Möchten Sie natürliche Lebensmittelfarbe? Amaranth liefert laut Studie

9. Januar 2023

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von Lauren Quinn, University of Illinois at Urbana-Champaign

Künstliche Lebensmittelfarbstoffe werden mit zahlreichen Gesundheitsproblemen 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 fordern dennoch lautstark natürliche Alternativen.

Aktuelle Untersuchungen der University of Illinois zeigen, dass Amaranthpflanzen eine gute Quelle für rote Pigmente, sogenannte Betalaine, sind, die in einer größeren Vielfalt von Lebensmittelanwendungen eingesetzt werden könnten als andere pflanzliche Pigmente. Die in Frontiers in Plant Science veröffentlichte Studie quantifizierte den Betalain-Gehalt in 48 Amaranth-Sorten und lieferte der Lebensmittelindustrie damit mehrere vielversprechende Kandidaten für die zukünftige Produktentwicklung.

„Unsere Arbeit dient als globale Übersicht über pflanzliches Amaranth, um die Vielfalt in Farbton, Konzentration und chemischer Struktur magentaroter Farbverbindungen zu bestimmen. Sie bietet auch Methoden für eine genaue Farbquantifizierung mit hohem Durchsatz. Diese Informationen bilden eine solide Grundlage für.“ „Zusätzliche Arbeit zur Untersuchung der kommerziellen Maßstabsvergrößerung und der Farbleistung in Lebensmittelanwendungen“, sagt Hauptautor Jay Howard, der die Studie als Masterstudent am College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) 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 Burgunderrot bis Limettengrün repräsentieren. Sie züchteten die Pflanzen in einem Gewächshaus und extrahierten Pigmente aus Stamm- und Blattgewebe mit einer einfachen Wassermethode gemäß den FDA-Richtlinien. Anschließend führten sie die Extrakte durch Laborgeräte, um herauszufinden, welche Betalain-Pigmente am häufigsten vorkommen.

„Wir haben für jeden Extrakt ein chemisches Profil entwickelt und dabei das Verhältnis der dominanten Pigmente untersucht. Einige der Nebenbestandteile, die bei der Wassermethode coextrahiert werden, können zur Farbe und Stabilität der Hauptpigmente beitragen. Diese Eigenschaften sind sehr.“ Für Lebensmittelunternehmen ist es interessant, weil man vielleicht eine sehr helle rosa oder rote Farbe bekommt, aber wenn sie nach einem Tag braun wird, ist sie nutzlos. Wir haben festgestellt, dass die Extrakte bei einigen unserer Pflanzen über Tage oder sogar Wochen stabil waren „Wir planen, weitere Untersuchungen zu diesem Thema durchzuführen“, sagt der Co-Autor der Studie, Chance Riggins, wissenschaftlicher Assistenzprofessor in der Abteilung für Nutzpflanzenwissenschaften am ACES.

Die meisten Lebensmittelunternehmen beziehen Betalaine derzeit als Nebenprodukt aus der Produktion roter Rüben, doch laut Riggins haben aus Rüben gewonnene Pigmente einige Nachteile.

„Rüben sind für manche Menschen abstoßend. Diese erdigen Geschmacksstoffe 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 verschiedene Lebensmittel erweitern könnte.“ Produkte“, sagt er.

Die Forscher führten einen grundlegenden Geschmacks- und Farbtest durch, indem sie eine Mischung vom Typ Kool-Aid mit ihren Amaranth-Extrakten vermischten. „Einige erinnerten leicht an Rüben, aber meistens konnten wir nichts riechen oder schmecken“, sagt Riggins.

Bei einigen Amaranth-Sorten in der Studie wirkten die Betalain-Extrakte blauer als die leuchtenden Rottöne der Rüben. Mit weiteren Forschungen könnte die einzigartige Farbe eine Lücke im verfügbaren Portfolio an natürlichen Farbstoffen schließen.

Ein weiteres Plus? Amaranths sind bekanntermaßen robust und können unter nicht gerade makellosen Bedingungen wachsen. Betalaine ermöglichen es Amaranthen zusammen mit Anthocyanen und anderen Pigmenten, Umweltstress zu bewältigen, indem sie als Antioxidantien wirken und Zellschäden reparieren, die durch Dürre, Hitze oder intensive Sonneneinstrahlung entstanden sind. Die Forscher gehen jedoch nicht davon aus, dass an verunkrauteten Straßenrändern in den USA Amaranth-Plantagen entstehen, zumindest nicht ausschließlich zur Betalain-Produktion.

„Ich glaube nicht, dass Amaranth jemals ausschließlich wegen der Pigmentierung angebaut wird; es gibt nicht viele solcher Nutzpflanzen. Aber Amaranth ist bereits von der FDA für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen und könnte nach diesen Richtlinien als natürliches Mittel zugelassen werden.“ Lebensmittelfarbstoff“, sagt Riggins. „Amaranth wird hauptsächlich wegen der Samen kommerziell angebaut, oft für glutenfreie Anwendungen, aber bei der Samenernte wird viel Biomasse verschwendet. Unsere Daten deuten darauf hin, dass das Pigment später ein Mehrwertprodukt sein könnte.“

Howard fügt hinzu: „Die Abkehr von synthetischen Inhaltsstoffen erfordert ein vielfältiges Toolkit an natürlichen Optionen, damit die Lebensmittelindustrie den Farbton und die Stabilität synthetischer Farbstoffe zu effektiven Betriebskosten erreichen kann. Amaranth ist eine spannende Kulturpflanze, die all diese Aspekte berücksichtigt.“ Punkte: Es handelt sich um eine skalierbare, widerstandsfähige, antioxidantienreiche Nutzpflanze mit beeindruckenden Biomasseerträgen. Im Gegensatz zu Roter Bete, der derzeit einzigen kommerziellen Quelle für Betalaine, liefert pflanzliches Amaranth auch grüne Chlorophylle und gelbe Carotinoide, die für zusätzliche Farbtöne sorgen. Diese zusätzlichen Nebenprodukte ermöglichen niedrigere Kosten und mehr Nachhaltigkeit.“

Die Studie erweitert ein langjähriges Forschungsthema am College of ACES, das natürliche Lebensmittelverbindungen als Farbstoffe und Gesundheitsförderer untersucht. Als Student beteiligte sich Howard beispielsweise am Purple-Mais-Projekt, um reichhaltige Quellen für Anthocyanpigmente in violetten und blauen Maissorten zu identifizieren. Hochschulfakultäten, insbesondere diejenigen der Abteilung für Lebensmittelwissenschaft und menschliche Ernährung sowie der Abteilung für Ernährungswissenschaften, sind ebenfalls aktiv auf der Suche nach bioaktiven Verbindungen für die menschliche Gesundheit.

Mehr Informationen: Jay E. Howard et al., Amaranth als natürliche Lebensmittelfarbstoffquelle: Untersuchung des Keimplasmas und Optimierung der Extraktionsmethoden für Betalainpigmente, Frontiers in Plant Science (2022). DOI: 10.3389/fpls.2022.932440

Zeitschrifteninformationen:Grenzen in der Pflanzenwissenschaft

Zur Verfügung gestellt von der University of Illinois in Urbana-Champaign