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.
