Suntem înconjurați de o varietate infinită de culori în viața noastră de zi cu zi. O persoană obișnuită poate distinge până la 350.000 de culori diferite, printre care se numără 5.000 de nuanțe albe distinse, dar numărul de termeni de culoare de bază este limitat la cel mult 11 expresii, indiferent de culturi sau limbi.

Cu toate acestea, spre deosebire de lungime sau greutate, nu există o scară fizică pentru măsurarea culorii, ceea ce face puțin probabil ca toată lumea să răspundă în același mod, atunci când este întrebat ce este o anumită culoare.

De exemplu, dacă spunem ”unt galben” sau ”cheddar galben”, fiecare individ își va imagina diferite culori galbene, deoarece sensibilitatea lor la culoare și experiențele trecute vor fi diferite. Aceasta este problema cu culoarea.

Pentru a determina mai precis importanța culorii produselor lactate, Laurent Dufossé și Patrick Galaup, cercetători ai Universității din Nisa, au elaborat studiul cu titlul ”Color of dairy foods”, din care vă prezentăm cele mai importante idei. 

Importanța culorii

Culoarea este o componentă importantă a calității în toate sectoarele alimentare. Deoarece culoarea este strâns asociată cu factori precum prospețimea, coacerea, dezirabilitatea și siguranța alimentelor, este adesea o considerație principală pentru consumatori, atunci când iau decizii de cumpărare. Din astfel de motive, culoarea este un factor important de clasificare al majorității produselor alimentare.

Culoarea este, de asemenea, un criteriu care ar putea fi monitorizat în timpul producției de lactate, legat de hrana animalelor, procesării produselor lactate sau monitorizării unor astfel de produse pe perioada de valabilitate. Consumatorii se bazează în primul rând pe viziunea lor, pentru a evalua culoarea produsului.

Deoarece percepția culorilor diferă de la o persoană la alta și depinde de iluminare și de mulți alți factori, multe industrii se bazează pe vederea umană cuplată cu un sistem instrumental de măsurare a culorii. Aceste instrumente încearcă să simuleze modul în care ochiul uman mediu vede culoarea unui obiect, în condiții de iluminare specificate, și oferă o măsurătoare cantitativă.

Cei trei parametri

Datele spectrale reflectate sunt transformate sau filtrate pentru a oferi valori reproductibile ale culorii, în conformitate cu standardele elaborate de Commission Internationale de l’Éclairage (CIE). În industria alimentară, cel mai popular sistem numeric de spațiu de culoare este sistemul CIELAB, în care L indică visibilitatea, iar a și b sunt coordonatele cromatice. Nuanța, luminozitatea și saturația și sunt un amestec al acestor atribute. Să ne referim la ele.

Nuanța: Untul este galben, cheddarul este portocaliu, brânza cu filă de Penicillium este parțial albastru-verde; așa ne gândim la culoare în limbajul de zi cu zi. Nuanța este termenul folosit în lumea culorilor pentru clasificările de roșu, galben, albastru etc. Continuul acestor nuanțe are ca rezultat o culoare.

Luminozitatea: Culorile pot fi separate în culori luminoase și întunecate, atunci când sunt comparate luminozitatea lor (cât de strălucitoare sunt). Această luminozitate poate fi măsurată independent de nuanță.

Saturația: Culori vii, culori plictisitoare, aceste atribute sunt complet separate, atât de cele de nuanță, cât și de luminozitate.

Tehnici de analiză a culorii lactatelor

Un obiect absoarbe o parte din lumina de la sursa de lumină și reflectă lumina rămasă. Această lumină reflectată pătrunde în ochiul uman, iar stimularea rezultată a retinei este recunoscută drept culoarea obiectului, de către creier. Fiecare obiect absoarbe și reflectă lumina din diferite porțiuni ale spectrului și în cantități diferite. Aceste diferențe de absorbanță și reflectare sunt cele care fac diferite culori ale diferitelor obiecte.

Determinarea culorii se face cel mai adesea utilizând spectro-fotometrele tradiționale de laborator. Când un material este iluminat, lungimi de undă specifice sunt absorbite în funcție de structura moleculară prezentă. Aceasta este cauzată de electronii din molecula de stare fundamentală care absorb energie luminoasă și se deplasează într-o stare excitată.

Intensitatea de absorbție depinde de lungimea de undă și spectrul de absorbție (curba care măsoară modificările intensității de absorbție care însoțesc modificările lungimii de undă pentru lumina monocromatică care iluminează un material), caracteristică unui material specific. Restricționate la lichide, măsurătorile de culoare se fac de obicei pe un spectrofotometru cu matrice de diode UV-vis, folosind cuve de cuarț (lățimea cuvelor este supusă variațiilor pentru a preveni saturarea aparatului).  Întregul spectru vizibil (380–770 nm), la intervale de 2 nm, este măsurat și înregistrat după repunerea la zero a aparatului.

Selectarea frecvenței de referință

Selectarea referinței, care este de o importanță capitală pentru a obține o specificație semnificativă a culorii, ar trebui făcută cu mare atenție. Valorile absorbanței sunt apoi legate de lățimi de bandă de 10 nm și, ulterior, denumite transmitanță.

În conformitate cu metoda ordonaței cântărite, transmisiile probelor de-a lungul spectrului sunt cântărite având în vedere caracteristicile condițiilor vizuale de referință alese: Standard Illuminant D65 (referit la o temperatură de culoare de 6504 K) și CIE 1964 Standard Observer (unghi de vedere de 10 C) pentru a obține valorile tristimulului.

Mai mult, parametrii de culoare se referă mai mult la caracteristicile psihofizice ale culorii, care corespund coordonatele unghiulare ale spațiului de culoare (CIELAB), adică luminozitatea (L), croma (C-ab) și nuanța ( hab), care sunt de asemenea calculate și luate în considerare. Calculele necesare pentru a obține toți parametrii de culoare relevanți ar putea fi efectuate prin intermediul unor software-uri precum CromaLab.

Spectrofotometria de reflectare în infraroșu apropiat (VNIR)

Spectrofotometrele de reflecție în infraroșu apropiat (NIR), sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară, pentru a măsura constituenți chimici precum proteine, ulei, amidon, fibre, si umezeala. NIR a fost utilizat pentru a evalua calitatea chimică a produselor alimentare pentru care culoarea este importantă.

Cu aproximativ 20 de ani în urmă, instrumentele NIR au devenit disponibile cu o gamă spectrală extinsă care includea regiunea vizibilă (instrumente VNIR). Regiunea vizibilă a permis măsurarea pigmenților, cum ar fi carotenoizii, prin măsurarea absorbanțelor (reflectante) la lungimi de undă specifice asociate pigmenților.

Deși aceste analize au cuantificat pigmenții care au contribuit la culoarea produsului, ei nu au furnizat culoarea reală a produsului examinat. Fezabilitatea utilizării unui instrument VNIR pentru măsurarea culorii, în conformitate cu principiile CIE, a fost apoi demonstrată în comparație cu valorile de culoare obținute de la un colorimetru special conceput pentru a furniza date conforme cu standardele.

Calibrarea culorii

Instrumentele VNIR au un potențialul excelent de a furniza informații de culoare pentru a completa informațiile biochimice furnizate în mod normal de regiunea NIR. Pentru a facilita acest lucru într-o manieră eficientă, calculele ar trebui încorporate ca parte a unui pachet software standard, care ar elimina cerința obositoare de a exporta datele spectrale pentru fiecare probă într-o foaie de calcul suplimentară.

Software-ul ar trebui să ofere, de asemenea, un mijloc de calibrare a datelor de culoare la un set de standarde. Acest proces de calibrare pentru culoare ar fi destul de diferit de calibrarea asociată în mod normal cu munca NIR. Calibrarea culorii ar implica în primul rând corectarea valorilor L-a-b, calculate pentru diferențe ușoare de optică și geometrie între instrumente și ar trebui făcută doar ocazional cu un set de standarde de culoare montate pe celulele eșantionului corespunzătoare.

Software-ul ar trebui să includă, de asemenea, capacitatea de a furniza valori L-a-b bazate pe diferiți iluminatori și de a facilita conversiile la alte sisteme de spațiu de culoare. Utilizarea instrumentelor VNIR în acest mod oferă un mijloc eficient de furnizare simultană a informațiilor chimice și de calitate a culorii despre produsele lactate.

Elemente de impact asupra culorii lactatelor

Lucrările de cercetare sunt numeroase în domeniul prelucrării produselor lactate şi al colorării. Prelucrarea normală a produselor precum untul, brânza sau iaurtul are un impact asupra culorii produsului final. Alte puncte investigate care ar putea avea acțiune asupra culorii sunt următoarele:

(i) utilizarea unor tehnologii precum procesarea la presiune înaltă sau ultrafiltrarea;

(ii) modificarea compoziției produselor lactate (înlocuirea laptelui praf cu praf de zer sau proteine ​​din soia, utilizarea înlocuitorilor de grăsimi, adăugarea de chitosan sau fibre de portocală);

(iii) analiza gradului de alb al mozzarelei sau rumenirea aceleiași brânze, atunci când este utilizată în pizza și

(iv) rolul microflorei în dezvoltarea culorii la suprafata branzeturilor moi.

Importanța carotenoizilor

După cum s-a prezentat anterior, carotenoizii sunt importanți în culoarea produselor lactate. Totuși, aceștia sunt sensibili la diferiți factori fizico-chimici, inclusiv aerul, agenții oxidanți și lumina ultravioletă. Degradarea lor este accelerată de creșterea temperaturii și este catalizată de ionii minerali.

În consecință, tratamentele tehnologice, precum încălzirea și acidificarea, aplicate la procesarea laptelui pentru a produce produse lactate, precum și mediul imediat de procesare și depozitare (adică lumina și temperatura), sunt susceptibile să degradeze acești micronutrienți și să influențeze culoarea și potența vitaminelor din produsele lactate rezultate.

În plus, prelucrarea unor produse lactate (de exemplu, brânza, untul), implică transferul selectiv al constituenților din lapte în produse lactate. Carotenoizii din lapte sunt transferați în unt și brânzeturi cu pierderi minime și contribuie astfel la colorarea lor galbenă. În funcție de piața țintă specifică, culoarea galbenă poate fi percepută ca un atribut pozitiv sau negativ.

De exemplu, este considerat negativ pentru piețele sensibile la culoare din Orientul Mijlociu. E marcat cu galben culoarea grăsimii din lapte din Noua Zeelandă rezultată din utilizarea vacilor Jersey, hrănite cu diete constând în principal din iarbă proaspătă, ridicând probleme la export.

În schimb, în ​​Europa, culoarea galbenă a produselor lactate este în general văzută ca o trăsătură pozitivă care contribuie la preferința consumatorilor pentru produsele lactate fabricate vara (de exemplu, derivate din diete proaspete pe bază de iarbă).

Preferința hedonică a consumatorilor pentru untul de vară și brânza produsă de la vaci hrănite la pășune este mai accentuată, atunci când evaluarea senzorială se face la lumina zilei, în comparație cu lumina roșie care maschează diferențele naturale de culoare.

Culoarea galbenă a produselor lactate este, în general, o problemă mai importantă în produsele lactate bogate în grăsimi, cum ar fi untul și brânzeturile cu grăsimi. Deoarece carotenoizii sunt solubili în grăsimi, colorarea galbenă este o funcție, atât de culoare a grăsimii, cât și de concentrația, iar culoarea de grăsime este o funcție de concentrația de carotenoizi din grăsime.

Culoarea în unt

Untul este un produs care constă aproximativ din aceiași constituenți ca și laptele, dar distribuția componentelor și, deci, a nuanțelor, este diferită. La fabricarea untului, conținutul de grăsime al laptelui este concentrat de aproximativ 20 de ori. Culoarea naturală galbenă a untului se datorează în principal carotenului dizolvat în grăsime.

Prin urmare, culoarea naturală a untului va varia în funcție de conținutul de caroten din alimente. Deoarece lucerna, trifoiul și iarba sunt bogate în caroten, iar sfecla, fânul și concentratele furajere conțin foarte puțin, conținutul de caroten din unt va fi cel mai mare vara și toamna și cel mai scăzut la sfârșitul iernii și la începutul primăverii. Depinde în plus de capacitatea vacii de a transforma carotenul în vitamina A, care variază puternic între rase și indivizi.

O nuanță de culoare a untului a fost dezvoltată de Meiji Dairies Corp., Tokyo, Japonia și numită nuanța de culoare a untului Japan Agriculture & Livestock Industries Corp. (ALIC). În Japonia, produsele lactate de cea mai bună calitate, inclusiv laptele, smântâna, untul și brânza, au o nuanță de culoare a untului de categoria 1 ALIC (galben pal).

Untul este topit, centrifugat, iar 2 g de grăsime de unt sunt cântărite cu precizie într-un balon cotat de 10 ml și aduse la volum cu hexan. Proba este apoi filtrată și absorbanța este măsurată la 455 nm, convertită per gram de grăsime.

Culoarea și procesul de fabricare a brânzei

În timpul fabricării brânzei, între 800 și 950 g/kg de carotenoizi din laptele original sunt recuperați în caș. În multe studii, s-a observat o schimbare mică sau deloc a concentrației acestor componente în timpul maturării sau depozitării brânzei timp de până la un an.

Într-un studiu recent, a fost examinată rata de transfer a β-carotenului și xantofilelor de la grăsimea din lapte la grăsimea de brânză, luând în considerare patru tehnologii de fabricare a brânzei și lapte originale care acoperă o gamă largă de concentrații ale acestor micronutrienți în grăsimea laptelui.

În medie, 950 g/kg de β-caroten, dar doar 640 g/kg, de xantofile prezente inițial în grăsimea din lapte au fost recuperate în grăsimea de brânză. În plus, în ciuda temperaturilor diferite de încălzire, a nivelurilor de acidificare și a timpilor de maturare dintre tehnologiile de fabricare a brânzeturilor studiate, rata pierderii de carotenoizi nu a variat în funcție de tehnologia de fabricare a brânzeturilor. Aceste rezultate sugerează că β-carotenul este foarte stabil, în timp ce xantofilele sunt parțial deteriorate și/sau pierdute în zer în timpul fabricării brânzei.