Die Farbe von Lebensmitteln und Getränken macht Appetit und weckt Erwartungen auf das zu erwartende Geschmackserlebnis. Oft ist sie auch ein Zeichen für Frische und Natürlichkeit. Und sie entscheidet mit, ob ein Produkt gekauft wird oder liegen bleibt.
Verbraucher in Deutschland bevorzugen bei gefärbten Lebensmitteln eindeutig Farblösungen mit Clean-Label-Vorteilen anstelle von synthetischen Farbstoffen. Hersteller können diesem Wunsch mit einer immer größeren Auswahl an natürlichen Farbstoffen und färbenden Lebensmitteln entgegenkommen. Dazu tragen nicht zuletzt optimierte und neue Gewinnungs- beziehungsweise Herstellungsmethoden bei. Zunehmend mehr Farben werden dabei nach den europäischen Guidelines der Natural Food Colour Association (NATCOL) produziert.
Die Branche profitiert dabei von einer deutlich größeren Offenheit der Menschen gegenüber farbigen Lebensmitteln als früher. So werden etwa Matcha-grüne Schokoladenerzeugnisse oder Spirulina-blaue Bonbons gern angenommen.
Hinzu kommt, dass die Verbraucher manche der verwendeten pflanzlichen Rohstoffe wie Kurkuma, Trauben, Chlorophyll oder Mikroalgen ansonsten mit gesundheitsförderlichen Eigenschaften verbinden. Auch wenn die für eine Färbung geringen Einsatzmengen entsprechende Wirkungen unwahrscheinlich machen.
Eine fast 50-jährige Erfahrung mit natürlichen Farblösungen aus essbaren Pflanzen hat GNT. Das EXBERRY-Spektrum des Unternehmens aus den Niederlanden deckt nicht nur die gesamte Palette ab. Vielmehr bekommen Lebensmittelhersteller auch jederzeit kompetente Unterstützung bei der richtigen Auswahl, wobei die Experten eine mögliche Beeinflussung der Performance durch Faktoren wie pH-Wert, Temperatur und Hitze berücksichtigen. Die zur Verfügung stehende Auswahl umfasst Farben aus einem Rohstoff ebenso wie Kombinationsprodukte, mal in flüssiger, fester oder mikronisierter Form, öllöslich oder öldispergierbar.
In diesem Jahr kam zum Beispiel ein neuer Rosaton aus violetter Süßkartoffel und Karotte auf den Markt, der laut GNT eine hohe Farbintensität aufweist. Bei der Herstellung, die ausschließlich mithilfe physikalischer Verfahren und Wasser erfolgt, werden die Pigmente nicht selektiv extrahiert.
Daher ist das Produkt als färbendes Lebensmittel anerkannt und erfüllt die Anforderungen für Clean- und Clear-Label-Deklarationen. In diesem Fall als flüssiges Produkt angeboten und hitzestabil, sind die Anwendungsmöglichkeiten vielgestaltig und entsprechen aktuellen Trends. Da es sich um Anthocyan-Pigmente handele, sei die Farbbrillanz bei niedrigem pH-Wert am größten, geht Julia Meyer von der Marketingkommunikation ins Detail. Beispielsweise ergebe sich in kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken ein besonders leuchtendes Pink, während in Eiscreme mit höherem pH-Wert und milchiger Grundfarbe eher pastellige, violette Nuancen erzielt würden.
Ähnlich sei es bei den Kurkuma-Konzentraten. Die enthaltenen Karotine sorgten für kräftige Gelbtöne, seien jedoch lichtempfindlich. Bei Produkten, die in transparenten Verpackungen angeboten werden sollen, böten sich daher alternativ stabilere Optionen wie zum Beispiel Kombinationen aus Karotte und Kürbis oder Saflor an. Entsprechende Expertise hat GNT durch eigene Untersuchungen gewonnen. So ging es in einer neueren Forschungsarbeit zu roten und rosa Farbtönen darum, zu verstehen, warum es in manchen Glasuren, Buttercremes und Cremefüllungen zu Farbverlust kommt und in anderen nicht.
Es zeigte sich, dass Formulierungsfaktoren wie Fettarten, Emulgatorstrukturen oder oxidative Bedingungen zu Stress führen können. Eine konkrete Erkenntnis betraf das Bleichen und Desodorieren von Palmöl und ähnlichen kommerziellen Fetten: Teilweise blieben oxidative Rückstände zurück, was den Abbau anthocyanhaltiger Farben während der Lagerung beschleunige, heißt es bei GNT dazu. Ebenso könnten reaktive Verbindungen aus Aromen oder Verarbeitungshilfsstoffen zu einer Farbdegradation beitragen. „Diese Art der Forschung ermöglicht es uns, Herstellern Einblicke zu geben, wenn Farbveränderungen lange vor Ablauf der Haltbarkeit auftreten. Wir können sie bei Rezepturanpassungen für eine verbesserte Farbstabilität effektiv unterstützen“, fasst Julia Meyer zusammen.
Auch Sensient Technologies aus den USA, ebenfalls einer der führenden Anbieter, hat mit dem sogenannten Infinite Spectrum Farben aus nachwachsenden, natürlichen Rohstoffquellen mit im Sortiment. Die Auswahl reicht von Farbklassikern aus verschiedenen Sorten Bete oder aus schwarzen Karotten bis hin zu innovativem Enocyanin aus roten Traubenschalen. Je nach Kundenanforderung stehen auch Clean-Label-Farben ganz ohne Konservierungsstoffe und Additive zur Verfügung.
Am Beispiel von Sensient Technologies sieht man gut, dass die Branche kontinuierlich an nachhaltigeren und wirtschaftlichen Lösungen arbeitet. Das betrifft hier zum einen eine gezielte Saatauswahl oder optimale Erntezeitpunkte. Zum anderen zeigt sich der Ansatz bei der sinnvollen Nutzung von pflanzlichen Überschüssen und Reststoffen, etwa dem „Upcycling“ von Traubenschalen und Trester zu roten, violetten oder blauen Enocyaninen, die nach der Extraktion standardisiert werden.
Chancen von KI sinnvoll nutzen
Döhler, mit Hauptsitz in Darmstadt, verweist bei dem umfassenden Sortiment an klassisch gewonnenen natürlichen Farblösungen auf das Spannungsfeld zwischen Verbraucherwunsch nach natürlichen Lebensmittelfarben mit einem transparenten, verständlichen Etikett und den technischen Anforderungen an Stabilität und Prozesssicherheit in der Produktion. Das Unternehmen setzt dabei auf einen Ansatz, der technologische Expertise, Applikations-Know-how und digitale Tools intelligent miteinander verbinden will. Fragestellungen, zum Beispiel zur optimalen Einbringung eines Farbpigments in eine komplexe Matrix oder zur Kombination von Farbe und Coating, sollen schnell und interdisziplinär beantwortet werden. Hier kann Döhler Farb- und farbige Coating-Lösungen aus einer Hand konzipieren. Das reicht von der Auswahl geeigneter natürlicher Farbstoffquellen bis hin zu anwendungsfertigen, skalierbaren Lösungen.
Mit dem Ziel, unnötige Komplexität in der Verwendung von Farbstoffen zu vermeiden, wurde jetzt ein digitales Tool entwickelt, das künstliche Intelligenz nutzt. Basierend auf der jeweiligen Produktkategorie, Matrix, Prozessbedingungen und dem jeweiligem Farbziel erleichtert dieses die Ermittlung der geeigneten Dosierung. Zudem hilft es beim Finden der geeigneten Basis für die Farbe – ob Extrakt, Saftkonzentrat, Emulsion, Dispersion usw. – oder auch von geeigneten Kombinationen für das Endprodukt. Auf diese Weise würden die Möglichkeiten zur Formulierung digital eingegrenzt, bevor physische Muster hergestellt und getestet werden. „Die Applikationsarbeit wird gezielter, Ressourcen werden effizienter eingesetzt und die Time-to-Market verkürzt“, heißt es bei Döhler zusammenfassend. Und weiter: Das KI-Tool ersetze aber nicht die sensorische und technologische Bewertung im Labor.
Neue Wege zur Farbstoffgewinnung
Natürliche Farbstoffe und mehr noch färbende Lebensmittel werden überwiegend durch Extraktion aus Pflanzen gewonnen. Um die Ausbeute zu erhöhen und den Prozess zu beschleunigen, kommt heutzutage teilweise die Ultraschallextraktion zum Einsatz. Zu den Anbietern von Ultraschallgeräten gehört zum Beispiel Oeltech. Hier ergänzt man die Liste an Vorteilen um das Argument, dass es sich um eine nicht thermische und daher produktschonendere Methode handelt. Mit einer Frequenz von bis zu 20.000 kHz trage die Ultraschall-Sonotrode mechanisch intensive Scherkräfte in eine Flüssigkeit mit dem pflanzlichen Rohstoff ein. Die wechselnden Druckbedingungen durch die Schallwellen brächen die Zellwände auf und generierten dadurch einen hohen Stoffaustausch, wird das Prinzip erläutert.
Noch stärker ist das Interesse an fermentativen Verfahren mithilfe von Bakterien oder Pilzen. Neben anderen Lebensmittelingredienzen bietet sich die Methode tatsächlich genauso für natürliche Farbstoffe an. Auch Döhler sieht großes Potenzial in der kontrollierten Präzisionsfermentation und zählt daher zu den Förderern von Chromologics, einem dänischen Biotechnologie-Unternehmen. „Wir nutzen die submerse Präzisionsfermation eines bestimmten Fadenpilzes für die Gewinnung unseres natürlichen roten Farbstoffes Natu.-Red“, sagt Gerit Tolborg, CEO von Chromologics. Als Nährstoffe dienten Zucker und andere Nährstoffe, wobei der Upstream-Prozess mit Fermentation und Farbstoffproduktion Tolborg zufolge rund eine Woche dauert. Dazu kämen ein paar Tage für die Downstream-Phase zur Aufreinigung und Isolierung.
Zu den großen Vorteilen der Präzisionsfermentation zählen seiner Meinung nach die hohe Prozesseffizienz, die Kontrollierbarkeit und eine stabile Farbstärke. „Außerdem handelt es sich um eine sehr nachhaltige Methode“, ergänzt Tolberg. „Im Vergleich zur Gewinnung aus pflanzlichen Rohstoffen ist der Platzbedarf gering, und man ist unabhängig von saisonalen und geografischen Bedingungen.“ Geeignet sei ihr Natu.Red dann zum Beispiel für alternative Proteinprodukte und Fleischerzeugnisse, ebenso wie für Backwaren und Milchprodukte. Am Markt erhältlich ist er allerdings noch nicht – die Zulassung durch EFSA und FDA als Lebensmittelzutat ist noch nicht bestätigt.
Givaudan Sense Colour (ehem. Naturex) ist einen Schritt weiter und hat bereits eine positive Bewertung durch die EFSA für ihren säurestabilen blauen Farbstoff Everzure Galderia bekommen. Zugrunde liegt proteingebundenes Phycocyanin, das mittels Präzisionsfermentation aus der thermostabilen Mikroalge Galdieria sulphuraria gewonnen und schonend mit Wasser extrahiert wird. Das Produkt sei nicht nur eine natürliche Alternative zu synthetischem Brillant Blau (E133), sondern durch seine Säurestabilität auch vielseitiger einzusetzen als das ansonsten übliche Spirulina-Blau (Spirulina platensis). Entwickelt und produziert wird es vom Biotechnologie-Unternehmen Fermentalg aus Frankreich; angeboten dann als standardisiertes Pulver.
Farbqualität sichern
Ähnlich wie die Fermentation schon lange im Einsatz ist, etwa für die Produktion von Vitaminen, blicken Hersteller zur Erhöhung der Farbqualität und -stabilität über den Tellerrand. Neben der Mikronisierung, die für eine gleichmäßige Farbverteilung in Schokolade und anderen fetthaltigen Lebensmitteln sorgt, bietet sich die Mikroverkapselung an.
Bei der Methode, sonst gern zum Schutz von ätherischen Ölen und ähnlichen empfindlichen Ingredienzen genutzt, werden die flüssigen oder festen Farbstoffe mit einer dünnen Polymermembran beschichtet bzw. in diese eingebettet. Capol aus Elmshorn zählt zu den Unternehmen, die die Mikroverkapselung für färbende Lebensmittel anwenden. Pablo Elizondo, Senior R&D Manager and Color Specialist, nennt zwei Ziele: Durch den unternehmenseigenen Verkapselungsprozess, genannt Vivapigments-Technologie, wandele man natürliche, oft wasserlösliche Farbstoffe in öldispergierbare Pigmente um. Einerseits wollte man damit eine natürliche Alternative zu „Aluminum Lakes“ schaffen. Solche Aluminium-Farbstoff-Komplexe, bei denen flüssige Farbstoffe mit Aluminiumsalzen wie Aluminiumsulfat oder -chlorid verbunden und dadurch unlöslich werden, lassen sich in der Regel leichter, gleichmäßiger und ohne Auswirkung auf die Textur in Lebensmittel einbringen. Allerdings werden Aluminiumsalze sehr oft kritisch gesehen. Durch eine Mikroverkapselung würden empfindliche natürliche Farbstoffe außerdem stabiler, ergänzt Elizondo und nennt exemplarisch lichtsensibles Curcumin und hitzeempfindliche Farbstoffe aus Spirulina.
Andere Anbieter nutzen unter anderem Cellulose, Gelatine, Gummi Arabicum, Alginat, Carrageen oder Chitosan als Polymermaterial. Zum weniger üblichen Einsatz von Reisprotein als Trägerstoff sagt der Experte: „Es eignet sich besonders gut, um natürliche Farbpigmente zu entwickeln, ist weitgehend unlöslich, besitzt eine neutrale helle Eigenfarbe und gilt als hypoallergen.“ Mit Vivapigments unterstütze man bereits zahlreiche Kunden dabei, künstliche Farbstoffe in ihren Rezepturen durch natürliche Farben zu ersetzen – vor allem in fettbasierten Anwendungen, in denen wasserlösliche Farbstoffe nicht die gewünschte Wirkung erzielen. Gute Resultate sehe man daneben in Anwendungen, bei denen hohe Prozesstemperaturen zum Einsatz kommen.
Ersatzstoffe gesucht
Trotz der Vielfalt und Qualität an natürlichen Farblösungen auf dem Markt gibt es immer wieder noch weitere Herausforderungen – beispielsweise bei den Rohstoffen und in Bezug auf die Anwendungstechnologie. Oterra, ehemals Chr. Hansen Natural Colors und ein weiterer Marktführer für natürliche Farben, bringt dazu regelmäßig Erfolg versprechende oder -reiche Lösungen auf den Markt. Nennen lassen sich exemplarisch die vor drei Jahren gelaunchten Brauntöne aus nur schonend gekochten Äpfeln, die chemisch hergestellte Karamellfarben bzw. Ammoniak-Zuckerkulör ersetzen und einfach als Apfelkonzentrat im Zutatenverzeichnis genannt werden können. Auch die neueren rötlichen Pigmentkombinationen, die beim Erhitzen des Lebensmittels die Farbe ändern, liegen im Trend.
Nicht zuletzt hat sich Oterra mit einer pflanzenbasierten Lösung der Problematik gestellt, dass Titandioxid nicht mehr zum Färben von Lebensmitteln zugelassen ist, und kooperiert dazu mit Seprify: Die Schweizer Firma hat eine Clean-Label-Extraktionsmethode entwickelt, bei der FSC-Holzpulpe als Ausgangsmaterial dient. Die aus der Cellulose gewonnenen Partikel streuen das Licht durch ihre Struktur so, dass Lebensmitteloberflächen strahlend weiß erscheinen. Als zusätzliche Vorteile hebt Oterra die Stabilität gegenüber Hitze und pH-Wert, den neutralen Charakter und die Leistungsstärke hervor. In mehr als 15 Produktkategorien habe man die Alternative getestet, von Coatings für Süßigkeiten über Soßen bis zu löslichem Trinkpulver.
Capol setzt dagegen auch bei einem gewünschten natürlichen Weiß-Effekt auf die Mikroverkapselung mit Reisprotein, in diesem Fall mit Calciumcarbonat als Basis. Die Partikel sollen sich wiederum durch hohe Deckkraft auszeichnen, sodass die nötige Dosierung sehr gering ist. Speziell in zuckerüberzogenen Schokolinsen bestehe daher keine Gefahr, dass die Textur des Zuckersirups negativ verändert werde. Und nach dem Trocknen könnten die Dragees sehr gut gefärbt werden, um die Attraktivität der Süßigkeiten zu erhöhen.
