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Aspetti storici e qualitativi del colore
L’addizione volontaria di coloranti agli alimenti è una pratica che affonda le proprie radici in tempi antichissimi: già gli Egiziani, nel 1500 a.C. solevano colorare caramelle con estratti vegetali. Il ricorso a pigmenti organici naturali si è gradualmente affermato per la colorazione alimentare fino al 1856, anno di nascita del primo colorante sintetizzato chimicamente [1].
Le alternative artificiali dei coloranti sono molto economiche, chimicamente stabili, uniformi nella tinta e perennemente disponibili in ampie quantità. Per queste ragioni l’industria alimentare non ha potuto rinunciare all’impiego di coloranti artificiali per migliorare l’aspetto di alimenti privi di colore o che lo hanno perso durante le fasi di processo che hanno subito [2].
Il colore è l’elemento attrattivo principale di un prodotto alimentare e veicola la preferenza del consumatore verso la loro accettazione o rifiuto.
Se però la maggior brillantezza del colore di frutta e verdura è associata a garanzia di freschezza ed alto contenuto di antiossidanti, la stessa brillantezza del colore ritrovata in prodotti dolciari è spesso avversata poiché percepita come insalubre e “chimica” [3]. Ebbene sì, non tutti i coloranti possiedono stessa origine, univoca composizione e medesimi effetti sulla salute.
I coloranti artificiali: lista bianca o lista nera?
I coloranti artificiali si classificano in pigmenti inorganici ed organici in base al fatto che originino rispettivamente da minerali o petrolio [4]. In quanto additivi alimentari, i seguenti composti, proprio come quelli naturali, sono contrassegnati da un codice a 3 cifre (tra 100 e 199) preceduto dalla lettera E [5] e con tale sistema di codificazione sono riportati sulle etichette degli alimenti che li contengono.
Nell’Unione Europea è previsto l’impiego solo dei coloranti per alimenti di cui l’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (EFSA) autorizza l’uso e revisiona periodicamente la dose giornaliera accettabile (DGA). Nella tabella esemplificativa che segue (Tab. 1) sono riportati alcuni coloranti di sintesi utilizzati in campo alimentare in Europa [6].
Nonostante i palesi vantaggi tecnologici, diverse evidenze scientifiche supportano la potenziale correlazione tra l’ingestione di alcuni coloranti artificiali e lo sviluppo di allergie, tumori e iperattività nei bambini. Specifici microrganismi della flora intestinale degradano i coloranti detti azoici (per il gruppo -N=N- che li caratterizza) liberando molecole cancerogene o ad azione mutagena facilmente assorbibili a livello intestinale [7]. Alla luce di tali conclusioni, gli scienziati degli alimenti si impegnano a ideare nuove formulazioni alimentari in cui i coloranti sintetici, d’uso oramai ben consolidato, vengano rimpiazzati da coloranti “naturali” [8].
Proprietà funzionali dei coloranti naturali
I biocoloranti sono composti estratti da fonti biologiche rinnovabili come piante, alghe, insetti, funghi ed animali; oltre alla sottintesa capacità pigmentante, possiedono proprietà bioattive tali per cui contribuiscono a migliorare la conservazione degli alimenti che li accolgono e offrono innumerevoli benefici per la salute di chi ne usufruisce [9]. Tali peculiarità attraggono l’interesse del consumatore del XXI secolo, attento alla propria salute ed alla ricerca di alimenti sicuri e nutrizionalmente corretti.
Le betalaine sono pigmenti idrosolubili di colore rosso abbondanti nel succo di barbabietola rossa; finora questa è l’unica fonte da cui estrarre il colorante naturale “rosso di barbabietola” (E 162) ma attualmente sono in corso di indagine matrici meno costose e più organoletticamente inerti, come il fico d’india.
Le betalaine sono stabili in un ampio range di pH (da 1 a 7) diversamente dalle antocianine (E 163) che virano da rosso a blu al variare del pH da 2 a 8. Al contempo, la sensibilità delle betalaine a luce e calore ne limita l’uso solo in prodotti quali yogurt, gelati e alimenti di breve shelf-life, confezionati in packaging opachi [10].
Ad accomunare betalaine e antocianine (Fig. 1) vi è l’esplicazione delle attività antiossidante, anticancro, antimicrobica e preventiva verso le malattie cardiovascolari, riscontrate sia in vitro, sia in vivo [11; 12] ma solo alle prime sono attribuiti effetti antinfiammatori, immunomodulatori, epatoprotettivi ed ipotensivi [12]. Inoltre i risultati di recenti studi epidemiologici condotti in ambito sportivo attribuiscono alle betalaine la capacità di migliorare la performance di atleti riducendone i tempi di corsa e i tempi di recupero [13].
I due carotenoidi luteina (E161b), estratta dai petali di calendula e β-carotene (E160a), estratto dalle carote e dai suoi sottoprodotti, sono rispettivamente responsabili della colorazione gialla ed arancione degli alimenti che li contengono o in cui vengono aggiunti (Fig. 2).
La loro natura lipofila e la loro struttura abbondante di doppi legami comporta la facile ossidazione di tali composti per esposizione a luce, ossigeno e calore; perciò spesso li si addiziona ad alimenti in concomitanza agli antiossidanti acido citrico e/o tocoferoli.
Il β-carotene viene convertito a retinolo (vitamina A) nel fegato e in quanto tale protegge la salute oculare, ottimizza l’immunità, l’integrità della barriera intestinale e la riproduzione. E’ stato dimostrato da studi clinici che il consumo a lungo termine di luteina migliora le performance cognitive in anziani, migliora la memoria spaziale e il grado di attenzione in individui giovani. Inoltre è stato comprovato che la luteina può giocare un ruolo fondamentale nel miglioramento della funzione dell’ippocampo in adulti sovrappeso o obesi [13].
La ficocianina (Fig. 3, a) è una proteina di colore blu estratta dalla microscopica alga filamentosa Spirulina. È l’unico colorante blu permesso in Europa ma il suo uso è limitato alla sola colorazione di caramelle, chewing gum e soft drinks a causa del ristretto range di pH cui è stabile.
Proprio come la fonte d’origine, la ficocianina impatta sulla riduzione del peso corporeo, del BMI di soggetti obesi, dei trigliceridi sanguigni e migliora la sensibilità all’insulina in soggetti diabetici [14]. Esplica in vitro potenti attività antiossidante, antinfiammatoria e chemio protettiva ma uno studio in vivo ha confermato la capacità dell’estratto acquoso contenente il pigmento di ridurre l’entità di dolore in individui colpiti da dolore articolare cronico [15].
Erba medica, ortica, scarti di olive e cetrioli sono le principali fonti da cui si estraggono le clorofilline (E 140), le quali nella forma originaria assumono sfumature giallo-verdi ed alloggiano l’atomo di Mg2+ nel gruppo pirrolico al centro della molecola. Purtroppo l’instabilità di questa forma del pigmento, ne fa assumere una sgradevole colorazione irreversibilmente marrone, per questo la sostituzione del Mg2+ con il Cu2+ è la soluzione per ottenere una colorazione verde-blu intensa e stabile.
Nelle clorofilline di rame (E141) (Fig. 3, b), lo ione Cu2+ fortemente complessato non è bioaccessibile a seguito di digestione, e questo è fondamentale per non inficiare i benefici salutistici attribuiti alle clorofilline. Oltre alle attività antimutagena e chemio protettiva (in vitro e in vivo) [16], trials clinici ne hanno dimostrato un effetto preventivo del cancro al fegato in adulti esposti ad aflatossine cancerogene; inoltre sono coinvolte nel trattamento di ferite a lenta guarigione se applicate localmente [17].
Conclusioni
I benefici offerti da quest’ampia categoria di sostanze di coloranti per alimenti, impongono di provvedere all’aumento della stabilità dei pigmenti e della loro biodisponibilità. Minuziose ricerche sono essenziali per confermare che la dose d’impiego sia necessaria non solo ad attribuire colore alla matrice che li include ma sia anche sufficiente ad esplicare l’effetto benefico.
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[1] Schweiggert, Ralf M. “Perspective on the ongoing replacement of artificial and animal-based dyes with alternative natural pigments in foods and beverages.” Journal of agricultural and food chemistry 66.12 (2018): 3074-3081.
[2] Ranaweera, S. J., A. A. L. T. Ampemohotti, and Udara SPR Arachchige. “Advantages and considerations for the applications of natural food pigments in the food industry.”
[3] Coultate, Tom, and Richard S. Blackburn. “Food colorants: Their past, present and future.” Coloration Technology 134.3 (2018): 165-186.
[4] Bora, Papori, et al. “Biocolour: the natural way of colouring food.” J. Pharmacogn. Phytochem 8 (2019): 3663-3668.
[5] Regolamento (UE) N. 1129/2011 DELLA COMMISSIONE EUROPEA dell’11 novembre 2011 che modifica l’allegato II del regolamento (CE) n. 1333/2008 del Parlamento europeo e del Consiglio istituendo un elenco dell’Unione di additivi alimentari. Gazzetta Ufficiale dell’Unione europea del 12.11. 2011. L295/1-177, 2011.
[6] https://medium.com/@sunfoodtech (14/02/2017)
[7] Amchova, Petra, Hana Kotolova, and Jana Ruda-Kucerova. “Health safety issues of synthetic food colorants.” Regulatory toxicology and pharmacology 73.3 (2015): 914-922.
[8] Rymbai, H., R. R. Sharma, and Manish Srivastav. “Bio-colorants and its implications in health and food industry–a review.” International Journal of Pharmacological Research 3.4 (2011): 2228-2244.
[9] Faustino, Margarida, et al. “Agro-food byproducts as a new source of natural food additives.” Molecules 24.6 (2019): 1056.
[10] Albuquerque, Bianca R., et al. “Could fruits be a reliable source of food colorants? Pros and cons of these natural additives.” Critical Reviews in Food Science and Nutrition (2020): 1-31.
[11] Khoo, Hock Eng, et al. “Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits.” Food & nutrition research 61.1 (2017): 1361779.
[12] Fu, Yu, et al. “Red Beetroot Betalains: Perspectives on Extraction, Processing, and Potential Health Benefits.” Journal of Agricultural and Food Chemistry 68.42 (2020): 11595-11611.
[13] Nouchi, Rui, et al. “Effects of Lutein and Astaxanthin Intake on the Improvement of Cognitive Functions among Healthy Adults: A Systematic Review of Randomized Controlled Trials.” Nutrients 12.3 (2020): 617.
[14] Yousefi, Reyhaneh, Atoosa Saidpour, and Azadeh Mottaghi. “The effects of Spirulina supplementation on metabolic syndrome components, its liver manifestation and related inflammatory markers: A systematic review.” Complementary therapies in medicine 42 (2019): 137-144.
[15] Jensen, Gitte S., et al. “Clinical safety of a high dose of Phycocyanin-enriched aqueous extract from Arthrospira (Spirulina) platensis: Results from a randomized, double-blind, placebo-controlled study with a focus on anticoagulant activity and platelet activation.” Journal of medicinal food 19.7 (2016): 645-653.
[16] Tumolo, Tathyana, and Ursula Maria Lanfer-Marquez. “Copper chlorophyllin: A food colorant with bioactive properties?” Food Research International 46.2 (2012): 451-459.
[17] Wrolstad, Ronald E., and Catherine A. Culver. “Alternatives to those artificial FD&C food colorants.” Annual review of food science and technology 3 (2012): 59-77.
Simona Vita
Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Scienze E Tecnologie Alimentari dell’Università di Bologna ed appassionata di nutrizione, si occupa di valutare bioaccessibilità e biodisponibilità di componenti bioattivi all’interno di alimenti di natura proteica sfruttando sistemi di digestione in vitro e colture cellulari.