane proszki z czerwonych buraczków, marchewki, szpinaku, zielonego groszku, fasoli czerwonej i wiele innych.

Podsumowując, zastosowanie żywności barwiącej zamiast barwników mających status dodatków do żywności, spełnia oczekiwania współczesnych konsumentów, ale jednocześnie jest wyzwaniem dla producentów żywności. Ci ostatni przede wszystkim muszą zadbać o jak najbardziej naturalne metody pozyskania substancji barwiących z materiału źródłowego, czyli żywności. W drugiej dopiero kolejności, starać się dobierać takie składniki żywności o właściwościach barwiących, aby gwarantować stabilność barwy produktu finalnego i zadowolić konsumenta jego jakością.

Ciekawym przykładem wręcz idealnej żywności barwiącej są termostabilne preparaty owocowe (m.in. firmy Bakoma Bis) wykorzystywane np. w mleczarstwie (do produkcji serków, jogurtów, deserów mlecznych), piekarstwie i cukiernictwie, a także do lodów i musów wytwarzanych na bazie owoców. Preparaty takie są produkowane nie tylko w formie homogennej pulpy, ale również mogą zawierać duże kawałki owoców. Oczywiście zastosowanie takich preparatów nie ogranicza się tylko do wymienionych aplikacji przemysłowych. Pojawia się coraz więcej zarówno producentów tego typu preparatów żywności barwiącej, jak i samych preparatów otrzymywanych z owoców czy warzyw różnorodnego pochodzenia i odcienia atrakcyjnych barw. W ten sposób każdy producent żywności będzie mógł prezentować na etykiecie użycie żywności barwiącej, a nie barwników.