KLEURSTOFFEN

Natuurlijke kleurstoffen

Anthocyanen zijn water-oplosbare kleurstoffen, die verantwoordelijk zijn voor de rode, blauwe en paarse kleuren van veel bloemen, bessen en groenten. Se zijn sterk pH gevoelig, in een zuur mileu zijn ze rood, in een basisch milieu meer blauw/paars. Ze worden toegevoegd aan o.a. (fris)dranken, jam en banket.

Meer over anthocyanen
Bietenrood
De kleurstof uit rode bieten is water oplosbaar, maar is niet erg stabiel, licht, zuurstof en warmte brken de kleur af. Het wordt vooral toegepast in diepvries- en kort houdbare producten, zoals ijs en zuivelproducten.
Meer over bietenrood

Cochenille
Dit is een water oplosbare rode kleurstof, die gewonnen wordt uit de vrouwtjes van een soort bladluis. Het werd al door de Azteken gebruikt en later in Europa ingevoerd. De kleurstof is stabiel in licht, warmte en zuurstof. Wordt gebruikt in (fris)dranken, zuivelproducten en vleeswaren.

Meer over cochenille
Chlorophyll is de meest voorkomende kleurstof in de natuur, het is de groene kleur van bladeren. Het is een vet-oplosbare kleurstof, de afgeleide chlorophyllines zijn water oplosbaar. De kleurstof is redelijk stabiel tegen warmte en licht. Wordt o.a. gebruikt in banket en zuivelproducten.

Meer over chlorophyll
Carotenoïden
Meer dan 400 verschillende carotenoïden zijn beschreven. Ze komen voor in rood/oranje/gele vruchten en planten. Jaarlijks wordt er in de natuur ongeveer 1000 miljoen ton carotenoïden geproduceerd. De meeste zijn alleen vet oplosbaar, ze zijn hitte-stabiel en niet gevoelig voor veranderingen in de pH. Ze worden o.a. gebruikt in margarine, zuivelproducten en (fris)dranken.

Curcumine
Geelwortel is een veel gebruikte specerij. De gele kleurstof, curcumine, is vet-oplosbaar, stabiel bij hoge temperaturen, maar vervaagt bij blootstelling aan licht. Het geeft een citroen-achtige kleur aan vele producten. Toepassingen zijn o.a. kerrie, soepen, sauzen en banket.

Meer over curcumine
Riboflavine, Vitamine B2, wordt gebuikt als gele kleurstof en als vitamine. Het is water-oplosbaar en stabiel bij hoge temperaturen. Wordt o.a. gebruikt in zuivelproducten.

Koolstof en metalen
Koolstofpoeder is een zwarte onoplosbare kleurstif, vooral gebruikt in banket als oppervlaktekleuring. Metalen, zoals goud, zilver en aluminium worden ook wel gebruikt als oppervlaktekleuring, eveneens vooral in banketwaren.

Synthetische kleurstoffen

Azokleurstoffen zijn een groep synthetische kleurstoffen die gemeen hebben dat ze een azo-groep, -N=N-, bevatten in de structuur. Azogroepen komen niet in de natuur voor. De meeste azokleurstoffen bevatten één azo groep, sommige bevatten er twee (disazo), drie (trisazo) of meer. Azokleurstoffen zijn de meest gebruikte kleurstoffen en ongveer 60-70% van alle kleurstoffen gebruikt in de textielindustrie en levensmiddelenkleurstoffen zijn azokleurstoffen. Theoretisch kan iedere kleur gemaakt worden met azokleurstoffen, maar de meeste toepassingen liggen in het gebied geel/rood en bruin/blauw. De azo-groep wordt gestabiliseerd door grote, veelal aromatische, ringstructuren, die samen een groot geconjungeerd systeem vormen. Dit systeem zorgt ook voor de kleur, aangezien dit soort grote geconjungeerde systemen vaak licht van verschillende golflengtes absorberen. Aromatische azo-verbindingen (R-N=N-R’, waarbij R = R’ = aromatic) zijn meestal erg (kleur)stabiel en geven zeer levendige kleuren. Voor het maken van een azokleurstof zijn maar twee chemische stoffen nodig, een diazo-verbinding en een te koppelen verbinding. Aangezien er zowel van de diazo- als de andere verbinding vele mogelijkheden zijn, kan er theoretisch een enorm aantal azokleurstoffen gevormd worden. Aangezien de meeste grondstoffen erg goedkoop zijn, is productie van de azokleurstoffen ook goedkoop. De benodigde reacties vinden meestal plaats bij temperaturen rond kamertemperatuur, wat ook de kosten laag houdt. Andere factoren die een rolspelen zijn dat door de eenvoud de processen ook makkelijk op te schalen zijn en dat alles in water plaatsvindt, wat makkelijker gereinigd kan worden. Azokleurstoffen zijn veel stabieler dan de meeste natuurlijke kleurstoffen. Azokleurstoffen zijn stabiel bij alle pH waardes die in levensmiddelen voorkomen, zijn hitte stabiel en zijn niet gevoelig voor licht of zuurstof. Hierdoor zijn azokleurstoffen in vrijwel alle levensmiddelen toe te passen. Het enige nadeel is dat ze vrijwel niet oplosbaar zijn in vet of olie. Alleen wanneer ze gekoppeld worden aan vet-oplosbare moleculen of toegevoegd worden als een bijzonder fijn poeder, kunnen ze olie-achtige producten kleuren.

Bruinkleuring

De term “bruinkleuring” of “bruining” van levensmiddelen omvat verschillende processen die ingedeeld kunnen worden in enzymatische en niet-enzymatische bruinkleuringsreacties. Het meest bekende type niet-enzymatische bruinkleuringsreactie is de Maillard reactie . Dit is een serie chemische reacties tussen suikers en eiwitten die, behalve een bruine kleur, ook veel geur- en smaakstoffen opleveren. Voorbeelden zijn de geuren en kleuren geproduceerd tijdens het bakken of braden van vlees en brood. Het tweede type niet-enzymatische bruinkleuring is de karamelisatie die plaatsvindt wanneer koolhydraten/suikers in voedsel worden verhit. Karamelisering veroorzaakt een lichte of donkerbruine kleur en extra smaak in het product. Karamelisering speelt een belangrijke rol bij het roosteren van koffie en commerciële karamels worden toegevoegd aan levensmiddelen als kleur- en smaakstoffen. Enzymatische bruinkleuring is een minder gewenste serie reacties. Het vindt plaats in bepaalde soorten fruit en groenten wanneer fenolische componenten reageren met zuurstof in de lucht, waardoor bruine complexen ontstaan. Geen of nieuwe smaakstoffen worden gevormd. Voorbeelden zijn het bruin kleuren van gesneden appels en bananen en het “fermenteren” van thee (van groene naar zwarte thee).

Karamelisering

Karamelisering is samen met de Maillard reacties en enzymatische bruinkleuring één van de belangrijkste typen bruinkleuringsprocessen in levensmiddelen. Karamelisering leidt tot aangename kleur en smaakvorming in brood en banket, koffie, dranken, bier en pinda’s. Ongewenste effecten van karamelisering zijn bijvoorbeeld de geur van verbrande suiker en het zwart worden van levensmiddelen. Karamelisering veroorzaakt belangrijke veranderingen in levensmiddelen, niet alleen in kleur maar ook in smaak. Omdat enzymen geen rol spelen in het karameliseringsproces, is het een niet-enzymatische bruinkleuringsreactie. Karamelisering vindt plaats gedurende het droog verhitten en roosteren van levensmiddelen met een hoge concentratie koolhydraten (suikers). Simpel gezegd is karamelisering een proces waarbij een watermolecuul verwijderd wordt van een suiker (zoals saccharose of glucose), gevolgd door isomerisatie en polymerisatie stappen. In werkelijkheid is het karameliseringsproces een complexe serie chemische reacties, die nog steeds niet volledig bekend zijn. Het karameliseringsproces begint met het smelten van suiker bij hoge temperaturen, gevolgd door schuimen (koken). In dit stadium ontbindt saccharose (suiker) in glucose en fructose. Dit wordt gevolgd door een condensatie stap, waarin de individuele suikers water verliezen en met elkaar reageren tot bijvoorbeeld difructose-anhydride. De volgende stap is de isomerisatie van aldosen naar ketosen en verdere dehydratie reacties. De laatste serie reacties bevatten zowel fragmentatiereacties (smaak productie) als polymerisatiereacties (kleur productie). Karamelisering begint bij relatief hoge temperaturen vergeleken met de andere bruinkleuringsreacties, en is afhankelijk van het type suiker. Tabel 1 hieronder laat de begintemperaturen voor karamelisatie zien van een aantal veel voorkomende koolhydraten. Deze tabel is gebaseerd op pure koolhydraten. In levensmiddelen zijn echter vaak verschillende koolhydraten en andere componenten aanwezig; deze kunnen de karamelisatietemperatuur en ook de verschillende stappen en reacties beïnvloeden, en dus ook de uiteindelijke smaken en kleuren die geproduceerd worden.

Tabel 1 : Begintemperaturen voor karamelisatie van veelvoorkomende koolhydraten

Suiker	Temperatuur
Fructose	110° C
Galactose	160° C
Glucose	160° C
Maltose	180° C
Saccharose	160° C

De meeste kleurontwikkeling wordt veroorzaakt door fructose omdat karamelisering van fructose al bij lagere temperatuur begint. Gebakken producten gemaakt met honing of fructosestroop zijn dus over het algemeen wat donkerder dan die gemaakt met suiker.

Gedurende karamelisering worden verschillende smaakcomponenten en polymere karamels gevormd. Karamels zijn complexe mengsels van verschillende componenten met een hoog molecuulgewicht. Deze kunnen worden geclassificeerd in drie groepen:
•Karamelans (C24H36O18)
•Karamelens (C36H50O25)
•Karamelins (C125H188O80)

Deze polymeren worden vaak gebruikt als kleurstof in commerciële levensmiddelen producten, van cola tot soja saus, snoepgoed en ijs. Ze staan op het etiket als E150. Commerciële karamels worden geproduceerd door het direct verhitten van suiker, of door het verhitten van suiker in aanwezigheid van co-factoren, zoals ammonia en sulfiet. Dit resulteert in karamels met verschillende kleuren of karamels met geladen zijgroepen. Deze aspecten zijn erg belangrijk voor het gebruik van verschillende karamels in levensmiddelen. Karamels die gebruikt worden om frisdranken te kleuren (cola) moeten negatief geladen zijn om reacties met fosfaten te voorkomen die troebeling en kleurverlies veroorzaken. Aan de andere kant moeten karamels voor bakkerijproducten juist positief geladen zijn. De verschillende stadia van de karamel productie hebben allemaal aparte namen, gebaseerd op de karakteristieken van het product, zie tabel 2 hieronder. Draad is een indicatie van het feit dat de suiker in zachte of harde draden gesponnen kan worden, bal is een indicatie dat de suiker gemakkelijk gevormd kan worden in een geschikte vorm, kraak is een indicatie dat de suiker hard zal zijn na koelen (en kraakt wanneer het breekt). Alleen wanneer kleur verschijnt refereren de namen aan karamel.

Tabel 2: Karamelisering stadia van saccharose (tafelsuiker)
Stap Temperatuur
°C Beschrijving en gebruik Plaatje
1 Verdamping van water 100 Suiker smelt en onzuiverheden stijgen naar het oppervlak.
2 Kleine Draad 102 Geen kleur; zacht na koeling; geen smaakverandering; Gebruikt in glazuur.
3 Grote Draad 104 Geen kleur; zacht na koeling; geen smaakverandering; Gebruikt voor ingemaakte producten en jams.
4 Kleine Bal 110 – 115 Geen kleur, half-zacht na koeling; geen smaakverandering. Gebruikt in vullingen van roomsnoepjes, Italiaanse meringue, fondant en marshmallows.
5 Grote Bal 119 – 122 Geen kleur; stevig na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in zachte karamels (snoepjes).
6 Zachte Kraak 129 Geen kleur; stevig na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in half-harde snoepjes.
7 Harde Kraak 165 – 166 Geen kleur; hard na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in butterscotch en harde snoepjes.
8 Extra-harde Kraak 168 Iets kleur; splinters die lijken op glassplinters na koelen; geen smaakverandering. Gebruikt in harde snoepjes (Haagse hopjes).
9 Licht Karamel 180 Bleek amber tot goudbruin; rijk aan smaak.
10 Medium Karamel 180 – 188 Goudbruin tot kastanjebruin; rijk aan smaak.
11 Donker Karamel 188 – 204 Erg donker en bitter; verbrande geur. Gebruikt voor kleuring, maar mist zoetkracht.
12 Black Jack 210 Ook bekend als “apen bloed”. Op dit punt begint suiker af te breken in pure koolstof. Verbrande smaak.

Karameliseringsreacties leiden ook tot de vorming van smaakstoffen. Diacetyl is een belangrijke smaakstof, geproduceerd gedurende de eerste stadia van karamelisering. Diacetyl is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de boterachtige of butterscotch smaak. Diacetyl wordt niet alleen geproduceerd tijdens karamelisering, maar kan ook worden geproduceerd door bacteriën in gefermenteerde producten, zoals bier en yoghurt. Naast diacetyl worden honderden ander smaakcomponenten gevormd bijvoorbeeld furanen zoals hydroxymethylfurfural (HMF) en hudroxyactetylfuran (HAF), furanonen zoals hydroxydimethylfuranon (HDF), dihydroxydimethylfuranon (DDF) en maltol uit disacchariden en hydroxymaltol uit monosacchariden.Hydroxymethylfurfural (HMF) wordt gevonden in honing, sappen, melk en ook in sigaretten. Hydroxyacetylfuran (HAF) heeft een zoet aroma en een lage geur-drempelwaarde, waardoor je het al in lage concentraties ruikt. Maltol heeft een smaak die lijkt op vers gebakken brood en wordt gebruikt als smaakversterker ( E636 ) in brood en cake.

Maillard reacties

De Maillard reactie is vernoemd naar de Franse wetenschapper Louis Camille Maillard (1878-1936), die de reactie van aminozuren en koolhydraten bestudeerde in 1912. Dit onderzoek was een deel van zijn promotiestudie en is gepubliceerd in 1913 De Maillard reactie is niet een enkele reactie, maar een complexe serie van reacties tussen aminozuren en gereduceerde suikers. Deze vinden meestal plaats bij verhoogde temperaturen. Een voorbeeld is karamelisering . Het is een vorm van enzymatische bruinkleuring. Tijdens het proces worden honderden verschillende smaakcomponenten gevormd. Deze componenten breken op hun beurt weer af om weer nieuwe smaakcomponenten te vormen en zo verder. Elk type voedsel heeft een eigen, erg bepalende set van smaakcomponenten die worden gevormd door de Maillard reactie. Maillard reacties zijn belangrijk bij het bakken, frituren of het op een andere manier verhitten van bijna al het voedsel. Maillard reacties zijn (gedeeltelijk) verantwoordelijk voor de smaak van brood, koekjes, cake, vlees, bier, chocolade, popcorn en gekookte rijst. In veel gevallen, zoals in koffie, is de smaak een combinatie van de Maillard reactie en karamelisering, hoewel karamelisering alleen plaatsvindt bij een temperatuur boven de 120-150 oC en de Maillard reacties al bij kamertemperatuur plaatsvinden. Hoewel de Maillard reactie al een eeuw bestudeerd is, is het zo complex dat nog steeds vele reacties onbekend zijn. Veel verschillende factoren spelen een rol in de Maillard reactie en dus ook in de uiteindelijke kleur en aroma; pH (zuurtegraad), type aminozuren en suikers, temperatuur, tijd, aanwezigheid van zuurstof, water, wateractiviteit (aw) en andere componenten in voedsel zijn allemaal belangrijk.

Enzymatische bruinkleuring

De enzymatische bruinkleuringsreactie is een chemisch proces dat plaatsvindt in fruit en (in minder mate) in groente. De reactie wordt veroorzaakt door het enzym polyfenoloxidase en heeft bruine pigmenten als resultaat. Enzymatische bruinkleuring kan worden waargenomen in fruit (abrikozen, peren, bananen en druiven), groente (aardappelen, champignons en sla) en ook in sommige schaaldieren (garnalen, krab en kreeften). Enzymatische bruinkleuring is bepalend voor de kwaliteit van een product. Vooral tijdens de opslag na de oogst van vers fruit, sap en sommige schaaldieren. Enzymatische bruinkleuring is verantwoordelijk voor meer dan 50% van de verliezen gedurende de productie van fruit en groente. Aan de andere kant is de enzymatische bruinkleuringsreactie essentieel voor de kleur en de smaak van thee, koffie en chocolade.

BRON: http://www.food-info.net/nl