Pregled karamel boja
Postoji više od 6.000 dodataka na raspolaganju prehrambenoj industriji. Više od polovine njih
su ukusi, kako prirodni tako i sintetički, dok ostatak uključuje sredstva za bojenje,
konzervanse, antioksidanse, emulgatore, sredstva za zgušnjavanje, kiseline, baze, agense za
antikoksiranje, pojačivače ukusa, agense za zastakljivanje, poboljšivače sredstava za
beljenje, zaslađivače, rastvarače, i još jednu ostalu kategoriju (8). Boja je uvek igrala važnu
ulogu u izboru i prihvatanju hrane, a boje se dodaju hrani 1) da nadoknadi boju koja se može
izgubiti tokom obrade, 2) da se oboje proizvoda koji su bezbojni sami od sebe, što može biti
više privlačno za potrošači, kada se boja dodaje (narandžasto-obojen napitak, na primer), 3)
da bi potrošačima pomoglo da se identifikuje šta se očekuje od ukusa proizvoda, i 4) da se
zaštite osetljivi ukusi od svetlosti. Boje koje se dodaju hrani moraju biti dokazano sigurne,
stabilne, zakonski dozvoljene, i efikasne u određenoj primeni. Karamel boja, od palest žute
do najdubljih braon boja, čini više od 80% (po težini) svih boja koje se dodaju hrani koju
jedemo i pijemo. Godišnja svetska potrošnja premašuje 200.000 tona.
Reakcije bojenja
Postoje dve vrste reakcija prilikom karamelizacije kod prehrambenih proizvoda: enzimsko
bojenje, koje se vidi kada oštećeno ili isečeno voće potamni na izloženim površinama, i
neenzimsko bojenje, koje se primenjuje na prehrambene proizvode kao što su kafe, meso,
hleb, ili šećera, koji se zagrevaju (7,11). Željeno formiranje braon boje se obično povezuje sa
neenzimskim bojenjem, koji se obavlja na nekoliko načina. Dva od najvažnijih su: 1)
Maillard reakcija, u kojima šećeri, aldehidi i ketoni, reaguju sa azotskim jedinjenja koja se
prirodno javljaju, a koje sadrže komponente nitrogena, kao što su amini i proteini, kako bi se
formirali braon pigmenti poznati kao melanini. 2) reakcija karamelizacije, u kojoj se šećeri
zagrevaju u odsustvu azotnih jedinjenja.
Tokom reakcije karamelizacije, šećeri na početku prolaze kroz proces dehidracije, a onda
kroz proces kondenzacije ili polimerizacije u kompleksne molekule različitih molekulskih
težina. Blago obojene, arome karamele prijatnog ukusa su proizvedene u početnim fazama,
ali kao reakcija sledi proces bojenja tela većih molekulskih težina koje se proizvode, a
karakteristike ukusa postaju gorke. Karamel boja je prvi put stekla komercijalni značaj kao
aditiv u proizvodima pivare (npr, Porter, Stout, tamnih piva, i Ales) i kao kolorant za rakiju.
1858. godine, francuski hemičar Gelis postaje autor prve poznate objavljene tehničke studije
o karamel bojama (2). Gelisov rad je ukazao da karamelizovana saharoza sadrži tri glavna
proizvodi: dehidratacioni proizvod, karamelin C12H18O9; i dva polimera, karamelin
C36H50O25 i karamelin C96H102O51. Greenshields (3) je pokazala je da je uobičajeno i za
Maillard reakcije i za reakcije karamelizacije da se dodaju aldehide i dikarbonil jedinjenja,
dok pređašnja reakcija obuhvata azot komponente u svom sadržaju.
Za ovaj slučaj, Hodge i Greenshields (4) su grupisali mehanizme reakcije kao što sledi: 1)
polazeće reakcije: a) šećerne-amino kondenzacije; b) Amadori ili Heins pregrupacije.
2) degenerativne reakcija izazivaju formiranje bezbojnih ili žutih proizvoda sa jakom
ultraljubičastom apsorpcijom i oslobađanjem ugljen-dioksida: a) dehidracija šećera; b)
cepanje prstena (Strecker degradacija).
3) polimerizacija ili kondenzacija reakcije formira snažno obojenu komponentu relativno
visoke molekulske težine: a) aldolna kondenzacija; b) Aldehid / amino polimerizacija i
formiranje heterocikličnih azotnih jedinjenja.
Karamel standardi
Karamel boje se koriste toliko dugo i na tako širok spektar prehrambenih proizvoda o kojima
potrošači imaju tendenciju da razmišljaju kao o jednoj supstance, dok su u stvarnosti oni
porodica sličnih materijala sa malo različitih osobina. Postoje, u stvari, četiri različita tipa
karamel boje koje zadovoljavaju zahteve različitih sistema hrane i pića (5,9): Karamel boja I
(takođe poznata kao obična ili duh karamel), karamel boja II (kaustični sulfit karamel),
karamel boja III (amonijak ili pivski karamel, pekarski i poslastičarski karamel), i karamel
boja IV (poznata kao sulfitoredukujući amonijak, kod bezalkoholnih pića, karamela ili
otporna na kiseline karamela). Svaka vrsta karamel boja ima specifične funkcionalne osobine
koje obezbeđuju kompatibilnost sa proizvodom i otklanjanje neželjenih efekata, kao što su
izmaglica, flokulacije i razdvajanja. Karamel boje su sastavljene od tamno braon do crne
tečnosti ili čvrste materije koje imaju miris izgorelog šećera i nekada prijatan, a nekada gorak
ukus. One su potpuno mešljive sa vodom i sadrže koloidne agregate, koji odlikuju većinu
svojih svojstava prilikom bojenja karakterističnim ponašanjem prema kiselinama,
elektrolitima, i taninama.
Karamel boje se pripremaju kontrolisanom termičkom obradom ugljenih hidrata. Sirovi
materijali ugljenih hidrata sirovi su komercijalno dostupni u obliku hranljivih zaslađivača
hrane, kao što su su monomeri glukoze i fruktoze ili njihovi polimeri (npr, glukoza sirupa,
saharoza ili invertovani šećeri, i dekstroza). Kako bi se promovisala karamelizacije, za hranu
