Poruszanie się po przepisach dotyczących naturalnych aromatów
By: Dr. Luke Grocholl,
Regulatory Affairs Expert, Flavors & Fragrances
W listopadzie 2015 r. amerykańska FDA zwróciła się do opinii publicznej o opinię na temat stosowania terminu "naturalny" na etykietach żywności, otrzymując ponad 7 000 komentarzy ilustrujących różne opinie na temat tego terminu. Niektórzy uznali za zaskakujące, że FDA nie posiada istniejącej definicji "naturalnej" żywności. Nie jest to jednak wyjątkowe dla Stanów Zjednoczonych. Żadna z głównych agencji regulacyjnych na świecie nie definiuje naturalnych składników w żywności, z wyjątkiem naturalnych aromatów. Amerykańska FDA, EFSA, japońskie Ministerstwo Zdrowia i inne regiony mają jasne wymagania dotyczące etykietowania aromatów jako "naturalnych". Definicje naturalnych aromatów mogą się znacznie różnić na całym świecie, a metody weryfikacji analitycznej są również zróżnicowane. Niniejszy artykuł zawiera krótki opis regionalnych definicji aromatów naturalnych oraz informacje na temat metod weryfikacji analitycznej.
US Natural Flavors
Naturalne aromaty są zdefiniowane w Stanach Zjednoczonych zgodnie z rozporządzeniem FDA 21 CFR 101.22. Kluczowe definicje zawarte w tym rozporządzeniu brzmią: "Termin naturalny aromat lub naturalny środek aromatyzujący oznacza ... dowolny produkt z ... materiału roślinnego, mięsa, ..., jaj, produktów mlecznych lub ich produktów fermentacji, którego istotną funkcją w żywności jest aromatyzowanie...." Definicja ta określa wiele rodzajów surowców naturalnych i niektóre metody wytwarzania surowców, ale można ją łatwo podsumować.
DEFINICJA NATURALNYCH SMAKÓW (USA)
Zgodnie z amerykańskimi przepisami, naturalne smaki pochodzą z surowców bez żadnych sztucznych składników, gdzie sztuczne odnoszą się do substancji syntetycznych, mineralnych lub petrochemicznych. Surowce spełniające definicję naturalnych obejmują produkty pochodzenia zwierzęcego (mięso, jaja, nabiał), źródła botaniczne i mikrobiologiczne (w tym produkty fermentacji). Na naturalny status aromatów nie ma wpływu stosowanie surowców pochodzących z organizmów modyfikowanych genetycznie (GMO), w tym modyfikowanych metodami biologii syntetycznej.
Procesy produkcyjne umożliwiające deklarowanie aromatów jako naturalnych mają minimalne ograniczenia. Na przykład, chemiczna transformacja naturalnych aromatów przy użyciu katalizatorów nieorganicznych nadal spełnia wymagania dotyczące naturalnych aromatów w USA. Przykładem jest produkcja kwasu 2-metylo-2-pentenowego (FEMA# 2923) poprzez katalizowaną zasadą kondensację propionaldehydu uzyskanego z oleju fuzlowego. Olej fuzlowy, produkt uboczny fermentacji alkoholowej, jest uważany za surowiec naturalny. Półprodukt jest izolowany poprzez destylację, a następnie transformację chemiczną przy użyciu katalizatora, utlenianie poprzez ogrzewanie w powietrzu i dalsze oczyszczanie poprzez destylację.
Rysunek 1.Synteza naturalnego kwasu 2-metylo-2-penowego
Analytical Verification of US Natural Flavors
Analytical verification of US natural flavors commonly involves carbon-14 (C-14) isotopic analysis. C-14 powstaje w górnej atmosferze w wyniku interakcji azotu-14 z neutronami promieniowania kosmicznego. Występuje w śladowych ilościach, około jednej części na bilion (ppt), w atmosferycznym dwutlenku węgla. Kiedy rośliny absorbują atmosferyczny CO2, uzyskują takie samo stężenie C-14. Stężenie to jest następnie przenoszone przez inne organizmy w łańcuchu pokarmowym i do produktów takich jak naturalne aromaty. Materiały syntetyczne pochodzące ze źródeł ropy naftowej nie zawierają C-14, ponieważ ulega on rozpadowi w czasie ze względu na jego okres półtrwania wynoszący 5 730 lat. Tak więc analiza C-14, często wyrażana jako procent nowoczesnego węgla (PMC), wskazuje stopień zubożenia C-14, a tym samym stopień wykorzystania surowców syntetycznych.
Jednak podczas analizy C-14 należy wziąć pod uwagę pewne czynniki. Atmosferyczne poziomy C-14 zmieniały się z powodu naziemnych testów jądrowych, osiągając szczyt w 1963 roku. W związku z tym składniki aromatyzujące uzyskane z bardziej przestarzałych materiałów - takich jak lakton massoia (FEMA# 3744), który pochodzi z kory drzewa massoia, która może mieć kilkadziesiąt lat - mogą wykazywać nieoczekiwanie wyższe stężenia C-14 w porównaniu z obecnymi poziomami atmosferycznymi. Regiony o dużym zużyciu paliw kopalnych i słabej cyrkulacji atmosferycznej mogą mieć niższe niż oczekiwano lokalne poziomy C-14. Chociaż fałszowanie poprzez dodanie źródła C-14 do aromatu w celu uzyskania fałszywie dodatniego wyniku naturalnego jest możliwe, jest to trudne i kosztowne. Ogólnie rzecz biorąc, analiza C-14 stanowi jedno z najlepszych narzędzi do weryfikacji wykorzystania naturalnych surowców w produkcji aromatów.
EU Natural Flavors
Rozporządzenie UE (WE) 1334/2008 definiuje naturalne aromaty w oparciu o trzy kryteria: 1) uzyskane w wyniku odpowiednich procesów fizycznych, enzymatycznych lub mikrobiologicznych; 2) pochodzące z materiałów roślinnych, zwierzęcych lub mikrobiologicznych; oraz 3) odpowiadające substancjom naturalnie występującym i zidentyfikowanym w przyrodzie.
Podobnie jak w USA, drugie kryterium jest zgodne z wymogiem dotyczącym surowców pochodzenia naturalnego. GMO są dopuszczalne w deklaracjach naturalnych aromatów w obu regionach. Jednak UE wymaga, aby naturalne aromaty były wytwarzane wyłącznie w tradycyjnych procesach przygotowywania żywności, takich jak podgrzewanie, gotowanie, cięcie, mielenie, prasowanie, destylacja, rekrystalizacja, ekstrakcja rozpuszczalnikiem, procesy enzymatyczne i fermentacja. Syntetyczne i nieorganiczne katalizatory są zabronione, a inne katalizatory chemiczne, takie jak tlen singletowy, ozon lub promieniowanie UV, również nie są dozwolone do wytwarzania naturalnych aromatów. Na przykład adsorpcja na węglu aktywnym może być stosowana do oczyszczania naturalnych aromatów, ale nie do ułatwiania przemian chemicznych. W związku z tym konwersja cytronelalu (FEMA# 2307) do izopulegolu (FEMA# 2962) na żelu krzemionkowym nie jest uważana za dopuszczalną. Stosowanie naturalnych kwasów organicznych lub zasad w celu zwiększenia wydajności naturalnego aromatu jest dozwolone, o ile nie są one niezbędne do transformacji chemicznej.
Przykładem dopuszczalnego w UE procesu wytwarzania naturalnego aromatu jest produkcja metylocyklopentalonu (FEMA# 2700) z trzciny cukrowej. Proces ten polega na kruszeniu i mieleniu trzciny cukrowej na wytłoki i podgrzewaniu jej w celu uzyskania słodkiej mieszaniny organiczno-chemicznej, którą można wyizolować poprzez destylację termiczną. Drożdże Saccharomycetaceae są wykorzystywane do fermentacji i destylowane do produktów fermentacji, takich jak metylocyklopentenolon, który nadaje karmelowy/słodki/kawowy smak. Stosowane są wyłącznie procesy fizyczne i mikrobiologiczne, spełniające unijną definicję naturalnych aromatów.
Rysunek 2. Synteza naturalnego metylocyklopentenolonu
Identified in Nature
W UE naturalne aromaty muszą spełniać dodatkowe wymagania wykraczające poza surowce i procesy produkcyjne. Muszą one odpowiadać substancjom naturalnie występującym i zidentyfikowanym w przyrodzie. Weryfikacja tego kryterium polega na porównaniu substancji aromatycznej z odniesieniami literaturowymi, takimi jak Fenaroli's Handbook of Flavor Ingredients i strona internetowa The Good Scents Company.
Materiały aromatyczne zawierające izomery optyczne lub geometryczne są uważane za zgodne z naturalnie występującymi substancjami, jeśli wszystkie izomery występują w przyrodzie lub jeśli uznaje się, że powstają w wyniku naturalnych procesów po izolacji. Przykładem jest δ-dekalakton (FEMA# 2361), który naturalnie występuje zarówno w enancjomerze S(-) (96,6% EE w malinach), jak i R(+) (94,0% EE w brzoskwiniach). Aromaty zawierające wyłącznie enancjomery S lub R, lub dowolną kombinację, w tym mieszaniny racemiczne, spełniają wymóg "zidentyfikowany w naturze".
Co więcej, sole amonowe, sodowe, potasowe i wapniowe aromatów, a także chlorki, węglany i siarczany, są uważane za "zidentyfikowane w naturze", o ile macierzysty aromat jest zidentyfikowany w naturze. Na przykład kwas metyloetylopirogronowy (FEMA# 3870) naturalnie występuje w szparagach, kakao i niektórych serach. 3-metylo-2-oksowalerian sodu (FEMA# 3870), choć nie zidentyfikowany w naturze, może być uznany za naturalny, jeśli spełnia inne kryteria.
Analytical Verification of EU Natural Flavors
Ponieważ naturalne aromaty UE mają trzy kryteria, weryfikacja analityczna może być bardzo trudna. Analiza C-14 może być wykorzystana do sprawdzenia, czy źródło surowca jest naturalne, ale bardzo trudno jest potwierdzić, że materiał został wyprodukowany przy użyciu akceptowalnego, tradycyjnego procesu. Do rozpoznania procesu produkcyjnego stosuje się kilka metod, ale wszystkie mają swoje ograniczenia.
Analiza chiralna
Ponieważ niektóre materiały chiralne występują w przyrodzie tylko w jednym enancjomerze, analiza chiralna może być wykorzystana do weryfikacji, czy materiał spełnia kryteria zidentyfikowane w przyrodzie. Jeśli jednak w przyrodzie występują inne enancjomery, dopuszczalna jest dowolna kombinacja enancjomeryczna. Sama identyfikacja mieszaniny racemicznej nie dowodzi, że materiał nie jest naturalny, ponieważ metody enzymatyczne mogą wytwarzać proporcje enancjomeryczne nie występujące w naturze, a materiały mogą racemizować w czasie, zwłaszcza po podgrzaniu, jak podczas destylacji lub oczyszczania.
Analiza odcisków palców
Niektóre metody syntetyczne dają znane zanieczyszczenia wskazujące na proces syntetyczny. Na przykład, gdy kwasy mineralne są używane do przekształcania 2-metylobutanolu (FEMA# 3998) w kwas 2-metylomasłowy (FEMA# 2695), reakcja daje również kwas 2-hydroksy-2-metylomasłowy. Obecność 2-hydroksy-2-metylomasłowego w kwasie 2-metylomasłowym wskazuje zatem na proces, który nie jest akceptowalny jako naturalny w UE. Chociaż analiza odcisków palców jest dobrą metodą dla kilku dobrze znanych procesów syntetycznych, jest ona ograniczona tylko do tych znanych schematów reakcji.
Site-Specific DNMR
Niektóre naturalne procesy skutkują znanym stosunkiem wodoru do deuteru w określonych miejscach molekularnych. Określenie naturalności może być jednak sporym wyzwaniem. Różne dopuszczalne naturalne metody produkcji, takie jak ekstrakcja, fermentacja lub konwersja enzymatyczna, oraz różne surowce naturalne mogą skutkować szerokim zakresem stosunku wodoru do deuteru. Ta metoda jest zatem dobra do pozytywnego testu; zastosowano znaną naturalną metodę, ale negatywny wynik może nie być ostateczny dla odrzucenia naturalności.
Analiza stosunku stabilnych izotopów (SIRA)
Analiza stosunku stabilnych izotopów jest podobna do DNMR specyficznego dla miejsca, ponieważ ocenia stabilny stosunek izotopowy cząsteczek aromatu. Na przykład tlen atmosferyczny ma znany, stabilny stosunek izotopowy. Utlenianie alkoholi do kwasów przy użyciu kwasów mineralnych skutkuje stosunkiem izotopowym tlenu, który różni się od naturalnego stosunku atmosferycznego. Podobnie jak DNMR, SIRA ma podobne wady. Różne, akceptowalne metody produkcji mogą skutkować różnymi stosunkami izotopowymi. Na przykład fermentacja może zmienić proporcje izotopów tlenu. Podobnie jak DNMR, SIRA jest dobra dla pozytywnych wyników, pokazując stabilny stosunek izotopów wynikający ze znanej naturalnej metody produkcji, ale negatywne wyniki mogą nie być ostateczne.
EU Natural Flavor Summary
Definicja naturalnych aromatów w UE jest bardziej rygorystyczna niż w USA. W rezultacie aromaty naturalne w UE spełniają wymagania USA, ale niekoniecznie jest odwrotnie. UE ma naturalne wymagania dotyczące metody produkcji, a także pochodzenia surowców. Potwierdzenie naturalnej metody może być bardzo trudne, a wszystkie metody analityczne mają swoje wady. Ponadto UE wymaga, aby materiały zadeklarowane jako naturalne aromaty były zidentyfikowane w naturze. Wyklucza to niektóre aromaty, takie jak eter wanililobutylowy (FEMA# 3796), który jest wytwarzany w wyniku fermentacji alkoholu wanililowego (FEMA# 3737). Nie zidentyfikowano jednak naturalnego występowania eteru wanililo-butylowego.
Globalne definicje naturalnych aromatów
Różne globalne podmioty mają swoje własne, odrębne definicje naturalnych aromatów, które nie mogą być wyczerpująco omówione w tym artykule. Przedstawiono jednak krótki przegląd niektórych globalnych definicji. Na przykład Indie definiują naturalne aromaty jako te pochodzące wyłącznie z warzyw w wyniku procesów fizycznych, z wyłączeniem procesów mikrobiologicznych. Japonia, podobnie jak USA, nakłada ograniczenia na metodę produkcji, ale ma ograniczoną listę dopuszczalnych roślin i zwierząt do pozyskiwania naturalnych aromatów. W Kanadzie nacisk kładzie się na sztuczne aromaty, z wymogiem, aby materiały niepochodzące z roślin, zwierząt lub źródeł mikrobiologicznych były oznaczone jako sztuczne. I odwrotnie, naturalne aromaty mogą być deklarowane, jeśli pochodzą ze źródeł naturalnych. Australia i Nowa Zelandia zmieniły swoje przepisy w 2002 r., usuwając rozróżnienie między aromatami naturalnymi i sztucznymi. Chociaż nie jest to wymóg regulacyjny, Flavor and Fragrance Association of Australia and New Zealand (FFAANZ) sugeruje przestrzeganie wymogów UE.
Aby zaradzić zmienności w definicjach naturalnych aromatów, niektóre regiony odnoszą się do wytycznych dostarczonych przez Międzynarodową Organizację Przemysłu Aromatycznego (IOFI). Wytyczne te, oparte głównie na przepisach UE, podkreślają, że naturalne aromaty powinny pochodzić z naturalnych surowców uzyskanych w procesach fizycznych, enzymatycznych lub mikrobiologicznych i zidentyfikowanych w przyrodzie.
Podsumowanie globalnych definicji naturalnych aromatów |
|---|
Podsumowanie
Regulacyjne definicje naturalnych aromatów różnią się znacznie w zależności od regionu. Australia, na przykład, nie podaje konkretnej definicji naturalnych aromatów, podczas gdy UE wymaga przestrzegania kryteriów obejmujących surowce, metody produkcji i zidentyfikowane naturalne składniki do oznaczania produktów jako naturalne aromaty. Ponieważ rozporządzenie UE jest jednym z najbardziej nakazowych, naturalne aromaty UE spełniają większość globalnych definicji, ale nie wszystkie. Na przykład Japonia ma ograniczoną listę akceptowalnych surowców dla naturalnych aromatów, podczas gdy UE i większość innych krajów i regionów nie. Chociaż postrzeganie przez opinię publiczną może się różnić, GMO nie wyklucza, że surowiec jest naturalnym źródłem. Analityczna weryfikacja naturalnego pochodzenia może być bardzo trudna. Analiza Carbon-14 jest dobrym narzędziem do weryfikacji, czy aromat został wyprodukowany wyłącznie z naturalnych surowców, ale ma pewne wady. Analityczna weryfikacja procesów produkcyjnych jest bardzo trudna i często tylko ostateczna w celu zweryfikowania określonych naturalnych procesów stosowanych do niektórych wybranych materiałów.
Przy wielu różnych definicjach naturalnych aromatów ważne jest, aby znać regiony, w których aromaty są sprzedawane. Dokładne zrozumienie użytych surowców i metody produkcji jest często potrzebne do ustalenia, czy substancja spełnia lokalną definicję naturalnego aromatu.
Przypisy
1Biologia syntetyczna jest rodzajem modyfikacji genetycznej, która różni się od tradycyjnych metod GMO tym, że gen używany do modyfikacji organizmu jest wytwarzany, a nie łączony z innego organizmu.
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?