2.2.7 Caroteno, pimentón y luteína
El caroteno, el pimentón y la luteína están químicamente relacionados y se denominan carotenoides. Se trata de una gama de aproximadamente 600 pigmentos ampliamente distribuidos en la naturaleza y que dan un espectro de colores entre el naranja y el amarillo.14 Aunque se extraen de fuentes diferentes, sus propiedades, métodos de aplicación y tecnologías de formulación requeridas son similares y tiene sentido tratarlos juntos en este capítulo.
El caroteno está disponible como una mezcla de isómeros de caroteno, predominantemente β y α, a partir del aceite de palma donde se elimina como una de las etapas finales de la fabricación del aceite de palma como paso de decoloración. Los extractos de caroteno principalmente β están disponibles a partir de fuentes de algas tolerantes al halo (Dunaliella salina) o de hongos (Blakeslea trispora). En ambos casos, los extractos contienen más del 95% de β-caroteno. Estas fuentes naturales están disponibles con un 20-30% de caroteno suspendido en un aceite vegetal. El β-caroteno idéntico al natural, que se produce a partir de productos petroquímicos de base para ser químicamente idéntico al que se encuentra en la naturaleza, también está disponible en forma cristalina de alta pureza. Los tonos de estos extractos a base de aceite son muy similares y la elección suele estar determinada por la economía, pero aunque todas las fuentes anteriores están permitidas como colorantes en Europa, la legislación actual de EE.UU. exige que el nivel de β-caroteno sea superior al 95%, lo que impide el uso de carotenos mixtos como colorantes. Muchos carotenoides tienen actividad pro-vitamina A, lo que significa que pueden convertirse en vitamina A una vez ingeridos. Los factores de conversión de cada uno varían, pero el β-caroteno es el que más eficazmente se convierte en retinol o vitamina A.
El pimentón se extrae del pimiento rojo dulce, Capsicum annum L., que suele cultivarse en la India. Al igual que el caroteno, el pimentón se produce inicialmente como un producto a base de aceite denominado oleorresina. La oleorresina de pimentón contiene una serie de pigmentos, siendo el más importante el pigmento rojo capsorubina. La molécula de la especia, la capsantina, se coextrae con la capsorrubina, lo que, a menos que se controle su nivel, puede dar lugar a un arrastre de sabor en la aplicación final. De acuerdo con la legislación de la UE3 , el extracto de pimentón debe tener como mínimo un 7% de carotenoides, de los cuales al menos un 30% debe ser capsantina/capsorubina. Además, para distinguirlo de los materiales para uso como especias o aromas, el nivel de capsantina debe ser inferior a 250 ppm.
La luteína de Tagetes erecta L. es un extracto purificado que se obtiene de la oleorresina de caléndula, que se extrae de los pétalos de las flores de caléndula con disolventes orgánicos. El pigmento luteína se coextrae con otros carotenoides relacionados y existe en forma esterificada. La luteína desempeña un papel importante en la conservación de la salud ocular y en la prevención de afecciones degenerativas como la degeneración macular asociada a la edad.
Los carotenoides pimentón, caroteno y luteína dan una gama de tonos similares, siendo el pimentón el más anaranjado, el caroteno un amarillo anaranjado tropical y la luteína un amarillo huevo. Como pigmento soluble en aceite, el pimentón se utiliza sobre todo en mezclas de especias, salsas y carnes procesadas emulsionadas. El caroteno, en su forma soluble en aceite, ha encontrado un uso masivo en la margarina, donde simplemente se añade a la fase de aceite del proceso de producción. De hecho, sin la adición de caroteno la margarina tendría un aspecto blanco.
Para ampliar la gama de aplicaciones en las que se pueden utilizar los carotenoides, se han desarrollado aplicaciones de formulaciones solubles en agua utilizando tecnologías de emulsión y dispersión. El tipo más común de formulaciones solubles en agua son las emulsiones, en las que el aceite que contiene carotenoides se convierte en una fase discontinua dentro de una fase continua acuosa. A menudo se añaden antioxidantes a la fase oleosa antes de la emulsión para mejorar la estabilidad del color. Dependiendo de la aplicación, se necesitarán emulsionantes específicos para minimizar las interacciones de los ingredientes o para hacer frente a problemas específicos como la acidez.
Al elegir cuidadosamente los emulsionantes y las condiciones de procesamiento, se pueden formar emulsiones que sean claras en la aplicación final. Para conseguirlo, se requieren gotas de aceite estables con un diámetro inferior a 90 nm, que es la longitud de onda de la luz. Un enfoque alternativo consiste en dispersar cristales de carotenoides micronizados dentro de un portador inerte como el glicerol. El tamaño típico de los cristales en tales formulaciones es de 0,2-0,4 μm. Normalmente, el tono de las formulaciones basadas en dispersiones de carotenoides es más anaranjado que el de sus homólogas en emulsión. Comercialmente, las formas de emulsión son las más populares. Las formas hidrosolubles/dispersables también están disponibles desecadas sobre soportes inertes.
El pimentón, la luteína y los carotenos se aplican a una diversa gama de aplicaciones hidrosolubles, siendo la elección final a menudo el tono de color requerido. El pimentón tiende a utilizarse en aplicaciones más sabrosas, como salsas, adobos, mezclas de especias y recubrimientos, pero también es habitual encontrarlo en aplicaciones de confitería. La aplicación más importante desde el punto de vista comercial del caroteno es la de las bebidas de todo tipo, desde las sin gas hasta las carbonatadas, diluidas al gusto y listas para beber. Si la bebida es de color naranja, lo más probable es que esté coloreada con caroteno.
Los carotenoides no cambian significativamente de color con el pH, pero la acidez puede influir en la funcionalidad de los emulsionantes añadidos para dar solubilidad al agua, lo que provoca la ruptura de la emulsión y la liberación de gotas de aceite en el alimento. Los retos de estabilidad de los carotenoides suelen girar en torno a la retención del color del pigmento o a cuestiones de formulación. Los carotenoides se descomponen por oxidación y esto puede mitigarse mediante la inclusión de antioxidantes en la formulación del color o en la aplicación alimentaria. La vitamina C añadida a un máximo de 400 ppm proporcionará un aumento de la estabilidad. La exposición al calor y a la luz acelerará la oxidación y la pérdida de color asociada. Los cambios en el proceso y las opciones de envasado pueden ayudar, pero sutilezas como la fuente de luz (por ejemplo, la luz solar natural frente a la artificial) también pueden influir, ya que la luz solar directa es mucho más destructiva para un carotenoide que la iluminación de un supermercado.
La presencia de bajos niveles de metales pro-oxidantes también puede influir. Existen ejemplos de recetas de bebidas estándar que se transfieren entre plantas de embotellado que sufren una dramática pérdida de color causada por un cambio en el suministro de agua y los niveles asociados de metales pro-oxidantes como el cobre, el hierro y el manganeso. Estos problemas pueden resolverse mediante una combinación de antioxidantes adicionales, como el ácido ascórbico, y la inclusión de un agente secuestrador de metales, como el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) o el ácido cítrico.
Los problemas de formulación, como la ruptura de la emulsión, pueden dar lugar a la liberación de depósitos de carotenoides aceitosos en un sistema alimentario que se ve más clásicamente como un anillo de cuello de β-caroteno en una bebida. Tales problemas se resuelven normalmente comprendiendo si es un problema de procesamiento o una interacción de ingredientes lo que ha causado el problema y tomando la acción apropiada, como cambiar el orden de adición de los ingredientes o no premezclar el color carotenoide en su forma concentrada con otros ingredientes como el sistema de sabor.