2.2.7 Caroten, paprika og lutein

Caroten, paprika og lutein er kemisk beslægtede og betegnes som carotenoider. Disse er en række af ca. 600 pigmenter, der er vidt udbredt i naturen, og som giver et spektrum af orange til gule farver.14 Selv om de udvindes fra forskellige kilder, er deres egenskaber, anvendelsesmetoder og nødvendige formuleringsteknologier ens, og det giver mening at behandle dem sammen i dette kapitel.

Caroten fås som en blanding af carotenisomerer, overvejende β og α, fra palmeolie, hvor det fjernes som et af de sidste trin i fremstillingen af palmeolie som et affarvningstrin. Der findes ekstrakter af hovedsagelig β-caroten fra enten halotolerante algekilder (Dunaliella salina) eller svampekilder (Blakeslea trispora). I begge tilfælde indeholder ekstrakterne over 95 % β-caroten. Disse naturlige kilder er tilgængelige med typisk 20-30 % caroten suspenderet i en vegetabilsk olie. Naturidentisk β-caroten, som er fremstillet på basis af petrokemiske grundstoffer for at være kemisk identisk med det, der findes i naturen, fås også i krystallinsk form med høj renhed. Nuancerne af disse oliebaserede ekstrakter er meget ens, og valget afgøres ofte af økonomiske hensyn, men selv om alle ovennævnte kilder er tilladt som farvestoffer i Europa, kræver den nuværende amerikanske lovgivning, at β-carotenindholdet skal være over 95 %, hvilket forhindrer brugen af blandede carotener som farvestoffer. Mange carotenoider har provitamin A-aktivitet, hvilket betyder, at de kan omdannes til A-vitamin, når de indtages. Omdannelsesfaktorerne for hver enkelt varierer, men β-caroten omdannes mest effektivt til retinol eller A-vitamin.

Paprika udvindes af den søde røde peberfrugt, Capsicum annum L., som typisk dyrkes i Indien. Som med caroten fremstilles paprika oprindeligt som et oliebaseret produkt, der kaldes oleoresin. Paprika oleoresin indeholder en række pigmenter, hvoraf det vigtigste er det røde pigment capsorubin. Krydderimolekylet capsanthin er sammen med capsorubin, hvilket kan føre til en smagsoverførsel i den endelige anvendelse, hvis ikke indholdet kontrolleres. I henhold til EU-lovgivningen3 skal paprikaekstraktet indeholde mindst 7 % carotenoider, hvoraf mindst 30 % skal være capsanthin/capsorubin. For at adskille det fra materialer til brug som krydderier eller aromaer skal indholdet af capsanthin desuden være under 250 ppm.

Lutein fra Tagetes erecta L. er et renset ekstrakt fremstillet af morgenfrueoleoresin, som ekstraheres fra kronbladene af morgenfrueblomster med organiske opløsningsmidler. Luteinpigmentet er koekstraheret sammen med andre beslægtede carotenoider og findes i en esterificeret form. Lutein spiller en vigtig rolle i bevarelsen af øjets sundhed og forebyggelsen af degenerative tilstande som f.eks. aldersrelateret makuladegeneration.

Carotenoiderne paprika, caroten og lutein giver en række lignende nuancer, hvor paprika er den mest orange, caroten er en tropisk gul orange og lutein er æggeblå. Som et olieopløseligt pigment anvendes paprika oftest i krydderiblandinger, saucer og emulgerede forarbejdede kødprodukter. Karoten i sin olieopløselige form har fundet massiv anvendelse i margarine, hvor det blot tilsættes til oliefasen i produktionsprocessen. Uden tilsætning af caroten ville margarine faktisk se hvid ud.

For at udvide anvendelsesområdet for carotenoider er der blevet udviklet vandopløselige formuleringer ved hjælp af emulsions- og dispersionsteknologier. Den mest almindelige type vandopløselige formuleringer er emulsioner, hvor carotenoidholdig olie bliver en diskontinuerlig fase i en vandig kontinuerlig fase. Ofte tilsættes antioxidanter til oliefasen før emulgeringen for at øge farvestabiliteten. Afhængigt af anvendelsen vil der være behov for specifikke emulgatorer for at minimere interaktioner mellem ingredienserne eller for at håndtere specifikke problemer som f.eks. surhedsgrad.

Gennem et omhyggeligt valg af emulgatorer og forarbejdningsbetingelser kan der dannes emulsioner, som er klare i den endelige anvendelse. For at opnå dette kræves der stabile oliedråber med en diameter på mindre end 90 nm, som er lysets bølgelængde. En alternativ fremgangsmåde er at dispergere mikroniserede carotenoidkrystaller i et inert bærestof som f.eks. glycerol. Den typiske størrelse af krystallerne i sådanne formuleringer er 0,2-0,4 μm. Typisk er farven på formuleringer baseret på dispersioner af carotenoider mere orange end deres emulsionslignende modstykker. På markedet er emulsionsformerne mest populære. De vandopløselige/dispergerbare former fås også tørret på inaktive bærestoffer.

Paprika, lutein og carotener anvendes til en lang række vandopløselige anvendelser, hvor det endelige valg ofte er den ønskede farvenuance. Paprika anvendes oftest i de mere salte anvendelser som saucer, marinader, krydderiblandinger og belægninger, men er også almindeligt anvendt i konfektureprodukter. Den mest kommercielt betydningsfulde anvendelse af caroten er i drikkevarer af alle typer, lige fra stillestående til kulsyreholdige drikkevarer, fortyndet efter smag og klar til at drikke. Hvis drikken er orange, er den højst sandsynligt farvet med caroten.

Carotenoider ændrer ikke signifikant farve med pH-værdien, men surhedsgraden kan have indflydelse på funktionaliteten af emulgatorer, der er tilsat for at gøre den vandopløselige, hvilket fører til, at emulsionen nedbrydes, og at oliedråber frigives i fødevaren. Stabilitetsudfordringer for carotenoider har tendens til at være enten omkring farvebevarelse af pigmentet eller formuleringsproblemer. Carotenoider nedbrydes ved oxidation, og dette kan afbødes ved at inkludere antioxidanter i farveformuleringen eller i fødevareanvendelsen. C-vitamin, der tilsættes i en mængde på højst 400 ppm, vil give en øget stabilitet. Varme- og lyseksponering fremskynder oxidationen og det dermed forbundne farvetab. Ændringer i processen og valg af emballage kan hjælpe, men finesser som f.eks. lyskilden (f.eks. naturligt sollys i modsætning til kunstigt sollys) kan også have en indflydelse, idet direkte sollys er meget mere ødelæggende for en carotenoid end supermarkedsbelysning.

Tilstedeværelsen af lave niveauer af pro-oxidante metaller kan også have en indflydelse. Der findes eksempler på standarddrikkeopskrifter, der overføres fra et aftapningsanlæg til et andet, og som lider af et dramatisk farvetab som følge af en ændring i vandforsyningen og de dermed forbundne niveauer af pro-oxiderende metaller som kobber, jern og mangan. Disse problemer kan løses ved en kombination af yderligere antioxidanter som f.eks. askorbinsyre og inddragelse af et metalsequesteringsmiddel som f.eks. ethylendiamintetraeddikesyre (EDTA) eller citronsyre.

Formuleringsproblemer som f.eks. emulsionssammenbrud kan føre til frigivelse af olieagtige carotenoidaflejringer i et fødevaresystem, der mest klassisk ses som en β-carotenhalsring i en drik. Sådanne problemer løses normalt ved at forstå, om det er et forarbejdningsproblem eller en interaktion mellem ingredienser, der har forårsaget problemet, og ved at træffe de relevante foranstaltninger, f.eks. ved at ændre rækkefølgen for tilsætning af ingredienser eller ved ikke at forblandes carotenoidfarven i koncentreret form med andre ingredienser som f.eks. aromasystemet.