2.2.7 Carotène, paprika et lutéine

Le carotène, le paprika et la lutéine sont chimiquement liés et sont appelés caroténoïdes. Il s’agit d’une gamme d’environ 600 pigments largement distribués dans la nature et qui donnent un spectre de couleurs allant de l’orange au jaune.14 Bien qu’extraits de sources différentes, leurs propriétés, leurs méthodes d’application et les technologies de formulation requises sont similaires et il est logique de les traiter ensemble dans ce chapitre.

Le carotène est disponible sous la forme d’un mélange d’isomères de carotène, principalement β et α, provenant de l’huile de palme où il est éliminé lors de l’une des étapes finales de la fabrication de l’huile de palme en tant qu’étape de décoloration. Des extraits de β-carotène principalement sont disponibles à partir de sources algales (Dunaliella salina) ou fongiques (Blakeslea trispora) tolérantes aux halos. Dans les deux cas, les extraits contiennent plus de 95 % de β-carotène. Ces sources naturelles sont disponibles à une teneur typique de 20-30% de carotène en suspension dans une huile végétale. Le β-carotène identique à la nature, qui est produit à partir de produits pétrochimiques de base pour être chimiquement identique à celui que l’on trouve dans la nature, est également disponible sous une forme cristalline de grande pureté. Les teintes de ces extraits à base d’huile sont très similaires et le choix est souvent déterminé par des considérations économiques, mais bien que toutes les sources ci-dessus soient autorisées comme colorants en Europe, la législation américaine actuelle exige que le niveau de β-carotène soit supérieur à 95 %, ce qui empêche l’utilisation de carotènes mélangés comme colorants. De nombreux caroténoïdes ont une activité pro-vitamine A, ce qui signifie qu’ils peuvent être convertis en vitamine A une fois ingérés. Les facteurs de conversion pour chacun d’eux varient, mais le β-carotène est le plus efficacement converti en rétinol ou en vitamine A.

Le paprika est extrait du poivron rouge doux, Capsicum annum L., qui est généralement cultivé en Inde. Comme pour le carotène, le paprika est initialement produit comme un produit à base d’huile appelé oléorésine. L’oléorésine de paprika contient un certain nombre de pigments, le plus important étant le pigment rouge capsorubine. La capsanthine, molécule de l’épice, se combine avec la capsorubine, ce qui, à moins que son niveau ne soit contrôlé, peut entraîner un report de goût dans l’application finale. Selon la législation européenne3, l’extrait de paprika ne doit pas contenir moins de 7 % de caroténoïdes, dont au moins 30 % de capsanthine/capsorubine. En outre, pour le distinguer des matières destinées à être utilisées comme épices ou arômes, le taux de capsanthine doit être inférieur à 250 ppm.

La lutéine de Tagetes erecta L. est un extrait purifié obtenu à partir de l’oléorésine de souci, qui est extraite des pétales de fleurs de souci avec des solvants organiques. Le pigment lutéine est co-extrait avec d’autres caroténoïdes apparentés et existe sous une forme estérifiée. La lutéine joue un rôle important dans la préservation de la santé oculaire et la prévention des affections dégénératives telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge.

Les caroténoïdes paprika, carotène et lutéine donnent une gamme de teintes similaires, le paprika étant le plus orange, le carotène étant un jaune orange tropical et la lutéine un jaune d’œuf. En tant que pigment liposoluble, le paprika est le plus souvent utilisé dans les mélanges d’épices, les sauces et les viandes transformées émulsionnées. Le carotène sous sa forme liposoluble a trouvé une utilisation massive dans la margarine où il est simplement ajouté à la phase huileuse du processus de production. En effet, sans l’ajout de carotène, la margarine serait blanche.

Pour élargir la gamme d’applications dans lesquelles les caroténoïdes peuvent être utilisés, des applications de formulations hydrosolubles ont été développées en utilisant des technologies d’émulsion et de dispersion. Le type le plus commun de formulations hydrosolubles sont les émulsions où l’huile contenant des caroténoïdes devient une phase discontinue dans une phase continue aqueuse. Souvent, des antioxydants sont ajoutés à la phase huileuse avant l’émulsification pour améliorer la stabilité de la couleur. Selon l’application, des émulsifiants spécifiques seront nécessaires pour minimiser les interactions entre les ingrédients ou pour faire face à des problèmes spécifiques tels que l’acidité.

En choisissant soigneusement les émulsifiants et les conditions de traitement, on peut former des émulsions qui sont claires dans l’application finale. Pour y parvenir, il faut des gouttelettes d’huile stables d’un diamètre inférieur à 90 nm, qui est la longueur d’onde de la lumière. Une autre approche consiste à disperser des cristaux de caroténoïdes micronisés dans un support inerte tel que le glycérol. La taille typique des cristaux dans de telles formulations est de 0,2-0,4 μm. Typiquement, la teinte des formulations à base de dispersions de caroténoïdes est plus orange que celle de leurs homologues en émulsion. Commercialement, les formes en émulsion sont les plus populaires. Les formes hydrosolubles/dispersibles sont également disponibles séchées sur des supports inertes.

Le paprika, la lutéine et les carotènes sont appliqués à une gamme diverse d’applications hydrosolubles, le choix final étant souvent la nuance de couleur requise. Le paprika a tendance à être utilisé dans les applications plus salées telles que les sauces, les marinades, les mélanges d’épices et les revêtements, mais on le trouve aussi couramment dans les applications de confiserie. L’application la plus importante du point de vue commercial pour le carotène se trouve dans les boissons de tous types, qu’elles soient plates ou gazeuses, diluées ou prêtes à boire. Si la boisson est orange, elle est très probablement colorée par le carotène.

Les caroténoïdes ne changent pas significativement de teinte avec le pH, mais l’acidité peut avoir une influence sur la fonctionnalité des émulsifiants ajoutés pour rendre la solubilité dans l’eau, conduisant à la rupture de l’émulsion et à la libération de gouttelettes d’huile dans l’aliment. Les problèmes de stabilité des caroténoïdes concernent généralement la rétention de la couleur du pigment ou les problèmes de formulation. Les caroténoïdes se décomposent par oxydation, ce qui peut être atténué par l’inclusion d’antioxydants dans la formulation de la couleur ou dans l’application alimentaire. La vitamine C ajoutée à un maximum de 400 ppm augmentera la stabilité. L’exposition à la chaleur et à la lumière accélère l’oxydation et la perte de couleur qui en résulte. Les changements de processus et les choix d’emballage peuvent aider mais des subtilités telles que la source de lumière (par exemple, la lumière naturelle du soleil par opposition à la lumière artificielle du soleil) peuvent également avoir une influence, la lumière directe du soleil étant beaucoup plus destructrice pour un caroténoïde que l’éclairage de supermarché.

La présence de faibles niveaux de métaux pro-oxydants peut également avoir une influence. Il existe des exemples de recettes de boissons standard transférées entre des usines d’embouteillage souffrant d’une perte dramatique de couleur causée par un changement d’alimentation en eau et les niveaux associés de métaux pro-oxydants tels que le cuivre, le fer et le manganèse. Ces problèmes peuvent être résolus par une combinaison d’antioxydants supplémentaires tels que l’acide ascorbique et l’inclusion d’un agent séquestrant de métaux tel que l’acide éthylène diamine tétraacétique (EDTA) ou l’acide citrique.

Les problèmes de formulation tels que la rupture d’émulsion peuvent conduire à la libération de dépôts huileux de caroténoïdes dans un système alimentaire le plus classiquement vu comme un anneau de col β-carotène dans une boisson. De tels problèmes sont normalement résolus en comprenant si c’est un problème de traitement ou une interaction d’ingrédients qui a causé le problème et en prenant les mesures appropriées telles que changer l’ordre d’addition des ingrédients ou ne pas pré-mélanger le caroténoïde colorant sous sa forme concentrée avec d’autres ingrédients tels que le système d’arômes.