Właściwe zabarwienie, czyli odpowiadające tradycyjnie przyjętym normom stanowi w życiu codziennym istotne kryterium oceny żywności, gdyż jego zamiany są najczęściej pierwszą oznaką pogorszenia się jakości produktu. Barwniki są związkami charakteryzującymi się małą odpornością na działanie następujących czynników fizykochemicznych:

• temperatura
• pH
• obecność jonów metali
• dostęp światła
• działanie enzymów oksydoredukcyjnych

Produkty najczęściej zmieniają swoje zabarwienie na skutek obróbki termicznej, ponieważ wysoka temperatura powoduje przyspieszenie wielu reakcji chemicznych. Niekiedy jednak zmiana barwy zachodzi podczas obróbki wstępnej, np. podczas obierania, rozdrabniania ziemniaków i niektórych owoców i niektórych owoców.

Jak podaje Zalewski barwa warzyw i owoców, szczególnie zielonych, podczas większości operacji technologicznych ulega przemianie na mniej atrakcyjną, np. oliwkowo-brązową w przypadku brukselki apertyzowanej, kojarząc się z pogorszeniem smaku i zapachu.

Naturalne barwniki roślinne w żywności wywodzą się z trzech grup:

• karotenoidów
• chlorofili
• antocyjanów (łącznie z flawonami)
• betacyjany i betaksantyny

Z karotenoidów (barwa czerwona lub pomarańczowożołta) wymienić należy β-karoten, następnie ksantofil, czyli luteinę (karotenoid zawierający grupy OH w pierścieniach jonowych) likopen oraz biksynę (jest tu jedynie łańcuch polienowy z grupą karboksylowa w zakończeniu), stosowana do dobarwiania masła i serów. Łatwość utleniania karotenoidów jest przyczyną utraty właściwej barwy różnych produktów. Zawartość karotenoidów w niektórych owocach (morele) lub warzywach (marchew, pomidory) dochodzi do paru mg w 100 g. Preparaty karotenoidowe są często używane do barwienia niektórych produktów tłuszczowych, np. margaryny, masła itp. Są to na przykład roztwory olejowe karotenoidów otrzymywanych z anatto, szafranu, papryki, pomidorów, marchwi, oleju palmowego i in. surowców naturalnych. Na uwagę zasługuje barwnik „anatto” z drzewa tropikalnego anatto (Bixa orellana). Choć jest on mało rozpowszechniony, jednak bardzo przydatny do barwienia margaryny, nadający jej przyjemny odcień. Substancją barwną jest biksyna i norbiksyna, z grupy karotenoidów, zawierających grupy karboksylowe.

Chlorofil (naturalna zieleń roślinna) jest mieszaniną dwóch odmian chlorofilu: a i b; występuje w drobnych ciałkach (chloroplastach) w komórkach przy powierzchni liści gdzie jest czynnikiem fotosyntezy. Chlorofil a ma barwę niebieskozieloną, podczas gdy b jest żółtozielony. Barwnik ten jest wrażliwy na ogrzewanie zarówno w kwaśnym jak i zasadowym odczynie. Również światło słoneczne jest czynnikiem rozkładu chlorofilu w produktach (np. odbarwianie się ogórków kwaszonych, czy groszku zielonego trzymanego w stanie zakonserwowanym w naczyniach szklanych na świetle). Ze śladami jonów miedziowych chlorofil daje bardzo trwałe intensywne połączenie „filocyjaninowe”, co jest wykorzystywane w praktyce do zachowania żywego, zielonego zabarwienia w niektórych produktach owocowych lub warzywnych (groszek, fasola, szpinak). Trwałość zabarwienia tłumaczy się tu zastąpienie magnezu przez miedź w tetrapirolowym – porfirynowym- pierścieniem chlorofilu.

Niektóre tłuszcze i oleje, szczególnie z oliwki oraz olej sojowy otrzymywaniu z zielonych nasion mają zielonkawe zabarwienie, spowodowane obecnością chlorofilu i pokrewnych związków. Z wyjątkiem oleju oliwkowego, zielone zabarwienie jest niepożądane. Chlorofile są tylko częściowo usuwane w procesie rafinacji tłuszczów.

Chlorofilina jest związkiem powstającym w wyniku hydrolitycznego odczepienia fiitolu (optycznie czynnego, nienasyconego alkoholu alifatycznego) od chlorofilu. Proces ten zachodzi pod wpływem chlorofilazy. Chlorofilaza ma intensywniejsze zielone zabarwienie i łatwiej rozpuszcza się w wodzie niż chlorofil i jest od niego trwalsza.

Feofityna to związek powstający z chlorofilu pod wpływem słabych kwasów, w wyniku zastąpienie jonu Mg⁺² przez wodór. Efektem przejścia chlorofilu a i b w feofitynę a i b jest zmian barwy z zielonej na mniej atrakcyjną szarozielona, po pewnym czasie przechodzącą w brunatną. Obecność w produkcie tłuszczu, z którym chlorofil tworzy roztwór rzeczywisty, częściowo zapobiega tej niekorzystnej reakcji, natomiast podwyższona temperatura powoduje w środowisku kwaśnym szybszy rozkład chlorofilu wskutek koagulacji lipoproteidów. W rozkładzie chlorofilu biorą udział również enzymy, dlatego też blanszowane produkty (fasolka, groszek) lepiej zachowują barwę zielona niż nie blanszowane.

Antocyjany (łącznie z flawonami) stanowią wielką i ważną grupę barwników o charakterze polifenolowym; są one przyczyną zabarwienia większości owoców (zwłaszcza jagodowych), kwiatów i niektórych warzyw (buraki ćwikłowe, kapusta czerwona). Antocyjany są również wrażliwe na dłuższe ogrzewanie, a w obecności kwasu siarkowego ulegają pełnemu, choć odwracalnemu odbarwieniu (przykład z konserwowaniem pulp owocowych dodatkiem 0,1-0,3% SO₂). Antocyjany nadają czerwone, fioletowe lub niebieskie zabarwienie, przy czym odczyn kwaśny sprzyja ujawnieniu się barwy czerwonej, zasadowy- niebieskiej (jak w lakmusie), co zdaje się pozostawać w związku z tautometrycznymi przemianami, zwłaszcza w atomie tlenu wewnętrznego pierścienia części antocyjanu, zwanej aglikonową.

Antocyjany mają charakter glukozydowy, przy czym przez ogrzewanie np. z HCl, można oddzielić cukier, uzyskując właściwy czynnik barwiący- „aglikon”- antocyjanidyny. Najbardziej typowe są 3 antocyjanidyny: pelargonidyna, cyjanidyna, i delfinidyna.

Czynnikiem modyfikującym barwę owoców i produktów spożywczych mogą być również różne flawony, występujące często razem z antocyjanami. Są to związki bliskie w budowie do antocyjanów właściwych. Jak ich nazwa wskazuje, nadają one żółty kolor wielu kwiatom, a w owocach, w obecności właściwych antocyjany, powodują rożne odcienie barw (nieraz pośrednią barwę zielonkawą).

Czerwonofioletowe betacyjaniny i żółte betaksantyny zawarte w burakach ćwikłowych i niektórych grzybach są wrażliwe na ogrzewanie w kwaśnym środowisku oraz na utlenianie, szczególnie w obecności światła oraz jonów miedzi i żelaza.

Niepożądane ciemnienie, tj. brunatnienie lub szarzenie świeżo odsłoniętej powierzchni owoców lub bulwy ziemniaczanej może być przyczyna aktywności różnych fenolooksydaz (m.in. tyrozynazy w ziemniakach) w warunkach tlenowych. W owocach substratem tych reakcji są związki katecholochinonowe. Zmianom tym przeciwdziała się przez szybkie ogrzewanie surowców (blanszowanie), przez trzymanie ich np. w wodzie osolonej (zmniejszona dyfuzja tlenu) lub niekiedy (np. przy mrożeniu owoców) przez dodawanie pokaźnych ilości kwasu askorbinowego (witaminy C), której silnie redukujące działanie przyczynia się do zachowania jasnej barwy mrożonek.

Powodem ciemnienia ugotowanych ziemniaków może być połączenie się kwasu chlorogenowego z żelazem Fe³⁺, pochodzący z samych ziemniaków lub naczyń. Kwas chlorogenowy jest swojego rodzaju estrem kwasu chinowego i kawowego i może być zaliczany do ogólnej grupy związków polifenolowych.

Ryboflawina (witamina B₂) jest żółtym barwnikiem występującym w produktach pochodzenia roślinnego, głównie w nasionach jak i zwierzęcego- w mięsie i mleku, a take drożdżach. W środowisku kwaśnym ryboflawina jest trwała i odporna na ogrzewanie, natomiast jest bardzo wrażliwa na działanie swiatła. Jej fotochemiczny rozkład jak podaje Zalewski (red.), zachodzi zarówno w środowisku kwasnym, jak i alkalicznym, powodując osłabienie barwy oraz zanik aktywności witaminowej. Działanie czynników redukujących prowadzi do przemiany żółtej ryboflawiny w bezbarwną leukoflawinę.

Kurkumina jest pomarańczowożółtym fluoryzujacym barwnikiem otrzymywanym z kłączy rośliny Curcuma domestica lub Curcuma longa. Jest barwnikiem odpornym na ogrzewanie, ale podatnym na utlenianie oraz na działanie ditlenku siarki. Kurkumina ma charakterystyczny ostry zapach i smak, co znacznie ogranicza możliwości jej stosowania. Jest używana głównie jako dodatek barwiący i smakowy do przypraw, konserw, zup i musztardy (Sikorski WN-T).

Związki garbnikowe, podobnie jak antocyjanowe i inne, zaliczają się do związków polifenolowych roślinnych. Są one mieszaniną estrów miedzy równymi kwasami fenylokarbonowymi. Garbniki łączą się z białkami (proces garbowanie), a w niedojrzałych owocach lub w produktach wzbogacanych w garbniki wywołują wrażenie cierpkości. W czasie dojrzewania owoców garbniki ulegają w znacznym stopniu rozkładowi. Zawartość ich w owocach jest rzędu 0,05-0,40%. Garbniki z żelazem dają czarnozielone połączenia, które niekorzystnie czasem ujawniają się produktach owocowych, przerabianych w zardzewiałej aparaturze. W winach czerwonych ślady żelaza przyczyniają się do przebarwień i strącania się barwnika.

Źróło: E. Pijanowski, M. Dłużewski- Ogólna technologia żywności. WNT; Z. Sikorski, B. Drozdowski, B. Samotus, M. Pałasiński. Chemia żywności. PWN, Encyklopedia Techniki Przemysł spożywczy. Wydawnictwo WNT; Stanisław Zalewski (red.) Podstawy technologii gastronomicznej. WNT. Warszawa.; Z. Sikorski (red.)- Chemia żywności. Składniki żywności. WN-T. Warszawa

.