具有高稳定性的胭脂红食品着色组合物
技术领域
本发明涉及一种对酸性和热具有高稳定性的胭脂红食品着色组合物,和其用于对食品如水果制品着色的用途。胭脂红食品着色组合物包含与溶解的胭脂红色淀的溶液混合的胭脂红色淀分散液。
本发明进一步涉及一种用于制备胭脂红食品着色组合物的方法,和所述胭脂红食品着色组合物的用途。
背景技术
胭脂红是针对水果制品和乳品最常用的一种染料。其占据了水果制品的染料市场的40%。胭脂红染料常用于对例如草莓酸奶着色。其在巴氏灭菌处理(最低温度为85℃的热处理)期间被添加到水果制品中,以1)增强含有这种水果制品的酸奶的颜色,和2)使酸奶的批次间(batch-to-batch)颜色标准化并且避免因为水果制品的水果质量或来源而引起的颜色变化。
胭脂红酸是一种可以从胭脂虫(Dactylopius coccus costa)(另一个名字是Coccus cactiL.)的雌性昆虫身体提取的着色剂。胭脂红酸是通过用水或醇从所述昆虫的干燥身体提取而采集的。这些昆虫生活在栽培于例如墨西哥和中南美洲的沙漠地区的胭脂仙人掌(Nopalea coccinellifera)、梨果仙人掌(Opuntia fidusindica)和仙人掌科(Cactaceae)的其它植物上。取决于pH,所述着色剂可以是光谱内从橙色到红色到紫色的颜色,并且通常称为胭脂虫红或胭脂虫红染料。胭脂红着色剂广泛用于食品和饮料中。
“胭脂红酸色淀”在本文中表示一种基本上由或多或少一定地组合有铝和/或钙的胭脂红酸组成的着色组合物。这种色淀是通过将胭脂红酸与铝和/或钙在水性条件下反应而制备的。这些条件被调节成有利于铝/钙-胭脂红酸色淀复合组合物的沉淀。这种复合组合物被称为胭脂红。
关于制备胭脂红色淀的描述可以在国际专利(PCT)申请WO2006/056585中找到。
用于水果制品的胭脂红染料是由溶解在碱性溶液中的胭脂红色淀制成的。这些溶液在水果制品基质中可充分溶解,形成明亮且强烈的粉红色泽,并且能够对水果块着色,这对于水果制品生产商来说是一种重要的品质因素。
然而,这些胭脂红溶液在添加到酸性介质如水果制品中时是热敏性的。这导致在温度没有被很好控制(特别是冷却)的情况下,颜色在热加工期间损失20%到40%,和生产批次之间的颜色产生变化。
市面上已有一些解决方案。它们主要由胭脂红色淀的分散液组成。胭脂红色淀的分散液对于介质较不敏感。然而,它们不像胭脂红溶液那样提供明亮且强烈的颜色,并且它们不对水果块着色。
市面上的其它解决方案是红色的酸稳定性胭脂红酸(胭脂红酸铵(ammonium carminate))。这种分子在欧盟染料法规或JECFA(FAO/WHO食品添加剂专家联合委员会)中尚未被描述。此外,含有胭脂红酸铵的染料溶液不提供对水果块着色的能力。
因此,工业上需要一种用于对食品如水果制品着色的改良型胭脂红食品着色组合物,其对热和酸稳定并且提供明亮且强烈的颜色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用胭脂红作为对食品如水果制品着色的颜料的颜料组合物,其对酸性和热具有较高的稳定性并且能够对水果块着色,产生强烈色泽。
解决方案是基于产生一种胭脂红食品着色组合物,其含有最佳比率的分散胭脂红色淀与碱性溶液中溶解的胭脂红。
在本文的实施例中可以看出,发现这种解决方案可以提供格外好的热和酸稳定性、与市面上的标准胭脂红相当的明亮色泽和非常好的水果块着色。
本发明的第一方面因此涉及一种用于对食品如水果制品着色的胭脂红食品着色组合物,其包含以约5:95到约50:50(例如约15:85到约40:60,例如约20:80到约30:70)的比率与胭脂红色淀溶液混合的胭脂红色淀分散液。
本发明的第二方面涉及一种用于制备根据第一方面的胭脂红食品着色组合物的方法,其包含:
a)提供胭脂红色淀,
b)制备pH在约10.6以下的胭脂红色淀分散液,
c)制备pH在约10.6以下的溶解的胭脂红色淀的溶液,和
d)以约5:95到约50:50的比率混合胭脂红色淀分散液与溶解的胭脂红色淀的碱性溶液。
步骤c)包含在约10.8以上的pH下溶解胭脂红色淀,添加赋形剂并且将pH调节到约10.6以下。
本发明的第三方面涉及根据本发明第一方面的胭脂红食品着色组合物用于对食品如水果制品着色的用途。
附图说明
图1描绘了在90℃热处理5分钟之前和之后的用标准胭脂红参照物(CA4LWK)着色的水果制品。
图2说明了在90℃热处理5分钟对水果制品的h*值的影响,所述水果制品分别用标准胭脂红参考物(CA4LWK)或根据本发明的胭脂红组合物(胭脂红混合物)着色。
具体实施方式
定义
术语“水果制品”是指添加有用于稳定的果胶和淀粉的水果切割转换形式(fruit ransformation)。水果制品可以添加到乳制品如酸奶中。水果制品可以含有或不含水果块。
本文的术语“胭脂红分散液”或“胭脂红色淀分散液”是指其中胭脂红色淀粒子分散在不同组成的连续相中的体系。
本文的术语“胭脂红溶液”或“胭脂红色淀的溶液”是指其中胭脂红色淀溶解在不同组成的连续相中的体系。
术语“颜料”涉及因为选择性颜色吸收而改变其反射的光的颜色的材料。这种物理过程和其中材料自身发光的荧光、磷光和其它形式的冷光不同。
本文所用的术语“赋形剂”意思是形成活性物质(例如颜料)的载体的任何惰性物质,例如粉末或液体。其它赋形剂可以包括用于调节或改变粉末的技术特性的任何已知的物质,例如稀释剂、凝集剂(agglutinant)、粘合剂、润滑剂或崩解剂、载体、稳定剂、渗透增强剂等。
本文所用的术语“赋形剂”意思是食品级的药学上可接受的赋形剂,其在所用的剂量和浓度下对暴露于其的细胞或哺乳动物无毒。
本发明的实施和各个方面
用于制备含有溶解的胭脂红色淀的胭脂红食品着色组合物的方法包含三个步骤:
首先从胭脂虫提取颜料。所提取的组分被称为胭脂红酸。胭脂红酸是可溶于水的蒽醌,其能够与阳离子反应形成螯合物。
其次,将胭脂红酸与铝和/或钙盐螯合。获得的组分被称为胭脂红色淀。其不溶于水和稀酸中。其微溶于醇和油中。其可溶于稀碱中。其在最佳pH范围(6-12)内对热和光高度稳定。
第三,将胭脂红色淀溶解于碱性介质(pH>10.8)中。获得的溶液是用于水果制品工业中的水溶性胭脂红溶液。
水溶性胭脂红溶液对酸性敏感。在酸性条件下,胭脂红溶液发生沉淀,生成不溶的红色斑块。沉淀是可逆的;将pH增加到7以上会使红色斑块再溶解。
因为水溶性胭脂红溶液对酸性敏感,所以在对用标准胭脂红参照物(CA4LWK:从水中的胭脂红色淀60%制备并且添加KOH97%调节到pH10.8-12的剂量为4%的胭脂红碱性溶液)着色的水果制品在90℃下进行标准热处理5分钟之后观察到颜色损失。图1和表1说明了这种色泽的变化。
表1:用标准胭脂红参照物(CA4LWK)着色的水果制品在巴氏灭菌之前和之后的分光比色值.
L增加:颜色强度变小。C降低:颜色亮度变小。h增加:颜色从蓝粉色变为橙粉色。
当在三色刺激系统如Minolta310装置中测量时,饱和度用参数“色度”或C表示,色泽用参数h以度表示,并且亮度用参数L表示。因此,颜色可以通过其色度值表征,所述色度值反映物质的“着色强度”或“着色力”。
水溶性胭脂红在酸性条件下的沉淀是造成对水果块着色的原因。水果制品的pH为约3.6到4。水溶性胭脂红进入水果块中,进入细胞内部并且发生沉淀。不希望受理论约束,认为沉淀物因为其尺寸原因而不能离开水果块。因此,颜色被捕获在细胞内部,使水果块呈现彩色的外观。
为了制备胭脂红的分散液,将胭脂红色淀分散到pH<10.6的溶液内。
如上文所提及,胭脂红色淀的分散液对酸性和热处理较不敏感。然而,颜色没有胭脂红溶液的颜色那么强烈,并且胭脂红色淀的分散液不对水果块提供着色。
本发明旨在组合水溶性胭脂红与胭脂红色淀的两种性质。
胭脂红分散液与胭脂红溶液之间的比率可以变化并且受胭脂红分散液的相的品质影响。分散相的品质取决于:
·所用胭脂红色淀的类型:
○色泽
○胭脂红色淀的粒度。胭脂红色淀越细(低粒度),分散相和胭脂红混合物将越亮。
·当生产分散相时用于分散胭脂红色淀的方法。
设备可以允许胭脂红色淀分散到较小的凝聚物中。凝聚物越细,分散相和胭脂红混合物将越亮。
因此,本发明的一个方面涉及一种用于对食品着色的胭脂红食品着色组合物,其包含与胭脂红色淀溶液混合的胭脂红色淀分散液。胭脂红色淀分散液与胭脂红色淀溶液的比率为约5:95到约50:50。
在本发明的一个优选实施方案中,所述比率为约15:85到约40:60。在本发明的一个更优选的实施方案中,所述比率为约20:80到约30:70。
本文的实施例1描述一种用于制备根据本发明的胭脂红食品着色组合物的方法。根据本文实施例1的教导,技术人员将能够容易地以不同比率的胭脂红色淀分散液和胭脂红色淀溶液制备胭脂红食品着色组合物,并且由此确定任何胭脂红食品着色组合物的比率。
本文的实施例5描述一种用于确定胭脂红色淀分散液与胭脂红色淀溶液的比率的另一种更简单的方法,其是通过首先测量混合物中的胭脂红酸剂量,然后利用浊度计确定混合物的浊度来实现的。技术人员能够校准浊度计并且进行必要的测量,并且基于实施例5确定胭脂红色淀分散液与胭脂红色淀溶液的比率。
在本发明的一个优选实施方案中,食品是水果制品。
在本发明的一个优选实施方案中,胭脂红食品着色组合物包含赋形剂。赋形剂的作用是降低水活性,通过增加粘度来减少沉积,并且避免微生物增殖。
赋形剂的实例包括甘油、麦芽糊精糖浆和丙二醇。
在本发明的一个优选实施方案中,赋形剂是丙二醇。
胭脂红食品着色组合物中赋形剂的含量可以是1%(w/w)到80%(w/w),例如10%(w/w)到60%(w/w),例如30%(w/w)到50%(w/w)。
被着色的水果制品可以与乳制品如酸奶一起使用。在一个实施方案中,被着色的水果制品不与乳制品混合。在另一个实施方案中,被着色的水果制品与乳制品混合以便对所得到的混合产物提供着色。
在本发明的一个实施方案中,胭脂红食品着色组合物的胭脂红颜料含量为至少13%(w/w),例如至少14%(w/w),例如至少15%(w/w)。
本发明的另一方面涉及一种用于制备根据本发明的第一方面的胭脂红食品着色组合物的方法。
胭脂红色淀例如可以根据国际专利申请WO2006/056585的描述来提供。
用于溶解胭脂红色淀的最小pH为10.6,即在约10.6的pH下50%的胭脂红于溶液中并且50%的胭脂红于分散液中。
技术人员将了解分别制备胭脂红色淀的分散液和溶液的方法。
胭脂红色淀的分散液可以通过将胭脂红色淀在合适的溶剂如水中与赋形剂如丙二醇在pH<<10.6(如本文中举例说明,例如9.2到9.5,或例如9.2到9.8)下混合来制备。
胭脂红色淀的溶液可以通过将胭脂红色淀溶解于pH>>10.6(例如pH为约10.8到11.1,例如pH为约11)的水性溶液中来制备。在添加赋形剂如丙二醇之后,调节pH达到pH<9.9,例如约9.2到约9.8,以便实现与胭脂红色淀分散液的最终混合。赋形剂的添加允许pH降到10.6以下但同时仍维持胭脂红色淀的溶液。
因此,一个优选实施方案是一种用于制备胭脂红食品着色组合物的方法,其包含以下步骤:
a)提供胭脂红色淀,
b)制备胭脂红色淀于pH<10.6--例如9.2<pH<9.8--的水性溶液中的分散液,
c)在pH>10.6的水性溶液中制备溶解的胭脂红色淀的碱性溶液,添加赋形剂并且缓慢调节pH到9.2<pH<9.9,和
d)以约5:95到约50:50的分散颜料与溶解颜料的比率混合胭脂红色淀分散液与溶解的胭脂红色淀的碱性溶液。
胭脂红色淀分散液以约5:95到约50:50的比率与胭脂红色淀的碱性溶液混合
在一个优选实施方案中,步骤b)涉及在pH9.2<pH<9.8的水性溶液中制备胭脂红色淀的分散液。
在一个甚至更优选的实施方案中,步骤b)涉及在pH9.2<pH<9.5的水性溶液中制备胭脂红色淀的分散液。
溶液的pH和粘度允许每个相的良好稳定性和再分配性以及胭脂红组合物中的高颜料含量。
在本发明的一个优选实施方案中,所述比率为约15:85到约40:60。在本发明的一个更优选的实施方案中,所述比率为约20:80到约30:70。
本发明的另一个方面涉及一种通过根据本发明的前述方面的方法可获得的胭脂红食品着色组合物。
最后一个方面涉及胭脂红食品着色组合物用于对食品着色的用途。
在一个优选实施方案中,食品是水果制品。
在另一个优选实施方案中,食品是乳制品。
下文经由非限制性实施例描述本发明的实施方案。
实施例
实施例1:制备胭脂红混合物.
材料:
胭脂红色淀60%(根据国际专利(PCT)申请WO2006/056585制备)
氢氧化钠97%
丙二醇
脱矿物质水或自来水
硫酸49.85%
设备:
-搅拌加热板(Stirring hot plates)
-天平
-搅拌磁铁
-pH计
-浊度计
-使用1cm光程长度的比色皿的分光光度计。
在最大50℃下在搅拌下制备胭脂红溶液。
胭脂红色淀的溶液
将NaOH溶解于90%总量的水中。
将胭脂红色淀添加到碱性溶液中以便使胭脂红色淀完全溶解,并且调节pH介于10.8<pH<11.1之间。
添加90%总量的丙二醇,并且搅拌溶液30分钟。
缓慢放慢搅拌(为了避免任何沉淀),并且用在10%剩余水中稀释的硫酸调节pH介于9.2<pH<9.8之间。
检查胭脂红酸浓度,并且必要时用10%剩余丙二醇调节。
胭脂红色淀的分散液
将NaOH溶解于90%总量的水中。
将胭脂红色淀添加到碱性溶液中以便使胭脂红色淀完全分散,并且调节pH介于9.2<pH<9.5之间。
添加90%总量的丙二醇,并且搅拌溶液30分钟。
检查胭脂红酸浓度,并且必要时用10%剩余丙二醇调节。
胭脂红混合物
根据以下方案,在低于50℃的温度下通过剧烈搅拌最少2小时来混合两种比率:
通过技术人员已知并且由FAO/WHO(JECFA)在第55届JECFA(2000)上描述于“胭脂红”中并且公开于FNP52Add8(2000)中的一种方法来确定胭脂红酸的百分比。
实施例2:制备含有水果块的草莓水果制品:
成分(‰):
671(Tate&Lyle),
605C(由Arles销售的Cargill)
(Roquette),
FA(由Arles销售的Cargill)
制备最少6kg的含有水果块的草莓水果制品:
·在整个过程期间都使用混合挡板。
○将草莓加热到20℃并用刀切割水果几秒针。
○添加预加热的水、糖类代用品和2/3的糖(液体混合物)并加热到40℃。
○添加与淀粉、果胶和刺槐豆胶适当混合的柠檬酸、柠檬酸钠和剩余糖,并加热到90℃。
○维持所述温度1分钟。
○添加染料(或者如果稍后使用FP进行筛选的话,则不添加染料),然后添加防腐剂,并维持所述温度5分钟,同时确认pH为3.8±0.1(必要时进行校正)并且白利糖度为39°±2。
·在Stephan中将FP冷却到25-30℃。
冷却之后,再次检查pH和白利糖度(pH=3.8±0.1,白利糖度=39±2)。pH可以用柠檬酸钠或柠檬酸进行调节。
实施例3:在含有水果制品的酸奶中测试的热稳定性
在酸奶中测试胭脂红混合物的热稳定性,所述酸奶含有草莓水果制品,所述草莓水果制品含有水果块:
材料:
·分光比色计:SPECTRAFLASHSF450(Datacolor)LAV开口(经白片校准)
·耐热的带盖瓶(容量约150ml)
·无菌杯(容量约150ml)
·Iwaki陪替氏盒(Petri box)(直径35mm)
·感应板、高压锅和温度计
·水果制品(FP;根据本文实施例2的含有水果块的草莓水果制品)
·白色物质(WM;作为35%脂肪含量的标准搅拌型酸奶,在超市购买)
方法:
将染料直接添加到FP中。
将FP以15%(w/w)的FP/WM比率混合到WM中,并在5℃下储存30分钟以便稳定混合物中的颜色。
将被着色的混合物倒入小型透明Iwaki陪替氏盒(直径35mm)中。通过对陪替氏盒进行分光比色测量来评估颜色
这个样品是未经过热处理的样品(无HT)。
将未着色的FP倒入装盛100mg产物的蓝色带盖瓶中,并在位于感应板上的含有水的高压锅中加热。当FP达到75℃时,关闭高压锅并在压力下加热10分钟(因此FP的温度达到90℃)。带盖瓶然后放入热水浴(最低90℃)中并小心地打开。
以预定剂量将染料添加到温FP中。
再次关闭瓶子并在90℃水浴中维持5分钟。
通过将瓶子放入冰水浴中大约1小时来使FP快速冷却。
将冷FP以15%(w/w)的FP/WM比率混合到WM中,并在5℃下储存30分钟以便稳定混合物中的颜色。
将被着色的FP/WM倒入小型透明Iwaki陪替氏盒(直径35mm)中。在测量之前,在1mm网筛中筛选FP/WM混合物。通过对陪替氏盒进行分光比色测量来评估颜色。
这个样品是经过热处理的样品(经过HT)。
将分光比色值与未经过热处理的样品的分光比色值比较。
颜色还凭借目测来评估。
结果:
表2:使用胭脂红标准品(CA4LWK)以及胭脂红混合物1(水分散的:水溶的比率=25:75)和胭脂红混合物2(水分散的:水溶的比率=50:50)对含有水果块的草莓水果制品着色。
L、C和h值是分光比色值,这些值是在含有15%的具有相关染料组合物的水果制品(FP)和85%的白色物质的酸奶中测量的。L、C和h表征酸奶的总体颜色。L*是强度,C*是亮度,并且h*是色调。DE*2000是指示两个样品之间的总体颜色(L*+C*+h*)差异的总值。此处计算DE*2000以用于比较含有未经过热处理(无HT)的水果制品的样品与含有经过热处理(经过HT)的水果制品的样品之间的总体颜色。
结论:
·与对照相比,50:50比率的胭脂红分散液与溶解的胭脂红(胭脂红混合物1)更稳定(DE*2000较低),但是存在50%的分散液使得颜色亮度较小(相比于标准品,C较小)(表2)。
·25:75比率的胭脂红分散液与溶解的胭脂红(胭脂红混合物2)比对照稳定,但没有50:50比率(胭脂红混合物1)稳定。亮度C与50:50比率(胭脂红混合物1)相比更接近于对照(表2)。
·这两种比率都对水果块提供良好着色(数据未显示)。
实施例4:确定热稳定性的改善
材料和方法:
和实施例3一样。
结果:
表3:包含用标准胭脂红参照物(CA4LWK)或根据本发明的胭脂红混合物1着色的水果制品的酸奶在巴氏灭菌之前和之后的分光比色值。酸奶是由15%水果制品和85%白色物质(3.5%脂肪含量的标准搅拌型酸奶)组成。
热稳定性改善:
根据本发明的胭脂红组合物(胭脂红混合物1)受热处理的影响相比标准胭脂红更小。表3显示了在热处理之后,以和最终应用中的指标相同的颜料量添加的胭脂红混合物的强度更高(更高的L*),亮度更强(更高的C*),更蓝(更低的h*)。当将最终应用中的颜料量减少20%时,胭脂红混合物呈现与使用标准胭脂红的指标相同的分光比色值。这意味着胭脂红混合物的热稳定性比标准胭脂红高20%。
图2说明了根据本发明的胭脂红组合物(胭脂红混合物1)的概念。标准胭脂红(CA4LWK)当受到热处理影响时,其色泽从左侧量表的上部变化到下部。胭脂红混合物1的色泽变化较小;因此可添加减少20%的颜料以便在热处理后实现与标准胭脂红相同的色泽。
本发明的发明人已经开发的胭脂红溶液:
·含有高强度颜料(15%颜料),从而允许成本改善和低环境影响,
·具有低粘性,虽然存在固体粒子,这些粒子分散在液体溶液中,并且溶液中的颜料量较高,
·呈现与欧洲和美国市场上的标准胭脂红着色剂类似的色泽。
实施例5:确定根据本发明的胭脂红食品着色组合物中的分散胭脂红色淀与溶解胭脂红色淀的比率.
一种用于确定分散的胭脂红色淀与溶解的胭脂红色淀的比率另一种更简单的方法涉及使用浊度测量。
由于溶解的胭脂红色淀部分不具有任何浊度,所以量化的是分散形式的胭脂红色淀的量。
举例来说,25:75的比率是指总量25%的颜料在混合物中采取分散形式。
测量胭脂红酸的百分比
首先,确定混合物中的胭脂红酸剂量以便每次浊度测量时都得到相同量的颜料。
通过技术人员已知并且由FAO/WHO(JECFA)在第55届JECFA(2000)上描述于“胭脂红”中并且公开于FNP52Add8(2000)中的一种方法来确定混合物中的胭脂红酸的百分比(剂量)。
测量设定量的颜料的浊度
浊度测量是用浊度计进行并且以比浊法浊度单位(NTU)表示的。
通过测量水分散性胭脂红色淀与水溶性胭脂红色淀(以100:0、75:25、50:50、25:75和0:100的比率)的不同混合物的浊度来绘制0.075mg/ml胭脂红色淀的标准表格,所述混合物中含有添加到100mL水中的7.5mg胭脂红酸量的纯胭脂红(表4)。
表4:对于胭脂红酸浓度为0.075mg/mL的水分散性胭脂红色淀与水溶性胭脂红色淀的不同混合物测量的单位为NTU的浊度
确定混合物中的水分散性胭脂红色淀与水溶性胭脂红色淀的比率.
为了确定混合物中的水分散性胭脂红色淀的百分比,对含有相当于7.5mg纯胭脂红并且添加水至100mL的样品进行浊度测量。
举例来说,如果胭脂红酸剂量被确定为15%,那么在(7.5/0.15)50mg的混合物中添加水一直到100mL。对于胭脂红酸剂量为例如50%的浓度较高的产品,我们将(7.5/0.5)15mg混合物添加到100mL中,并且对于胭脂红酸剂量为例如5%的浓度较低的产品,我们将(7.5/0.05)150mg混合物添加到100mL中。
所描述的方法也将适用于不同剂量的水分散性胭脂红与水溶性胭脂红的混合物。举例来说,如果混合物含有25%的胭脂红酸含量为5%的水分散性胭脂红和75%的胭脂红酸含量为15%的水溶性产品,那么混合物将具有12.5%的胭脂红酸剂量,并且水分散性颜料比水溶性颜料的比率将为10:90。添加水至100mL的(7.5/0.125)60mg混合物的溶液具有接近10-50NTU的浊度。
参考文献
WO2006/056585