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COLORANTI ARTIFICIALI

Dalla scoperta del primo colore sintetico, un derivato viola dell’anilina soprannominato “malvina” o “malva”, da William Henry Perkin nel 1856, l’industria alimentare ha storicamente favorito i coloranti alimentari artificiali, rispetto ai coloranti naturali. Questa preferenza, si basava sui vari pregi tecnico applicativi di questi coloranti, come:

⊃ basso costo di produzione,

⊃ tonalità brillante,

⊃ nessun sapore nel prodotto finito,

⊃ resa colorante molto alta,

⊃ ottima stabilità al calore, ai pH, alla luce e all’ossigeno.

Nonostante i vantaggi tecnici forniti dai coloranti artificiali, le preoccupazioni per gli effetti negativi sulla salute, la crescente domanda dei consumatori di alternative naturali, l’uso improprio e l’adulterazione, hanno determinato la rigida regolamentazione del loro uso negli alimenti e la loro continua domanda di sostituzione o eliminazione dall’industria alimentare.

I coloranti artificiali, vengono sintetizzati modificando chimicamente diversi composti precursori, ad esempio mediante diazotizzazione dell’acido amminobenzensolfonico mediante acido cloridrico e nitrito di sodio. Al contrario, i coloranti  naturali sono prodotti mediante estrazione con solvente e successiva purificazione dalle loro fonti naturali. Tuttavia, ci sono varie eccezioni; alcuni coloranti alimentari sono modificati chimicamente da composti precursori di origine naturale, ad esempio, l’indaco carminio è ottenuto dalla solfonazione dell’indaco (naturale). In ambito di coloranti, il termine “artificiale” da non confondere con il termine “sintetico”, viene applicato ai  coloranti che sono stati ottenuti per sintesi chimica e che non si trovano in natura.  Il termine sintetico invece, dovrebbe essere  destinato, ai coloranti omologhi a quelli di origine naturale ma che vengono ottenuti per sintesi chimica, ad esempio il beta carotene E160a(i).

 

COLORANTI AZOICI

All’interno dei coloranti alimentari artificiali, gli AZOICI sono il gruppo più grande e sono in grado di fornire sfumature coloranti dal giallo, rosso, blu e nero. I coloranti azoici sono ottenuti dalla diazotizzazione di un’ammina primaria aromatica e dal successivo accoppiamento del sale di diazonio con un fenolo o un’ammina aromatica. La caratteristica che classifica i colori come coloranti azoici è la presenza di almeno un gruppo azoico R-N=N-R’, dove i gruppi R pendenti sono anelli aromatici voluminosi funzionali con grandi gruppi carichi, che contribuiscono alla loro colorazione e solubilità. A seconda del numero di gruppi azoici nella struttura molecolare, i coloranti azoici possono essere classificati in composti mono-, di-, tri-, tetra- e poli-azoici. I coloranti alimentari Artificiali approvati nell’Unione Europea, sono mono e di-azoici.

E102 TARTRAZINA

E110 GIALLO TRAMONTO

E122 CARMOISINA

E123 AMARANTO

E124 ROSSO PONCEAU 4R

E129 ALLURA RED

E151 BRILLANT BLACK

E155 BRUNO HT

E180 LITOLRUBINO

 

 

 

Produzione

I coloranti azoici sono prodotti in due fasi:

Fase 1_ in questa fase si ottiene un composto diazoico dalla reazione di un’ammina aromatica attraverso la formazione di nitrosammina e di-azo-idrossido.

Fase 2_nella seconda fase si ottiene l’accoppiamento tra il di-azocomposto con vari sistemi aromatici reattivi. 

Tra le due parti aromatiche e i gruppi azoici, esiste un sistema coniugato che è in grado di assorbire la luce visibile di specifiche lunghezze d’onda, portando al colore dei composti.

La distruzione del gruppo azoico porta alla scissione in due ammine aromatiche con conseguente perdita del colore.

La tonalità dei coloranti viene controllata dalla selezione dei sostituenti e dal numero di gruppi azoici. Per esempio, le tonalità gialle sono ottenute utilizzando arilidi di acido acetoacetico e composti eterociclici, mentre le tonalità rosse derivano dalla reazione di un derivato dell’anilina come componente diazoico con un derivato del naftolo. 

Altri coloranti Artificiali sono i coloranti triarilmetano:

 

ALTRI

I derivati del TRIARILMETANO, i coloranti XANTENICI, i QUINOFTALENI e i composti INDIGOIDI costituiscono il resto dei coloranti artificiali approvati per gli alimenti. L’eritrosina, è l’unico colorante xantenico accettato per l’uso negli alimenti negli nell’UE. I coloranti triarilmetano sono preparati condensando un fenolo sostituito, ad esempio resorcinolo nel caso dell’eritrosina e anidride ftalica. Per ottenere eritrosina, si esegue una reazione di alogenazione. Allo stesso modo, il giallo di chinolina, il principale colorante chinoftalone utilizzato nei prodotti alimentari, è sintetizzato dall’anidride ftalica e dalla quinaldina. Le estese strutture p-coniugate ottenute da queste procedure conferiscono a tutti questi composti una colorazione vivida e proprietà fotofisiche che consentono il loro rilevamento.

Derivati del Triarilmetano

E131 PATENT BLU,

E133 BRILLANT BLU

E142 VERDE S, e i loro composti chimicamente correlati:

E104 GIALLO CHINOLINA,

E127 ERITROSINA.

Nel caso dei composti indigoidi, il processo Heumann-Pfleger è la via sintetica più importante per ottenere l’Indigotina E132 dalla N-fenilglicina e dall’ammide di sodio.

 

Nel caso dei composti indigoidi, il processo Heumann-Pfleger è la via sintetica più importante per ottenere l’Indigotina E132 dalla N-fenilglicina e dall’ammide di sodio.

COLORANTI APPROVATI

Attualmente, sono 15 i coloranti artificiali appartenenti a questi gruppi approvati per l’uso in UE, mentre sono 9 quelli ammessi negli USA. Tra i coloranti alimentari azoici, il rosso allura AC, l’azorubina, il blu brillante FCF, il giallo tramonto FCF e la tartrazina sono i più comunemente presenti in alimenti e bevande. 

I coloranti artificiali puri offrono i colori primari (rosso, giallo e blu), ma spesso c’è la necessità di gamme più ampie di sfumature e tonalità. Queste possono essere ottenute tramite la miscelazione delle singole polveri, oppure affidarsi a miscele già formulate in base alla tonalità desiderata.

Le applicazioni alimentari devono tenere conto del fatto che vari coloranti hanno proprietà diverse o possono subire modifiche chimiche nelle condizioni specifiche inerenti a un prodotto alimentare. In tal caso, la composizione della miscela e le misurazioni del colore devono essere effettuate nel prodotto destinato ad essere colorato.

LE FORME DISPONIBILI

I coloranti alimentari artificiali sono prodotti come polveri fini o granuli. Le polveri presentano il vantaggio di una facile dissoluzione o incorporazione in miscele secche, ma sollevano problemi di spolveratura o aggregazione durante la manipolazione. La forma granulare è più facile e sicura da  maneggiare, ma  si  dissolve  più  lentamente e non può essere incorporata

in miscele in polvere. Per alcune applicazioni vengono utilizzati liquidi, dispersioni, gel, paste e persino bustine pre-pesate contenenti coloranti. Sotto forma di polveri e granuli, i coloranti artificiali mostrano una buona solubilità in acqua, glicole propilenico e glicerolo. I risultati dipendono dalla percentuale di acqua e dalla temperatura. Per le applicazioni anidre, o comunque che contengono un umidità insufficiente per sciogliere i coloranti, sono utili le lacche, che conferiscono il loro colore attraverso la dispersione di particelle solide nel prodotto da colorare (colorazione per contatto). Le lacche vengono preparate per adsorbimento o precipitazione di un colorante solubile su un substrato insolubile (ad esempio, allumina), hanno un’elevata opacità, sono facilmente incorporabili in mezzi asciutti e mostrano una maggiore stabilità alla luce e al calore.   

STABILITA'

I coloranti artificiali mostrano generalmente una buona stabilità negli alimenti, ma alcuni di loro, soprattutto in determinate condizioni di produzione, o stoccaggio, possono scolorire,  precipitare o reagire con altri componenti  (per esempio, proteine e zuccheri) e causare lo sbiadimento del prodotto finito. La stabilità dei coloranti artificiali può anche essere influenzata dal pH, dalla temperatura, dalla luce, dai sistemi redox e dalla presenza di altri additivi o metalli anche se in tracce. 

Tra gli altri coloranti artificiali consentiti in Europa, l’amaranto mostra una buona stabilità alla luce e al calore,  ma svanisce con l’acido ascorbico; la carmoisina E122 è stabile in presenza di luce, calore e acidi. Il Rosso Ponceau 4R E124 è stabile in presenza di luce, calore e acidi, ma svanisce moderatamente con acido ascorbico e l’ SO2.  Il patent blu E131 mostra un’eccellente stabilità alla luce e al calore, e a differenza del brillant blue E133 resiste anche in presenza di acido ascorbico. Poiché i pigmenti artificiali sono composti insaturi, sono instabili in presenza di agenti ossidanti o riducenti. Svaniscono in presenza di ioni metallici (Zn, Cu, Fe) a livelli di pH sia acido che alcalino, specialmente ad alte temperature. I coloranti Artificiali possono interagire con altri componenti alimentari o additivi come l’acido citrico, acido acetico, acido malico e acido tartarico. Per esempio l’indigotina E132 si scolora  in modo considerevole o addirittura completo dopo 1 settimana in soluzioni al 10% degli acidi sopra menzionati. L’indigotina è sensibile anche agli alcali, svanisce con bicarbonato di sodio, carbonato e idrossido di ammonio (soluzione al 10%).

Il giallo chinolina  E104 e la tartrazina E102 mostrano un’eccellente stabilità verso l’SO2 mentre l’eritrosina E127, il verde S E142 mostrano solo una buona stabilità. Tutti gli altri coloranti mostrano una discreta stabilità, tranne l’indigotina, che svanisce. In presenza di metabisolfito, il giallo tramonto FCF E110 viene degradato in un composto dalla tonalità giallo limone identificato come 1-(4′-solfo-1- fenilidrazo)-cheto-3,3,4-triidronaftalene-4, Acido 6-disolfonico. In ogni modo, le interazioni più significative dei coloranti artificiali sono quelle con l’acido ascorbico, l’acido sorbico,l’SO2, nitrati e nitriti. I coloranti artificiali hanno una buona stabilità in presenza di zuccheri (destrosio e saccarosio), ad eccezione dell’indigotina che soffre di una notevole degradazione e conseguente perdita di colore. 

 

CLASSIFICAZIONI COLORANTI ARTIFICIALI

Tutti i coloranti artificiali hanno in comune le seguenti classificazioni:

Reg.1333/2008 →  colorante gruppo III

Natcol → Categoria A

LIMITI NORMATIVI

Sebbene l’uso di colori artificiali sia altamente regolamentato e i loro usi e dosi consentiti vengano continuamente rivalutati, il loro stato, la dose giornaliera accettabile (ADI), le applicazioni e i requisiti di etichettatura differiscono significativamente tra i paesi. Nonostante queste discrepanze, la maggior parte dei regolamenti elenca gli additivi coloranti approvati e in che misura e forma possono essere incorporati negli alimenti. Le specifiche del Codex Alimentarius o del Joint FAO (Food and Agricultural Organization)/WHO (World Health Organization) Expert Committee on Food Additives (JECFA) sono utilizzate dalla maggior parte dei paesi per guidarne l’uso e fissare le dosi consentite negli alimenti. Nell’UE, l’Autorità europea per la sicurezza alimentare (EFSA) è responsabile della valutazione della sicurezza dei coloranti artificiali e stabilisce la loro DGA. 

A causa di funzionalità limitate e/o requisiti normativi, alcuni artificiali come Amaranto, Litholrubine BK, Ponceau 4R sono stati limitati ad applicazioni specifiche. Tra i coloranti triarilmetano, Fast Green FCF è il meno utilizzato, poiché tonalità simili possono essere ottenute utilizzando una combinazione di altri colori. L’uso estensivo dell’unico composto xantenico approvato  nell’UE, l’eritrosina, è progressivamente diminuito negli ultimi anni a causa della sua minore stabilità rispetto ad altri coloranti alimentari sintetici rossi disponibili e dei problemi di salute associati al suo uso. In Europa è ammesso solo per la colorazione delle ciliegie candite. 

I coloranti di Shouthampton

Dal 1970, sono stati studiati i potenziali effetti avversi dei coloranti alimentari sintetici e dei disturbi comportamentali nei bambini, cioè iperattività, disturbi del sonno, irritabilità e difficoltà di apprendimento. Nel 2007, lo studio di Southampton condotto da McCann e altri ha rilanciato l’attenzione su questo argomento. Sono stati segnalati collegamenti tra una significativa riduzione dei sintomi del deficit di attenzione e del disturbo da iperattività (ADHD) dovuti al ritiro dei coloranti sintetici dalla dieta e hanno richiesto ulteriori indagini. Sia l’EFSA che la FDA ritengono che le presenti evidenze non sostengano in modo conclusivo la relazione tra consumo di coloranti alimentari e disturbi comportamentali. Tuttavia, l’EFSA ha modificato i propri requisiti di etichettatura per includere un’avvertenza sui potenziali effetti del consumo di coloranti sintetici sul comportamento dei bambini. La FDA non ha rivisto i suoi requisiti di etichettatura, ma ha richiesto una valutazione dell’esposizione della popolazione ai sette coloranti sintetici consentiti negli Stati Uniti.  Se uno qualsiasi dei sei coloranti artificiali identificati come potenziali agenti causali di problemi comportamentali nei bambini,  è presente nel prodotto alimentare, la sua etichetta deve includere un’avvertenza che indica che possono verificarsi effetti negativi sull’attività e sull’attenzione dei bambini.

 

Elenco dei coloranti alimentari di cui all’articolo 24 (Reg.1333/2008 per i quali

l’etichettatura degli alimenti include informazioni addizionali.

E102 TARTRAZINA

E104 CHINOLINA

E110 GIALLO TRAMONTO

E122 AZORUBINA/CARMOISINA

E124 ROSSO PONCEAU 4R

E129 ROSSO ALLURA

“Può influire negativamente sull’attività e l’attenzione dei bambini”

Da qualche anno, un’azione volontaria dell’industria alimentare è stata determinante nella rimozione di questi coloranti dagli alimenti e nella loro sostituzione con coloranti naturali da parte della maggior parte dei principali produttori alimentari.

La sostituzione dei coloranti artificiali nei prodotti alimentari con alternative naturali, guidata dalle richieste dei consumatori di etichette più pulite e dalla percezione pubblica che i composti naturali siano più sicuri di quelli artificiali, è in continua evoluzione. Ottenere gli stessi risultati conferiti dai colori artificiali agli alimenti, è molto spesso una sfida impegnativa e rallenta questo inevitabile processo.

Allergenicità, problemi comportamentali come la sindrome da iperattività nei bambini, neurotossicità, genotossicità e cancerogenicità sono alcuni dei potenziali effetti avversi sulla salute che sono stati collegati ai coloranti alimentari artificiali. Le preoccupazioni sulla sicurezza di questi additivi da parte del pubblico in generale, degli organismi regolatori degli additivi alimentari e dell’industria alimentare attualmente guidano la continua rivalutazione dei potenziali rischi e l’esposizione ai coloranti per popolazioni specifiche come i bambini. Gli effetti genotossici e cancerogeni non sono stati riportati in modo coerente per i coloranti artificiali approvati, tuttavia la somiglianza dei loro prodotti metabolici con composti potenzialmente cancerogeni o genotossici ha alimentato valutazioni estese, anche se per alcuni coloranti inconcludenti. All’interno dell’UE, il sistema di allarme rapido per gli alimenti e i mangimi (RASFF) facilita lo scambio di informazioni sui rischi associati agli alimenti. Per quanto riguarda i coloranti alimentari, questo sistema emette notifiche sul rilevamento di coloranti illegali, uso vietato o non autorizzato di questi componenti e mancata dichiarazione di un colorante alimentare nell’etichetta nei prodotti alimentari ispezionati. Questo sistema tiene anche traccia della frequenza di ogni infrazione e fornisce un ulteriore livello di sicurezza al consumatore.

ANALISI DEI COLORANTI ARTIFICIALI NEGLI ALIMENTI

Sono stati sviluppati diversi metodi analitici per determinare la purezza dei coloranti sintetici e rilevare la loro presenza nelle matrici alimentari. L’estrazione dei coloranti dalle matrici alimentari è fondamentale per la loro valutazione appropriata, che può essere effettuata utilizzando metodi di estrazione liquido-liquido, in fase solida, assistita da ultrasuoni. La spettrofotometria è stata tradizionalmente utilizzata per determinare il contenuto di colorante e l’autenticità degli additivi alimentari in base ai loro caratteristici coefficienti di assorbanza ed estinzione. Attualmente, l’uso di strumenti chemiometrici ha ampliato l’uso di metodi spettrofotometrici che consentono la determinazione simultanea di numerosi coloranti artificiali. Grazie alla loro sensibilità e affidabilità, le tecniche cromatografiche, in particolare la cromatografia su strato sottile (TLC), la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la cromatografia liquida a coppia ionica e la cromatografia liquida ad alte prestazioni a fase inversa (RP-HPLC), dotate di adeguati sistemi di rilevazione, ad esempio diodi array (DAD), vengono abitualmente utilizzati per quantificare i livelli di coloranti alimentari consentiti, verificarne l’autenticità e la potenziale adulterazione e identificare la presenza di coloranti alimentari vietati. L’utilizzo della cromatografia liquida-spettrometria di massa tandem (LC-MS/MS) consente l’identificazione multipla dei coloranti alimentari con crescente precisione. I saggi di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) forniscono praticità per questo tipo di test. Sono disponibili kit ELISA per rilevare coloranti sintetici approvati come Sunset Yellow FCF e Tartrazina e coloranti artificiali vietati come Sudan I, un frequente adulterante nelle polveri di peperoncino e rodamina B. I metodi elettrochimici, ad esempio, il rilevamento di Tartrazina con un elettrodo di diamante drogato al boro, forniscono una sensibilità ragionevole a basso costo. Va notato che lo sviluppo di tecniche di screening e conferma multicolore in situ, veloci ed economiche è stato identificato come una priorità dagli organismi di regolamentazione di tutto il mondo per garantire la conformità alle attuali specifiche relative all’applicazione di coloranti alimentari artificiali negli alimenti approvati, alla quantità utilizzata, alla purezza e alla potenziale adulterazione.

 

Contenuti dell'ARTICOLO

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sul Colore

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DUREZZA

Rispetto al rutilo, l’anatasio ha una durezza di Mohs inferiore da 5,5 a 6 invece di 6,5 a 7. Per questo motivo, l’anatasio è prevalentemente utilizzato dove la sua minore durezza ha un vantaggio tecnico, per esempio nell’industria tessile, o nelle materie plastiche. In tutti i casi, l’anatasio viene utilizzata a causa del suo livello inferiore di usura sui macchinari. Nell’industria della carta e della gomma, l’anatasi più morbida è ampiamente utilizzata come pigmento bianco a causa della sua minore abrasività,rendendola più facile per gli utensili da taglio. Un ulteriore motivo per l’uso dell’anatasi risiede nel suo assorbimento UV che si verifica a lunghezze d’onda inferiori rispetto al rutilo. Ciò consente l’uso di sbiancanti ottici a fluorescenza che trasformano la luce UV in radiazione blu visibile. Il rutilo assorbe la luce UV necessaria perché questo accada. 

Occorre comunque precisare che «la valutazione riguarda soltanto i rischi legati all’uso del biossido di titanio come additivo alimentare», e che nonostante il biossido era passato indenne alla rianalisi Efsa nel 2016 erano state individuate le prime incertezze.  Successivamente nel 2019 sia la ANSES (Agenzia per la sicurezza alimentare, l’ambiente e la salute sul lavoro francese) che l’omologa olandese NVWA avevano sottolineato il potenziale effetto cancerogeno dell’E171, tanto che il governo francese già in quell’anno, mentre erano ancora in corso le attività di follow-up per la generazione di nuovi dati, decise di intraprendere azioni per gestire il rischio introducendo un divieto sugli alimenti contenenti l’additivo alimentare E 171. Il Decreto in Francia entrò in vigore il 1° gennaio 2020, e fu riconfermato anche nel 2021, in attesa della finalizzazione della valutazione da parte dell’EFSA.

Il biossido di titanio è vietato anche nei prodotti non alimentari?   

Il nuovo parere dell’EFSA ha valutato il biossido di titanio quando usato come additivo alimentare negli alimenti. 

Il biossido di titanio continuerà ad essere autorizzato per l’uso nei medicinali fino a quando non saranno trovate altre alternative sicure. Questo per evitare di causare carenze di medicinali che potrebbero avere un impatto negativo sulla salute pubblica o sulla salute e il benessere degli animali. Questo approccio è supportato dall’analisi dell’Agenzia europea per i medicinali (EMA) sull’uso del biossido di titanio nei medicinali pubblicata l’8 ottobre 2021. La Commissione, insieme all’EMA, riesaminerà la situazione in futuro.  

L’industria farmaceutica è invitata ad accelerare la ricerca e lo sviluppo di alternative sia nei prodotti nuovi che in quelli già autorizzati e a presentare le necessarie modifiche ai termini delle autorizzazioni all’immissione in commercio in questione.   

Il biossido di titanio come sostanza chimica comune è ampiamente utilizzato anche in altri prodotti quali vernici, carta, plastica, inchiostri da stampa o prodotti cosmetici e la potenziale rilevanza del nuovo parere dell’EFSA è considerata per altri settori.