FACULTAD DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL Escuela profesional de ingeniería agroindustrial ASIGNATURA : Tecnología de productos no alimentarios TEMA : TANINOS Y SUBERINAS DOCENTE : Ing. Alejandro Cruz Rengifo. ALUMNOS : SEGUNDO JOSE GONZALES QUISPE ROBINSON RAMIREZ TICLIAHUANCA CARLOS EDUARDO TORRES VILLANUEVA JHON KENNY RUIZ MORA KEVIN POOL SALAS GARCIA DAVID MELENDEZ SALAZAR TARAPOTO – SAN MARTÍN TANINOS Y SUBERINAS TANINOS Los taninos son compuestos sintetizados de forma natural por las plantas. En función del origen botánico del tanino éste pertenecerá a un grupo químico distinto, pero todos pueden unirse a proteínas. Esto nos explica el empleo de taninos en vinifi cación: en mosto pueden usarse como agentes clarifi cantes y en vino como aditivo. Nuestros taninos protegen y refuerzan la estructura, el cuerpo y la fruta de los vinos, destacando las características varietales. Son seleccionados en base a estrictos controles de pureza y calidad, para obtener vinos redondos, armoniosos y aterciopelados. El término tanino fue originalmente utilizado para describir ciertas sustancias orgánicas que servían para convertir a las pieles crudas de animales en cuero, proceso conocido en inglés como tanning ("curtido" en español). Se extraen de las plantas con agua o con una mezcla de agua y alcohol, que luego se decanta y se deja evaporar a baja temperatura hasta obtener el producto final. Los taninos tienen un ligero olor característico, sabor amargo y astringente, y su color va desde el amarillo hasta el castaño oscuro. Expuestos al aire se tornan oscuros y pierden su efectividad para el curtido. Los taninos se utilizan en el curtido porque reaccionan con las proteínas de colágeno presentes en las pieles de los animales, uniéndolas entre sí, de esta forma aumenta la resistencia de la piel al calor, a la putrefacción por agua, y al ataque por microbios. Químicamente son metabolitos secundarios de las plantas, fenólicos, no nitrogenados, solubles en agua y no en alcohol ni solventes orgánicos. Abundan en las cortezas de los robles (donde están especialmente concentrados en las agallas) y los castaños, entre otros árboles. CLASIFICACIÓN La fórmula C14H14O11, considerada en algunos libros como la del tanino común, es sólo aproximada, ya que son polímeros complejos. Hay dos categorías de taninos, clasificados basándose en su vía de biosíntesis y sus propiedades químicas: los taninos condensados y los taninos hidrolizables. 1. LOS TANINOS CONDENSADOS (a veces también llamados proantocianidinas) son polímeros de un flavonoide llamado antocianidina. Es común encontrarlos en la madera de las plantas leñosas. Estos taninos estabilizan la materia colorante. Taninos de uva – Pepita: Procianidol Índice de polimerización: 20 monómeros – Hollejo: Prodelfi nidol + Procianidol Epigalocatequina Índice de polimerización: 80 monómeros Taninos de Quebracho – Elagitaninos + Proantocianidinas 2. LOS TANINOS HIDROLIZABLES son polímeros heterogéneos formados por ácidos fenólicos, en particular ácido gálico, y azúcares simples. Son más pequeños que los taninos condensados y son hidrolizados con más facilidad, sólo basta ácido diluido para lograrlo. La mayoría tiene una masa molecular entre 600 y 3.000. Galotaninos: Efecto antioxidante – “Nuez de agalla” o quiste por hipertrofi a de los tejidos vegetales de la madera producido por la picadura de insectos – Taninos de Leguminosa Elagitaninos: Refuerzan la estructura y protegen los vinos durante el envejecimiento – Tanino de castaño – Tanino de roble FUNCIONES El contenido en taninos es un carácter valorado en enología. En las plantas cumplen funciones de defensa ante el herbivorismo. Los taninos en general son toxinas que reducen significativamente el crecimiento y la supervivencia de muchos herbívoros cuando se adicionan a su dieta. Además, tienen potencial de producir rechazo al alimento ("antifeedants" o "feeding repellents") en una gran diversidad de animales. Los mamíferos como la vaca, el ciervo y el simio característicamente evitan a las plantas o partes de las plantas con alto contenido de taninos. Las frutas no maduras, por ejemplo, con frecuencia tienen altos contenidos de taninos, que pueden estar concentrados en las capas celulares más externas de la fruta. Es interesante el dato de que los humanos usualmente prefieren un cierto nivel de astringencia en las comidas que contienen taninos, como las manzanas, las zarzamoras, y el vino tinto. Recientemente, son los taninos del vino tinto los que mostraron poseer propiedades de bloquear la formación de endotelina-1, una molécula señal ("signaling molecule") que produce la constricción de los vasos sanguíneos (Corder et al. 20011 ), lo cual disminuiría el riesgo de enfermedades cardíacas a aquellos que consuman vino tinto en forma moderada. Los herbívoros que habitualmente se alimentan de material rico en taninos parecen poseer algunas interesantes adaptaciones para eliminar los taninos de sus sistemas digestivos. Por ejemplo, algunos mamíferos como los ratones y los conejos, producen proteínas en la saliva que tienen un alto contenido de prolina (25-45%), que tiene una gran afinidad por los taninos. La secreción de estas proteínas es inducida por la ingestión de comida con un alto contenido de taninos, y su efecto es la disminución en una medida importante de los efectos adversos de la ingestión de taninos (Butler 1989 3 ). La alta cantidad de residuos de prolina le otorga a estas proteínas una conformación muy flexible y abierta, y un alto grado de hidrofobia que facilita su unión con los taninos. Los taninos de las plantas también funcionan como defensas contra los microorganismos. Por ejemplo, el corazón de madera muerta de muchos árboles contiene altas concentraciones de taninos que ayudan a prevenir el desmoronamiento por ataques de hongos y bacterias patógenos. Los taninos son compuestos fenólicos que abundan en muchas plantas y frutos. Son hidrosolubles, de sabor áspero y amargo. Su composición química es variable, pero poseen una característica común, la de ser astringentes y coagular los alcaloides, albúminas y metales pesados. Son polvos amorfos de color amarillento, aspecto grasiento, poco denso, solubles en agua y alcohol, e insolubles en éter, benceno y cloroformo; cuando se calientan a 210º C. se descomponen produciendo dióxido de carbono y pirogalol. Los taninos son compuestos sintetizados de forma natural por las plantas. En función del origen botánico del tanino éste pertenecerá a un grupo químico distinto, pero todos pueden unirse a proteínas. Esto nos explica el empleo de taninos en vinifi cación: en mosto pueden usarse como agentes clarifi cantes y en vino como aditivo. Nuestros taninos protegen y refuerzan la estructura, el cuerpo y la fruta de los vinos, destacando las características varietales. Son seleccionados en base a estrictos controles de pureza y calidad, para obtener vinos redondos, armoniosos y aterciopelados. USOS INDUSTRIALES En la industria se utilizan para la fabricación de tintas y el curtido de pieles, gracias a la capacidad de los taninos para trasformar las proteínas en productos resistentes a la descomposición. En este proceso se emplean determinados taninos, los más utilizados son los procedentes de la acacia, el castaño, la encina, el pino o la bastarda. Se emplean en la industria textil por su capacidad de reaccionar con las sales férricas, los cuales dan lugar a productos negro-azulados adecuados para tintes. Igualmente son utilizados como mordientes para la aplicación de tintes en tejidos, coagulantes de gomas, o aprestos para papeles o sedas. En alimentación, los taninos originan el característico sabor astringente a los vinos tintos (de cuyo bouquet son, en parte, responsables), al té, al café o al cacao. Las propiedades de precipitación de los taninos son utilizadas para limpiar o clarear vinos o cerveza. USOS MEDICINALES En medicina se prescriben por su acción astringente, hemostática, antiséptica y tonificante. La propiedad ya comentada de coagular las albúminas de las mucosas y de los tejidos, crean una capa seca, aislante y protectora que reduce la irritación y el dolor sobre la piel. Externamente, los preparados a base de drogas ricas en taninos, como las decocciones, se emplean para detener pequeñas hemorragias locales; en inflamaciones de la cavidad bucal, catarros, bronquitis, quemaduras, hemorroides, etc. Internamente, son útiles contra la diarrea, enfriamiento intestinal y afecciones vesiculares, aunque pueden producir alguna intolerancia en personas con estómago delicado, por ello es conveniente administrar en forma de tisanas maceradas, con objeto de extraer también de la planta otras sustancias activas. Los taninos también son útiles como contraveneno en caso de intoxicación por alcaloides vegetales. No es aconsejable consumir plantas con alto contenido en taninos durante un periodo prolongado de tiempo, ya que inhiben la absorción por el organismo de determinadas vitaminas y minerales, tales como el calcio y el hierro. LOCALIZACION Los taninos se encuentran en gran cantidad de árboles, siendo las agallas de roble y la corteza de zumaque las mejores materias para su obtención. También se utilizan las hojas del aliso, nogal, frambueso, fresal y zarza; frutos y hojas del arándano; sumidades de agrimonia; raíz de tormentila, bistorta y pimpinela, entre otros. Para la extracción de los taninos se utiliza una mezcla de agua y alcohol, o simplemente agua; posteriormente se decanta y evapora a baja temperatura para obtener el producto final. EXTRACCIÓN En el procedimiento de tipo industrial, encontramos el de "difusión en tanque abierto", el de "colado", el de "cocción", el de "autoclave", el de "Contra corriente o Sistema de lixiviación". Cada uno de ellos es útil para extraer los taninos de partes diferentes de la planta. En el de "difusión en tanque abierto", adecuado para corteza, frutos y hojas, se utilizan unos tanques grandes de madera o cobre que utilizan agua calentada a vapor, en los cuales se va poniendo el material desmenuzado por tiempos y se rotan de forma que el agua nueva siempre entre en contacto con el material más lixiviado, en contracorriente con el llenado de material. La temperatura debe estar siempre por debajo del punto de ebullición (normalmente a 60 u 82 °C) para evitar que los taninos precipiten y se oscurezcan. Cuando el agua sale finalmente por el primer compartimento ya está más o menos concentrada. El procedimiento en total dura unos 3 o 4 días. En el de "colado", recomendado para cortezas y hojas, se llena un depósito con el material desmenuzado y se lo somete a vapor de agua. Posteriormente se rocía con agua caliente y el agua, que ya es "jugo curtiente", se retira o "cuela" por el fondo del depósito. Tarda la mitad de tiempo del de difusión en tanque abierto. En el de "cocción", utilizado para la madera, primero el material se desmenuza bien en astilladoras (parecido a como se hace la pulpa para papel, pero más desmenuzado), y ese material bien desmenuzado se vierte en depósitos donde se llena de agua y se hierve. Cuando el agua alcanza la mayor concentración posible de taninos se llama "licor", y la que sale del primer depósito se vierte en el segundo repitiendo el proceso, y luego a un tercer depósito. El calentado produce tanato de hierro por lo que en la última etapa se agrega sulfito sódico o bisulfito sódico y se mantiene en agua fría. El proceso tarda un día en realizarse. La madera desmenuzada de residuo no se desecha, sino que puede utilizarse para fabricar papel, aglomerados o combustible. En el de "autoclave", también utilizado para la madera bien desmenuzada, se utilizan las autoclaves donde se alcanzan temperaturas mayores al punto de ebullición del agua, y en las autoclaves modernas los ciclos de carga y descarga del agua en los depósitos son sólo de unos minutos, completándose el proceso en unos 45 minutos. El método es más económico que el de cocción porque utiliza menos agua. Al igual que en el procedimiento de cocción, se produce tanato de hierro, y la madera residual se puede utilizar en la fabricación de papel, aglomerados y combustible. En el "Contra corriente o Sistema de lixiviación", también se utilizan unos compartimentos donde se pone el material, en éstas el disolvente circula a contracorriente en forma continua (en lugar de ser transvasado de tanque en tanque), hasta salir concentrado por un vertedero en el primer compartimento. El aparato comúnmente utilizado se llama "clasificador de plataformas múltiples", es un tanque con 2 a 6 compartimentos. SUBERINA La suberina es un polímero natural (biopolímero) producido por las paredes celulares de algunas células de las plantas y que es pobremente comprendido. Al igual que la cutina, la suberina es formada por ácidos grasos hidróxidos y epóxidos unidos por enlaces éster. La diferencia es que la suberina contiene ácidos dicarboxílicos, una mayor cantidad de componentes de cadena larga y una cantidad significativa de compuestos fenólicos como parte de su estructura. COMPOSICIÓN DE LOS MONÓMEROS Suberina es, in situ, un polímero insoluble y su obtención a partir de tejidos suberizados es lograda mediante reacciones de despolimerización. Dicha despolimerización se realiza por cualquier reacción que rompa enlaces éster; como la hidrólisis, alholosis e hidrogenolisis. la mezcla resultante puede ser analizada por cromatografía de gas acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). El glicerol es una de los principales monómeros de la suberina (en algunas especies), tanto que puede llegar a representar hasta el 26% del total de la mezcla de los monómeros; sin embargo, los αω diácidos de cadena larga y los α-ω hidroxiácidos de cadena larga son importantes también. Además, la suberina presenta pequeñas cantidades de 1-alcanoles y 1-ácidos alcanoicos. Con lo que se sabe a la fecha se ha propuesto un modelo tentativo sobre la composición macromolecular de la suberina. En este modelo el poliéster alifático de suberina corresponde a la lamela de las paredes celulares de células suberizadas. Los monómeros de cadena larga estarían orientados al plano de la lamela con sus cadenas extendidas. Los monómeros de suberina de cadena larga tienen longitudes de cadena de 16, 18 y 22 carbonos. Los 1-alcanoles y las 1-ácidos alcanoicos, los cuales no pueden contribuir al crecimiento del biopolímero debido a que solo tienen un solo grupo funcional, están presentes en pequeñas cantidades. BIOSÍNTESIS Y DEPOSICIÓN A pesar de su importancia fisiológica su biosíntesis y deposición permanecen enigmáticas. Sin embargo, se ha propuesto un modelo, basado en Arabidopsis para estos dos fenómenos fisiológicos. APLICACIONES La estructura, única, de la suberina y la singularidad de algunos de sus monómeros constituyentes permite múltiples usos potenciales. Por ejemplo, la suberina es parte importante del corcho. Debido a las propiedades dadas por las paredes de las células suberizadas y su estructura celular asociada el corcho tiene propiedades como: baja densidad, baja permeabilidad a los gases y agua, baja conductividad del calor (por lo que protege al árbol frente a incendios), alta elasticidad y estabilidad química. Por lo anterior el corcho ha sido usado en una miríada de productos entre los que destacan los glóbulos aglutinantes, paneles para paredes y pisos, sellador de motores (en combinación con neoprenos). Además, los productos de la suberina tienen implicaciones farmacéuticas; se ha visto que la suberina inhibe la mutagénesis y trabaja como un absorbente de carcinogénesis.
