Pigmentos en Alimentos
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parte 1-6 percepcion.wmv https://www.youtube.com/watch?v=aB8K1eSJ67s Contenido: 2. Aplicación de pigmentos en alimentos. • 2.1 Teoría del color. • 2.2 Pigmentos naturales. • 2.3 Colorantes sintéticos. 3 Color Sensación subjetiva resultado de: Radiación electromagnética (400-700 nm) Fisiológicas Psicológicas Color (componente físico) • Fenómeno de superficie Luz incidente reflexión Adsorción, reflexión, dispersión, transmisión Objeto opaco Un cuerpo opaco cuando absorbe gran parte de la luz que lo ilumina y refleja una parte más o menos pequeña. Cuando el objeto absorbe todos los colores contenidos en la luz blanca, el objeto parece negro Objeto traslucido Opaco: No deja pasar la luz. Transparente: Deja pasar la luz sin difuminarla. Translúcido: Deja pasar la luz difuminándola. 6 Interacción de la luz con la materia Absorción Luz transmitida IT Reflexión (IR) Reflectancia Transmitancia Absorbancia R = IR/Io T = IT/Io A = - Log T/ Log Io/IT 7 La visión traducir las vibraciones electromagnéticas de la luz en un determinado tipo de impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro a través del nervio óptico. •bastones: responsables de la percepción en blanco y negro, así como de la forma y del tamaño de los objetos •conos: responsables de captar el color Distribución de conos en la retina curvas de sensibilidad espectral de los tres tipos de conos para cada estímulo de color S= corto, M=medio L =largo 9 Sistemas de colores Modos de color (identificación objetiva del color) • Modelo de Albert Munsell (1858 - 1918) basado en: Tono - Saturación - Valor (HSV) • ubica de forma precisa los colores en un espacio tridimensional. Modelo de Albert Munsell • Matiz o Hue o color: – permite diferenciar entre el rojo, el verde, el amarillo, etc. Dentro de un circulo cromático con una variación continua de un color al otro. – Münsell definió al color rojo, amarillo, verde, azul y púrpura como matices principales y los ubicó en intervalos equidistantes conformando el círculo cromático. Luego introdujo cinco matices intermedios: amarillo - rojo, verde amarillo, azul - verde, púrpura azul y rojo púrpura. • Valor o chroma – Define la claridad de cada color o matiz. – Este valor se obtiene mezclando cada color con blanco o bien negro y la escala varía de 0 (negro puro) a 10 (blanco puro). • Intensidad: – Los colores de baja intensidad son llamados débiles y los de máxima intensidad se denominan saturados o fuertes. Modos o modelos de color • RGB (modelo aditivo) – se basa en la creación de colores mediante la adición de cantidades variables de luz roja, verde y azul. • CMYK (modelo de color sustractivo) – se basa en los tres colores primarios: cian, magenta y amarillo. Éstos se denominan colores sustractivos porque cuanto más color se agrega, más se acerca al negro. RGB Pantone® • Identificación de colores impresos con tintas o color sólido • Catálogo comercial de números cromáticos en función de la superficie o material en el que se va a aplicar el color: • • • • • M para acabado mate, U y UP para papel texturado TC y TCX para tejidos Q para plásticos opacos T para plásticos transparentes . Modelo Cielab La CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) • Modelo estándar de medida. • Cambia la forma de notación y representa un avance sobre los modelos anteriores • Dimensiona la totalidad del espectro visible. • Es independiente del dispositivo de salida, • El componente de luminosidad (L) oscila entre 0 y 100. El componente a (eje verde - rojo) y el componente b (eje azul amarillo) funciones de igualación o correspondencia del color y definen un observador estándar, denominado observador colorimétrico estándar CIE 1931 (CIE 1931 Standard Colorimetric Observer), al que se suele llamar observador de 2º. Los valores del triestímulo XYZ análogos a los tres tipos de conos difieren entre sí sólo por su luminancia y constituyen el espacio CIE 16 CIE (XYZ) • Modelo o espacio cromático • Abarca todos los colores que puede percibir el ojo humano. • Commission Internationale d'Eclairage 17 Métodos para determinar el color • Instrumentales – Espectro de absorción – colorímetros (Hunter Lab) • sensoriales Espacio de color L*, a*, b*, C*, h* 19 Colorantes https://www.youtube.com/watch?v=pCuSkoyID5I Compuesto químico ya sea natural o sintético que tiene la propiedad de dar color. Origen natural “pigmentos” Sintéticos se les llama colorantes y lacas 20 Colorantes • Naturales – producidos, acumulados y extraídos de tejidos vegetales, tejidos animales y minerales • Idénticos a los naturales: – producidos por síntesis química, – estructura idéntica a la de colorantes naturales. • Sintéticos – Producidos por síntesis química – no se encuentran en fuentes naturales Clasificación de colorantes naturales Grupo Subgrupo Isoprenoides Carotenoides Xantofilas Tetrapirrólicos Clorofilas Porfirinas Pigmentos hemo Benzopiranos Antocianinas flavonas Flavonoides Taninos Polímeros complejos Melanoidinas Caramelos Otros Iso-alorazina Fenalon Betalaínas Antraquinona Carbón Inorgánicos Cromóforos • Absorben selectivamente la luz visible debido a cambios en la energía molecular (resonancia) • La absorción de energía luminosa induce un salto desde un estado energético basal o fundamental (E1) a un estado de mayor energía (E2) • El color que percibimos corresponde a las longitudes de onda de luz que transmite Los cromóforos se presentan en una de dos formas: 1. Sistemas conjugados pi. Los niveles de energía que alcanzan los electrones son orbitales pi generados a partir de series de enlaces simples y dobles alternados, como sucede en los sistemas aromáticos. Azoicos, licopeno, β-caroteno y antocianinas. 24 2. Complejos metálicos Surgen de la división de orbitales "d" al vincular metales de transición con ligantes o complejos metálicos. clorofila, hemoglobina, hemocianina etc. 25 Longitud de onda Color de luz que absorbe Color complementario 390-435 Violeta Verde -amarillo 435-480 Azul Amarillo 480-490 Azul verdoso anaranjado 490-500 Verde-azulado Rojo 500-560 verde Púrpura 580-595 Amarillo Azul 595-650 Anaranjado Azul verdoso 650-780 Rojo Verde azulado Ventajas y desventajas Sintéticos • • • • • • Firmeza de color Amplio intervalo de tinte Bajo costo en su uso Alta efectividad Homogeneidad entre lotes No presenta aromas o sabores • Produce efectos en la salud Pigmentos naturales • Baja toxicidad • Propiedades – – – – Antioxidantes Antiinflamatorias Antivirales Antimicrobianas • Carece de fuerza de color • Presenta aromas y sabores no deseados 27 Pigmentos naturales • carotenoides • clorofilas • flavonoides • betalainas • taninos • mioglobina y hemoglobina • quinonas, xantonas, etc. Azafrán Sintéticos • Azo (mono, di y triazo) se caracterizan por poseer un grupo cromóforo -N=NTartracina Amarillo -anaranjado Azorrubina, carmoisina Amaranto Rojo cochinilla, rojo Ponceau Rojo 2G Rojo Allura Negro brillante Marrón 23 Colorantes con IDA establecida • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Amarillo alimentos 5, 3 Azorrubina, rojo alimentos 3 Azul brillante 2 Cantaxantina, carotenoides Caramelo clase II, III, IV Clorofilas cupricas Curcuma Rojo alimentos 13, FD&C 14 Extracto de annato Extracto de cochinilla Extracto de piel de uva (Antocianinas) Indigotina, azul 2 FD&C Luteína Óxidos de hierro Ponceau 4R, cochinilla A Riboflavinas Rojo Allura Tartrazina Verde alimentos 3 Colorantes que pueden ser utilizados de acuerdo con BPF 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Azafrán Carbón vegetal Caramelo Clase I Clorofilinas Dióxido de titanio Licopeno Paprika Rojo betabel Pigmentos • Tejido vegetal plástidos Vacuolas • Tejido animal • Solubilidad o solubles en agua o solventes orgánicos (asociados a lípidos) Pigmentos naturales fuente Agente activo Achiote Bixina (carotenoide) azafrán Crocetina (carotenoide) betabel Betalaína cúrcuma Curcuma cochinilla Ác. Carmínico Pimiento rojo Capsantina enocianina Polimero de antocianina zanahoria B-caroteno cempasúchil Luteína Plantas verdes clorofila Carotenoides Pigmentos isoprenoides • Estructura química – 8 unidades de isopreno (C5H8) – Tetraterpenoides (C40) • • • • Carotenos: hidrocarburos Xantofilas: carotenos con hidroxilo o ceto Cíclicos (1 o 2 anillos) Líposolubles Carotenoides • Carotenos – Cadenas isoprenoides • Xantofilas – forma oxidada se presentan como ácidos, aldehídos o alcoholes Carotenoides • • • • • 420 compuestos color amarillo a anaranjado y rojo tejidos fotosintéticos (hojas, frutos, flores) Solubles en etanol, metanol y éter libres o disueltos en la fracción lípidica – asociados a proteínas – carbohidratos y ác. grasos Xantofilas • Hidroxil – – – – – – Criptoxantina Zeaxantina Luteina Capsantina Astaxantina Cantaxantina • Epoxi – – – – – Violaxantina Mutatoxantina Luteoxantina Auroxantina Neoxantina • Dicarboxilico – crocetina – bixina criptoxantina CH 3 CH 3 CH 3 Physalis H3C CH 3 CH 3 CHH3 3 C CH 3 OH CH 3 Se encuentra en zonas amarillo del melón, nectarinas, manzanas, maíz, papaya, las guayabas, las naranjas (βcriptoxantina), también en alimentos de origen animal como la yema del huevo y mantequilla. Capsantina OH O HO Astaxantina • Crustáceos • Asociada a proteínas • Cocción provoca desnaturalización de la proteína y liberación de astaxantina R ____________________ Crocina gentibiosa Crocetina H ____________________ Azafrán (Croccus sativus L.) 40 Bixina o achiote • E-160b colorante natural obtenido del árbol Bixa-orellana, comprende tres formas: • Extracto crudo o annato • bixina es la fracción liposoluble y • norbixina la fracción hidrosoluble. 41 Xantofilas o carotenos b-caroteno - zanahorias Licopeno - jitomates Luteina - cempasúchil b-apo-8’-carotenal - sintético aprobado Cantaxantina - sintético aprobado Astaxantina - crustáceos Astaceno - crustáceos oxidación 42 Clorofila • Pigmento porfirínico • fotosintético • Anillo de porfirina – 4 pirroles – Unidos por puentes metino – Ión Mg 2+ • Fitol (alcohol 20C) Clorofila • Clorofila a, b, c y d R CH2=CH CH3 CH2CH3 N Mg N Clorofila a R= CH3 metilo N CH3 N CH3 Clorofila b R= CH=O formilo CH C CH2 COOCH3 CH2 COOC20H39 O Clorofila • Cloroplastos asociada a lípidos, proteínas y lipoproteínas • Insoluble en agua, soluble benceno, éter, acetona, etc) • sensible a: – – – – – luz, O2 y peróxidos, T° pH y enzimas Clorofila Clorofila verde -Mg - fitol pH álcalino verde olivo verde brillante hidrosoluble -Mg pH ácido Feofitina Clorofílina - fitol Feofórbido Marrón hidrosoluble 47 Betalaínas Betalaínas • Pigmentos glucósidos hidrosolubles • Derivados de la 1,7diazoheptametina • • • • • – Betacianinas (rojos) – Betaxantinas (amarillos) Betabel (remolacha) Amaranto Tuna roja Pitaya Higos Estructura general Betacianinas (rojo) la resonancia incluye a los grupos R y R’ Betaxantinas (amarillo) la resonancia no incluyen a los grupos R y R’ 50 Betalaínas • Autorizado por el Codex Alimentarius Commission (2004) • Estables a pH entre 4 a 7, con un máximo entre pH 5 y 6, pero se ionizan en medio ácido y sufren cambios de color a un pH por debajo de 3.5 • En condiciones alcalinas el color cambia a amarillo oscuro por la degradación de betanina. • Sensibles a la luz siempre y cuando también estén expuestas al oxígeno Flavonoides (benzopiranos) • Pigmentos amarillos – Aglucona derivada de 2-fenilbenzopirona: • Flavonol, flavona, isoflavona, flavanona, flavononol, chalcona, biflavonilos – Azucar: • Glucosa, ramnosa, galactosa, arabinosa, xilosa, etc. unidas a los C 7, 5 y 4’ Agluconas O HO flavona HO flavonol HO O O HO O HO O O HO OH HO isoflavona OH O HO O flavononol O HO flavonona HO O flavonoles flavandioles isoflavonas 54 Flavonoides • Color amarillo pálido: • Peras, fresas, manzanas, cerezas, duraznos, naranjas, etc. • Responsables de astringencia en té – – – – – Quercetina: cebolla y miel Kaempferina : Fresas Miricetina: uvas Herperidina: limones, naranjas, mandarinas Naringina: toronjas, naranjas amargas Antocianinas • Glucósidos de las antocianidinas • Hidrosolubles • Gama de rojos al azul • Vacuolas de frutos, vegetales y cereales • Funciones en la planta: – Atracción de polinizadores – Protección contra radiación UV – Contaminación viral y microbiana Pigmentos derivados del benzopirano B 2- fenilbenzopirilium o ión flavilio A= anillos benzopirilo B= bencénico Antocianidinas A Antocianinas Esterificado con mono-di o trisacáridos: -- glucosa, galactosa, xilosa, rutinosa, gentobiosa, etc. Aglucón Sustitución glucosídica en posiciones 3 y 5 _________________________________ R1 R2 H OH OCH3 OH OCH3 OCH3 H H H OH OH OCH3 pelargonidina cianidina peonidina delfinidina petunidina malvinidina ______________________ D-glucosa D-galactosa D-xilosa L-ramnosa L-arabinosa rutinosa soforosa sambubiosa gentiobiosa Acilación (esterificación de grupos OH de azúcares) ______________________ Acido cinámicos p-cumárico ferrulico cafeico Acidos alifáticos acético malónico succínico 59 Factores de color • Sustituyentes químicos OH en el anillo fenólico intensifican el color azul Metoxilos intensifican el color rojo • pH – ácido : catión estable flavilio rojo (I) – pH>5: base anhidra quinoidea azul (II) – Básico: base carbaniol incolora (III) Antocianinas pH > 7 Rojo intenso (I) pH 2 pH >5 Pseudo-base carbaniol Formas incoloras pH Purpura (II) Base quinoidea ácido : catión estable flavilio rojo (I) pH>5: base anhidra quinoidea azul (II) Básico: base carbaniol incolora (III) Estabilidad de antocianinas • Sensibles al calor • Forman complejos o sales con: – Na, K, Ca, Mg, Fe, Sn, Cu • Son hidrosolubles y se pueden perder por lavado • Evitar presencia de oxígeno • Sulfitos tienen efecto decolorante Proantocianidinas (PAC’s) • Polimerización por oscurecimiento enzimático • Pigmentos de elevado peso molecular • Astringentes • Reaccionan con proteínas • Amarillo a café oscuro – – – – – Manzana Nuez de cola Cacao Té negro vino Taninos • • • • Compuestos fenólicos incoloros o amarillo-café Contribuyen a la astringencia Antioxidantes Sustratos de oscurecimiento enzimático en café, cacao, té negro Hidrolizables (ácido gálico) (ácido elágico) Condensados (Dímeros de antocianidinas) Mioglobina Grupo hemo • • • • Proteína globular Soluble en agua Almacena O2 16945 Da Fracción proteica Globina Grupo hemo -(His 93)- El color depende de: N •estado de oxidación del Fe •ligando en la sexta posición •estado de la globina COO•presión parcial de O2 •pH N CH3 CH3 N N COO- Fe 2+ N CH2 N CH3 H3C H2C O2 Mioglobina O2 Mioglobina Rojo purpura Fe2+ Ox Red Ox Ox Red Oximioglobina Rojo brillante Fe2+ Red Metamioglobina Café Fe3+ Sulfomioglobina verde Ox Red Colemioglobina verde Ácido carmínico cactáceas del género Opuntia y Nopalea Dactylopius coccus Cochinilla grana O. ficus-indica 68 Ácido carmínico Aluminio o Calcio ácido carmínico complejo del ácido carmínico con aluminio kg de los insectos genera aproximadamente 50 g de carmín. 69 Rojo carmín (E-120, C.I. 75470, Natural Red 004) • Originario de México y Mesoamérica, los aztecas lo llamaban nocheztli o sangre de nopal, • se obtiene de la cochinilla hembra (Dactylous coccus, Costa) que vive en las pencas del nopal de tuna (Opuntia ficus-indica). • En 1982, la FAO y la OMS, autorizaron el uso del carmín y derivados en alimentos Rojo carmín (E-120, C.I. 75470, Natural Red 004) • colecta y deshidratación de la cochinilla • Extracción mediante con ácido sulfúrico • Precipitación con de sulfato de potasio y aluminio (KAl(SO4)2•12H2O) y óxido de magnesio y calcio (CaMgO2), formando un complejo insoluble en agua (laca). • El carmín hidrosoluble se obtiene solubilizado el complejo a pH alcalino, por adición de amoniaco, y posterior secado Caramelización • Ocurre a Temp. superiores al punto de fusión • pH ácidos/alcalinos • Se acelera con ácidos carboxílicos y sales • Reacciones: – Deshidratación derivados furfural – Polimerización melanoidinas – Otras aldehídos, cetonas,pirazinas, etc Caramelo • Mezcla compleja compuestos en forma coloidal. • Temperatura superior al punto de fusión • Líquido o sólido café oscuro • sabor a azúcar quemada/ amargo • Soluble en agua Caramelización: fragmentación melanoidinas Azucares O C2H5 Ácidos sacáricos O CH3 Furfural N Furanos, furanonas,lactonas Pironas, aldehídos, cetonas Ácidos, ésteres, pirazinas N CH3 CH3 N CH2CH3 N CH3 CH3 OH O Etil-maltol OH H3C N CH3 H3C N O maltol 2,3,5-trimetilpirazina 2,5-dimetilpirazina 2-etil5(6)dimetilpirazina Amoniaco y SO2 • Favorecen la producción de pigmentos obscuros de elevado peso molecular • Usos – Bebidas de cola Color • absorbancia de caramelo al 0.1% (w/v) en agua, • celda de 1-cm a 430 y 610 nm • base al contenido de sólidos Caramelo tipo I • Simple o cáustico sin aditivos • Estable en solución alcohólica al 75% • Usos – Tequila, – Ron – Etc. Caramelo tipo II • Sulfatado • En presencia de ácidos o bases y SO2 • Usos – Extractos vegetales – Aderezos – coñac Caramelo tipo III (Amoniacal) • • • • • En presencia de ácidos o bases y sales de Amonio Color oscuro e intenso Estable en soluciones salinas al 20% Estable a pH 3 Usos – Cerveza – Salsas y aderezos – Productos horneados Clase IV • Sulfato- amonio • En presencia de ácidos o bases, SO2 y sales de amonio • Color oscuro e intenso • Estable en soluciones salinas al 20% • Estable a pH menor a 2 • Usos – Bebidas de cola – saborizantes Colorantes artificiales Colorantes FD&C • Colorante puro en polvo o gránulos (deben disolverse para su uso) • Tinturas: disolución 85% colorante puros Pigmentos de laca grado alimentario • tinturas FD&C mezcladas con hidróxido de aluminio • solubles en lípidos y en algunos solventes orgánicos • Se suspenden en vehículos (glicerina, propilenglicol o la sacarosa), cubiertas duras de los caramelo, caramelos duros, chicle, chocolate, etc. 81 Colorantes sintéticos • FD&C (colors for use in foods, drugs and cosmetics) • D&C (colors for use in drugs and cosmetics when in contact with mucous, membranes or ingested) • Ext. D&C (colors for use in products applied externally). Colorantes sintéticos aprobados para su uso en alimentos FD&C Nombre común Amarillo 5 FD&C Tartrazina Amarillo 6 FD&C Azul 1 FD&C Azul 2 FD&C Rojo 3 FD&C Clase química Azo Límite máximo1 (mg/kg) 30-300 Amarillo ocaso Azo 30 a 300 Azul brillante Trifenilmetano 100-300 Indigotina Indigoide 6-500 Xanteno 2-100 Eritrosina Rojo 40 FD&C Rojo Allura Azo 20-300 Verde 3 FD&C Verde rápido Trifenilmetano 100-500
