2.2.7 カロテン、パプリカ、ルテイン

カロテン、パプリカ、ルテインは化学的に関連しておりカロテノイドと呼ばれる。 これらは自然界に広く分布する約600種類の色素で、オレンジ色から黄色のスペクトルを与えます14。異なる供給源から抽出されますが、これらの特性、適用方法、必要な製剤技術は似ており、この章ではこれらを一緒に扱うことが理にかなっています

カロテンは、主にβおよびαのカロテン異性体の混合物として、脱色段階としてパーム油製造の最終段階の1つとして除去されているパーム油から入手可能です。 主にβ-カロテンの抽出物は、耐ハロゲン藻類（Dunaliella salina）または菌類（Blakeslea trispora）から入手可能である。 どちらの場合も、抽出物は95%以上のβ-カロテンを含んでいる。 これらの天然供給源は、通常、植物油に懸濁した20～30％のカロテンで入手可能である。 自然界に存在するものと化学的に同一になるように石油化学製品から製造された自然界同一のβ-カロテンも、高純度の結晶の形で入手可能である。 これらの油性抽出物の色合いは非常に似ており、経済性によって選択されることが多い。しかし、ヨーロッパでは上記のすべての供給源が着色料として許可されているが、現在の米国の法律ではβ-カロテンのレベルが95%以上であることが要求されており、混合カロテンの着色料としての使用は不可能である。 多くのカロテノイドはプロビタミンA活性を持っており、摂取するとビタミンAに変換される。 それぞれの変換係数は異なりますが、β-カロテンは最も効果的にレチノールまたはビタミンAに変換されます。

パプリカは、通常インドで栽培されている甘い赤唐辛子、Capsicum annum L.から抽出されたものです。 カロテンと同様に、パプリカも最初はオレオレジンと呼ばれる油性の製品として生産されます。 パプリカのオレオレジンは多くの色素を含んでいますが、最も重要なのは赤色の色素であるカプソルビンです。 香辛料の分子であるカプサンチンはカプソルビンと共抽出されるため、そのレベルが制御されない限り、最終用途において風味のキャリーオーバーを引き起こす可能性があります。 EUの法律3では、パプリカの抽出物はカロテノイドとして7％以上でなければならず、そのうち少なくとも30％はカプサンチン/カプソルビンでなければなりません。 さらに、香辛料やフレーバーとして使用する材料と区別するために、カプサンチンレベルは250ppm以下でなければなりません。

Tagetes erecta L. 由来のルテインは、マリーゴールドの花弁から有機溶媒で抽出されるマリーゴールドオレオレジンから得られる精製抽出物です。 ルテイン色素は他の関連カロテノイドと共抽出され、エステル化された形で存在します。 ルテインは目の健康を維持し、加齢黄斑変性症などの変性疾患の予防に重要な役割を果たします。

カロテノイドのパプリカ、カロテン、ルテインは、パプリカが最もオレンジ、カロテンは熱帯の黄色いオレンジ、ルテインは卵黄色で、似た色合いの範囲を与えています。 油溶性色素であるパプリカは、スパイスミックス、ソース、乳化加工肉に最も多く使用されている。 油溶性のカロテンは、マーガリンの油相に添加されることで大量に使用されるようになった。 カロテンの添加がなければ、マーガリンは白っぽくなってしまいます。

カロテノイドの使用範囲を広げるために、乳化および分散技術を使用して水溶性製剤の用途が開発されました。 水溶性製剤の最も一般的なタイプは、カロテノイドを含むオイルが水性連続相の中で不連続相となるエマルションです。 色の安定性を高めるために、乳化の前に酸化防止剤を油相に添加することがよくあります。

乳化剤と処理条件を慎重に選択することで、最終用途で透明なエマルションを形成することができます。 そのためには、光の波長である90nm以下の直径を持つ安定した油滴が必要である。 別の方法として、微小化したカロテノイドの結晶をグリセロールなどの不活性担体中に分散させる方法があります。 このような製剤中の結晶の典型的な大きさは0.2～0.4μmです。 一般的に、カロテノイドの分散液に基づく製剤の色合いは、それらの乳剤の対応物よりもオレンジ色になります。 商業的には、エマルジョン形態が最も人気があります。

パプリカ、ルテイン、カロテンは、様々な水溶性アプリケーションに適用され、最終的に必要な色合いを選択することがよくあります。 パプリカはソース、マリネ、スパイスブレンド、コーティングなど、より風味豊かな用途で使用される傾向がありますが、菓子用途でも一般的に見られます。 カロチンの最も重要な商業的用途は、静止飲料から炭酸飲料、希釈して飲むもの、そのまま飲めるものまで、あらゆる種類の飲料に使用されます。

カロテノイドはpHによって色合いを大きく変えることはありませんが、酸性度は水溶性を高めるために添加された乳化剤の機能性に影響を与え、乳化破壊や油滴が食品中に放出される可能性があります。 カロテノイドの安定性に関する課題は、顔料の色保持またはフォーミュレーションの問題のいずれかに関連する傾向があります。 カロテノイドは酸化によって腐敗しますが、これはカラーフォーミュレーションまたは食品アプリケーションに抗酸化剤を含めることによって軽減することができます。 ビタミンCを最大400ppmまで添加すると、安定性が向上します。 熱や光にさらされると、酸化が進み、それに伴って色が失われます。 プロセスの変更や包装の選択も有効ですが、光源（例えば、人工的な日光に対して自然な日光）のような微妙な違いも影響し、直射日光はスーパーの照明よりもカロテノイドに対してはるかに破壊的です。 標準的な飲料のレシピを瓶詰め工場間で移し替えると、水の供給が変わったために色が劇的に失われ、銅、鉄、マンガンなどの酸化促進金属が関連するレベルになるという例が存在します。 これらの問題は、アスコルビン酸などの追加の抗酸化剤と、エチレンジアミン四酢酸 (EDTA) やクエン酸などの金属封鎖剤の組み合わせで解決できます。

乳化破壊などの配合上の問題は、飲料中のβ-カロテンネックリングとして最も古典的に見られる食品系への油性カロテノイド堆積物の放出につながる可能性があります。 このような問題は通常、問題を引き起こしたのが処理の問題か成分の相互作用かを理解し、成分の添加順序を変更したり、濃縮された状態のカロテノイドカラーをフレーバーシステムなどの他の成分とあらかじめ混合しないなどの適切な措置を取ることで解決されます。