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.

 

CZY PROCESY TERMICZNE WPŁYWAJĄ NA ZMIANĘ BARWY?

Procesy pasteryzacji i sterylizacji żywności prowadzą do szeregu zmian o charakterze enzymatycznym, w tym do zmiany barwy żywności. Produkty pasteryzowane i sterylizowane tracą swój naturalny kolor – kolor zielony staje się kolorem ciemnozielonym lub sinym, kolor czerwony kolorem brunatnym. W większości przypadków zmiany te mają charakter niekorzystny.