Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

w Warszawie

Międzywydziałowe Studium Towaroznawstwa

 
 

PAULINA WOJTAS

125738

 

Barwniki syntetyczne i naturalne w żywności

Synthetic and natural food colours

Praca inżynierska

na kierunku – Towaroznawstwo

 
 

 

Praca

wykonana pod kierunkiem

Dr inż. Elwiry Worobiej

Katedra Biotechnologii i

Oceny Żywności

 
 

Warszawa, 2009 rok

PLAN PRACY

•

1.WSTĘP

•

2.CEL I ZAKRES PRACY

•

3.PRZEGLĄD LITERATURY:

–

3.1.Podstawowe pojęcia i regulacje prawne

–

3.2.Podział barwników

•

3.2.1.Barwniki naturalne i identyczne z naturalnymi

•

3.2.2.Barwniki syntetyczne

•

3.2.3.Barwniki nieorganiczne

–

3.3.Stabilność barwników spożywczych

•

3.3.1.Wpływ czynników środowiska na stabilność barwników

•

3.3.2.Metody poprawy stabilności barwników

–

3.4.Stosowanie barwników a zdrowie konsumentów

•

3.4.1.Barwniki naturalne - pozytywny wpływ na zdrowie

•

3.4.2.Barwniki naturalne a identyczne z naturalnymi

•

3.4.3.Barwniki naturalne a syntetyczne

•

3.4.4.Zagrożenia ze strony barwników

–

3.5. Metody oznaczeń barwników

•

4.PODSUMOWANIE

•

5.SPIS LITERATURY.

WSTĘP

• Barwniki są substancjami kształtującymi cechy sensoryczne

żywności. Poprzez nadanie atrakcyjnej barwy nakłaniają do
zakupu. Odpowiednia barwa wpływa na odczucie smakowitości
produktu, wiąże się z odczuwaniem określonych smaków i
zapachów.

• Barwniki stosuje się w celu nadania barwy produktom

bezbarwnym, typu cukierki, napoje, desery, lub przywrócenia
jej, jeśli w czasie przetwarzania, przechowywania, pakowania
czy dystrybucji barwa ulegnie zmianie, np. ze względu na
degradację naturalnie zawartych w żywności barwników.

• Dodatek barwnika zapewnia taką samą barwę wszystkim

partiom produktu, np. sosom. Można również użyć barwnika do
zintensyfikowania barwy produktu, który później będzie
rozcieńczany, np. wkłady owocowe do jogurtów czy syropy.

• Jednocześnie nie można stosować barwników w celu

zafałszowania żywności: ukrycia jej zepsucia, bądź gorszej
jakości.

Podstawowe definicje

„Barwniki są substancjami dodatkowymi

nadającymi lub przywracającymi barwę

środkom spożywczym. Barwniki obejmują

naturalne składniki żywności oraz naturalne

źródła surowcowe, normalnie

same

niespożywane jako żywność

i nieużywane jako

charakterystyczne jej składniki; barwnikami są

również preparaty otrzymane ze środków

spożywczych i innych naturalnych źródeł

surowcowych, uzyskane w procesie fizycznej

lub chemicznej ekstrakcji, w której ekstrahuje

się selektywnie pigmenty względem składników

odżywczych albo aromatycznych.”

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 18 wrzesnia 2008 r.

w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych

Barwnikami nie są
• środki spożywcze suszone lub zagęszczone

oraz składniki aromatyczne stosowane w
produkcji złożonych środków spożywczych,
z powodu ich właściwości aromatycznych,
smakowych lub odżywczych, przy tym

mające skutek barwiący jako drugorzędny

,

w szczególności papryka, kurkuma i szafran

• barwniki używane do

barwienia

zewnętrznych niejadalnych części

środków

spożywczych, takich jak powłoki serów i
osłonki wyrobów mięsnych.

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 18 wrzesnia 2008 r.

w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych

Regulacje prawne

• Rozporządzenie Ministra Zdrowia z

dnia 18 września 2008 r. w sprawie
dozwolonych substancji dodatkowych

• Rozporządzenie Parlamentu

Europejskiego i Rady (WE) nr
1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r.
w sprawie dodatków do żywności

Barwników nie można dodawać m. in. do:

•

żywności nieprzetworzonej

•

naturalnych

wód

mineralnych i źródlanych oraz wód stołowych

•

mleka

, mleka półtłustego i odtłuszczonego, mleka zagęszczonego, mleka w proszku,

maślanki, śmietany, śmietanki, śmietanki w proszku – bez dodatków smakowych i

środków aromatyzujących oraz mleka czekoladowego

•

olejów i tłuszczów

zwierzęcych i roślinnych

•

jaj

i produktów jajecznych

•

mąki i innych

produktów przemiału zbóż

, skrobi

•

chleba

i produktów podobnych

•

makaronów

i „gnocchi”

•

cukrów

•

miodu

pszczelego

•

Słodu

i przetworów słodowych

•

środków spożywczych

dla niemowląt i małych dzieci

•

soli, zamienników soli i

przypraw

naturalnych

•

kawy

palonej,

herbaty

•

dżemów

ekstra,

galaretek

ekstra, przecieru z kasztanów jadalnych, creme de pruneaux

•

wyrobów

kakaowych

•

past

pomidorowych

i sosów na bazie pomidorów

•

owoców, warzyw, ziemniaków i grzybów

w konserwach, suszonych oraz przetworzonych

•

ryb, mięczaków i skorupiaków,

mięsa

, drobiu, dziczyzny oraz ich przetworów

•

soków i nektarów

owocowych

•

wyrobów

winiarskich

gronowych

•

octu winnego

•

serów

dojrzewających i niedojrzewających bez dodatków smakowych

•

wyrobów z tłuszczu z

mleka owczego i koziego

•

niektórych wyrobów alkoholowych

Barwniki dozwolone do stosowania w

żywności w Polsce

1. E100-kurkumina
2. E101-ryboflawina, 5-fosforan ryboflawiny
3. E102-tartrazyna
4. E104-żółcień chinolinowa
5. E110-żółcień pomarańczowa FCF, żółcień

pomarańczowa S

6. E120-koszenila, kwas karminowy,

karminy

7. E122-azorubina, karmoizyna
8. E123-amarant
9. E124-czerwień koszenilowa A, pąs 4R
10. E127-erytrozyna
11. E129-czerwień Allura AC
12. E131-błekit patentowy V
13. E132-indygotyna, indygokarmin
14. E133-błekit brylantowy FCF
15. E140-chlorofile i chlorofiliny
16. E141-kompleksy miedziowe chlorofili i

chlorofilin

17. E142-zieleń S
18. E150a-karmel
19. E150b-karmel siarczynowy
20. E150c-karmel amoniakalny
21. E150d-karmel amoniakalno-siarczynowy

22. E151-czerń brylantowa BN
23. E153-węgiel roślinny
24. E154-brąz FK
25. E155-brąz HT
26. E160a-karoteny
27. E160b-annato, biksyna, norbiksyna
28. E160c-ekstrakt z papryki, kapsantyna,

kapsorubina

29. E160d-likopen
30. E160e-beta-apo-8-karotenal (C30)
31. E160f-ester etylowy kwasu beta-apo-8-

karotenowego (C30)

32. E161b-luteina
33. E161g-kantaksantyna
34. E162-czerwień buraczana, betanina
35. E163-antocyjany
36. E170-węglan wapnia
37. E171-dwutlenek tytanu
38. E172-tlenki żelaza i wodorotlenki żelaza
39. E173-glin
40. E174-srebro
41. E175-złoto
42. E180-czerwień litolowa BK

• Część barwników dozwolona jest do

stosowania na zasadzie

quantum

satis

(w dawce najniższej, niezbędnej

do osiągnięcia zamierzonego celu

technologicznego, zgodnie z dobrą

praktyką produkcyjną).

• Do niektórych środków spożywczych

mogą być dodawane tylko niektóre

barwniki pojedynczo lub łącznie w

określonej maksymalnej dawce.

• Część barwników jest dozwolona

tylko do niektórych zastosowań.

Uwagi

Podział barwników

• Barwniki naturalne lub identyczne z

naturalnymi

• Barwniki syntetyczne
• Barwniki nieorganiczne

Barwniki naturalne i identyczne

z naturalnymi

• Barwniki naturalne pozyskuje się z surowców roślinnych i

zwierzęcych. Mogą pochodzić z jadalnych części roślin i

zwierząt, jak również części nie spożywanych przez ludzi.

• Dodatki te mogą również podlegać modyfikacjom, także

przy izolacji substancji z surowca.

• Barwniki identyczne z naturalnymi mają identyczną budowę

chemiczną i najczęściej są pozyskiwane na drodze syntezy

chemicznej. Mogą być także produkowane metodami

biotechnologicznymi.

• Naturalnymi barwnikami żywności są też substancje barwne

nie występujące w świeżych produktach, powstające w

wyniku przemian i interakcji bezbarwnych składników

żywności np. w czasie procesów technologicznych. Są to

karmele i melanoidy.

• Obecnie dozwolonych jest 16 barwników naturalnych:

kurkumina, ryboflawina, koszenila, chlorofile i chlorofiliny

oraz ich kompleksy miedziowe, karmel, karoteny, annato,

ekstrakt z papryki, likopen, beta-apo-8-karotenal i jego

ester etylowy kwasu beta-apo-8-karotenowego, luteina,

kantaksantyna, czerwień buraczana, antocyjany.

• Izoprenoidowe – karotenoidy
• Porfirynowe – chlorofile i chlorofiliny
• Flawonoidowe – antocyjany
• Betalainowe – betacyjaniny i betaksantyny
• Chinoidowe – koszenila
• Inne – ryboflawina, kurkumina, karmele, melanoidy,

melaniny

Podział barwników

naturalnych

Podział barwników naturalnych

Izoprenoidowe – karotenoidy

• Wykazują odcienie barw od żółtej do czerwonej

• Otrzymywane np. z suszonej marchwi, skórki

owoców cytrusowych, nasion drzewa Bixa orellana L.

• Związki polienowe (co najmniej 7 wiązań

podwójnych) zbudowane z 8 jednostek

izoprenowych, naturalnie występujące w konfiguracji

all trans, izomeryzacja wiązań wiąże się z

osłabieniem barwy

• Dzielą się na karoteny (węglowodory), ksantofile –

zawierające tlen w cząsteczce, apokarotenoidy o

łańcuchu skróconym do mniej niż 40 atomów C.

• Naturalne są nierozpuszczalne w wodzie, zaś

rozpuszczalne w tłuszczach

• Są wrażliwe na światło i czynniki utleniające, dostęp

światła, powietrza. Mało wrażliwe na mrożenie czy

warunki sterylizacji

Podział barwników naturalnych

Porfirynowe – chlorofile i chlorofiliny

• Nadają barwę od oliwkowozielonej do ciemnozielonej

• Chlorofil pozyskuje się z zielonych części roślin.

• Związki porfirynowe to takie, których podstawowy szkielet

składa się z układu 4 pierścieni pirolowych połączonych

przez grupy metinowe. W centrum cząsteczki chlorofilu

znajduje się atom Mg połączony wiązaniami kowalencyjnymi

i koordynacyjnymi z 4 atomami N pierścieni pirolowych.

 Chlorofil jest najmniej stabilnym z barwników naturalnych.

Wrażliwy na działanie światła, temperatury, utlenianie. Jest

mało odporny na zmiany pH, w środowisku kwaśnym ulega

hydrolizie i zmienia barwę na brązową.

 Nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w olejach i

etanolu.

▫ Chlorofiliny powstają w środowisku zasadowym na skutek

hydrolizy wiązań estrowych bez usunięcia magnezu.

▫ Trwalsze od chlorofilu, dostatecznie odporne na światło,

mniej na działanie podwyższonej temperatury i kwaśnego

pH.

▫ Rozpuszczalne w wodzie

Chlorofile i chlorofiliny CD

• W środowisku wodnym może zachodzić wymiana

jonów Mg na jony innych metali. Miedziowanie

chlorofilu, jak i chlorofiliny powoduje zwiększenie

stabilności tych barwników.

• Nadają barwę niebieskozieloną do ciemnozielonej.

• Wbudowana miedź nie jest uwalniana w przewodzie

pokarmowym, nie powoduje więc zagrożenia dla

zdrowia.

• Miedziowe kompleksy chlorofilu i chlorofilin są

odporne na działanie światła, temperatury i zasad,

wrażliwe na działanie kwasów.

• Miedziowe kompleksy chlorofilu są nierozpuszczalne

w wodzie, rozpuszczalne w olejach, etanolu i

metanolu.

• Miedziowe kompleksy chlorofilin są rozpuszczalne w

wodzie, nierozpuszczalne w oleju, słabo

rozpuszczalne w etanolu.

Podział barwników naturalnych

Podział barwników naturalnych

Flawonoidowe – antocyjany

• Mogą nadawać barwy od pomarańczowej, przez odcienie

czerwieni i fioletu, do barwy niebieskiej.

• Barwa zależy od struktury barwnika, pH, obecności

kopigmentów.

• Otrzymuje się głównie z odpadów po przerobie czarnych

winogron, aronii, czarnej porzeczki, kwiatów hibiskusa i owoców

czarnego bzu.

• Są to związki z grupy flawonoidów o szkielecie węglowym C6-

C3-C6. W roślinach występują w formie glikozydów polihydroksy

i polimetoksy pochodnych kationu flawyliowego.

• Rozpuszczalne w wodzie, rozcieńczonym etanolu,

nierozpuszczalne w oleju.

• Wrażliwe na wysoką temperaturę, pH alkaliczne, obecność

jonów metali. Odporne na działanie światła.

• W środowisku wodnym ulegają odwracalnym przemianom

powodującym zmiany barwy. Przy pH poniżej 4 barwa

antocyjanów jest czerwona. Przy pH 4-6 niebiesko lub fioletowo-

czerwona. Powyżej pH 7 niebieska. Wraz ze wzrostem pH

natężenie barwy się zmniejsza.

Podział barwników naturalnych

Betalainowe – betacyjaniny i betaksantyny

• Betaksantyny mają żółte zabarwienie, ale nie są

wykorzystywane jako barwniki żywności.

• Betacyjaniny nadają barwę fioletowoczerwoną, jako

barwnik żywności wykorzystywana jest betanina.

• Jest ona podstawowym barwnikiem buraka

ćwikłowego (70-95%). Innymi źródłami pozyskiwania

betacyjanin są kwiaty i nasiona amarantusa i owoce

niektórych gatunków kaktusów.

• Czerwień buraczana jest rozpuszczalna w wodzie,

nierozpuszczalna w oleju.

• Wrażliwa na temperaturę powyżej 70C, światło i

czynniki utleniające. Najbardziej stabilna przy pH 4-5.

• Zależnie od stosunku betaniny do innych barwników

betalainowych czerwień buraczana zmienia ton

barwy. Wpływ na zmiany barwy ma też pH

środowiska. Przy pH<3 jest czerwono-fioletowa,

purpurowoczerwona w pH 3-6,5, przy pH 6,5-8

niebieskofioletowa, Powyżej pH 8,5 następuje

degradacja barwy do brunatnej

.

Chinoidowe – koszenila

• Jedyny barwnik pochodzenia zwierzęcego stosowany

jako dodatek do żywności.

• Podstawowym składnikiem barwnika jest kwas

karminowy.

• Pozyskiwany z suszonych samiczek owadów Coccus

cacti lub Dactylopius coccus Costa, hodowanych na

kaktusach w Ameryce Środkowej i Wyspach

Kanaryjskich.

• Ma barwę czerwoną. Z jonami metali tworzy barwne

kompleksy, laki. Zależnie od proporcji barwnika i glinu

uzyskuje się laki w barwach od żółtej do fioletowej.

• Karmin koszenilowy jest odporny na działanie

temperatury, tlenu, światła. Mało odporny na

działanie SO2.

• Słabo rozpuszczalny w wodzie, nierozpuszczalny w

oleju, etanolu i rozpuszczalnikach organicznych.

Podział barwników naturalnych

Podział barwników naturalnych

ryboflawina (laktoflawina)

• Witamina B2 – żółty barwnik, naturalnie

występuje w nasionach, mleku, mięsie czy

drożdżach.

• Barwnik otrzymywany jest syntetycznie.

• Trudno rozpuszczalna w wodzie i etanolu,

nierozpuszczalna w tłuszczach.

• Stabilniejsza w środowisku kwaśnym niż

zasadowym. Dość odporna na ogrzewanie do

150C, środowisko kwaśne, umiarkowanie na

utlenianie. Wrażliwa na zmiany pH. Bardzo

wrażliwa na działanie światła.

• Sól sodowa 5-fosforanu ryboflawiny jest

stabilniejsza, ale również wrażliwa na

światło.

Podział barwników naturalnych

Kurkumina

• Pomarańczowożółty fluoryzujący barwnik.

• Otrzymywana z kłączy rośliny Curcuma domestica lub

Curcuma longa.

• Rozpuszczalna w alkaliach, alkoholu i oleju.

Nierozpuszczalna, ale dyspergująca w wodzie.

• Odporna na ogrzewanie do 120C i działanie kwasów, słabo

na światło. Podatna na utlenianie i działanie SO2

• Ma charakterystyczny ostry zapach i smak, więc nie ma

szerokiego zastosowania.

Węgiel roślinny

• Pigment o czarnej barwie.

• Otrzymywany przez suche zwęglanie drewna w wysokiej

temperaturze.

• Odporny na działanie światła, ogrzewanie, kwasy i zasady

oraz SO2.

• Nierozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach

organicznych.

Karmele

• Tworzą się w trakcie ogrzewania

sacharydów w kontrolowanych warunkach

temperatury i ciśnienia, często z dodatkiem

kwasów lub zasad.

• W celu przyspieszenia i wspomagania

procesu karmelizacji można stosować sole

amonowe lub siarczyny. Stąd wyróżniamy

karmel jasny-naturalny, siarczynowy,

amoniakalny i amoniakalno-siarczynowy.

• Karmel jest substancją brunatno zabarwioną

o charakterystycznym zapachu i smaku. W

zależności od sposobu otrzymywania i

stężenia nadają zabarwienie od żółtego do

ciemnobrązowego.

Podział barwników naturalnych

Barwniki syntetyczne

• Są to związki uzyskane na drodze syntezy chemicznej, nie mające

odpowiedników w przyrodzie.

• Charakteryzują się wysoką koncentracją barwnika (są

wydajniejsze), wysoką czystością barwy i różnorodnością kolorów,

także jako mieszanki.

• Ich największą zaletą oprócz wydajności jest niższa cena niż

barwników naturalnych.

• Najczęściej są one kwaśnymi solami sodowymi, czasem

wapniowymi bądź potasowymi.

• Charakteryzuje je dobra rozpuszczalność w wodzie (oprócz

indygotyny), którą zawdzięczają obecności co najmniej jednego

podstawnika, najczęściej grupy karboksylowej lub sulfonowej.

• Oprócz erytrozyny słabiej rozpuszczają się w glicerynie i glikolu

propylenowym.

• W alkoholu etylenowym rozpuszczają się jedynie zieleń S i błękit

brylantowy.

• Nie nadają produktom charakterystycznego smaku, zapachu, jak

niektóre barwniki naturalne (np. ryboflawina, kurkumina)

Podział barwników

syntetycznych

• Azowe
• Triarylometanowe
• Ksantenowe
• Chinolinowe
• Indygoidowe

Barwniki azowe

• Zawierają w cząsteczce co najmniej jedną grupę azową -N=N-

, zależnie od ich ilości i połączeń z grupami aromatycznymi,

nadają barwę żółtą, pomarańczową, czerwoną lub brązową.

• Są podatne na zmianę barwy i wytrącanie w obecności

czynników redukujących.

• produkty ich redukcji – aminy aromatyczne mają udowodnione

działanie rakotwórcze. Barwniki azowe mogą łączyć się w

organizmie z erytrocytami i powodować niedokrwistość.

Niektóre z nich są alergenami (np. tartrazyna).

• Do grupy tej należy większość dozwolonych syntetycznych

barwników żywności:

Podział barwników syntetycznych

•czerwień Allura AC
•czerń brylantowa BN
•brąz HT
•brąz FK
•czerwień litolowa BK

•tartrazyna
•żółcień pomarańczowa
•azorubina
•amarant
•Czerń brylantowa BN

Podział barwników

syntetycznych

Barwniki triarylometanowe

(trifenylometanowe)

• Chromoforem jest grupa chinoidowa lub

iminochinoidowa.

• Mają czystą brylantową barwę zieloną lub

błekitną w różnych odcieniach.

• Odporne na działanie temperatury.
• Obecnie dozwolone są 3 barwniki

triarylometanowe:

•Zieleń S

•Błękit patentowy V

•Błękit brylantowy
FCF

Barwniki ksantenowe

• Jedynie erytrozyna należy do tej grupy. Nadaje

barwę wiśniowoczerwoną.

• Odporna na działanie temperatury<150C oraz SO2,

słabo odporna na działanie światła i zasad.

Barwniki indygoidowe

• Jedynie indygotyna należy do tej grupy. Jest

pochodną naturalnego barwnika indygo. Nadaje

barwę niebieską.

• Jest bardzo mało odporna na działanie światła,

zasad, kwasu benzoesowego i SO2.

Barwniki chinolinowe

• Przedstawicielem tej grupy jest żółcień chinolinowa o

barwie zielonożółtej.

• Odporna na działanie światła, kwasów, temperatury i

SO2, wrażliwa na środowisko alkaliczne oraz kwas

benzoesowy.

Podział barwników

syntetycznych

Barwniki nieorganiczne

• Mają niewielką rolę w barwieniu

żywności. Głównie stosuje się je do
barwienia zewnętrznych powłok
wyrobów cukierniczych oraz likierów.

• Dozwolonymi barwnikami

nieorganicznymi są:

•węglan wapnia (pigment biały)
•dwutlenek tytanu (pigment biały)
•tlenki i wodorotlenki żelaza (odmiany: czarna, czerwona,
żółta)

•glin (srebrzystoszary)
•srebro
•złoto

Stabilność barwników

spożywczych

• Na stabilność barwników w dużym stopniu

wpływa ich budowa chemiczna.

• Istnieje opinia, że barwniki syntetyczne są

stabilniejsze od naturalnych. Obecnie

stosowane barwniki naturalne

charakteryzują się znacznie lepszą

stabilnością niż dawniej.

• Jednak w przypadku gdy w środowisku nie

występuje zbyt wiele czynników

destrukcyjnych, barwniki syntetyczne

znacznie dłużej zachowują barwę.

•

Czynniki utleniające, np. ozon, chlor, podchloryn.

•

Czynniki redukujące, np. SO2, cukry redukujące,

aldehydy, ketony, kwas askorbinowy.

•

Jony metali powodujące wytrącanie z roztworu

nierozpuszczalnych soli metali z barwnikami, np. Al,

Cu, Fe, w dużej ilości także jony Mg i Ca.

•

Zakażenia mikrobiologiczne (drobnoustroje

redukujące)

•

pH roztworu, wpływające na aktywność czynników

niszczących.

•

Nadmierne ogrzewanie powodujące rozpad barwnika

lub zwiększające aktywność czynników redukujących

czy utleniających.

•

Światło

Stabilność barwników

spożywczych

Głównymi czynnikami destrukcyjnie
wpływającymi na barwniki, powodując np. ich
wytrącanie, rozkład grup chromoforowych, są:

Metody poprawy stabilności

barwników

• Niekiedy można stosować przeciwutleniacze jako

substancje ochraniające barwniki.

• Stabilność karotenoidów udaje się zwiększyć dzięki

synergistycznemu działaniu emulgatorów z naturalnymi

przeciwutleniaczami. W przypadku norbiksyny (annato) sam

dodatek emulgatorów zwiększa stabilność barwnika.

• Barwę antocyjanów może stabilizować duże stężenie

cukrów, powodujące obniżenie aktywności wody.

Zwiększenie stabilności czerwonej barwny antocyjanów przy

pH 3-4 dać może też połączenie ich z innymi flawonoidami

(kopigmentacja)

• Stabilność chlorofili poprawia się dzięki wymianie

centralnego atomu Mg na atom miedzi.

• Jony metali mogą przyspieszać proces utleniania,

modyfikować barwę produktu, bądź destabilizować barwniki

naturalne. Stosuje się jednak laki barwnikowe – sole

glinowe rozpuszczalnych w wodzie barwników

syntetycznych. Są one nierozpuszczalne w wodzie,

tłuszczach ani rozpuszczalnikach organicznych,

rozprowadzane są w formie zdyspergowanej.

• Sposobem na przedłużenie trwałości, poprawę

rozpuszczalności, jak i ułatwienie dozowania jest

mikrokapsułkowanie barwników. Proces polega na

utworzeniu otoczki wokół rdzenia substancji

aktywnej. Pozwala ono na uwalnianie związku w

kontrolowany sposób pod względem czasu i miejsca

uwalniania. Mikrokapsułki mogą być tworzone przez

cukry, gumy, białka, naturalne i modyfikowane

polisacharydy, tłuszcze i syntetyczne polimery.
Annato zamyka się w otoczkach z gumy arabskiej i

sacharozy, co 10krotnie poprawia jego

fotostabilność. Ochroną dla likopenu czy

betakorotenu są otoczki z żelatyny i sacharozy.

Antocyjany mogą być stabilizowane przez

mikrokapsułkowanie niektórymi rodzajami

maltodekstryn. Mikrokapsułkowanie może mieć

również wpływ na kolor barwnika, np. karotenoidy w

otoczkach z cyklodekstryn wykazują zmiany

intensywności i odcienia barwy.

Metody poprawy stabilności

barwników

Barwniki naturalne

• Obecnie konsumenci zwracają dużą uwagę na to

czy dodatki stosowane do żywności są

otrzymywane z naturalnych źródeł. Wątpliwości

co do syntetycznych barwników wynikają z

niekoniecznie słusznego przekonania, że są one

szkodliwe, gdy tak naprawdę toksyczność zawsze

wiąże się z dawką. Toksyczne mogą być zarówno

substancje naturalne jak i syntetyczne.

• Jednocześnie należy pamiętać, że część

barwników naturalnych pełni również inne role w

żywności, np. są antyoksydantami jak karotenoidy

czy antocyjany. Dzięki temu mają one pozytywny

wpływ na zdrowie konsumentów.

Barwniki naturalne

• Karotenoidy- najbardziej znana jest ich rola jako prowitaminy A, ponadto

jako antyoksydanty hamują peroksydację lipidów, mogą też zmiatać wolne

rodniki jako związki polienowe. Najbardziej znane z karotenoidów to:

– likopen może zapobiegać chorobom serca i naczyń krwionośnych oraz

nowotworom uwarunkowanym dietą.

– luteina wchodzi w skład plamki żółtej, razem z zeaksantyną ogrywają ważną rolę

w procesie widzenia.

– beta-karoten, wykazuje największą aktywność wśród prowitamin A, pośrednio

więc ma wpływ m. in. na odbieranie bodźców wzrokowych i rozróżnianie barw.

• Chlorofile – posiadają pewne właściwości bakteriostatyczne oraz

przyspieszające procesy regeneracji tkanek

• Antocyjany – aktywność antyoksydacyjna, hamują peroksydację lipidów, w

tym LDL, zapobiegają nadmiernej przepuszczalności i podatności na pękanie

włosowatych naczyń krwionośnych,

• Betanina – wykazano, że jest aktywnym przeciwutleniaczem, hamuje

peroksydację lipidów, a także ma pewną aktywność przeciwnowotworową,

przeciwbakteryjną i przeciwwirusową.

• Ryboflawina – Witamina B2 - bierze udział w procesach utleniania i

redukcji, współdziała w prawidłowym funkcjonowaniu układu nerwowego.

• Kurkumina – jest antyoksydantem, hamuje procesy peroksydacji lipidów,

wykazuje też pewne właściwości antymutagenne, przeciwnowotworowe i

przeciwgorączkowe. Możliwe, że wysokie spożycie kurkumy w Azji powoduje

mniejszą zapadalność na chorobę Alzheimera przez tamtejsze populacje.

Należy jednak zaznaczyć, że naturalne barwniki stosowane jako
dodatki do żywności nie zastąpią w żaden sposób zrównoważonej
diety bogatej w produkty będące bogatym źródłem tych substancji.

Barwniki naturalne a

identyczne z naturalnymi

• Barwniki syntetyczne identyczne z naturalnymi są

dużo tańsze od swych naturalnych odpowiedników,

ponadto syntetycznie otrzymane czyste substancje

są efektywne w działaniu i łatwiejsze w dawkowaniu.

• Jednak zaklasyfikowanie substancji do grupy

identycznych z naturalnymi niekoniecznie oznacza

identyczną budowę chemiczną tych związków, co

wiąże się z chiralnością.

• Różnice te mogą wpływać na niektóre barwniki. W

przyrodzie karotenoid astaksantyna występuje

najczęściej w postaci izomeru 3S. W tym przypadku

nie udało się uzyskać identycznego odpowiednika.

Barwniki naturalne a

syntetyczne

• Barwniki syntetyczne są znacznie gruntowniej zbadane niż

naturalne, mimo wszystko nadal ich stosowanie budzi

zastrzeżenia.

• Panuje opinia, że ich szkodliwe działanie wynika przede

wszystkim od ich metabolitów a także zanieczyszczeń.

• Niektóre z nich są uznawane za alergeny, np. tartrazyna

• Stwierdzono, że kompleksy barwników z białkami

mogą mieć działanie kancerogenne.

• Katalizatorami syntezy barwników syntetycznych są sole

i tlenki metali m. in. Cu, Pb, Se. Nie zawsze jest możliwość

całkowitego usunięcia ich z barwnika. Innymi

zanieczyszczeniami mogą być też nieprzereagowane do

końca substraty i półprodukty reakcji.

• Od lipca 2010 roku, wg Rozporządzenia Parlamentu

Europejskiegi i Rady (WE) nr 1333/2008 z grudnia 2008 w

sprawie dodatków do żywności, na etykietach produktów

zawierających barwniki: tartrazynę, żółcień chinolinową,

żółcień pomarańczową, azorubinę, czerwień koszenilową,

czerwień Allura należy umieszczać informację, że dany

barwnik może mieć niekorzystny wpływ na aktywność

i skupienie uwagi u dzieci.

Metody oznaczeń

barwników

•

Identyfikacja i oznaczanie barwników w żywności

jest trudnym zadaniem. Głównie ze względu na

różnorodność form barwników, dużą ilość ich

pochodnych czy produktów degradacji,

niestabilność w różnych warunkach środowiska,

możliwość interakcji barwników z innymi

składnikami żywności.

Oznaczanie barwników zwykle odbywa się w kilku

etapach:

I.

Ekstrakcja

II.

Oczyszczanie z substancji interferujących

III.

Zagęszczanie (ponieważ zwykle dodawane są do

żywności w niewielkich ilościach)

IV.

Separowanie

V.

Identyfikacja

VI. Oznaczanie ilościowe

• Najczęściej barwniki ekstrahowane są acetonem,

metanolem. Stosowane są także bufory w

przypadku wrażliwych barwników.

• Jeśli występują połączenia barwników ze składnikami

żywności stosuje się wstępną hydrolizę próbki przy

użyciu enzymów, takich jak np. amyloglukozydaza,

lipaza, pektynaza, celulaza, fosfolipaza.

• Oczyszczanie barwników może odbywać się na

drodze:

– Wybarwiania wełny (pozwala ono też rozróżnienie

barwników syntetycznych od naturalnych)

– Adsorpcji np. na żywicy poliamidowej
– Ekstrakcji w odwróconym układzie faz
– Ekstrakcji w układzie par jonowych
– Ekstrakcja z zastosowaniem jonowymiennych żywic

Metody oznaczeń

barwników

• Do separacji barwników stosowana jest

– chromatografia (chromatografia

bibułowa, wysokosprawna chromatografia
cienkowarstwowa, chromatografia
cienkowarstwowa w odwróconym układzie
faz, wysokosprawna chromatografia
cieczowa, micelarna elektroforetyczna
chromatografia kapilarna)

– elektroforeza (elektroforeza kapilarna)

Metody oznaczeń

barwników

• Rozdział barwników na syntetyczne i naturalne najczęściej

opiera się na ich rozpuszczalności. Większość naturalnych

barwników jest rozpuszczalna w eterze i alkoholu, zaś

syntetyczne z reguły są rozpuszczalne w wodzie.

• Identyfikacja może polegać na reakcjach barwnika z

odpowiednimi reagentami, np. stężonym kwasem

chlorowodorowym, siarkowym (VI), roztworem

wodorotlenku sodu czy amoniaku, tiosiarczanem sodu.

• Do identyfikacji i oznaczeń ilościowych mogą służyć

– Proste metody miareczkowe (w przypadku barwników

azowych triarylometanowych, indygoidowych, które

ulegają redukcji wobec chlorku tytanu)

– Spektrometria w zakresie UV-VIS, przy użyciu różnych

rozpuszczalników, także w zmienionym pH roztworu

badanego barwnika

– Metody polarograficzne

– Magnetyczny rezonans jądrowy

– Spektrometria masowa

Metody oznaczeń

barwników