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Le Betalaine sono pigmenti solubili in acqua di colore rosso e giallo che si trovano solo in 10 famiglie dell’ordine delle Caryophyllales.
⊃ sono molto meno presenti degli ANTOCIANI,
⊃ sono successivi su scala evolutiva
⊃ si escludono a vicenda, non sono mai stati trovati insieme nello stesso vegetale.
Si ritrovano solo in alcuni fiori e nel fungo velenoso, Amanita muscaria, e tra le fonti commestibili, solo nella barbabietola (Beta vulgaris L.), nella bietola, nei frutti del cactus (Opuntia ficus-indica) e nel pokeberries (Phytolacca americana).
Le betalaine sono solubili in acqua, leggermente solubili in etanolo e metanolo, sono N-eterociclici e si dividono in due categorie :
⊃ BETACIANINE rosse
⊃ BETAXANTINE gialle
Hanno un precursore comune, l’acido betalamico, ma differiscono nel suo residuo che nelle betacianine è sostituto da una ciclo diidrossifenilalanina, mentre nelle betaxantine è sostituito da una glutammina.
Poiché la produzione biotecnologica dei pigmenti di betalaina è ancora economicamente irrealizzabile, l’obiettivo principale dell’industria alimentare è diretto verso lo sfruttamento delle colture alimentari per l’estrazione dei pigmenti. Oggi, l’estrazione delle betalaine, deriva esclusivamente dalla barbabietola rossa (Beta vulgaris L.). La barbabietola di solito contiene entrambe le tipologie di betalaina dove il rapporto tra betacianine e betaxantine, è variabile e dipende dal tipo di coltura, anche se nelle più comuni barbabietole rosse il 75-95% di pigmento è BETANINA (betacianina), il restante è costituito da isobetanina, prebetanina e piccole quantità dI betaxantine, come la vulgaxantina. Dagli anni ‘70 il lavoro si è orientato alla tecnologia focalizzata sugli aspetti di stabilità durante la loro lavorazione e negli anni ’80 è stato avviato anche un ampio programma di colture selezionate per ottenere materia prime ad alto contenuto di pigmenti, il che ha portato a un miglioramento della resa del colore del 200%.
Sul mercato esistono fondamentalmente tre tipologie di prodotto derivante dalla barbabietola :
⊃ BARBABIETOLA DISIDRATATA
⊃ SUCCO di BARBABIETOLA liquido e polvere
⊃ E162 ROSSO di BARBABIETOLA liquido e polvere
Per ottenere la barbabietola disidratata, che è il prodotto più grezzo della gamma, e a tutti gli effetti da considerare come un ingrediente, il vegetale viene lavato, fresato per eliminare lo strato più esterno e macinato. La polpa ottenuta viene disidratata. Per la produzione vengono utilizzati esclusivamente processi FISICI tradizionali pertanto il prodotto mantiene tutte le caratteristiche della materia prima, incluso il suo off-odor «terroso». L’uso di questo prodotto difficilmente può garantire una colorazione standardizzata e costante, la % di pigmenti non viene titolata e può variare a seconda della materia prima e dal suo grado di maturazione.
Il succo di Barbabietola è la versione “Clean Label” del colorante E162 Rosso Barbabietola. In questa tipologia, le proporzioni dei valori nutrizionali rispetto ai pigmenti rimangono invariate. (Estrazione non Selettiva), quindi si tratta di un Colouring Food. Per la versione in polvere si effettua una sprayizzazione con maltodestrina. Le preparazioni in polvere garantiscono una migliore stabilità durante lo stoccaggio e il trasporto. In questa tipologia di prodotti, la % di pigmenti è normalmente titolata e nel limite del possibile standardizzata.
Per diminuire l’alta percentuale di zuccheri, ma anche per rimuovere la geosmina, (composto organico responsabile, anche a concentrazioni molto basse del caratteristico gusto terroso delle barbabietole), il succo di barbabietola viene sottoposto a fermentazione. I funghi Aspergillus niger e Saccharomyces oviformis sono i più usati perchè sembrano garantire una migliore stabilità dei pigmenti. Esiste una via alternativa per la riduzione della geosmina che può essere ottenuta anche mediante un’ultrafiltrazione brevettata (Henkel Company) mentre la purificazione del pigmento può essere ottenuta anche da tecnologie cromatografiche a colonna. Dearomatizzazione (eliminazione della Geosmina) e purificazione del pigmento, rendono questo prodotto un additivo colorante con numero E162.
Le barbabietole sono note per avere in natura alti valori di nitrati accumulati durante il loro periodo di crescita, e questo è particolarmente importante nel succo di barbabietola in polvere destinata al settore Carni. Il nitrato è stato associato alla formazione di nitrito, e in condizioni particolari di nitrosammina (nota sostanza con proprietà cancerogene) è stato necessario sviluppate procedure (denitrificazione microbica) per ridurne il contenuto di nitrati nei preparati di barbabietola. La denitrificazione può avvenire esclusivamente in condizioni anaerobiche e il processo è attuato da batteri che sfruttano la loro respirazione anaerobica utilizzando come accettore finale lo ione NO3– (ione nitrato) al posto dell’ossigeno.
Come altri pigmenti naturali, le betalaine, sono più molto più stabili quando sono nel vegetale integro, mentre non appena vengono estratte, sono inclini alla loro degradazione. I fattori che determinano la stabilità dei pigmenti sono principalmente di due tipi :
⊃ fattori endogeni come gli enzimi vegetali (polifenosossidai, perossidasi e beta-glucosidasi)
⊃ processo di estrazione dei pigmenti, dove la temperatura, il pH e l’ossigeno sono considerati i più determinanti.
Il trattamento termico è il fattore più problematico per le betalaine, infatti una significativa perdita di colore inizia anche al di sotto delle condizioni di pastorizzazione di 70-80 C°, tanto che una delle strategie più comunemente utilizzate quando si utilizzano betalaine nei prodotti che necessitano di trattamento termico è quella di aggiungere il colore, quando è possibile, alla fine del processo. L’aggiunta di acido ascorbico prima del trattamento termico sembra essere efficace, non solo migliora la rigenerazione del pigmento nel succo di barbabietola rossa ma ne impedisce parte della degradazione.
Le betalaine sono stabili e non cambiano tonalità in un ampio range di pH, da 3 a 7, anche se la stabilità del loro colore è migliore quando il pH coincide a quello della loro fonte vegetale, che è tra 5,5 e 6 ; a pH estremamente acidi (inferiori a pH 3 ) o estremamente basiche (sopra pH 8) l’instabilità è dovuta alla scissione nei loro precursori biosintetici, acido betalamico e ciclo-dopa (betacianina) o ammino composti (betaxantina). Di norma le betacianine sono più resistenti agli acidi, mentre le betaxantine sono più stabili a pH neutro.
Le betalaine sono instabili in atmosfera ricche di ossigeno. Gli antiossidanti come l’acido ascorbico e l’α-tocoferolo aiutano nei confronti della temperatura, ma non sembrano del tutto risolutivi per evitare l’ossidazione. L’ossigeno d’altronde è un ottimo substrato per tutti i processi ossidativi enzimatici e un catalizzante anche per l’ossidazione indotta dai metalli. L’ossigeno colpisce direttamente la stabilità delle betalaine soprattutto fuori dai loro livelli ottimali di pH. Una bassa temperatura inibisce i processi ossidativi enzimatici e aiuta a mantenere la stabilità del colore più a lungo.
In natura le betaleine fungono da schermi UV, pertanto come tutti i pigmenti naturali, si degradano quando esposti alla luce, soprattutto in ambienti ricchi di ossigeno e a pH non ottimale. L’ossidazione delle betalaine è accelerata dalla luce, tuttavia, è stato osservato che in assenza di ossigeno, la degradazione indotta dalla luce ha un effetto minimo. Va anche considerato che la degradazione dovuta alla luce è misurabile solo sotto i 30°C, in quanto a temperature superiori la degradazione è dovuta al calore, che è il fattore più critico per le betalaine.
Molte indagini hanno dimostrato che gli ioni accelerano la perdita di colore della betalaina; gli ioni di Rame e Ferro si sono dimostrati i più deleteri.
A differenza degli antociani la tonalità della betanina è stabile alle variazioni del pH e questo la rende l’unica possibilità per gli alimenti con un pH neutro o comunque intorno al 6. Ma per la loro instabilità alle condizioni viste sopra, sono consigliate solo in prodotti che :
⊃ sono commercializzati allo stato secco o con bassa attività dell’acqua,
⊃ non ricevono un trattamento termico a temperature elevate o per lungo tempo,
⊃ sono in confezioni che proteggono il prodotto dalla luce e dall’ossigeno,
⊃ hanno una breve shelf life, e preferibilmente sono conservati a temperature refrigerate.
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