Červci, sinice, sépie. Proč a čím se barvily a barví potraviny

Barevnost jednoznačně ovlivňuje naši chuť a touhu konzumovat předložené potraviny, ale také pomáhá nastartovat v těle biochemické procesy nezbytné k jejich využití. Od mládí jsme zvyklí, že každá potravina má typickou barvu; mrkev je oranžová, jahoda červená, salát zelený a žlutější těstoviny či knedlíky nám také více chutnají.

Naše smysly očekávají u potravin nejen tradiční vzhled a chuť, ale i barvu. Šedý či tmavě zelený jogurt by nás asi nelákal, byť by měl stejné složení jako bílý, nechutnaly by nám ani modré knedlíky. Barva potraviny v naší mysli zkrátka ovlivňuje i její chuť.

Senzorické analýzy se stejně koncentrovanými, ale různě zbarvenými roztoky cukru při experimentech ukázaly, že roztok cukru obarvený na červeno se zdál být sladší než roztok s barvivem žlutým (přesto se v poslední době na trhu objevují šlechtitelské novinky jako fialový květák či fialové brambory, informace o jejich tržním úspěchu nejsou známy).

Barvilo se již ve starověku

Barviva přidávaná do potravin znal již starověk, podobně jako konzervanty či další aditiva. Cíl byl prostý: prodloužit trvanlivost a zlepšit senzorické vlastnosti, včetně vzhledu.

Ne vždy se to povedlo. Například v 19. století se k barvení koláčů a pečiva používal žlutooranžový chroman olovnatý, který je ale jedovatý, karcinogenní a může způsobovat neplodnost. Ještě horší bylo používání kyseliny pikrové k obarvení těstovin. Tato kyselina, používaná běžně do zápalek, je nejen toxická, ale dokonce i výbušná. Záznamy, zda některé těstoviny obarvené kyselinou pikrovou opravdu vybouchly, se nedochovaly.

Dnes převládá snaha využívat pokud možno přírodní barviva. Zdroji jsou kurkuma, šafrán, špenát, mrkev, aronie nebo sépie a stále se hledají nové.

Tajemná éčka – přirozená barviva

Potraviny, zejména ovoce a zelenina, jsou přirozeně zbarveny hlavně čtyřmi skupinami pigmentů; zelenými chlorofyly, žlutými, oranžovými a červenými karotenoidy, červenými, modrými a nachovými antokyaniny a červeným betaninem. Ukazuje se, že tyto látky, viditelné v určitých vlnových délkách, nejen zbarvují ovoce a zeleninu, ale mají též některé vlastnosti významně ovlivňující zdravotní stav člověka.

Chlorofyl (E140) je pigment, který dává rostlinám zelenou barvu, protože absorbuje dvě složky světelného spektra, červenou a modrou. Účastní se jako nepostradatelná sloučenina procesu fotosyntézy, jedinečného souboru chemických reakcí, při nichž vznikají z vody a vzdušného oxidu uhličitého za účinku slunečního záření základní organické složky rostlin, tedy cukry, následně škroby, celulóza, lipidy a další. Chlorofyl pro barvení potravin se získává jednoduše z listů rostlin (např. špenátu) extrakcí acetonem nebo pro životní prostředí přátelštějším dimetylsulfoxidem. Používá se k barvení všech typů potravin od pomazánek, nápojů až po sladkosti a také při barvení či tisku obrázků na jedlý papír.

Karotenoidy(E160, E161 a mnoho dalších – viz tabulku dole) jsou základními složkami všech fotosyntetických organismů a mají jedinečné fotoprotektivní a antioxidační vlastnosti. Karotenoidů je zhruba 700 různých druhů, přičemž přes padesát se jich běžně vyskytuje v moderní stravě. Přibližně desetina z přijatých karotenoidů (zejména alfa, beta a gamakarotenů) se v těle přemění na vitamin A. Vyskytují se nejen v rostlinách, jako je mrkev, meruňky, meloun, rajčata apod., ale i v řasách, sinicích a v některých houbách.

Karotenoidy mohou syntetizovat i některé nefotosyntetizující bakterie. Nejznámější takový karotenoid, astaxanthin, se průmyslově získává z řasy Haematococcus pluvialis a používá se pro dobarvení masa pstruhů, krevet a lososů.

Kultivace této sladkovodní zelené řasy probíhá ve dvou fázích. První je zelená fáze zaměřená na produkci biomasy a množení řasy. Na ni navazuje červená fáze, během níž se hromadí astaxanthin v řasách, což způsobuje jejich krásně červené zbarvení. Astaxanthin díky své jedinečné struktuře funguje jako účinný antioxidant, zabraňuje předčasnému stárnutí buněk a jejich poškození. Z těchto důvodů i díky podpůrným studiím patří například v USA k velmi žádaným doplňkům stravy.

Karotenoidy se používají k barvení všech typů potravin od sýrů a jogurtů až po limonády a samozřejmě cukrovinky.

Anthokyany (E162) ze skupiny flavonoidů představují další skupinu přírodních a přirozených barviv. Mají nachové až modré zabarvení a jsou přítomné v tkáních hlavně vyšších rostlin, jako je bez černý, borůvky, černý rybíz, jahody, červené zelí, ale i květy pomněnek. Chemicky jsou to glykosidy a jejich necukerná část je antokyanidin. Většinou jsou rozpustné ve vodě a jejich barva je závislá na pH roztoku. Zásadité roztoky jsou modré, neutrální fialové a kyselé červené. Jsou blahodárné pro tělo, protože mají antioxidační a antibakteriální vlastnosti, snižují tlak i hladinu cholesterolu a chrání i regenerují játra,­ na čemž se shoduje většina vědeckých studií.

Antokyany se používají na barvení zmrzlin a dalších sladkostí, limonád a nápojů či mléčných výrobků. I tato barviva se nacházejí nejen v rostlinách, ale i v sinicích (například Spirulina platensis obsahuje fykocyanin), odkud se získávají pro potravinářský průmysl.

Betanin (E162) je červené glykosidové barvivo, které se přirozeně nachází v červené řepě nebo v pitaye (což jsou jedlé plody některých kaktusů). Betaniny obecně fungují jako antioxidanty, mají protizánětlivé vlastnosti a existují studie, které potvrzují, že zpomalují tvorbu nádorových buněk a mají synergický efekt při chemoterapii. Aby výše zmíněné účinky zůstaly zachovány, nesmí se červená řepa kombinovat s rostlinami obsahujícími antokyany (např. s červeným zelím, višněmi, borůvkami i brusinkami a také s červenými jablky i východní mrkví²⁾). Klasickou západní oranžovou mrkev či žlutá a zelená jablka, obsahující karotenoidy, lze kombinovat bez problémů.

Je vidět, že příroda má jasno: neexistuje ovoce nebo zelenina, která by současně obsahovala betakyanin a antokyanin.

Betanin se používá k barvení nápojů, mléčných a masných výrobků, naložené zeleniny, bonbonů i zmrzlin a mnoha dalších potravin.

Plusy a minusy přírodních barviv

V současné době se u přírodních barviv zdůrazňují jejich příznivé zdravotní vlastnosti a spíše se upozaďují jejich vlastnosti barevné. Oproti syntetickým barvivům (schváleným pro potravinářské účely) jsou však přírodní barviva méně trvanlivá a méně stabilní. Snadno oxidují na světle i při zahřátí. Tento problém lze řešit zapouzdřením (enkapsulací) nebo lépe nanoenkapsulací. Technologický postup tohoto procesu musí být šetrný, aby neovlivnil jejich jedinečné, zejména antioxidační vlastnosti a přitom zvýšil jejich stabilitu a trvanlivost.

Mezi povolená potravinářská barviva patří mimo výše zmíněných i amoniakový či sulfitový karamel získaný z uhlovodíků nebo karmínové antrachinonové barvivo nazývané košenila, které je připravováno z červců, hmyzu žijícího v tropických a subtropických krajinách (Ekvádoru, Peru, v Evropě na Kanárských ostrovech) živících se na opunciích. Samozřejmě kvůli svému původu není toto barvivo vhodné pro vegetariány.

Přírodní versus umělé

K povoleným potravinářským barvivům paří i oranžový kurkumin z oddenku kurkumy (Curcuma longa), respektive žlutý riboflavin, které vytvářejí mikroorganismy během fermentace ribózy. Možná budou mikrohouby či vláknité plísně (např. Ascomycetes) potenciálními producenty červených, ale i modrozelených barviv.

V současné době je možno používat jen povolená barviva, mezi něž patří jak barviva přírodní, přírodně identická, tak i syntetická. Všechna schválená barviva jsou zdraví neškodná, nicméně některá mají určité limity pro své použití (například použití zlata či stříbra je možné jen pro dekoraci cukrovinek). Tato barviva patří spolu s dalšími aditivy mezi tzv. éčka a jsou označována čísly E100 až E180 (viz tabulku dole).

Syntetická barviva dnes nejsou příliš populární, společnost si žádá přírodní alternativy,­ ale málokdo si uvědomuje, že barviva přírodního původu jsou ve srovnání se syntetickými mnohem dražší. Kvůli své nižší stabilitě se také mohou snáze vzájemně ovlivňovat s dalšími látkami v potravinách. Mají omezenou možnost skladování a také neumožňují vytvářet tak jemné odstíny barev (které se v přírodě buď nevyskytují, nebo jen vzácně), a proto by jejich cena byla závratná.

V současnosti se hledají další přírodní alternativy barviv, jako jsou nachový violacein (nachové barvivo s různými odstíny, produkované bakteriemi, např. Chromobacterium) a červený pyranoantokyanin (obsažený v bobulích červeného vína). Violacein vykazuje různé biologické aktivity, zřejmě i protirakovinné, antibiotické, protizánětlivé (proti zlatému stafylokoku). Fermentační produkce tohoto barviva pomocí mikroorganismů není ani snadná, ani (zatím) příliš účinná.

Nadějně vypadá příprava nových barviv, která vycházejí z extraktů přírodních antokyaninů obsažených například v červeném víně, borůvkách, ostružinách či švestkách, kdy následným chemickým ošetřením lze vytvořit rozmanité deriváty přírodních antokyaninů využitelných jako barviva. Tímto způsobem byly syntetizovány deriváty antokyaninů s pestrou škálou barev, a to i s modrou včetně různých odstínů, které jsou vzácné a velmi žádané. V současnosti je známo 635 přírodních antokyaninů, takže k hledání jejich dalších barevných modifikací je značný výzkumný prostor.

Jednou z velkých výzev je získat zdroj dlouhodobě modré barvy přírodního původu, kterou by bylo možné vyrábět v průmyslově zajímavém měřítku. I když potravin modré barvy obecně není mnoho, modré výrobky, jako jsou zmrzlina a další cukrovinky, vyhledávají zvláště děti, což jsou velmi žádaní zákazníci.

Mezi nové zdroje modrého přírodního barviva patří mimo zmíněných antokyaninů i Genipa americana, tropické ovoce z čeledi Rubiaceae. Zdá se, že právě na subtropické a tropické rostliny bude v budoucnu zaměřen potravinářský výzkum cílený na nová přírodní barviva. V budoucnu se máme s ohledem na barevnost potravin opravdu na co těšit.

Článek vznikl pro web časopisu Vesmír, a byl redakčně upraven. Originál najdete zde. Text byl součástí tématu posledního čísla: „Barvy“.