Food-Info.net> Tematy > Barwniki żywności

Barwniki azowe

Barwniki azowe należą do barwników syntetycznych zawierających w swej strukturze grupę azową, -N=N-. Grupa azowa nie występuje w naturalnych związkach. Większość barwników azowych zawiera jedną grupę azową, a niektóre dwie (disazo) lub trzy (trisazo).

Barwniki azowe stanowią około 60-70% wszystkich barwników stosowanych w przemyśle spożywczym i tekstylnym. Teoretycznie, barwniki azowe mogą być wytwarzane w pełnych kolorach tęczy, choć bardziej rozpowszechnione są barwniki żółte/czerwone niż niebieskie/brązowe.

Różne, głównie aromatyczne, boczne grupy zlokalizowane wokół wiązania azo, umożliwiają stabilizację grupy N=N i powodują, że stają się związkiem rozszerzającym przesunięcia chemiczne.

Powoduje to także zabarwienie tych związków, co wynika z faktu, że związki uczestniczące w reakcji przesunięcia lub sprzęgania często absorbują widzialne częstości promieniowania. Aromatyczne azo związki (R = R' = związek aromatyczny) są zwykle trwałe i cechują się silną jaskrawą barwą.

Do wytworzenia barwnika azowego wymagane są dwa związki organiczne – składnik diazo i składnik wiążący. Ponieważ oba składniki mogą być znacząco modyfikowane, w rezultacie można uzyskać ogromną liczbę barwników, szczególnie wtedy, gdy cząsteczki wyjściowe są łatwo dostępne i tanie. Ponadto, prostota reakcji sprawia, że łatwo jest powiększyć skalę procesu otrzymywania barwnika. Niewielkie jest także zapotrzebowanie energii reakcji, gdyż zachodzi ona w temperaturze zbliżonej do otoczenia. Szkodliwość procesu na środowisko jest niewielka, ponieważ reakcje zachodzą w wodzie, która jest dostępna, tania, łatwa do oczyszczenia i pozbycia się. Wymienione czynniki powodują, że wytwarzanie barwników azowych jest bardzo tanie.

Trwałość barwników azowych jest większa niż naturalnych barwników żywności. Barwniki azowe są trwałe w pełnym zakresie pH charakterystycznym dal żywności, są niewrażliwe na ciepło i nie blakną pod wpływem światła lub tlenu. Cechy te czynią je przydatne do barwienia prawie każdego produktu żywnościowego. jedyną wadą jest to, że barwniki azowe są nierozpuszczalne w tłuszczu. W ten sposób olej można zabarwić tylko wtedy, gdy barwniki azowe zostaną przyłączone do cząsteczki tłuszczu, lub gdy zostaną rozdyspergowane w postaci bardzo małych cząstek.

Toksyczność

Ostre zatrucia barwnikami azowymi według definicji zawartej w przepisach Unii Europejskiej, należą do rzadkości. Spożywając produkty żywnościowe zawierające barwniki azowe nie ma ryzyka przekroczenia bezpośredniej, toksycznej dawki tych związków. Większość barwników azowych (stosowanych w żywności i wyrobach tekstylnych) posiada wielkość LD 50 mieszczącą się w zakresie 250-2,000 mg/kg masy ciała. Spożyta jednorazowo, śmiertelna dawka barwników azowych wynosi zatem kilkaset gramów. Ponieważ barwniki azowe rozpuszczają się w wodzie, nie akumulują się w organizmie, lecz są metabolizowane w wątrobie i wydalane w moczu. Barwniki azowe mają bardzo dużą intensywność zabarwienia i w barwionej żywności ich zawartość nie przekracza mg/kg produktu. Aby nastąpiło zatrucie, przeciętny dorosły konsument musiałby spożyć ponad 100 kg produktów barwionych barwnikami azowymi w ciągu jednego dnia.

Niemniej jednak, ze względu na skutki uboczne niektóre barwniki azowe nie są dozwolone do stosowania w żywności. Nie wynika to jednak z cech samego barwnika, lecz z produktów ich degradacji.

Wiązanie azowe jest najbardziej nietrwałą częścią cząsteczki barwnika i u ssaków, w tym u człowieka, może łatwo ulec rozkładowi enzymatycznemu. Wiązanie azowe może zostać zredukowane i rozerwane i w rezultacie cząsteczka barwnika dzieli się na dwie części. Reakcja następuje w obecności enzymu azoreduktazy. Enzym ten jest niespecyficzny, występuje w różnych mikroorganizmach (np. w bakteriach jelitowych) i u ssaków.

Azoreduktazy o zróżnicowanej aktywności, występują u ssaków w różnych organach wewnętrznych, jak wątroba, nerki, płuca, serce, mózg, śledziona i tkanka mięśniowa. Największą aktywność enzymatyczną wykazują azoreduktazy wątroby i nerek.

Po rozerwaniu wiązania azowego, jeden ze składników - aromatyczne aminy absorbują się w jelitach i są wydalane w moczu. Jednakże, na metabolizm i wydalanie barwników azowych ma wpływ ich polarność. Sulfonowanie barwników azowych zmniejsza ich toksyczność poprzez poprawę wydalania barwnika i jego metabolitów w moczu. Barwniki sulfonowane, szczególnie związki mono-, di- oraz trisulfonowane są dopuszczone na całym świecie do stosowania w żywności, w kosmetykach oraz w lekarstwach doustnych.

Niektóre barwniki nie są dozwolone do barwienia żywności, ponieważ stwierdzono mutagenne i rakotwórcze działanie kilku produktów ich degradacji

Nadpobudliwość

Istnieje pogląd, że niektóre barwniki żywności zwiększają, a nawet powodują nadpobudliwość u dzieci. Pogląd ten dotyczy szczególnie barwników azowych. Badania nad wpływem barwników azowych na nadpobudliwość trwają od 1970 roku. W większości tych badań nie postawiono wniosków, a kilka z nich było sprzecznych. Główną wadą wykonanych badań był brak jasnych wyróżników nadpobudliwości, oraz to, że w wielu przypadkach korzystano z opinii rodziców. Opinie rodziców są często stronnicze, co utrudnia interpretację wyników. Ponadto, w kilku badaniach wskazujących na nadpobudliwość w oparciu o opinie rodziców, nie przedstawiono żadnych wyników bazując na wskaźnikach fizjologicznych. Typowym przykładem jest ostatnia publikacja Bateman et al. (patrz spis literatury poniżej) z 2004 roku, oraz reakcja na ten artykuł opublikowana w czasopiśmie Lancet (spis literatury poniżej). W większości badań nie wykazano wpływu czystych barwników azowych, zaś najsilniejsze skutki obserwowano u dzieci, którym podawano barwniki azowe i kwas benzoesowy.

Jak dotąd nie dowiedziono, że barwniki stosowane w żywności (zarówno azowe, syntetyczne, jak i naturalne) mają jakikolwiek wpływ na nadpobudliwość i zespół ADHD, ale nie dowiedziono także że tego wpływu brak. Najbardziej mocne dowody, przedstawione w latach 80-tych, nie wyglądają na wartościowe. Nie można jednak całkowicie wykluczyć wpływu barwników na pewne wrażliwe grupy dzieci.

Alergie

Barwniki azowe stosowane w żywności nie powodują reakcji alergicznych. Wiele barwników azowych używanych w przemyśle tekstylnym może wywoływać nadwrażliwość skóry i alergię, lecz nie są one stosowane w przetwórstwie żywności.

Barwniki azowe są zbyt małe aby wpływać wprost na układ odpornościowy, przez co nie wywołują bezpośredniej reakcji alergicznej. Jednakże niektóre z nich, szczególnie tetrazyna, mogą zwiększać wrażliwość na inne związki (miedzy innymi na wiele lekarstw). Jednocześnie, tetrazyna (prawdopodobnie także niektóre inne barwniki azowe) może wywołać objawy alergiczne u osób cierpiących na astmę i podobne choroby.

Dokładny mechanizm wzmożonej podatności na reakcję alergiczną lub atak astmy pod wpływem tetrazyny, jest wciąż nie w pełni poznany.

Barwniki azowe stosowane w żywności

W Tabeli 1 przedstawiono barwniki azowe stosowane do barwienia produktów spożywczych.

Tabela 1

Źródła:

• http://en.wikipedia.org
• http://www.chm.bris.ac.uk/webprojects2002/price/azo.htm
• http://mst.dk/udgiv/publications/1999/87-7909-548-8/html/kap05_eng.htm
• Fennema, O.R.: Food Chemistry, 3rd edition, 1996
• Bateman et al; The effects of a double blind, placebo controlled, artificial food colourings and benzoate preservative challenge on hyperactivity in a general population sample of preschool children. Archives of Disease in Childhood 2004; 89 :506-511 plus reactions : Eigenmann PA, Haengelli CA. Food colourings and preservatives—allergy and hyperactivity. Lancet 2004; 364 :823–4 and Stevenson et al., Rejoinder to Eigenmann PA, Haengelli CA, Food colourings and preservatives—allergy and hyperactivity (Lancet 2004; 364:823–4) and an erratum, Archives of Disease in Childhood 2005; 90 :875