Stabilność witamin w żelkach i shotach: pH, temperatura, aw, tlen i światło

Produkty funkcjonalne, takie jak shoty witaminowe i żelki witaminowe, stały się popularną alternatywą dla tradycyjnych suplementów diety w ostatnich latach. Ponieważ są atrakcyjne pod względem wyglądu, smaku i wygody spożycia, matryce przyciągają konsumentów, ale ich łatwość w użyciu wiąże się ze złożonym problemem technologicznym, jakim jest stabilność witamin. W związku z tym, że witaminy są bardzo podatne na czynniki fizykochemiczne, utrzymanie ich aktywności biologicznej podczas produkcji i przechowywania jest kluczowym elementem jakościowym.

Wpływ pH na stabilność witamin

Odczyn środowiska to istotnie znaczący parametr wpływający na stabilność witamin. pH to znaczący parametr wpływający na stopień jonizacji witamin i ich podatność na hydrolizę i oksydację. Za optymalny odczyn środowiska dla stabilności większości witamin uznaje się pH 3 – 5 (odczyn lekko kwaśny), jednak wyróżnia się też bardziej wrażliwe na odczyn pH witaminy:

Witaminy rozpuszczalne w wodzie:

• Wrażliwość witamin z grupy B na środowisko zasadowe jest wysoka: przy pH powyżej 7 ulegają rozkładowi witamina B₁ (tiamina) i B₆ (pirydoksyna),
• Witamina B₂ (ryboflawina) jest stabilna w pH 4-6 (lekko kwasowe),
• Witamina B₉ (kwas foliowy) jest wrażliwy przy pH <5 i >8,
• Witamina B₁₂ (kobalamina) jest stabilna pH 4-6,
• Kwas askorbinowy, znany również jako witamina C, najlepiej zachowuje stabilność w warunkach lekko kwaśnych (pH 3–4), co ułatwia jej trwałość w żelkach owocowych i shotach o niskim pH.

Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach:

• Witaminy D, E i K są bardziej odporne na zmiany pH ze względu na swoją lipofilowość, jednak w środowisku zasadowym może dochodzić do hydrolizy estrów.

Witaminy

Witaminy są składnikami niezbędnymi do prawidłowego funkcjonowaniu organizmu. Chociaż większość z nich dostarczamy ze spożywanymi napojami i pokarmami, często niezbędna jest także ich dodatkowa suplementacja – w szczególności w stanach chorobowych, jak i restrykcyjnych dietach. Oferujemy witaminy naturalne i syntetyczne o wysokiej przyswajalności i jakości pozwalającej na zastosowanie ich jako dodatki do leków, suplementów diety, produktów spożywczych i kosmetycznych.

Nasze witaminy są certyfikowane i spełniają najwyższe standardy jakości, w tym BRCGS (GFSI), ISO9001: 2015, HACCP, HALAL i KOSHER.

Kup teraz

Temperatura a stabilność witamin

Podwyższenie temperatury w układzie wpływa na reakcje degradacji i utleniania witamin. Zgodnie z regułą van Hoffa wzrost o 10°C podwaja tempo zachodzenia reakcji chemicznej.

Do szczególnie wrażliwych witamin na podwyższenie temperatury należą:

• Witamina C – traci stabilność powyżej 40°C,
• Witaminy B₁, B₂ i B₆ – ulegają termicznemu rozpadowi powyżej 60°C,
• Witaminy D, E i K – pomimo stosunkowej stabilności (odporne do 80°C), długotrwała ekspozycja na temperaturę prowadzi do procesów oksydacyjnych tych witamin.

Wpływ procesów produkcyjnych na stabilność witamin

• żelowanie – proces żelowania w żelkach (około 80°C) może prowadzić do dużych strat witamin rozpuszczalnych w wodzie, dlatego należy je dodawać w końcowym etapie produkcji po ostudzeniu masy,
• pasteryzacja – proces pasteryzacji w shotach wymaga dodatku przeciwutleniacza (wit. C, E lub kwas cytrynowy).

Aktywność wody (Aw) jako parametr stabilności

Aktywność wody to parametr określający ilość wolnej wody w produkcie, dostępnej dla mikroorganizmów i reakcji chemicznych. Jest jednym z najważniejszych parametrów stabilności.

• Żelki – mają niską aktywność wody, co sprzyja stabilności witamin i ogranicza rozwój mikroorganizmów,
• Shoty – mają wysoką aktywność wody, co wpływa na szybkość oksydacji i hydrolizy.

Wysoka aktywność wody sprzyja hydrolizie i utlenianiu. Najlepszym rozwiązaniem jest utrzymanie kontrolowanego poziomu aktywności wody i stosowanie substancji wiążących wodę (np. syrop glukozowy, gliceryna).

Wpływ tlenu na stabilność witamin

Tlen jest jednym z głównych czynników degradacji i reakcji oksydacji witamin. Do najbardziej wrażliwych na tlen witamin zalicza się witaminę A, D, E, K, C, B1, B2 i kwas foliowy.

W celu ochrony przed tlenem stosuje się:

• pakowanie w ochronnej atmosferze (azot, CO2),
• przeciwutleniacze składające się z kwasu askorbinowego, tokoferolu, kwasu cytrynowego i kwasu galusowego,
• dodatek emulgatorów i lipidów o niskiej zawartości wolnych kwasów tłuszczowych.

Jak światło wpływa na stabilność witamin

Fotoutlenianie to proces utleniania zainicjowany przez promienie UV i światło widzialne. Witaminy są szczególnie wrażliwe na światło, dlatego powinny być przechowywane bez jego dostępu (ciemne barwione szkło, folia aluminiowa). Witaminami narażonymi najbardziej na fotooksydacje są: A, D, E, K, B2, B6 i kwas foliowy.

Zalecenia dotyczące stabilności witamin

• Witamina A – chronić przed tlenem i światłem, najlepiej mikrokapsułkować,
• Witamina D – stosować ciemne szkło,
• Witamina E – działa jako przeciwutleniacz, ale sam się utlenia – wymaga ochrony,
• Witamina K – chronić przed światłem,
• Witamina C – szczególnie wrażliwa, wymaga niskiego pH, małej Aw i obecności przeciwutleniaczy,
• Witamina B₁ (tiamina) – unikać zasadowego środowiska i wysokiej temperatury,
• Witamina B₂ (ryboflawina) – chronić przed światłem,
• Witamina B₃ (niacyna) – bardzo stabilna,
• Witamina B₅ (kwas pantotenowy) – unikać wysokich temperatur,
• Witamina B₆ (pirydoksyna) – stosować z antyoksydantami,
• Witamina B₇ (biotyna) – bardzo stabilna,
• Witamina B₉ (kwas foliowy) – chronić przed światłem, tlenem, najlepiej mikrokapsułkować,
• Witamina B₁₂ (kobalamina) – nie łączyć z witaminą C (działają antagonistycznie).

Stabilność witamin w żelkach i shotach to kluczowy element decydujący o jakości i skuteczności finalnego produktu. Wymaga ona jednoczesnego kontrolowania pH, temperatury, aktywności wody, dostępu tlenu oraz światła, a także stosowania odpowiednich technologii i nośników. Im lepiej producent zrozumie wymagania poszczególnych witamin, tym większa szansa na stworzenie produktu funkcjonalnego, który zachowa deklarowaną wartość odżywczą przez cały okres trwałości. Dzięki świadomemu podejściu i właściwej technologii można skutecznie minimalizować straty witamin, dostarczając konsumentom realnych korzyści zdrowotnych.

Bibliografia:

De Carvalho LMJ, et al. Stability of vitamins in fortified foods and supplements: a review. Food Res Int. 2011;44(2):537–46.
Dziezak JD. Microencapsulation and encapsulated ingredients. Food Technol. 1988;42(4):136–51.
Gregory JF. Chemistry and biochemistry of B-vitamins. In: Handbook of Vitamins. 5th ed. CRC Press; 2013. p. 273–338.
Kähkönen MP, et al. Effects of oxygen, light, and temperature on stability of vitamin C in beverages. Food Chem. 2001;73(2):223–31.
Ndaw S, Bergaentzlé M, Aoude-Werner D, Hasselmann C. Effects of light, oxygen, and pH on the stability of folates in fortified foods. J Agric Food Chem. 2002;50(25):7486–92.
Płonka A, Rutkowska M. Wpływ czynników środowiskowych na stabilność witamin w produktach spożywczych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2015;22(2):15–29.