2.2.7 Karotin, paprika és lutein

A karotin, a paprika és a lutein kémiailag rokonok, és karotinoidoknak nevezzük őket. Ezek a természetben széles körben elterjedt, mintegy 600 pigmentet alkotnak, és a narancssárga és sárga színek spektrumát adják.14 Bár különböző forrásokból nyerik ki őket, tulajdonságaik, alkalmazási módszereik és szükséges formulázási technológiáik hasonlóak, ezért célszerű őket együtt kezelni ebben a fejezetben.

A karotin a karotin izomerjeinek keverékeként, túlnyomórészt β és α formában áll rendelkezésre a pálmaolajból, ahol a pálmaolaj gyártásának egyik utolsó lépéseként, színtelenítési lépésként eltávolítják. Főleg β-karotinból álló kivonatok állnak rendelkezésre halo-toleráns algákból (Dunaliella salina) vagy gombákból (Blakeslea trispora). Mindkét esetben a kivonatok több mint 95% β-karotint tartalmaznak. Ezek a természetes források jellemzően 20-30% karotint tartalmaznak növényi olajban felfüggesztve. A természetazonos β-karotin, amelyet petrolkémiai alapanyagokból állítanak elő, hogy kémiailag azonos legyen a természetben találhatóval, szintén elérhető nagy tisztaságú kristályos formában. Ezeknek az olajalapú kivonatoknak az árnyalatai nagyon hasonlóak, és a választást gyakran a gazdaságosság határozza meg, de bár a fenti források mindegyike engedélyezett színezékként Európában, a jelenlegi amerikai jogszabályok megkövetelik, hogy a β-karotin szintje 95% feletti legyen, ami megakadályozza a vegyes karotinok színezékként való használatát. Sok karotinoid pro-A-vitamin-aktivitással rendelkezik, ami azt jelenti, hogy lenyelve A-vitaminná alakítható. Az átalakulási tényezők mindegyiknél eltérőek, de a β-karotin a leghatékonyabban retinollá vagy A-vitaminná alakul át.

A paprikát a Capsicum annum L. édes piros paprikából (Capsicum annum L.) nyerik, amelyet jellemzően Indiában termesztenek. A karotinhoz hasonlóan a paprikát is eredetileg olaj alapú termékként, úgynevezett oleoresin formájában állítják elő. A paprika oleoresin számos pigmentet tartalmaz, amelyek közül a legfontosabb a capsorubin nevű vörös pigment. A fűszermolekula, a kapszantin együtt extrahálódik a kapszorubinnal, ami – hacsak nem szabályozzák a szintjét – a végső alkalmazásban ízátvitelhez vezethet. Az uniós jogszabályok3 értelmében a paprikakivonatnak legalább 7% karotinoidot kell tartalmaznia, amelyből legalább 30% a kapszantin/kapszorubin. Ezenkívül a fűszerként vagy aromaként való felhasználásra szánt anyagoktól való megkülönböztetés érdekében a kapszantin szintjének 250 ppm alatt kell lennie.

A Tagetes erecta L.-ből származó lutein a körömvirág oleorezinből nyert tisztított kivonat, amelyet a körömvirág virágszirmaiból szerves oldószerekkel vonnak ki. A lutein pigment más rokon karotinoidokkal együtt extrahálódik, és észterezett formában létezik. A luteinnek fontos szerepe van a szem egészségének megőrzésében és a degeneratív állapotok, például az időskori makuladegeneráció megelőzésében.

A paprika, a karotin és a lutein karotinoidok hasonló árnyalatokat adnak, a paprika a legnarancsosabb, a karotin trópusi sárga narancs, a lutein pedig tojássárga. Olajban oldódó pigmentként a paprikát leginkább fűszerkeverékekben, szószokban és emulgeált feldolgozott húsokban használják. A karotin olajban oldódó formában tömeges felhasználásra talált a margarinban, ahol egyszerűen hozzáadják a gyártási folyamat olajfázisához. A karotin hozzáadása nélkül a margarin fehérnek tűnne.

A karotinoidok felhasználási területeinek bővítésére vízoldható formulákat fejlesztettek ki emulziós és diszperziós technológiák alkalmazásával. A vízben oldódó készítmények leggyakoribb típusa az emulzió, ahol a karotinoid tartalmú olaj diszkontinuus fázissá válik egy vizes folytonos fázisban. Gyakran adnak antioxidánsokat az olajfázishoz az emulgeálás előtt a színstabilitás fokozása érdekében. Az alkalmazástól függően speciális emulgeálószerekre van szükség az összetevők kölcsönhatásainak minimalizálása vagy olyan speciális problémák kezelése érdekében, mint például a savasság.

Az emulgeálószerek és a feldolgozási körülmények gondos megválasztásával olyan emulziók hozhatók létre, amelyek a végső alkalmazásban tiszták. Ennek eléréséhez stabil, 90 nm-nél kisebb átmérőjű olajcseppekre van szükség, ami a fény hullámhosszának felel meg. Egy alternatív megközelítés a mikronizált karotinoid kristályok diszpergálása inert hordozóanyagban, például glicerinben. Az ilyen készítményekben a kristályok tipikus mérete 0,2-0,4 μm. A karotinoidok diszperzióin alapuló készítmények árnyalata jellemzően narancssárgásabb, mint emulziós társaiké. Kereskedelmi szempontból az emulziós formák a legnépszerűbbek. A vízben oldódó/diszpergált formák inert hordozóra szárítva is kaphatók.

A paprikát, a luteint és a karotinokat sokféle vízoldható alkalmazásban alkalmazzák, és a végső választás gyakran a kívánt színárnyalaton múlik. A paprikát általában az ízletesebb alkalmazásokban használják, mint például szószok, pácok, fűszerkeverékek és bevonatok, de gyakran megtalálható cukrászati alkalmazásokban is. A karotin kereskedelmi szempontból legjelentősebb felhasználási területe az italok minden fajtája, a szénsavmentesektől a szénsavasakig, az ízlés szerint hígítottakig és a fogyasztásra kész italokig. Ha az ital narancssárga, akkor azt nagy valószínűséggel karotin színezi.

A karotinoidok nem változtatják jelentősen az árnyalatukat a pH-érték függvényében, de a savasság hatással lehet a vízoldhatóság érdekében hozzáadott emulgeálószerek működésére, ami az emulzió felbomlásához és az olajcseppek élelmiszerbe jutásához vezet. A karotinoidok stabilitási kihívásai általában vagy a pigment színmegmaradásával, vagy a formulázási kérdésekkel kapcsolatosak. A karotinoidok oxidációval bomlanak le, és ezt lehet enyhíteni antioxidánsok beépítésével a színezékkészítménybe vagy az élelmiszeripari alkalmazásba. A legfeljebb 400 ppm C-vitamin hozzáadása növeli a stabilitást. A hő- és fényhatás felgyorsítja az oxidációt és az ezzel járó színvesztést. A folyamatok megváltoztatása és a csomagolás megválasztása segíthet, de az olyan finomságok, mint a fényforrás (pl. a természetes napfény a mesterséges napfénnyel szemben) szintén hatással lehetnek, mivel a közvetlen napfény sokkal károsabb a karotinoidokra, mint a szupermarket megvilágítása.

Az alacsony szintű prooxidáns fémek jelenléte szintén hatással lehet. Vannak példák arra, hogy a palackozóüzemek között szállított szabványos italreceptek a vízellátás változása és az ehhez kapcsolódó prooxidáns fémek, például a réz, a vas és a mangán szintje miatt drámai színvesztést szenvedtek el. Ezek a problémák megoldhatók további antioxidánsok, például aszkorbinsav és fémszekvenáló szerek, például etiléndiamintetraecetsav (EDTA) vagy citromsav beépítésével.

A megfogalmazási problémák, például az emulzió szétesése olajos karotinoid lerakódások felszabadulásához vezethet az élelmiszerrendszerben, ami a klasszikusan β-karotin nyakgyűrűként jelenik meg az italban. Az ilyen problémák általában úgy oldhatók meg, ha megértjük, hogy feldolgozási probléma vagy összetevő kölcsönhatás okozta-e a problémát, és megtesszük a megfelelő lépéseket, például megváltoztatjuk az összetevők hozzáadásának sorrendjét, vagy nem keverjük előzetesen a karotinoid színezéket koncentrált formában más összetevőkkel, például az aromarendszerrel.