2.2.7 Caroten, paprika și luteină

Caroten, paprika și luteină sunt înrudite din punct de vedere chimic și sunt denumite carotenoide. Aceștia reprezintă o gamă de aproximativ 600 de pigmenți larg răspândiți în natură și dau un spectru de culori de la portocaliu la galben.14 Deși sunt extrași din surse diferite, proprietățile lor, metodele de aplicare și tehnologiile de formulare necesare sunt similare și este logic să fie tratați împreună în acest capitol.

Carotenul este disponibil ca un amestec de izomeri de caroten, predominant β și α, din uleiul de palmier, unde este eliminat ca una dintre etapele finale ale fabricării uleiului de palmier, ca etapă de decolorare. Extractele de β-caroten, în principal β-caroten, sunt disponibile fie din surse de alge tolerante la halo (Dunaliella salina), fie din surse fungice (Blakeslea trispora). În ambele cazuri, extractele conțin peste 95% β-caroten. Aceste surse naturale sunt disponibile la o concentrație obișnuită de 20-30% caroten în suspensie într-un ulei vegetal. β-carotenul identic cu cel din natură, care este produs din produse petrochimice de bază pentru a fi identic din punct de vedere chimic cu cel găsit în natură, este, de asemenea, disponibil într-o formă cristalină de înaltă puritate. Nuanțele acestor extracte pe bază de ulei sunt foarte asemănătoare, iar alegerea este adesea determinată de considerente economice, dar, deși toate sursele de mai sus sunt permise ca și coloranți în Europa, legislația actuală din SUA cere ca nivelul de β-caroten să fie de peste 95%, ceea ce împiedică utilizarea amestecului de caroteni ca și coloranți. Mulți carotenoizi au activitate pro-vitaminică A, ceea ce înseamnă că pot fi transformați în vitamina A odată ce sunt ingerați. Factorii de conversie pentru fiecare variază, dar β-carotenul este cel mai eficient convertit în retinol sau vitamina A.

Paprika este extrasă din ardeiul roșu dulce, Capsicum annum L., care este cultivat de obicei în India. Ca și în cazul carotenului, paprika este inițial produsă ca un produs pe bază de ulei denumit oleorășină. Oleorășina de ardei conține o serie de pigmenți, cel mai important fiind pigmentul roșu capsorubină. Molecula condimentului capsantină se extrage împreună cu capsorubina, ceea ce, dacă nivelul acesteia nu este controlat, poate duce la o remanență de aromă în aplicația finală. În conformitate cu legislația UE3, extractul de ardei trebuie să conțină cel puțin 7% carotenoizi, din care cel puțin 30% trebuie să fie capsantină/capsorubină. În plus, pentru a-l deosebi de materialele destinate utilizării ca mirodenii sau arome, nivelul de capsantină trebuie să fie mai mic de 250 ppm.

Luteina din Tagetes erecta L. este un extract purificat obținut din oleorășină de gălbenele, care este extrasă din petalele florilor de gălbenele cu solvenți organici. Pigmentul luteină este co-extras împreună cu alți carotenoizi înrudiți și există într-o formă esterificată. Luteina are un rol important în conservarea sănătății ochilor și în prevenirea afecțiunilor degenerative, cum ar fi degenerescența maculară legată de vârstă.

Carotenoizii paprika, carotenul și luteina dau o gamă de nuanțe similare, paprika fiind cea mai portocalie, carotenul fiind un galben portocaliu tropical, iar luteina fiind un galben ou. Fiind un pigment solubil în ulei, paprika este cel mai frecvent utilizat în amestecuri de condimente, sosuri și carne procesată emulsionată. Carotenul în forma sa solubilă în ulei a găsit o utilizare în masă în margarină, unde este pur și simplu adăugat în faza de ulei a procesului de producție. Într-adevăr, fără adaosul de caroten, margarina ar avea un aspect alb.

Pentru a extinde gama de aplicații în care pot fi folosiți carotenoizii, au fost dezvoltate aplicații de formulare solubile în apă folosind tehnologii de emulsie și dispersie. Cel mai comun tip de formulări hidrosolubile sunt emulsiile în care uleiul care conține carotenoizi devine o fază discontinuă în cadrul unei faze continue apoase. Adesea se adaugă antioxidanți în faza de ulei înainte de emulsionare pentru a spori stabilitatea culorii. În funcție de aplicație, vor fi necesari emulgatori specifici pentru a minimiza interacțiunile dintre ingrediente sau pentru a face față unor probleme specifice, cum ar fi aciditatea.

Prin alegerea atentă a emulgatorilor și a condițiilor de procesare, se pot forma emulsii care să fie clare în aplicația finală. Pentru a realiza acest lucru, sunt necesare picături de ulei stabile cu un diametru mai mic de 90 nm, care este lungimea de undă a luminii. O abordare alternativă constă în dispersarea cristalelor de carotenoide micronizate într-un suport inert, cum ar fi glicerolul. Dimensiunea tipică a cristalelor din astfel de formulări este de 0,2-0,4 μm. În mod obișnuit, nuanța formulărilor bazate pe dispersii de carotenoizi este mai portocalie decât cea a emulsiilor acestora. Din punct de vedere comercial, formele de emulsie sunt cele mai populare. Formele solubile/dispersabile în apă sunt, de asemenea, disponibile uscate pe suporturi inerte.

Paprika, luteina și carotenii sunt aplicați într-o gamă diversă de aplicații solubile în apă, alegerea finală fiind adesea nuanța de culoare necesară. Paprika tinde să fie utilizată în aplicațiile mai sărate, cum ar fi sosurile, marinadele, amestecurile de condimente și acoperirile, dar este, de asemenea, frecvent întâlnită în aplicațiile de cofetărie. Cea mai importantă aplicație comercială a carotenului este în băuturile de toate tipurile, de la cele liniștite la cele carbogazoase, diluate după gust, până la cele gata de băut. Dacă băutura este portocalie, cel mai probabil este colorată cu caroten.

Carotenoizii nu își schimbă semnificativ nuanța în funcție de pH, dar aciditatea poate avea o influență asupra funcționalității emulgatorilor adăugați pentru a face solubilitatea în apă, ceea ce duce la ruperea emulsiei și la eliberarea de picături de ulei în alimente. Provocările legate de stabilitate pentru carotenoizi tind să fie legate fie de păstrarea culorii pigmentului, fie de probleme de formulare. Carotenoizii se descompun prin oxidare, iar acest lucru poate fi atenuat prin includerea de antioxidanți în formularea colorantului sau în aplicația alimentară. Vitamina C adăugată la o concentrație maximă de 400 ppm va duce la o creștere a stabilității. Expunerea la căldură și lumină va accelera oxidarea și pierderea asociată a culorii. Modificările de proces și opțiunile de ambalare pot ajuta, dar subtilitățile, cum ar fi sursa de lumină (de exemplu, lumina naturală a soarelui, spre deosebire de lumina artificială a soarelui) pot avea, de asemenea, o influență, lumina directă a soarelui fiind mult mai distructivă pentru un carotenoid decât iluminarea din supermarket.

Prezența unor niveluri scăzute de metale pro-oxidante poate avea, de asemenea, o influență. Există exemple de rețete standard de băuturi transferate de la o fabrică de îmbuteliere la alta care suferă de o pierdere dramatică a culorii cauzată de o schimbare în alimentarea cu apă și de nivelurile asociate de metale pro-oxidante, cum ar fi cuprul, fierul și manganul. Aceste probleme pot fi rezolvate printr-o combinație de antioxidanți suplimentari, cum ar fi acidul ascorbic, și prin includerea unui agent de sechestrare a metalelor, cum ar fi acidul etilendiaminotetraacetic (EDTA) sau acidul citric.

Problemele de formulare, cum ar fi descompunerea emulsiei, pot duce la eliberarea de depozite de carotenoizi uleioși într-un sistem alimentar, cel mai frecvent observate sub forma unui inel de gât de β-caroten într-o băutură. Astfel de probleme sunt în mod normal rezolvate înțelegând dacă problema a fost cauzată de o problemă de procesare sau de o interacțiune între ingrediente și luând măsurile corespunzătoare, cum ar fi schimbarea ordinii de adăugare a ingredientelor sau neamestecarea prealabilă a carotenoidului colorat în forma sa concentrată cu alte ingrediente, cum ar fi sistemul de arome.

.