Тема 2. Натуральні барвні речовини

Натуральні або природні - природні

пігменти рослинного або тваринного походження

Штучні - синтезовані хімічним

шляхом пігменти, що не зустрічаються в природі

Класифікація харчових барвників

млн.$Натуральні 325Карамель 110Синтетичні 650

Світовий ринок барвників

Аналіз ринку харчових продуктів за кольором

(Європа)

Помаранчевий колір переважає на ринку харчових продуктів

Синтетичні барвники займають значну частину ринку, але натуральні барвники корисні та відповідають тенденціям ринку на натуральні продукти

В презентації використані дослідження компанії Overseal Natural Ingredients

Наказ МОЗ «Про затвердження Санітарних правил і норм по застосуванню харчових добавок»

мінеральні води, молоко, вершки, кисломолочні продукти, олії, яйця та яйцєпродукти, борошно, крохмаль, хліб и хлібовироби, макаронні вироби, цукор, мед, томат-паста, томатний соус, Фруктові та овочеві соки, джеми Фрукти, овочі, гриби риба, молюски, ракоподібні, птиця, дичина, какао та шоколадні продукти, кава, чай, цикорій, сіль та її замінники, спеції, вина та зернові горілки, продукти дитячого харчування, солод та солодові продукти

В Європі спеції і

рослинні екстракти

Перший синтетичн

ий барвник.

До 700 барвників

із кам'яного

вугілля було

розроблено і

використо-вується (багато

високотоксичних!)

1856

Розвиток технологій

натуральн

их барвників та заміна

ними синтетики

1990 - 2000

1500

Єгипетські кондитери

використовували рослинні

екстракти для підфарбовуван

ня

Після промисло-вої рево-люції їжа

була фальсифік

ована суриком і

арсенатом міді.

1800

Список дозволе-них FSC

барвників та

правила захисту

споживачів у 1954

році

1900

Історія застосування харчових барвників

1970

Розроблені природні барвники

через занепокоє

ння споживачі

в щодо харчових

добавок. У 1980

велике зростання природних барвників

Саме натуральні барвники вперше почались використовуватись.

• Квіти мальви надавали пурпуровий колір;

• Чорниця, ожина, бузина, журавлина – червоний колір;

• Бразильське сандалове дерево – відвари від червоного до синього кольорів;

• Морква – помаранчевий колір;

• Буряк – бордовий;

• Червона капуста – синьочервоний колір;

• Куркума – жовтий.

Джерела натуральних харчових барвників•ягоди, плоди, коренеплоди, квіти, стебла, листя рослин;•відходи переробки рослинної сировини на консервних і

винопереробних заводах.

це барвні речовини, виділені фізичним способом із рослинної чи тваринної сировини

В деяких випадках їх піддають хімічній модифікації.

Вони не є шкідливими для організму людини.

Кількість барвних сполук у такій сировині коливається від 0,1 до 2...4 %.

Жовтий Помаран-чевий

Рожевий/Червоний

Коричне-вий

Зелений Синій

Куркумін Натура-льні

каротини

Антоціани Карамелізований

цукровий сироп

Хлорофіл Антоціани

Лютеїн Кармінова кислота

Червоний буряковий

Темний солодовий екстракт

Мідний хлорофіл

(ін)

Кармін

Сафлора Паприка Кармін Карамель

Аннато Кармінова кислота

Пігменти рослинної сировини

Розчинні у воді, які знаходяться в соці рослини, у

вакуолях

Нерозчинні у воді, які містяться у хлоропластах

Колір – жовтий та помаранчевий;Нерозчинні у воді, розчинні в

органічних розчинниках;Стійкі до рН та відновників,

температури, світла;Легко окислюються і в результаті

знебарвлюються;Зустрічаються майже у всіх

рослинах і навіть синтезуються деякими мікроорганізмами.

- група сильноненасичених вуглеводів терпенового характеру, в основі якої лежить тетратерпен (4 молекули ізопрену).

ізопрен

Представники

Барвна речовина Формула Натуральний барвник Бета-каротин(морква, паприка, аннато)

Нат.каротин Е160а(i) Бета-каротин Е160а(ii) Аннато Е160b Паприка Е160с

Лікопін (Томати та шипшина)

Лікопін Е160d

Ксантофіл Лютеїн(шпинат, горошок,

зелені частини рослин)

Лютеїн Е161b

Джерела каротинів

Морква (Європа)

Червоні водорощі Dunaliella Salina (Австралія)

Пальмові плоди Elaeis guineesis(Африка)

Е160а (i) Е160а (ii)Мукорові гриби Blakeslea trispora, червоні дріжджі Rhodotorula spp.

Біосинтез

Виробляють з чорнобривціврН 2…7

Екстрагують з насіння тропічноїBixa orellanaрН 2…12

З томатіврозчинний у водірН 2..8

Екстрагують з червоного перцюрН 2…8

Палітра кольору бета-каротину

Рослинні глікозиди, які мають аглікон – антоціанідин (гідроксипохідні 2-фенілхромена) та вуглеводну частину – залишок глюкози, рамнози, галактози, ди- та трисахаридів.

Забарвлення від рожевого, червоного, синього до

чорно-фіолетового.

Антоціанідин

Різноманіття відтінків залежить від будови та

складу аглікона і вуглеводної частини.

пеларгонін – помаранчевий, ціанідин - червоно-

вишневий...помаранчевий, дельфінідин – пурпурно-синій

Джерела антоціанівШкірка виноградуСиня капустаЧорна моркваРедькаБузинаЧорна смородинаГібіскусЧорноплідна горобина

Антоціани добре розчиняються у спирті і воді, чутливі до дії температури та світла, особливо у присутності іонів заліза і міді.

Антоціани мають позитивний заряд, тому екстрагування повинно мати кислу реакцію

Відтінок залежить від джерела, рН та дози внесення

Червоний відтінок при низькому рН (2-3,5)

Е163 з редиса

Е163 з чорної моркви)

Е163 з синьої капусти

pH3 pH4 pH5 pH6 pH7

Зміна відтінку антоціанів від рН

Стабілізують колір: цукор, дубильні речовини (таніни), невеликий вміст SO2, антиоксиданти

Руйнують колір: ферменти, великий вміст SO2, кисень, іони металів, температура, алкоголь в напої >20%

Бузина

AA- AA+

Виноград

AA- AA+

Чорна смородина

AA- AA+

Чорна морква

AA- AA+

АА- - розчин антоціанів,АА+ - розчин антоціанів з аскорбіновою кислотою

Мають антиоксидантну активність.

Попереджають ракові та серцево-судинні захворювання, гіпертонію та ін.

!!!!ВООЗ рекомендує споживати на добу 200 мг антоціанів

Найбільше всього фенолів, у т.ч.

антоціанів, міститься в червоному винограді,

зеленому чаї та червоному вині

Природні пігменти з чотирма пірольними кільцями, з'єднаними однокарбоновими одиницями.

Найбільш поширеними є хлорофіл а і b.

Хлорофіл - зелений пігмент, присутній в клітинах рослин, деяких водоростей і ціанобактерій.

Зареєстрований як барвник E140.

Хлорофіл В - жовто-зелений

Хлорофіл А - синьо-

зеленийC55H72O5N4Mg

C55H70O6N4Mg

Хлорофіли мають у складі магній і проявляють характер ефіру.

Властивості розчинні в органічних

розчинниках – розчинах ацетону і спирту;

нестабільні під дією світла, тепла, кислот і лугу;

в присутності кислот видаляється іон магнію і перетворюються на феофітин

Загальна структура хлорофілу a, b і d

Пігмент E140 отримують:з шпинату (відтінок жовтувато-зелений) з кропиви (темно-зелений відтінок).

Для підвищення яскравості, насиченості і стабільності пігмента іон магнію замінюють на іон міді з утворенням пігменту E141, який має стійкість при

рН 3…7.

• Оранжева до pH 3.5 • Червона при рH=5,5• Пурпурова при pH=7• Розчинна та стійка у воді при рН 2-5

Кошеніль

• Походження – Південна Америка, Канарські острови

Забарвлюють:•ковбасні вироби, мясні делікатеси,•алкогольні і безалкогольні напої,•кондитерскі вироби,•молочні десерти.

Фільтрування

Кошеніль (містить 10% кармінової кислоти)

Збір в період відкладання яєць

Висушування

Очищення

Обробка розчином аміаку або карбонату натрію

Кармін

• Джерело – буряк або екстракт буряку

• Обмежена термо- та світлостабільність

• Стійкий при рН 3-7

• Аскорбінова кислота підвищує стійкість

Червоний буряковий барвник може містити нітрати (залежно від умов вирощування буряку).

Малиново-червоні відтінки

• Джерело – куркума Turmeric Rhizomes

• Стабільний в кислому середовищі при рН 2-7, при рН вище 7 має помаранчеве забарвлення

• Стабільний до високої температури та до окисників

• Чутливий до світлау

• Стабільний в продуктах з низьким вмістом вологи

Світло-жовті відтінки

поліфенол

Куркума

для газованих напоїв з низьким рН - Е150d

для алкогольних напоїв – Е150а та Е150b

для пива – Е150с

Е150ажовтувато-коричневі відтінки

Е150бb-dнасичені коричневі відтінки

E150dкарамель, що отримується з аміачно-

сульфітною технологією

Технологія Е150

E150aпроста карамель, отримана термічною обробкою вуглеводів без застосування

сторонніх речовинE150b

карамель, отримана за лужно-сульфітною технологією

E150cкарамельний барвник, отриманий за

аміачною технологією

Турмерік

Паприка

МоркваШпинат

Кропива

Червоні ягоди

Чорна морква

Саффлор

Червонакапуста

Буряк

Забарвлення продуктів без декларування барвника на етикетці

Карамелізований цукор

Використовуються у технологіях таких продуктів

м’ясні продукти; рослинні продукти,що містять хлорофіл; продукти переробки фруктів і овочів,

схильні до побуріння

Природний колір м'яса забезпечується міоглобіном пурпурно-червоного кольору

Під дією кисню - окислення до оксиміоглобіну – світло-червоне (протягом 2…3 тижнів зберігання).

Підвищення температури (при варінні та випіканні) -

денатурація білків і утворення метміоглобіну – сірувато-рожевий колір

Зміна кольору м'ясаВикористання стабілізаторів для м'яса

Забезпечення привабливого кольору м'ясних виробів здійснюється шляхом введення нітратів чи нітритів

Е249...Е252.нітрити чи нітрати, відновлені до нітритів

оксид азоту

нітрозоміоглобін

міоглобін м'ясаНаявність аскорбінової

кислоти пришвидшує

вивільнення диоксду азоту

С6Н8О6+2НNО3=2NО+2Н2О + С6Н6О6

Сосиски з Е250 Сосиски без Е250

іони міді зелене забарвленн

ямоно, ортофосфат натрію або суміш

карбонату магнію з фосфатом натрію

рН 6,8...7,0

овочі

термообробка

зелене забарвлення

Побуріння Ферментативне – за

участі ферментівНеферментативне

побуріння

Приклад, поліфенолоксидаза каталізує окислення

моно- та ортодифенолів в

хінони, що утворюють коричневі пігменти

Сушені овочі, фрукти, сухі молочні продукти,

плавлений сир, вина, сік білого винограду, цукровий сироп.

Побуріння ферментативне

Попередити - це інактивувати чи зруйнувати фермент.

додавання інгібіторів ферментів - аскорбінова кислота, диоксид сірки чи сульфіти

зниження рН додаванням кислоти чи ферментацією

зв’язування іонів металів додаванням секвестрантів.

Побуріння ферментативне

Переведення металів в хелатну форму – процес секвестування

Метали магній, цинк,

кальцій, залізо, мідь,

молібден

Секвестратори: лимонна кислота,

цитрати, ЕДТА та її солі, різні полімерні фосфати та винна

кислота

Для зупинення цих реакцій потрібні: диоксид сірки, сульфіти, кислоти

Диоксид сірки є відновником, який проникає через мембрани клітин.

Часто стабілізатори є консервантами

Побуріння неферментативне – група реакцій, що включають утворення

карбонільних напівпродуктів, а також полімерних пігментів (реакції

Майара).

Інгредієнти, що порушують стійкість барвникааскорбінова кислота (для антоціанів > 200

мг/кг) рНферменти та ін.активні речовинивисокий вміст іона Ca2+

алкоголь, та вмісні в ньому сивушні масла ароматизатори

Стабілізуючі інгредієнтиаскорбінова кислота (для каротину і

бурякового барвника)цукорпектин антиоксиданти (токофероли, екстракти)

Якщо пігмент має стійкість при рН 6...7, то його слід вносити у продукт з таким самим рН

Кислотність середовища змінює інтенсивність і відтінок натуральних пігментів

Антоціан Carantho в воді з pH 6.5 і в

безалкогольному напої з pH 3

Хлорофілін в воді з pH 6.5 і в

безалкогольному напої з pH 3

При збільшенні ступеня жирності та збитості продукту інтенсивність барвника знижується

Збільшення дозування аскорбінової кислоти знижує інтенсивність забарвлення

Видима інтенсивність забарвлення продукту змінюється непропорційно концентрації барвника і поступово виходить на насиченість

Деякі барвники під дією світла знебарвлюються - хлорофіл, індигокармін

Натуральні барвники не рекомендують використовувати в продуктах тривалого зберігання

Натуральні барвники не можна піддавати дії високої температури

Антоціани Е163 непридатні до використання у молочних продуктах через зміни рН - для молочних буряковий червоний Е162 стійкий в діапазоні рН 2....7

Хлорофілінн. До та після

тривалої світлової дії