Podstawy biotechnologii żywności
MATERIAŁY DYDAKTYCZNE NR 5
Barwniki w żywności
Według Zarządzenia Ministerstwa Zdrowia i Opieki Społecznej dotyczącego stosowania substancji dodatkowych i zanieczyszczeń technicznych w żywności, barwnikami nazywa się substancje nadające lub przywracające barwę środkom spożywczym, obejmujące naturalne składniki żywności oraz naturalne źródła, same niespożywane jako żywność i niestanowiące charakterystycznych ich składników.
Surowce zawierające barwnik i wykazujące jednocześnie właściwości smakowe, zapachowe lub odżywcze nie są traktowane jako substancje barwiące. Surowcami takimi może być np. suszona papryka, szafran.
Barwniki mogą być dodawane do żywności jedynie w uzasadnionych przypadkach, a głównym celem barwienia produktów spożywczych jest:
a) przywrócenie oryginalnie występującej barwy żywności, tam gdzie naturalne barwniki zostają zniszczone w czasie procesu ogrzewania lub przechowywania, np. w konserwach owocowych i warzywnych;
b) intensyfikacja barwy naturalnie występującej w żywności, w przypadku kiedy barwa jest słabsza niż ta, którą konsument wiąże z określonym aromatem, np. owocowe jogurty, napoje orzeźwiające;
c) uatrakcyjnienie żywności, która inaczej może być nieapetyczna, np. bezbarwne galaretki żelatynowe, cukierki, desery;
d) nadanie intensywnej barwy produktom, które przed spożyciem zostają rozcieńczane;
e) zapewnienie takiej samej barwy wszystkim partiom produktu.
Nie wolno stosować barwienia w celu ukrycia złej jakości produktu lub objawów jego zepsucia. Ilość barwników dodawanych do żywności jest limitowana, a także określona jest lista produktów, które można barwić.
Dawki stosowanych barwników powinny być zgodne z Dobrą Praktyką Produkcyjną w dawce najniższej, niezbędnej do osiągnięcia zamierzonego efektu technologicznego. Dopuszczalne jest stosowanie mieszaniny dowolnych barwników, przy czym łączna ilość dodawanych barwników syntetycznych lub identycznych z naturalnymi nie może przekraczać ilości określonej dla poszczególnych środków spożywczych, Zgodnie z obowiązującymi przepisami zabrania się barwienia wielu produktów, a zwłaszcza: żywności nieprzetworzonej (surowców), mleka, śmietany i śmietanki oraz serów twarogowych, kawy, kakao, herbaty, przypraw, miodu pszczelego, skórek owoców cytrusowych, czekolady i mas czekoladopodobnych, mięsa i przetworów mięsnych, ryb i przetworów rybnych, osłonek wyrobów mięsnych i wędliniarskich, olejów jadalnych i tłuszczów zwierzęcych surowych, cukrów, pieczywa, soków i nektarów owocowych, aromatów i substancji aromatycznych, niektórych makaronów, wód stołowych, mineralizowanych, mineralnych i innych, mąki i innych produktów przemiału zbóż oraz skrobi, past i soków pomidorowych, suszonych owoców, warzyw i ziemniaków, soli spożywczej.
W praktyce, poza bezpośrednim barwieniem żywności polegającym na stosowaniu odpowiedniego barwnika do produkcji danego wyrobu, stosuje się barwienie tzw. „pośrednie". Dotyczy to głównie surowców zwierzęcych, przez wprowadzanie barwnika do pasz, np. w celu uzyskania intensywnego zabarwienia żółtka jaj do paszy niosek dodaje się syntetyczne ksantolile. W hodowli łososi stosuje się astaksantynę, karotenoid otrzymywany z pancerzy skorupiaków morskich.
Barwniki klasyfikuje się wg różnych kryteriów, np. pochodzenia, rozpuszczalności, barwy. Biorąc pod uwagę pochodzenie, wyróżnia się:
a) barwniki naturalne,
b) identyczne z naturalnymi, otrzymywane na drodze syntezy chemicznej,
c) syntetyczne,
d) nieorganiczne,
e) barwiące części roślin jadalnych.
Obecnie, spośród wielu rodzajów barwników coraz szerszym zainteresowaniem wśród konsumentów, cieszą się barwniki naturalne, na niekorzyść ich syntetycznych odpowiedników. Naturalne barwniki mają opinię bezpiecznych, zdrowych i wartościowych. Najnowsze badania potwierdzają pozytywny wpływ barwników naturalnych na zdrowie i ogólne samopoczucie człowieka, np. barwniki żółte z grupy karotenoidów są powszechnie znane jako przeciwutleniacze, a β-karoten jest prowitaminą, którą organizm ludzki przekształca w witaminę A. Ważną rolę pełnią także barwniki czerwone, głównie z grupy antocjanów, które mogą zapobiegać chorobom serca i arteriosklerozie. Przy doborze barwników naturalnych ważna jest odporność produktów na działanie światła, utlenianie, działanie kwasów, emulgację. W przypadku barwienia niektórych grup wyrobów spożywczych (np. karmelki twarde), stosowanie naturalnych barwników nie znajduje technologicznego uzasadnienia, dlatego też w celu zapewnienia atrakcyjności tych wyrobów, niezbędne jest stosowanie barwników syntetycznych.
Formy barwników stosowane w produkcji:
Barwiące części roślin jadalnych, odgrywające jednocześnie rolę składników smakowych, w zależności od ich koncentracji w produkcie finalnym.
Ekstrakty płynne i w proszku do stosowania w środowisku wodnym i/lub tłuszczowym; w przypadku soków oraz wyciągów wodnych poddaje się je zagęszczeniu, a następnie zwykle suszeniu z dodatkiem nośników, takich jak maltodekstryna, skrobia, alginiany lub celuloza, ułatwiających ten proces i zmniejszających higroskopijność gotowego wyrobu. W przypadku ekstraktów wodnych często stosuje się tzw. „oczyszczanie", mające na celu zwiększenie siły barwiącej preparatów, a także pozbawienie ich smaku i zapachu. Proces taki przeprowadza się przez wyizolowanie barwników w wyniku np. ultrafiltracji i odwróconej osmozy lub przez usunięcie substancji metodami mikrobiologicznymi. „Oczyszczone" barwniki są zwykle proszkami bez nośników.
Barwniki mikrokapsułkowane o znacznie lepszej jakości, szczególnie pod względem pylistości, higroskopijności i trwałości. Mikrokapsułkowanie chroni barwnik przed utlenianiem oraz ujemnym oddziaływaniem takich substancji, jak: kwasy czy węglany w produktach sypkich.
4. Laki, czyli barwniki „osadzone" na związkach nieorganicznych, nierozpuszczalnych w wodzie, działające na zasadzie dyspersji. Laki znajdują większe zastosowanie w przemyśle kosmetycznym, natomiast w przemyśle spożywczym są wykorzystywane przede wszystkim do barwienia produktów o małej zawartości wody, po to by barwnik się nie rozpuszczał (barwienie tabletek, polew lukrowych pomad i cukierków itp.)
Charakterystyka wybranych grup
1. Barwniki naturalne i identyczne z naturalnymi
Barwniki naturalne są produkowane z jadalnych części roślin najczęściej przy użyciu metod fizycznych. Barwniki identyczne z naturalnymi są otrzymywane w wyniku chemicznej syntezy, a ich wzór chemiczny jest identyczny jak w przypadku odpowiednich barwników naturalnych, w związku z czym mają takie same właściwości i zastosowanie. Obie grupy barwników nie budzą zastrzeżeń zdrowotnych, a niektóre z nich, np. karotenoidy, antocjany i ryboflawina, wykazują cenne właściwości biologiczne. Są jednak zwykle nietrwałe, wrażliwe na zmiany pH środowiska, na światło, czynniki utleniające i ogrzewanie. Stąd barwa uzyskiwana po ich zastosowaniu ściśle zależy od warunków istniejących w czasie procesu technologicznego.
Do barwników naturalnych zalicza się substancje barwne występujące w surowych i nieprzetwarzanych produktach spożywczych.
Należą do nich:
a) karotenoidy żółto-pomarańczowo-czerwone, rozpuszczalne w tłuszczach,
b) chlorofile, zielone porfirynowe barwniki roślinne rozpuszczalne w tłuszczach,
c) mioglobma i hemoglobina, czerwone, porfirynowe, otrzymywane z mięsa, rozpuszczalne w wodzie,
d) antocjany, czerwone rozpuszczalne w wodzie i alkoholu barwniki flawonoidowe owoców i kwiatów,
e) betalainy, czerwone i żółte, rozpuszczalne w wodzie, charakterystyczne dla buraka ćwikłowego.
Do barwników naturalnych zalicza się również barwne związki powstające w czasie procesów technologicznych lub składowania żywności, np. karmele i melanoidy.
2. Syntetyczne barwniki organiczne
Są to takie barwniki, które nie występują w żadnych produktach naturalnych. Ich stosowanie jest ograniczone do kilku lub kilkunastu związków (w zależności od kraju), uznanych za całkowicie nieszkodliwe dla zdrowia. Ich zaletą jest stabilność barwy niezależnie od stosowanego procesu technologicznego oraz obecności innych składników żywności, jak również możliwość otrzymywania szerokiej gamy barw.
W Polsce, obecnie dopuszczono do użytku jedynie pięć związków, rozpuszczalnych w wodzie, odpornych na ogrzewanie, działanie światła oraz mało podatnych na procesy oksydacyjne. Są to: żółcień chinolinowa (E-104), żółcień pomarańczowa (E-110), czerwień koszenilowa (E-124), indygotyna (E-132), czerń brylantowa (E-151).
Stosowanie barwników syntetycznych wynika przede wszystkim z dużej koncentracji substancji barwiącej, a w związku z tym niską ceną oraz możliwością uzyskiwania różnych odcieni gotowych wyrobów.
Barwnikami syntetycznymi można barwić przede wszystkim wyroby cukiernicze trwałe (karmelki twarde, pomadki niekrystaliczne, gumki żelki), koncentraty deserów w proszku (kisiele, budynie, kremy, galaretki), przetwory rybne typu kawior, niektóre wódki gatunkowe.
3. Nieorganiczne substancje barwiące
Są to substancje barwiące nierozpuszczalne w wodzie oraz tłuszczach o bardzo ograniczonym zastosowaniu. Odgrywają one niewielką rolę w barwieniu żywności. Najczęściej używa się je do powierzchniowego barwienia w cukiernictwie (polewy). W Polsce dopuszczone są do stosowania jedynie trzy barwniki tego typu, tj.
dwutlenek tytanu —jako barwnik wyrobów cukierniczych trwałych drażet- kowanych, glazurowanych (w innych krajach może być także stosowany do chrzanu, serów białych i glazur do pierników),
srebro oraz złoto wyłącznie do wódek, przy czym w innych krajach dopuszcza się je także do barwienia powierzchniowego, dekoracji ciast, wyrobów cukierniczych i czekoladowych (srebro w postaci rozpuszczalnych soli siarczanu i chlorku srebra, wykazuje działanie bakteriostatyczne i dlatego w niektórych krajach sole srebra są stosowane do odkażania wody pitnej); złoto dodawane jest najczęściej w postaci płatków do wyrobu niektórych likierów
Literatura:
1. Żywność wygodna i żywność funkcjonalna, praca zbiorowa pod redakcją prof. dr hab. Franciszka Świderskiego. Warszawa. 1999.
1