Pigmentos

EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS NATURALES LIPOSOLUBLES E
HIDROSOLUBLES.
Restrepo Vicky1; Riascos Lucas2; David Dairon
3*
Entregado 3 mayo de 2018
RESUMEN
El color es el primer contacto que tiene el consumidor con los alimentos, después generalmente se juzga
su textura y sabor, es por esto que es de gran importancia conocer la naturaleza de los colores, tanto su
presencia como su función y así lograr que a la hora de juzgar un alimento o detectar algún cambio no
provoque un inmediato rechazo por parte del consumidor a adquirirlo. Los colores que representan los
alimentos vienen determinados por la presencia de distintos compuestos, principalmente orgánicos y son
pigmentos naturales muchas veces, como en el caso de la carne y las plantas verdes, con funciones
biológicas importantes, como el transporte de oxígeno y la fotosíntesis respectivamente. Los pigmentos
naturales se pueden clasificar como hidrosolubles (antocianinas, flavonoides, hemopigmentos) y
liposoluble (carotenoides, clorofilas). En este trabajo se plantea la extracción de pigmentos tanto lipo
como hidrosolubles mediante solvente como acetona y HCl-metanol para la hidrolisis y extracción en el
caso de hidrosolubles y se llevaron a un proceso de calentamiento para lograr una mayor concentración
de pigmento, además, se realizó la identificación por el método de cromatografía de capa fina en una placa
de silice, utilizando como eluentes hexano-tolueno (4:1 por volumen) y Diclorometano- Metanol (24.1
por volumen). Se encontró la presencia (con su respectivo Rf) de pigmentos liposolubles en zanahoria (1),
ahuyama () y tomates () pigmentos hidrosolubles en remolacha (), repollo morado (0.9) y moras ().
Palabras claves: Pigmentos naturales, pigmentos hidrosolubles, pigmentos liposolubles, cromatografía,
extracción, solubilidad, afinidad.
Introducción
Un pigmento es toda sustancia que imparte color a
otra estas se pueden denominar también como un
aditivo, esto se debe a que se agrega en pequeñas
cantidades a diferentes productos como son,
alimentos, cosméticos textil y drogas, este tipo de
aditivos son de gran importancia para este tipo de
industrias, y esto se, ve reflejado en la cantidad de
pigmento que anualmente se produce en el mundo
que esta alrededor de 700 toneladas al año.
Dentro de los pigmentos los podemos clasificar en
dos tipos, tenemos los hidrosolubles y
liposolubles. Los pigmentos hidrosolubles, como
su nombre lo indica son todos aquellos que son
solubles en solventes polares como el agua, etanol
y metanol. Las antocianinas son compuestos
fenólicos solubles en agua, metanol y etanol, con
características de glucósidos; contienen como
aglucón un núcleo flavilo al cual se une una
fracción de azúcar por medio de un enlace beta
glucosídico. En realidad, algunos flavonoides son
precursores en la biosíntesis de antocianinas. Son
glicósidos- antocianina, que al hidrolizarse tienen
una fracción azucarada y otra no, las no azucaras
son las antocianidinas o aglicona. Como un
flavonoide, el aglucón está formado por un
esqueleto consistente en dos anillos bencénicos y
1 Estudiantes de ingeniería de alimentos. Facultad de ciencias farmacéuticas y alimentaria. Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia
* Correspondencia del autor: [email protected]
uno heterocíclico con oxígeno. El núcleo central
flavilo constituye la antocianidina, que unida a la
fracción azúcar forma las antocianinas. En el caso
de los pigmentos hidrosolubles tenemos que entre
ms bajo sea el pH el pigmento tiende a ser de color
rojo, y terminando en los pH más alcalinos en
colores violetas, azules y verdes. El gran problema
que este tipo de pigmento tienen es que puede ser
alterado de diferentes formas, como la
temperatura, la presencia de oxígeno, el pH etc,
por esto este tipo de pigmentos no se utiliza en la
industria, es decir son altamente reactivos.
Los pigmentos liposolubles son aquellos que son
solubles en solventes orgánicos, Son un grupo
numeroso de pigmentos difundidos en los reinos
vegetal y animal, que producen colores que van
desde amarillo hasta rojo intenso. Se han
identificado en la naturaleza más de 600 de estos
compuestos, y se estima que de ellos anualmente
se sintetizan más de 100000 toneladas de fuentes
naturales. Son esenciales para que las plantas
realicen la fotosíntesis, ya que actúan como
“atrapadores” de la luz solar y, en forma muy
especial, como escudo contra la fotooxidación
destructiva. Todos los carotenoides pertenecen a la
clase de los polienos, cadenas largas con dobles
ligaduras conjugadas, cuya presencia explica el
color intenso de aquellos, ya que los sistemas
conjugados presentan una resonancia posicional,
lo que produce una deslocalización electrónica y
por lo tanto absorben energía que se traduce en
emisiones energéticas de determinadas longitudes
de onda, que a su vez producen el color[1]
Materiales y métodos
Para la extracción y el análisis por medio de
cromatografía de capa fina se dividió en dos los el
procedimiento uno para los pigmentos
liposolubles y otro para los hidrosolubles de
acuerdo con su comportamiento.
Pigmentos liposolubles(carotenoides):
Se procedió a rallar la zanahoria por medio de un
rallador de cocina, luego se macero y de este se
pesaron 10,2g de muestra en una probeta
milimétrica, a esta muestra se le adiciono 10 mL
de acetona se mezcló con ayuda de una barrilla
mezcladora, se dejó reposar unos segundos para la
formación del sobrenadante el cual se extrajo con
sumo cuidado pasándose a un Erlenmeyer, esta
extracción se repitió 5 veces para lograr una mayor
concentración del pigmento, este Erlenmeyer se
llevó a calentamiento para concentrar aún más el
pigmento carotenoide una vez concentrado se
procedió a agregar una alicata a un vidrio reloj
del cual con la ayuda de un capilar se sembró la
muestra en la placa de gel sílice haciéndolo
repetidas veces para lograr la concentración de la
muestra posteriormente se llevó a la cámara de
revelado y se esperó un tiempo pertinente para
observar y medir los resultados obtenidos.
Pigmentos hidrosolubles(Antocianinas)
Se rallo el repollo morado con ayuda del rallador
de cocina luego se macero y de este se tomó un 1
gramo el cual fue agregado a un tubo de ensayo ms
dos ml de HCl-met-OH se mesclaron muy bien se
observó la aparición del sobrenadante el cual se
pasó a un nuevo tubo el cual fue llevado a baño
maría hasta lograr la concentración de la muestra,
una vez logrado esto se procedió como en el
procedimiento anterior tomando una alícuota en
un vidrio reloj la cual se sembró mediante la ayuda
de un capilar en la placa de gel sílice en repetidas
ocasiones en el mismo punto para lograr una
mayor concentración de esta y posteriormente se
llevó a la cara de revelado el mayor tiempo
posible ya que esta muestra por su naturaleza polar
tarda mucho mayor tiempo en mostrar resultados
pues posee mucha afinidad por el gel sílice, una
vez pasado el tiempo se observó y midió el
recorrido hecho por la muestra.
Se realizo una observación de las muestras
respectivas de cada equipo realizando una
pequeña comparación cualitativa.
Resultados
Tabla 1. Resultados de la identificación de
pigmentos hidrosolubles y liposolubles.
Alimento
pigmento
Rf
pigmento
hidrosoluble liposoluble calculado
Zanahoria
x
Ahuyama
x
Tomate
x
Remolacha
x
1
Mora
x
Repollo
morado
x
0.9
x= presencia de pigmento
En la extracción de pigmentos hidrosolubles se
encontró la presencia de estos en alimentos como
la remolacha, la mora y el repollo morado, por
medio de la cromatografía de capa fina se observó
más presencia de pigmentos hidrosolubles en la
remolacha seguido de la mora y el repollo morado
todos con una tonalidad morada. Se calcularon los
Rf para cada uno (ver tabla 1).
Imagen 2. Cromatografía de pigmento
liposolubles
El cálculo de Rf para cada prueba se realizó con la
siguiente ecuación:
𝑅𝑓 =
𝑋
𝑌
(1)
Donde 𝑋 es la distancia que recorre la muestra
desde el punto de aplicación
𝑌 es la distancia que recorre el disolvente
hasta el frente del eluyente.
Imagen 1. Cromatografía de pigmentos
hidrosolubles.
En la extracción de pigmentos liposolubles se
determinó su presencia en alimentos como la
zanahoria, ahuyama y tomate tomando coloración
desde rojo hasta amarillo claro, además se observó
la presencia de coloración verde en la muestra de
ahuyama. El orden de presencia de pigmentos
liposolubles se dio principalmente en la zanahoria
con una diferencia pequeña seguida de la ahuyama
por último el tomate. Se calcularon los Rf
correspondientes a esta prueba (ver tabla 1).
Análisis de resultados
En la extracción de pigmentos hidrosolubles se
logró identificar la presencia de estos en la
remolacha, moras y repollo morado, dicho
pigmento se reconoció por la presencia de un color
morado en la placa cromatográfica con una mayor
afinidad al eluyente en el repollo morado y las
moras, además se observó una afinidad por
compuestos polares gracias a la presencia de
flavonoides, especialmente antocianinas que son
compuestos fenólicos solubles en agua, metanol y
etanol es por esto que se para su extracción se
adiciono metanol ya que es un compuesto que
gracias a su estructura semejante a la del agua
posee grupos hidroxilo que logran formar puentes
de hidrogeno logrando solubilidad compuestos
polares [2].
Las antocianinas se consideran una subclase de los
flavonoides; también se conocen como
flavonoides azules. Son compuestos vegetales no
nitrogenados pertenecientes a la familia de los
flavonoides, de amplia distribución en la
naturaleza.
Para lograr una correcta extracción se adiciono
HCl ya en la estructura de las antocianinas estas
compuestas por un aglucón (antocianidina) unido
a uno o más azucares que pueden ser glucosa,
ramnosa, galactosa, xilosa, arabinosa. Es
necesario romper el enlace (hidrolisis) entre el
aglucón y el azúcar, ya que es el primero quien
genera la coloración morada o purpura.
Figura 1. Estructura
antocianidinas.
fundamental
de
las
Generalmente estos pigmentos se encuentran en la
piel del alimento, pero también se le puede
encontrar en la parte carnosa de este como en el
caso de la remolacha y las moras.
Para el caso de la remolacha se debe tener en
cuenta que en esta no solamente hay presencia de
antocianinas, sino también de otros flavonoides
como betalainas que al igual que las antocianinas
son hidrosolubles y poseen glucosidos en su
estructura, en este caso debido al color rojizo en la
remolacha se puede indicar la presencia de una
subclasificación de las betalainas, que son las
betacianinas, dicho pigmento se acumula en las
vacuolas celulares de las flores, frutas y hojas que
las sintetizan, principalmente en la epidermis y
subepidermis. [3]
Figura 2. Estructura de la betanidina
En la extracción de pigmentos liposolubles se
lograron identificar la presencia de estos en la
zanahoria, ahuyama y tomates, los colores
observados en las extracciones eran de color
amarillo, con una mayor presencia cualitativa
según lo visto en la cromatografía para la
zanahoria y la ahuyama, por el lado del tomate no
se presentó con claridad el color, pero si se
presenció de manera tenue que el punto final se
encontraba cerca del frente del disolvente. La
coloración en las tres muestras nos indica la
presencia de carotenoides, específicamente a
carotenos que se reconocen por una coloración que
puede estar entre naranja y amarillo. Se tomó
como fuente de referencia la muestra extraída de
la zanahoria ya que este es uno de los alimentos
con más presencia de carotenoides con un total de
20 a 60 ppm que en su mayoría se constituyen por
β-carotenos y en la práctica se pudo ver
representado este dato ya que su Rf fue de 1 lo que
nos indica positivo para la presencia de este
pigmento.
Por su parte para la ahuyama también se pudo
encontrar la presencia de carotenos, además de la
presencia de coloración verdosa lo que ofrece
como resultados la presencia de clorofilas, aunque
en menor cantidad, este hecho se presenta ya que
en la cascara aún se tiene coloración verde que es
característica de la clorofila y al igual de los
carotenoides esta es hidrosoluble y se puede
extraer por compuestos no polares además tienen
afinidad con el eluyente utilizado.
caso de la cromatografía se pudieron presentar
errores al momento de la siembra de la muestra y
del tiempo en que estas fueron sembradas.
Conclusiones
Figura 3. Estructura del β-caroteno
Obtenidad de
http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/6919/
615321G643.pdf?sequence=1
En el caso del tomate su coloración roja esta
principalmente determinada por el licopeno, pero
también se pueden encontrar en pequeñas
cantidades α y β carotenos, normalmente, los
tomates contienen cerca de 3 a 5 mg de licopeno
por 100 g de alimento crudo. Algunas variedades
rojas contienen más de 15 mg/100 g, mientras que
las variedades amarillas contienen sólo cerca de
0.5 mg/100 g. Las características del licopeno son
similares a las de los carotenos en función de su
polaridad, pero debido a su estructura abierta no
posee anillos iononas como si poseen los
carotenos, su afinidad con el eluyente utilizado se
ve afectada por lo que no lograra ser arrastrado por
este.
Figura 4. Estructura del licopeno
Obtenida de http://www.nutricionhospitalaria.com/pdf/6302.pdf
En los resultados obtenidos se deben tener en
cuenta los errores al momento de la extracción de
cada uno de los pigmentos, ya que hay diferentes
aspectos que pudieron dificultar la extracción. La
maduración de los alimentos en especial para la
extracción de compuestos liposolubles puede
afectar la presencia de carotenos en estos. En el
 El pigmento debido a su naturaleza bien
sea hidrosoluble o liposoluble presentaran
ciertas características muy propias, las
cuales se verán fuertemente afectadas de
acuerdo con las condiciones en las cuales
el aliento se encuentre es así como estos se
perderán con cierta facilidad en solventes
afines a estos.
 La cromatografía con la placa de gel sílice
nos permite observar y comparar el
contenido de pigmentos de las diferentes
muestras lo cual nos da una idea del
alimento con mayor concentración de estos
pues es algo muy útil ya que los a los
diferentes pigmentos se le atribuyen
múltiples propiedades y utilidades a nivel
nutricional.
Referencias
[1] Salvador Badui Dergal. Química de los
Alimentos. 2da ed. México. Pag 81-92: Angelines
Torres y A. Martínez Romero; 1990
[2]. cientificos, T. (18 de 08 de 2005). Recuperado
el
01
de
05
de
2018,
de
https://www.textoscientificos.com/quimica/metan
ol.
[3]. Alvarez, J. C. (s.f.). alimentos.cc. Recuperado
el
01
de
05
de
2018,
de
https://alimentos.cc/remolacha
cientificos, T. (18 de 08 de 2005). Recuperado el
01
de
05
de
2018,
de
https://www.textoscientificos.com/quimica/metan
ol.
Anexos
Anexo 1. Diferentes estructuras para carotenoides
Tomado de Badui s. (2006) Química de alimentos capitulo. Cap.7 “Pigmentos” página 408. Figura 7.1.
Diferencias químicas de los carotenoides.
Anexo 2. Tabla de algunos tipos de pigmentos utilizados en la industria de alimentos.
Tomado de Badui s. (2006) Química de alimentos capitulo. Cap.7 “Pigmentos” página 405. Cuadro 7.3
Pigmentos autorizados por la Unión Europea para su uso en alimentos.