Elintarviketuotevalmistaja kuluttajan ja värimarkkinan välissä

Valitessaan elintarviketta kuluttaja yleensä arvioi sen laatua, ravintosisältöä, hintaa, valmistusmaata sekä esimerkiksi eettisiä ja muita aineettomia näkökulmia, joita ovat muun muassa reilu kauppa, luomu ja hiilijalanjälki.

Eri tekijöiden tärkeys on erilainen eri kuluttajilla. Hinta, ravintosisältö ja valmistusmaa ovat käytännössä aina nähtävillä, lainsäädännön velvoittaessakin. Usein myös aineettomat seikat on mainittu, jos käytetyt raaka-aineet ja tuotantotapa täyttävät niille asetetut vaatimukset. Sen sijaan laadun määrittäminen on hieman hankalampaa, ja usein sitä voi arvioida lähinnä ulkonäön ja tuoteselosteen avulla.

Väri on tuotteen ulkonäölle huomattavan tärkeä ja helposti havaittava ominaisuus. Sen vuoksi elintarvikkeen väri on hyvin tärkeä tekijä sen laadun arvioinnissa. Ongelmana kuitenkin on, että monien elintarvikkeissa luontaisesti esiintyvien väriaineiden pysyvyys on huono varsinkin kuumennusta vaativissa valmistusprosesseissa.

Neljä isoa luonnollisten väriaineiden ryhmää

Valmistaja voi haluta lisätä väriaineita elintarvikkeeseen, mutta nykyisin kuluttajat vierastavat lisäaineita, vaikka ne olisivat luonnollisia ja kemiallisesti samoja yhdisteitä kuin samassa tai muissa elintarvikkeissa luontaisesti esiintyvät aineet. Myös lainsäädäntö rinnastaa värjäävät ainesosat väriaineisiin, jos ainesosan pääasiallinen tarkoitus on tuotteen värjääminen. Tällöin värjäävää ainesosaa, esimerkiksi punajuurimehua, koskevat samat puhtausvaatimukset kuin vastaavaa väriainetta, tässä tapauksessa E162-punajuuriväriä.

Neljä isointa luonnollisten väriaineiden ryhmää ovat vihreät klorofyllit, punaiset, siniset ja violetit antosyaanivärit, keltaiset, oranssit ja punaiset karotenoidit ja punaiset, punavioletit ja keltaiset betalaiinit. Näiden yhdisteryhmien lisäksi on joitakin merkittäviä, yksittäisiä väriaineita kuten kurkumakasvin kellertävä kurkumiini ja kokkiniilikuoriaisista saatava punainen karmiiniväri.

Klorofyllejä saadaan elintarvikekäyttöön vihreistä kasvinosista, antosyaniineja viinirypäleistä, monista marjoista ja esimerkiksi mustaporkkanasta, karotenoideja porkkanasta, paprikakasveista ja tietyistä levistä ja betalaiineja lähinnä punajuuresta. Mitkään näistä eivät solukosta eristettynä väriaineena kestä voimakasta valoa, koska niiden biologinen funktio on valoenergian kerääminen.

Klorofyllit hajoavat kuumennettaessa

Klorofyllit hajoavat herkästi kuumennettaessa, jolloin rakenteessa oleva magnesiumioni irtoaa ja väri muuttuu ruskeaksi. Alhainen pH on tärkeä tekijä tässä reaktiossa, ja valitettavasti kasvisolukoiden hajotessa kuumennusprosessissa pH yleensä laskee. Emäksisissä olosuhteissa klorofyllit kestävät kuumennusta suhteellisen hyvin, mutta emäksellä voi olla usein muita haitallisia vaikutuksia elintarvikkeen koostumukseen.

Jos klorofyllejä uutetaan kasvimateriaalista väriaineeksi, uuttoliuokseen voidaan lisätä pieni määrä kuparisuoloja, jolloin klorofylliyhdisteiden magnesiumioni korvautuu kupari-ionilla. Syntynyt yhdiste kestää kuumennusta huomattavasti paremmin myös happamissa oloissa.

Antosyaniinien värisävy riippuu pH:sta

Antosyaniinien värisävy riippuu pH:sta. Happamassa ne ovat punaisia, ja pH:n noustessa väri muuttuu siniseksi. Antosyaniinit ovat myös pysyvimmillään alhaisessa pH:ssa ja hajoavat jo lievästi emäksisissä olosuhteissa. Vapaat hydroksyyliryhmät reagoivat pH:n muutoksiin. Antosyaniinit, joissa on enemmän metoksiryhmiä tai molekyyliin kiinnittyneitä sokeriryhmiä, kestävät pH:n muutoksia hieman paremmin.

Myös sokeriyksikköihin mahdollisesti liittyneet orgaaniset hapot, eli asylointi, parantavat yhdisteen pysyvyyttä. Tästä syystä mustaporkkanan ja sinisten perunoiden antosyaniinit ovat hieman pysyvämpiä kuin monien marjojen antosyaniinit.

Samat rakenteelliset erot, jotka parantavat antosyaniinien kestävyyttä pH:n nousulle, parantavat niiden lämmönkestoa. Vesiliuoksissa antosyaniinit muodostavat heikkoja komplekseja keskenään ja muiden

flavonoidien kanssa prosessissa, jota kutsutaan kopigmentoinniksi. Kopigmentointi parantaa antosyaniinien pysyvyyttä, mikä voi myös hieman vaikuttaa tuotteen värisävyyn.

Karotenoidit kestävät elintarvikeprosesseja

Karotenoidien pääasiallinen hajoamistapa on hapettuminen joko entsyymien, happamuuden, metalli-ionien tai valon vaikutuksesta. Koska hapettumisreittejä on useita, myös reaktiotuotteet ovat hyvin vaihtelevia.

Karotenoidit kestävät melko hyvin useita elintarvikeprosesseja. Maltilliset lämpökäsittelyt aiheuttavat lähinnä kaksoissidosten cis/trans-isomerointia, joka ei juurikaan vaikuta väriin. Isomerisaatio kuitenkin vähentää karotenoidin mahdollista A-vitamiiniaktiivisuutta, koska vitamiiniaktiivisuus edellyttää trans-kaksoissidoksia. Rajut lämpökäsittelyt aiheuttavat myös karotenoidien hajoamista haihtuviksi yhdisteiksi.

Betalaiinit alkavat hajota lämmitettäessä

Betalaiinien tärkein lähde on punajuuri ja sen punaiset betasyaniinit. Betasyaaneja ja -ksantiineja esiintyy myös muissa lähisukuisissa kasveissa. Toisin kuin antosyaniinien betasyaniinien värisävy pysyy suhteellisen muuttumattomana pH-alueella 3−7. Happamissa oloissa värisävy muuttuu violetiksi ja lievästi emäksisessä siniseksi. Hyvin emäksisissä olosuhteissa betasyaniinit hajoavat keltaiseksi betalamiinihapoksi, ja sama reaktio tapahtuu myös kuumennettaessa.

Betalaiinien pH-optimi on 4−5, eli ne soveltuvat antosyaniineja paremmin lievästi happamiin elintarvikkeisiin. Betalaiinit alkavat hajota lämmitettäessä jo 50 °C:ssa, mikä rajoittaa niiden käyttöä elintarvikevärinä. Monet betalaiinien hajoamisreaktioista tapahtuvat vesiliuoksissa, ja kuivaaminen parantaa huomattavasti värin pysyvyyttä jopa kuumennettaessa. Väriainekäytössä kuivatulla punajuurijauheella on pitkä hyllyikä.

Väriaineen liukoisuus tärkeä tekijä

Kasvien väriaineet hajoavat myös entsymaattisesti kasvisolukoiden vaurioituessa, jolloin monissa kasveissa esiintyvät entsyymit kuten klorofyllaasi ja erilaiset oksidaasit pääsevät kosketuksiin väriaineiden kanssa. Tätä voidaan ehkäistä pikaisella höyrykäsittelyllä, joka estää entsyymitoiminnan, mutta aiheuttaa vain hieman hävikkiä väriaineille. Varsinaista hyötyä käsittelystä saadaan vain elintarvikkeille, jotka eivät vaadi jälkeenpäin kuumennusta.

Väriainekäytössä yksi tärkeä tekijä on väriaineen liukoisuus. Klorofyllit ja karotenoidit ovat rasvaliukoisia, kun taas antosyaniinit ja betalaiinit ovat vesiliukoisia. Klorofyllejä voi muuttaa hieman vesiliukoisempaan muotoon katkaisemalla molekyylissä olevan pitkän hiilivetyketjun, fytolin, mutta muuten väriaineiden liukoisuuksien muokkaus on hankalaa.

Tämän vuoksi väriaineen lisääminen tiettyihin elintarvikkeisiin voi vaatia vaikkapa emulgointia, jolla öljy- ja vesifaasit saa sekaisin tuotteessa. Hyvä esimerkki tästä ovat virvoitusjuomat, joita värjätään rasvaliukoisilla karotenoideilla. Tuotteen ikääntyessä nesteen pinnalle alkaa kerääntyä erottunutta rasvafaasia, jonka mukana myös väri siirtyy pintaan.

Väriaineita ja värillisiä jakeita kauppaavat toimijat voisivat ehkä nykyistä paremmin kertoa, millaiset liukoisuusominaisuudet heidän tuotteillaan on, miten pysyvä väri on, ja mitä käsittelyjä ne kestävät tai eivät kestä. Heillä usein on tietoa soveltuvista väreistä myös yhdistettynä uusien raaka-aineiden tai elintarvikeprosessien kanssa sekä eri seikkojen vaikutuksista värien sävyyn tai pysyvyyteen. Myyjä tai markkinoija on vastuussa raaka-aineiden toimivuudesta ja lainmukaisuudesta.