Künstliche Lebensmittelfarbstoffe wurden mit mehreren gesundheitlichen Problemen in Verbindung gebracht, darunter Hyperaktivität bei Kindern, Allergien und bestimmte Krebsarten. Die Wissenschaft ist noch nicht geklärt und die Food and Drug Administration sagt, dass Farbzusätze sicher sind, aber die Verbraucher verlangen dennoch lautstark nach natürlichen Alternativen.
Jüngste Untersuchungen der University of Illinois zeigen, dass Amaranth-Pflanzen eine gute Quelle für rote Pigmente namens Betalaine sind, die in einer größeren Vielfalt von Lebensmittelanwendungen verwendet werden könnten als andere pflanzliche Pigmente. Die Studie, erschienen in Grenzen in der Pflanzenwissenschaftquantifizierter Betalain-Gehalt in 48 Amaranth-Sorten, was der Lebensmittelindustrie mehrere vielversprechende Kandidaten für die zukünftige Produktentwicklung liefert.
„Unser Papier dient als weltweite Übersicht über pflanzlichen Amaranth, um die Vielfalt in Farbton, Konzentration und chemischer Struktur von magentaroten Farbverbindungen zu bestimmen. Es bietet auch Methoden für eine genaue Farbquantifizierung mit hohem Durchsatz. Diese Informationen bilden eine starke Grundlage für zusätzliche Arbeit zur Untersuchung des kommerziellen Scale-up und der Farbleistung in Lebensmittelanwendungen“, sagt Hauptautor Jay Howard, der die Studie als Masterstudent am College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) an der U of I. Howard abgeschlossen hat jetzt Anwendungsmanager bei Kalsec Inc.
Die Forscher wählten vier Dutzend Amaranth-Sorten aus dem USDA National Plant Germplasm System aus, die ein vollständiges Spektrum an Laubfärbungen von tiefem Burgunder bis Limonengrün repräsentieren. Sie züchteten die Pflanzen in einem Gewächshaus und extrahierten Farbstoffe aus Stamm- und Blattgewebe mit einer einfachen Wassermethode gemäß den Richtlinien der FDA. Dann fütterten sie die Extrakte durch Laborgeräte, um herauszufinden, welche Betalain-Pigmente am häufigsten vorkamen.
„Wir haben für jeden Extrakt ein chemisches Profil entwickelt, wobei wir uns das Verhältnis der dominanten Pigmente angesehen haben. Einige der Nebenkomponenten, die bei der Wassermethode mitextrahiert werden, können zur Farbe und Stabilität der Hauptpigmente beitragen. Diese Eigenschaften sind sehr interessant für Lebensmittelunternehmen, weil Sie vielleicht eine sehr helle rosa oder rote Farbe bekommen, aber wenn es dann nach einem Tag braun wird, ist es nutzlos.Wir haben festgestellt, dass die Extrakte für einige unserer Pflanzen über Tage oder sogar Wochen stabil waren . Wir planen, weitere Untersuchungen dazu durchzuführen“, sagt Co-Autor der Studie, Chance Riggins, wissenschaftlicher Assistenzprofessor in der Abteilung für Nutzpflanzenwissenschaften am ACES.
Die meisten Lebensmittelunternehmen beziehen derzeit Betalaine als Nebenprodukt aus der Produktion roter Rüben, aber Riggins sagt, dass aus Rüben gewonnene Pigmente einige Nachteile haben.
„Rüben sind für manche Menschen abschreckend. Diese erdigen Geschmacksverbindungen werden oft in einen einfachen Betalain-Extrakt übertragen. Daher sind Lebensmittelunternehmen wirklich offen für natürliche Lebensmittelfarbstoffe aus alternativen Quellen und tun dies auf eine Weise, die die Anwendungsmöglichkeiten für andere Lebensmittel erweitern könnte Produkte“, sagt er.
Die Forscher führten einen grundlegenden Geschmacks- und Farbtest durch, indem sie eine Kool-Aid-artige Zubereitung mit ihren Amaranth-Extrakten mischten. „Einige erinnerten leicht an Rüben, aber meistens konnten wir nichts riechen oder schmecken“, sagt Riggins.
Bei einigen Amaranth-Sorten in der Studie erschienen die Betalain-Extrakte blauer als die leuchtenden Rottöne der Rüben. Mit weiterer Forschung könnte die einzigartige Farbe eine Lücke im verfügbaren Portfolio natürlicher Farbstoffe schließen.
Ein weiteres Plus? Amaranths sind bekanntermaßen zäh und können unter weniger unberührten Bedingungen wachsen. Betalaine, zusammen mit Anthocyanen und anderen Pigmenten, ermöglichen es Amaranthen, mit Umweltstress umzugehen, indem sie als Antioxidantien wirken und Zellschäden aufgrund von Dürre, Hitze oder intensiver Sonneneinstrahlung reparieren. Aber die Forscher erwarten nicht, dass Amaranth-Plantagen an krautigen Straßenrändern in den USA auftauchen, zumindest nicht nur für die Betalain-Produktion.
„Ich glaube nicht, dass Amaranth jemals eine Pflanze sein wird, die ausschließlich für die Pigmentierung angebaut wird; es gibt nicht viele Pflanzen dieser Art. Aber Amaranth ist bereits von der FDA für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen und könnte gemäß diesen Richtlinien als Naturprodukt zugelassen werden Lebensmittelfarbe“, sagt Riggins. „Amaranth wird hauptsächlich kommerziell für die Samen angebaut, oft für glutenfreie Anwendungen, aber bei der Samenernte wird viel Biomasse verschwendet. Unsere Daten deuten darauf hin, dass das Pigment später ein Produkt mit Mehrwert sein könnte.“
Howard fügt hinzu: „Die Abkehr von synthetischen Inhaltsstoffen erfordert ein vielfältiges Toolkit natürlicher Optionen, damit die Lebensmittelindustrie den Farbton und die Stabilität synthetischer Farben zu effektiven Nutzungskosten erreichen kann. Amaranth ist eine aufregende Pflanze, die all diese anspricht Punkte – es ist eine skalierbare, widerstandsfähige, Antioxidans-reiche Pflanze mit beeindruckenden Biomasseerträgen. Im Gegensatz zu Roten Rüben, der derzeit einzigen kommerziellen Quelle von Betalainen, liefert pflanzlicher Amaranth auch grüne Chlorophylle und gelbe Carotinoide, die zusätzliche Farbtöne liefern. Diese zusätzlichen Nebenprodukte ermöglichen niedrigere Kosten und mehr Nachhaltigkeit.“
Die Studie erweitert ein langjähriges Forschungsthema des College of ACES, das natürliche Lebensmittelverbindungen als Farbstoffe und Gesundheitsförderer untersucht. Als Student engagierte sich Howard zum Beispiel am Lila-Mais-Projekt, um reiche Quellen von Anthocyanin-Pigmenten in lila und blauen Maissorten zu identifizieren. Hochschullehrer, insbesondere die des Department of Food Science and Human Nutrition und des Department of Nutritional Sciences, verfolgen ebenfalls aktiv bioaktive Verbindungen für die menschliche Gesundheit.
Mehr Informationen:
Jay E. Howard et al, Amaranth als natürliche Lebensmittelfarbstoffquelle: Untersuchung des Keimplasmas und Optimierung der Extraktionsmethoden für Betalain-Pigmente, Grenzen in der Pflanzenwissenschaft (2022). DOI: 10.3389/fpls.2022.932440