Zmiana barwy żywności

Barwniki

 

Barwniki odgrywają ważną rolę w żywności. Barwniki występujące w żywności to na przykład barwniki porfirynowe: chlorofil, hemoglobina, mioglobina; karotenoidy a także flawonoidy: antocyjany.

 

Budowa barwników w żywności

Barwniki zawierają w cząsteczce sprzężone podwójne wiązania. Te wiązania są odpowiedzialne za tworzenie barwy produktów żywnościowych.

 

Rodzaje barwników w żywności

Najmniej stabilnymi barwnikami są chlorofile, które są powszechnie spotykane. Istnieją dwa typy chlorofilu: chlorofil a, który powoduje barwę niebieskozielona oraz zawiera w sobie resztę metylową (CH3) oraz chlorofil b o barwie zielonej, który posiada resztę aldehydową (CHO).

Cechy charakterystyczne chlorofilu to wbudowany magnez, który może być wymieniany przez wodór, jednak wtedy łączy się to ze stratą barwy. Cząsteczka alkoholu związana z pierścieniem porfirynowym jest charakterystyczna dla chlorofilu.

Chlorofil bierze udział w fotosyntezie i jest wrażliwy na światło. Inicjuje reakcje oksydacyjne w żywności, ponieważ występuje w fazie tłuszczowej. Przykładami degradacji chlorofilu są np. dojrzewanie owoców lub w przypadku pomidorów – chlorofil przechodzi do związków bezbarwnych, a czynnikiem indukującym jest etylen. W przypadku bananów dojrzewanie, przemiana barwy zielonej do żółtej.

Procesy technologiczne związane z chlorofilem to np.

    • sterylizacja groszku: chlorofil zamienia się w feofitynę o barwie oliwkowej, przemiana indukowana przez ciepło,
    • moczenie solankowe oliwek: chlorofil zamienia się w feofitynę a następnie w feoforbid o barwie oliwkowo-brązowej
    • kiszenie kapusty: zamiana chlorofilu do feofityny i feoforbidu, przemiana indukowana przez środowisko kwaśne i częściowo przez chlorofilazę. Kolejnym czynnikiem jest starzenie żywności (przejrzewanie) np. w przypadku gotowych do spożycia sałatek owocowych i warzywnych lub bielenie kapusty – w obydwu przypadkach przemiana do związków bezbarwnych indukowana etylenem.  Karotenoidy to związki związane z białkami i lipidami. Są one nierozpuszczalne w fazie wodnej, lecz bardzo silnie związane z procesem utleniania. Są to czerwone lub żółte barwniki o budowie alifatycznej lub alicyklicznej, składające się z jednostek izopropenoidowych (C5H8) zbudowane w ten sposób, że kolejne grupy metylowe w pobliżu środka cząsteczki są położone względem siebie w pozycji 1-6, podczas gdy pozostałe grupy metylowe znajdują się w położeniu 1-5. Karotenoidy składają się z 8 jednostek izopropenoidowych i są dużo bardziej stabilne niż chlorofile, odporne na działanie niższych temperatur oraz na zmiany pH środowiska., np.: a-karoten, b-karoten, likopen.Przemiany karotenoidów to zmiany konfiguracji trans w konfigurację cis. Karotenoidy występujące w naturze mają konfigurację trans – wówczas mają one barwę pomarańczową, a przemiana w konfigurację cis powoduje pojaśnienie barwy. Karotenoidy występują w żywności utrwalonej termicznie. Działanie wysokimi temperaturami to może powodować zmiany, czyli degradacja łańcuchowa. Powstają związki brunatne o bardzo intensywnym zapachu (marchew, papryka, pomidory). Utrata właściwości prowitaminowych występuje w sytuacjach związanych z przechowywaniem w niskich temperaturach. Pojaśnienie barwy nie jest świadectwem utraty właściwości prowitaminowych. Przemiany enzymatyczne karotenoidów zachodzą w następujący sposób: czynny system lipooksygenowy prowadzi do utlenienia pierścienia a potem skrócenia łańcucha – wówczas powstają apokarotenole – formy utlenione karotenoidów. Największe straty karotenoidów występują przy czynnym systemie enzymatycznym – może dochodzić nawet do 90% straty karotenoidów. Różne zabieg mogą powodować ich straty. Należy zaznaczyć, że blanszowanie powoduje straty karotenoidów o kilka procent. Przechowywanie suszonych warzyw przez rok powodują straty karotenoidów i wynoszą ok. 20 procent. W przypadku mrożonek i zabiegów mrożenia nie zaobserwowano zmian karotenoidów.

Funkcje karotenoidów to przede wszystkim branie udziału w fotosyntezie, zdolność pochłaniania światła i zamiany w energię chemiczną. Funkcją karotenoidów są także właściwości zmiatania wolnych rodników oraz hamowanie procesów autooksydacji wielu struktur komórkowych w żywności. Karotenoidy mają właściwości prowitaminowe i barwią żywność.

 

KAROTENOIDY

Metodami zapobiegania niekorzystnym zmianom mogą być np. zmiany kwasowości środowiska – poprzez blanszowanie, a także zastosowanie ogrzewania wodnego. Metodą zapobiegania niekorzystnym zmianom w żywności może być także zastąpienie jonów magnezu innymi jonami, np.: miedziowanie lub cynkowanie. Metodą może być także mrożenie albo utrzymywanie temperatury poniżej 18°C.

 

W przypadku warzyw kiszonych karotenoidy pozostają aktywne, a zmiany jakim podlegają w środowisku o wysokiej kwasowości są korzystne.

 

FLAWONOIDY

Flawonoidy czyli antocyjany mają bardzo złożoną budowę chemiczną.

W żywności występuje 6 aglikonów flawonoidów (pelargonidyna, petunidyna). Flawonoidy mogą zmieniać zabarwienie w zależności od pH. Flawonoidy są bardzo wrażliwe na działanie tlenu i enzymów prooksydacyjnych. Reagują bardzo silnie na wolne rodniki oraz wolny tlen.

Flawonoidy powstają w wyniku oksydacji i są związkami zaliczanymi do chinonów, które mają zdolność polimeryzacji tworząc cząsteczki o wysokich masach cząsteczkowych. Najbardziej aktywne metale, jony Cu Al Zn Sn, niekorzystnie wpływają na żywność zawierającą antocyjany. W środowisku kwaśnym antocyjany tworzą z tymi metalami kompleksy o zabarwieniu szarym lub czarnym.

Ważną barwę w stabilizacji, a nawet niszczeniu antocyjanów odgrywa kwas askorbinowy. Kwas askorbinowy bierze na siebie pierwsze uderzenie tlenu. W zależności od pH środowiska będzie zależało jakim przemianom będzie ulegał kwas askorbinowy.

Flawonoidy są nośnikami smaku i zapachu.

 

LEUKOANTOCYJANOIDYNY

Leukoantocyjanoidyny to związki odpowiedzialne za tworzenie tekstury i konsystencji żywności. Smaki typu cierpkość powodowane są przez związki wielkocząsteczkowe zaliczane do tamin, natomiast smak goryczki powoduje związek florydyna. Smak cytrusowy powoduje naringeruina.