2.2.7 Karoten, paprika a lutein

Karoten, paprika a lutein jsou chemicky příbuzné a označují se jako karotenoidy. Jedná se o řadu přibližně 600 pigmentů široce rozšířených v přírodě, které poskytují spektrum oranžových až žlutých barev.14 Ačkoli se získávají z různých zdrojů, jejich vlastnosti, způsoby aplikace a požadované technologie přípravy jsou podobné a má smysl je v této kapitole zpracovat společně.

Karoten je k dispozici jako směs izomerů karotenu, převážně β a α, z palmového oleje, kde se odstraňuje v jedné z posledních fází výroby palmového oleje jako krok odbarvování. Extrakty převážně β-karotenu jsou k dispozici buď z halo-tolerantních řas (Dunaliella salina), nebo z houbových zdrojů (Blakeslea trispora). V obou případech obsahují extrakty více než 95 % β-karotenu. Tyto přírodní zdroje jsou k dispozici obvykle v množství 20-30 % karotenu suspendovaného v rostlinném oleji. Přírodně identický β-karoten, který se vyrábí z petrochemických základů, aby byl chemicky identický s tím, který se nachází v přírodě, je k dispozici také v krystalické formě vysoké čistoty. Odstíny těchto olejových extraktů jsou si velmi podobné a o výběru často rozhoduje ekonomická stránka, ale přestože jsou všechny výše uvedené zdroje v Evropě povoleny jako barviva, současná legislativa USA vyžaduje, aby obsah β-karotenu byl vyšší než 95 %, což brání použití směsných karotenů jako barviv. Mnoho karotenoidů má provitamínovou aktivitu, což znamená, že se po požití mohou přeměnit na vitamin A. Koeficienty přeměny se u jednotlivých druhů liší, ale β-karoten se nejúčinněji přeměňuje na retinol nebo vitamin A.

Paprika se získává ze sladké červené papriky Capsicum annum L., která se obvykle pěstuje v Indii. Stejně jako karoten se paprika původně vyrábí jako produkt na bázi oleje označovaný jako oleoresin. Paprikový oleoresin obsahuje řadu pigmentů, z nichž nejdůležitější je červený pigment kapsorubin. Molekula koření kapsantin se s kapsorubinem koextrahuje, což může vést k tomu, že pokud není jeho množství kontrolováno, může v konečné aplikaci docházet k přenosu chuti. Podle právních předpisů EU3 musí paprikový extrakt obsahovat nejméně 7 % karotenoidů, z nichž nejméně 30 % musí tvořit kapsanthin/kapsorubin. Kromě toho, aby se odlišil od materiálů určených k použití jako koření nebo aromata, musí být obsah kapsanthinu nižší než 250 ppm.

Lutein z Tagetes erecta L. je přečištěný extrakt získaný z měsíčkového oleoresinu, který se extrahuje z okvětních lístků květů měsíčku pomocí organických rozpouštědel. Pigment lutein je extrahován společně s dalšími příbuznými karotenoidy a existuje v esterifikované formě. Lutein hraje důležitou roli při zachování zdraví očí a prevenci degenerativních onemocnění, jako je věkem podmíněná makulární degenerace.

Karotenové pigmenty papriky, karotenu a luteinu dávají řadu podobných odstínů, přičemž paprika je nejvíce oranžová, karoten je tropicky žlutooranžový a lutein je vaječně žlutý. Jako v oleji rozpustný pigment se paprika nejčastěji používá do kořenících směsí, omáček a emulgovaných zpracovaných mas. Karotén ve formě rozpustné v oleji našel masové využití v margarínech, kde se jednoduše přidává do olejové fáze výrobního procesu. Bez přídavku karotenu by totiž margarín vypadal bíle.

Pro rozšíření spektra aplikací, v nichž lze karotenoidy použít, byly vyvinuty aplikace přípravků rozpustných ve vodě s využitím emulzních a disperzních technologií. Nejběžnějším typem formulací rozpustných ve vodě jsou emulze, kde se olej obsahující karotenoidy stává nespojitou fází ve vodné spojité fázi. Před emulgací se do olejové fáze často přidávají antioxidanty, aby se zvýšila stabilita barvy. V závislosti na aplikaci budou vyžadovány specifické emulgátory, aby se minimalizovaly interakce složek nebo aby se vyřešily specifické problémy, jako je kyselost.

Pečlivým výběrem emulgátorů a podmínek zpracování lze vytvořit emulze, které jsou v konečné aplikaci čiré. K tomu je zapotřebí stabilních olejových kapiček o průměru menším než 90 nm, což je vlnová délka světla. Alternativním přístupem je rozptýlení mikronizovaných krystalů karotenoidů v inertním nosiči, jako je glycerol. Typická velikost krystalů v takových formulacích je 0,2-0,4 μm. Odstín přípravků založených na disperzích karotenoidů je obvykle oranžovější než jejich emulzní protějšky. Z komerčního hlediska jsou nejoblíbenější emulzní formy. Ve vodě rozpustné/disperzní formy jsou k dispozici také sušené na inertních nosičích.

Paprika, lutein a karoteny se aplikují do nejrůznějších ve vodě rozpustných aplikací, přičemž konečná volba často závisí na požadovaném barevném odstínu. Paprika se obvykle používá ve slanějších aplikacích, jako jsou omáčky, marinády, směsi koření a nátěry, ale běžně se vyskytuje i v cukrářských aplikacích. Obchodně nejvýznamnější použití karotenu je v nápojích všech typů, od neperlivých přes sycené, ředěné podle chuti až po hotové nápoje. Pokud je nápoj oranžový, je s největší pravděpodobností obarven karotenem.

Karotenoidy nemění výrazně odstín s pH, ale kyselost může mít vliv na funkčnost emulgátorů přidávaných k zajištění rozpustnosti ve vodě, což vede k rozpadu emulze a uvolňování kapiček oleje do potraviny. Problémy se stabilitou karotenoidů se týkají buď zachování barvy pigmentu, nebo problémů se složením. Karotenoidy se rozkládají oxidací, což lze zmírnit zahrnutím antioxidantů do složení barviva nebo při použití v potravině. Vitamin C přidaný v maximálním množství 400 ppm zajistí zvýšení stability. Působení tepla a světla urychluje oxidaci a s ní spojenou ztrátu barvy. Změny procesu a volba obalu mohou pomoci, ale vliv mohou mít i takové jemnosti, jako je zdroj světla (např. přirozené sluneční světlo na rozdíl od umělého), přičemž přímé sluneční světlo je pro karotenoid mnohem destruktivnější než osvětlení v supermarketu.

Vliv může mít i přítomnost nízkých hladin prooxidačních kovů. Existují příklady, kdy standardní receptury nápojů přenášené mezi stáčírnami trpěly dramatickou ztrátou barvy způsobenou změnou dodávky vody a souvisejícími hladinami prooxidačních kovů, jako je měď, železo a mangan. Tyto problémy lze vyřešit kombinací dodatečných antioxidantů, jako je kyselina askorbová, a zařazením činidla pro sekvestraci kovů, jako je kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA) nebo kyselina citronová.

Problémy s formulací, jako je rozpad emulze, mohou vést k uvolňování mastných usazenin karotenoidů do potravinářského systému, které se nejčastěji projevují jako β-karotenový kroužek na hrdle nápoje. Takové problémy se obvykle řeší tak, že se pochopí, zda je příčinou problém při zpracování nebo interakce složek, a přijmou se příslušná opatření, jako je změna pořadí přidávání složek nebo nemíchání karotenoidního barviva v koncentrované formě předem s jinými složkami, například s aromatickým systémem

.