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• Luz Marina Gomez Orihuela

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA II CICLO DE ACTUALIZACION PROFESIONAL EN INGENIERIA QUIMICA

PROYECTO DE INGENIERIA

“COLORANTES NATURALES”

PRESENTADO POR

:

Bach. Vladimir Sulca Ayala

AYACUCHO-PERÚ 2 007

ÍNDICE INTRODUCCION.......................................................8 OBJETIVOS.........................................................10 1. OBJETIVOS GENERALES:...........................................10 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:.........................................10 CAPÍTULO I........................................................11 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA............................................11 EL COLOR Y COLORANTES NATURALES...................................11 1. LA LUZ.........................................................11 1.1. LA LUZ COMO UNA ENERGÍA VIBRATORIA DE NATURALEZA ELECTROMAGNÉTICA........11 1.2. EL ESPECTRO VISIBLE..............................................13 2. EL COLOR.......................................................13 2. EL COLOR.......................................................14 2.1. DEFINICIÓN.....................................................14 3. EL COLOR Y LAS COSAS...........................................15 3.1. DEFINICIÓN.....................................................15 3.2. APLICACIONES....................................................15 4. LOS COLORANTES.................................................17 4.1. DEFINICIÓN.....................................................17 4.2. CLASIFICACIÓN...................................................17 4.3. APLICACIONES....................................................17 5. LA QUÍMICA DE LOS COLORES......................................18 5.1. DEFINICIÓN.....................................................18 5.2. IMPORTANCIA DE LOS COLORANTES NATURALES ORGÁNICOS.....................18 5.3. CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES....................................19 5.4. DENOMINACIONES DE LOS COLORANTES:..................................19 5.5. CLASIFICACIÓN DE COLORANTES SEGÚN LA FAO/OMC(NÚMEROS E)..............20 CUADRO 1: LISTA ORDENADA: RELACIÓN NÚMERO-TIPO...........................20 CUADRO 2: LISTA ORDENADA: RELACIÓN POR FUNCIÓN...........................20 6. REQUSITOS EXIGIDOS EN COLORANTES PARA SU USO...................23 6.1. REQUISITOS EXIGIDOS..............................................24 6.2. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD..................................25 6.3. FORMAS DE USO DE LOS COLORANTES...................................27 6.4. PROGRAMA DE CERTIFICACIÓN DE LOS COLORANTES.........................28 CAPÍTULO II.......................................................30 LOS COLORANTES NATURALES, CLASIFICACIÓN...........................30 1. COLORANTES NATURALES...........................................30 2. CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES................................32 2.1. COLORANTES NATURALES.........................................32 2.2. COLORANTES ARTIFICIALES......................................32 3. COLORANTES NATURALES DE ORIGEN ANIMAL..........................32 3.1. LA COCHINILLA (DACTILOPIUS COCCUS)...............................33 A) DEFINICIÓN.......................................................33 B) OBTENCIÓN........................................................34 C) EXTRACCIÓN.......................................................35 D) MERCADO..........................................................35 E) UTILIZACIÓN.......................................................35 – USO EN BIOLOGÍA MOLECULAR...........................................36 F) EFECTOS EN EL ORGANISMO............................................36 3.2. LA PURPURA...................................................36 4. COLORANTES NATURALES DE ORIGEN VEGETAL.........................38 5. ALGUNOS COLORANTES DE ORIGEN VEGETAL...........................39 DESCRIPCION DE LAS PLANTAS........................................39 CURCUMA:............................................................59 GASTRONOMÍA.........................................................60 - 2 -

CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA...............................................60 NOMBRE BINOMIAL: CROCUS SATIVUS L......................................60 FLOR DE SAFFRON CROCUS CON ESTIGMAS ROJOS................................60 AMARANTO............................................................61 AMARANTHUS TRICOLOR...................................................61 CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA...............................................61 PLANTA DE CHILE FLORIDA...............................................62 CAPSICUM............................................................62 CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA...............................................62 CARACTERÍSTICAS......................................................63 USO GASTRONÓMICO.....................................................63 ACHIOTE.............................................................64 BIXA ORELLANA........................................................64 CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA...............................................64 NOMBRE BINOMIAL: BIXA ORELLANA.........................................64 USOS...............................................................64 CULTIVO.............................................................66 USO ALIMENTICIO......................................................66 CAPÍTULO III......................................................69 COLORANTES OBTENIDOS A PARTIR DE LOS VEGETALES Y ANIMALES.........69 1) COLORANTE E100.................................................69 1.1. VARIANTES......................................................69 1.2. CÚRCUMA......................................................70 1.3. USOS..........................................................70 1.4. CURCUMINA......................................................70 1.4.1. DATOS TÉCNICOS................................................70 1.4.2. GENERAL......................................................71 1.4.3.PROPIEDADES...................................................71 1.4.4. CUIDADOS.....................................................72 1.4.5. USOS........................................................72 1.4.6. EFECTOS EN EL ORGANISMO........................................72 1.5. E100I (CURCUMINA)..............................................73 1.6. COLORANTE E100II...............................................73 1.5.2. CURRY.......................................................73 2. COLORANTE E101.................................................74 2.1. GENERALIDADES Y USOS.............................................74 2.2. EFECTOS EN EL ORGANISMO..........................................75 2.3. VITAMINA B2....................................................75 2.4. COLORANTES E-101A, E-106.......................................76 2.4.1. FOSFATO DE LACTOFLAVINA........................................76 2.4.2. PROPIEDADES..................................................77 3. COLORANTE E-102................................................77 3.1. TARTRACINA.....................................................77 3.2. EFECTOS EN EL ORGANISMO..........................................78 3.3. USOS..........................................................79 3.4. CONTROVERSIA....................................................79 4. COLORANTE E104.................................................80 4.1. QUINOLEÍNA.....................................................80 4.2. DATOS TÉCNICOS..................................................80 4.3. FÓRMULA QUÍMICA.................................................81 DATOS TÉCNICOS.......................................................81 4.4. PROPIEDADES FÍSICAS..............................................81 4.5. PROPIEDADES QUÍMICAS.............................................81 4.6. HISTORIA.......................................................81 4.7. APLICACIONES....................................................82 5. COLORANTE E107.................................................83 5.1. E107: AMARILLO 2G (AMARILLO ALIMENTARIO 5, AMARILLO ÁCIDO 17)........83 5.2. DATOS DEL COLORANTE.............................................83 5.3. EFECTOS COLATERALES:.............................................83 - 3 -

5.4. RESTRICCIONES DIETÉTICAS:.........................................83 6. COLORANTE E110.................................................84 6.1. DENOMINACIÓN:...................................................84 6.2. CARACTERÍSTICAS.................................................84 6.3. INGESTA DIARIA:.................................................84 6.4. EFECTOS COLATERALES:.............................................84 6.5. RESTRICCIONES DIETÉTICAS:.........................................85 7. COLORANTES E-120, E-122, E-123 Y E-124..........................85 7.1. ÁCIDO CARMÍNICO.................................................85 7.2. PROPIEDADES....................................................86 7.2.1. ÁCIDO CARMÍNICO...............................................86 7.2.2. INFORMACIÓN GENERAL............................................86 7.2.3. PROPIEDADES FÍSICAS............................................86 7.2.4. PROPIEDADES QUÍMICAS...........................................86 7.3. EL CARMÍN......................................................87 7.3.1. PRODUCIÓN DEL COLORANTE........................................87 7.3.2. USOS........................................................88 7.3.3. REACCIONES ALÉRGICAS AL CARMÍN...................................88 8. COLORANTE E127.................................................89 8.1. ORIGEN:.......................................................89 8.2. FUNCIÓN & CARACTERÍSTICAS:........................................89 8.3. INGESTA DIARIA:.................................................89 8.4. USOS:.........................................................89 8.5. POSIBLES EFECTOS SECUNDARIOS:.....................................89 9. COLORANTE E128.................................................90 DISTINTOS TIPOS......................................................90 9.1. ORIGEN:.......................................................90 9.2. FUNCIÓN & CARACTERÍSTICAS:........................................90 9.3. PRODUCTOS:.....................................................90 9.4. INGESTA DIARIA:.................................................90 9.5. EFECTOS COLATERALES:.............................................90 10. COLORANTE E131................................................91 10.1. EFECTOS EN EL ORGANISMO.........................................91 10.2. DATOS TÉCNICOS.................................................91 10.3. COLORANTE ÍNDIGO...............................................91 10.4. FUENTES Y USOS.................................................92 10.5. LOS AVANCES EN LA TECNOLOGÍA DE TEÑIDO.............................93 10.6. PROPIEDADES QUÍMICAS............................................94 10.7. CHEMICAL SYNTHESIS..............................................95 11. COLORANTE E133................................................96 12. COLORANTE E140................................................96 12.1. LA CLOROFILA..................................................96 12.2. FUNCIÓN.......................................................97 12.3. DATOS TÉCNICOS.................................................97 12.4. ESTRUCTURA QUÍMICA..............................................98 12.5. LOCALIZACIÓN EN LAS CÉLULAS......................................99 12.6. ESPECTRO DE ABSORCIÓN Y COLOR...................................100 12.7. DIVERSIDAD Y DISTRIBUCIÓN TAXONÓMICA..............................101 12.8. ECOLOGÍA.....................................................103 12.9. HISTORIA.....................................................103 12.10. LA CLOROFILA EN LA TECNOLOGÍA ALIMENTARIA........................103 12.11. UTILIZACIÓN.................................................104 12.12. EFECTOS EN EL ORGANISMO.......................................104 13. COLORANTE E150...............................................104 13.1. TIPOS DE CARAMELO.............................................105 13.2. APLICACIONES..................................................105 13.3. LEGISLACIÓN ALIMENTARIA.........................................106 13.4. SACAROSA.....................................................106 14. COLORANTE E160 (CAROTENOS).....................................107 - 4 -

14.1. DATOS GENERALES...............................................107 14.2. PROPIEDADES..................................................107 14.3. ISÓMEROS ESTRUCTURALES.........................................108 15. COLORANTE E160A..............................................109 CAROTENOIDE........................................................109 15.1. LICOPENO.....................................................111 15.2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL LICOPENO.................................111 15.3. FUENTES DEL LICOPENO...........................................111 15.4. MECANISMO DE ACCIÓN DEL LICOPENO.................................113 15.5. BENEFICIOS DEL LICOPENO........................................113 15.6. UTILIDAD DEL LICOPENO..........................................114 15.7. LICOPENO COMO COLORANTE........................................115 16. COLORANTE E160B...............................................116 16.1. PROPIEDADES..................................................116 16.2. EFECTOS EN EL ORGANISMO........................................116 17. COLORANTE E160C (PAPRICA)....................................116 CAPSICUM (CAPSAICINA)................................................116 18. COLORANTE E161...............................................117 18.1. XANTÓFILAS...................................................117 18.2. VARIANTES....................................................118 18.3.PROPIEDADES...................................................118 18.4. APLICACIONES..................................................119 19. COLORANTE E162...............................................120 19.1. BETANINA.....................................................120 19.2 COLORANTE E-162...............................................120 19.3. UTILIZACIÓN..................................................120 19.4. PROPIEDADES..................................................120 19.5. LEGISLACIÓN..................................................121 20. COLORANTE E163...............................................121 20.1. ANTOCIANINA..................................................121 20.2. CARACTERÍSTICAS...............................................122 20.3. PRESENCIA....................................................123 21 COLORANTE E172................................................124 21.1. ORIGEN:.....................................................124 21.2. OTROS NOMBRES.................................................124 21.3. FUNCIÓN & CARACTERÍSTICAS:......................................125 22. COLORANTE E181 (TANINOS).......................................125 22.1. CLASIFICACIÓN.................................................126 22.2. FUNCIONES....................................................126 22.3. EXTRACCIÓN...................................................128 22.4. ÁCIDO TÁNICO.................................................131 22.4.1.ALIMENTOS...................................................131 22.4.2. PROPIEDADES................................................131 22.4.3. EMPLEO....................................................132 22.5. TANINO CONDENSADO.............................................132 23. ANÁLISIS DE TOXICIDAD DE LOS COLORANTES......................133 CAPÍTULO IV......................................................141 APLICACIÓN DE LOS COLORANTES.....................................141 1 LICORES Y DERIVADOS (COCTELES).................................141 1.1. USO DE COLORANTES:.............................................141 1.2. TIPOS DE LICORES Y COLORES QUE TIENEN.............................142 2. REFRESCOS Y GASEOSAS..........................................144 2.1. GASEOSAS....................................................144 2.2. INGREDIENTES COMUNES............................................144 3. PASTELERIAS, PANADERIAS.......................................146 3.1. COLORANTES....................................................146 3.2. USOS:........................................................147 AMARILLO HUEVO 50 G.................................................147 AMARILLO LIMÓN 50 G.................................................147 - 5 -

AZUL PURO 50 G.....................................................147 AZUL TURQUESA 50 G..................................................148 BRONCE EN POLVO 15 G................................................148 MARRON PARDO COLA 50 G..............................................148 MORADO 50 G........................................................148 NARANJA BRILLANTE 50 G...............................................148 NARANJA 50 G.......................................................148 NEGRO BRILLANTE 50 G................................................148 ORO EN POLVO 20 G..................................................148 LINEA DE COLORANTES ALIMENTARIOS EN POLVO, PARA USAR EN COCINA O PASTELERÍA.. .148 3.3. INGREDIENTES PARA PRODUCTOS DE PASTELERÍA Y CONFITERÍA...............149 4. HELADERIAS....................................................149 5. CARAMELOS Y CHICLES...........................................150 5.1. CARAMELO......................................................150 5.2. FABRICACIÓN:..................................................150 5.3. COMERCIALIZACIÓN:..............................................151 6. PERFUMERIAS Y COSMÉTICOS......................................151 6.1. COSMÉTICOS....................................................151 6.2. COMPONENTES DE UN COSMÉTICO.................................152 6.3. PROPÓSITO.....................................................152 6.4. TIPOS DE COSMÉTICOS.............................................152 6.5. INGREDIENTES...................................................153 7. ARTESANÍA:....................................................155 7.1. TÉCNICAS DE TINTADO DE FIBRAS...............................155 7.1.1. LOS TINTES: PROCESOS DE TINCIÓN Y PREPARACÍÓN...................155 7.2. LOS MORDIENTES: MODO DE EMPLEO.................................157 7.3. EXPERIENCIA 1. TEÑIDO CON COCHINILLA (SIN MORDIENTE)...........158 7.4. EXPERIENCIA 2. TEÑIDO CON COCHINILLA (CON MORDIENTE)...........159 8. OTRAS APLICACIONES............................................159 CAPÍTULO V.......................................................160 RESULTADOS.......................................................160 1. EXPLOTACION DE LOS COLORANTES NATURALES.......................160 2. EL PERÚ COMO EXPORTADOR DE COLORANTES NATURALES...............161 2.1. PROBLEMÁTICA...................................................161 2.2. EXPORTACIÓN DE COLORANTES EN EL PERÚ..............................162 2.3. LOS MERCADOS DE EXPORTACIÓN......................................162 2.4. PRECIOS DE LOS PRINCIPALES COLORANTES DEL PERÚ......................163 3. SITUACIÓN DEL PERÚ COMO PRODUCTOR DE COLORANTES NATURALES. . . .163 4. CONCLUSIONES..................................................165 5. RECOMENDACIONES...............................................166 BIBLIOGRAFÍA:....................................................167

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INTRODUCCION Las antiguas culturas nos han heredado una cantidad de conocimientos sobre las cualidades de las plantas de nuestro país, cualidades como propiedades curativas en algunas de ellas, otras que son muy ricas en nutrientes y se utilizan como alimento y muchas otras con propiedades tintóreas. A través de la historia, los hombres han trabajado los textiles y se las han ingeniado para teñir las telas con colores logrados por plantas y esta técnica aun se sigue manteniendo en uso. Las culturas Preincas e Incas fueron las primeras en utilizar productos naturales tales como semillas, flores y raíces para extraer colorantes y darle vida a sus cuerpos, alimentos y vestimentas, ejemplo claro de ello tenemos los famosos mantos de Paracas, que hasta hoy preservan su color. Se sabe también que en la época de la Colonia, México exportaba grandes cantidades de palo de Campeche; Brasil el añil, entre otros, a los mercados europeos. La invención de las anilinas a partir de los derivados del carbón mineral desplazó ventajosamente a los colorantes naturales del mercado internacional. Pero hay colorantes naturales como el añil y la grana o cochinilla (entre los de origen animal) que aun se siguen utilizando ya que los colorantes orgánicos no han podido igualarlos; sin embargo, esta practica si no se continua va a tender a desaparecer. Aunque la industria química moderna ha tenido muchos avances en el ramo de los colorantes sintéticos, han generado una industria altamente contaminante que aun no han podido solucionar el problema de sus residuos. América Latina con toda la riqueza de su biodiversidad, la variedad de especies de plantas tintóreas existentes en sus - 7 -

diversos ecosistemas colorantes.

contiene

un

tesoro

inestimable

de

Según la ONG Conservation International, entre los 17 países más ricos del mundo en biodiversidad, Perú y Brasil se encuentran entre los primeros lugares: tienen 23% del total de especies del planeta. Solamente en la Amazonía se tiene 20.000 especies; además existen especies vegetales de la Cordillera Andina, los Campos de la Patagonia, la zona Atlántica, las Serranías y las Zonas Costeras. Los bosques tropicales lluviosos son famosos alrededor del mundo por ser el hogar de miles de especies de plantas y animales. en estos lugares se encuentran el 25% de la biodiversidad mundial. La importancia de preservar estos recursos naturales y vivir en armonía con la naturaleza es probablemente el mejor legado de nuestros antecesores. Nuestro país tiene una rica tradición histórica como fuente de colorantes naturales, así tenemos que nuestros antepasados utilizaban productos vegetales, como el molle para teñir sus tejidos; una muestra de ello lo tenemos en los bellos y policromos mantos de la Cultura Paracas.

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OBJETIVOS Para la realización del presente trabajo se ha contado con documentación confiable, se ha recopilado información de diversas entidades, como también de material bibliográfico e Internet, para llegar a los objetivos trazados. Los objetivos del presente trabajo son: 1. OBJETIVOS GENERALES: a) Estudiar los colorantes naturales, desde la materia prima, extracción y aplicación en las diferentes líneas de industria. b) Dar a conocer el impacto de los colorantes naturales, desde la artesanía, las diversas industrias, hasta las nuevas investigaciones, y de cómo en la industria peruana incipiente genera empleo, y volúmenes de exportación. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: a) Dar a conocer la gran importancia que tienen los colorantes naturales en la actualidad, en las diversas líneas de industria. b) Conocer la naturaleza química de los colorantes naturales, los pro y contra de sus aplicaciones. c) Proponer un modelo de desarrollo de competitividad en lo que respecta a la explotación de los colorantes naturales, para alcanzar los estándares de calidad para su exportación.

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CAPÍTULO I

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA EL COLOR Y COLORANTES NATURALES

1. LA LUZ 1.1. La luz como una electromagnética.

energía

vibratoria

de

naturaleza

La luz (del latín lux, lucis) es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas llamadas fotones, capaz de ser percibida por el ojo humano y cuya frecuencia o energía determina su color. La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y aplicaciones se denomina luminotecnia. La historia del conocimiento de interesante, a lo cual resumiremos:

la

luz

es

sumamente

― Desde que Isaac Newton formuló (año 1670) su teoría corpuscular desde la Academia de Ciencias de Londres, se mantuvo durante más de un siglo. Para Newton, la luz era un chorro de partículas emanadas de una fuente (la fuente de luz) y que introducidas en el ojo producían la sensación visual. ― Huygens y Hook, contemporáneos de Newton, formularon otra teoría, la ondulatoria, pero fue acallada en su momento. ― Tuvo que llegar el siglo XIX y, acumuladas muchas pruebas contra la teoría de Newton, Thomas Young replanteó la teoría ondulatoria con experimentos suyos, continuados por Agustín Fresnel, que añadió razonamientos matemáticos, - 10 -

para 1830 la antigua teoría de Huygens era plenamente aceptada: La luz es una energía ondulatoria. Con ello se explican las propiedades fundamentales de la luz conocidas hasta ese momento. ― En 1860 Maxwell publica su teoría según la cual las ondas de la luz son de naturaleza electromagnética. ― En 1887 Hertz confirma la teoría de Maxwell produciendo y detectando dichas ondas electromagnéticas en el laboratorio. Las propiedades y las leyes de la luz quedan explicadas y demostradas; pero en ese momento surgen otras cuestiones, como "el fenómeno fotoeléctrico" descubierto por Hertz, que hacía temer que Newton tenía su parte de razón. ― Finalmente Albert Einstein, refunde en 1905 todas las teorías antiguas, modernas y contemporáneas a él, volviendo a la teoría corpuscular además de la ondulatoria. ― Sentados los inicios de la teoría cuántica de la luz, ésta queda aceptada desde los años 20 del presente siglo. Hoy día, la física nuclear exige un nivel de conocimientos tan elevado que avanzar en el razonamiento sobre esta cuestión queda fuera de nuestro alcance. Para los tiempos actuales, antes de finalizar la primera década de SIGLO XXI, ya es indispensable tomar en consideración las nuevas y revolucionarias teorías científicas acerca de la percepción de la luz y del color por el ser humano. Por hoy se sabe que nuestros sentidos son importantes captores de información acerca de cuanto nos rodea, pero que esa cantidad de información es bastante menor de lo que llegamos a entender; dicho de otro modo, lo que sabemos por los sentidos es mucho menos de lo que en realidad sabemos acerca de cuanto vemos, oímos, olemos, gustamos y palpamos. Pero lo que ya se da por sentado es que eso que hemos llamado nuestra percepción sensorial es sólo en una pequeña parte nuestra percepción mediante los sentidos, y que es nuestro cerebro el principal y decisivo autor en del producto cognoscitivo sensorial. - 11 -

La gran teoría de la luz y del color que cada persona tenemos elaborada en la experiencia de cada día, en toda nuestra vida, es esencialmente un producto cerebral humano. Lo que nuestros ojos entregan a nuestro cerebro es mucho menos de lo que en nosotros haya almacenado como conocimiento visual. No vivimos sólo con una percepción biofísica y bioquímica del color; es mucho más; es un vasto conjunto de sensaciones e ideas muy elaboradas lo que conforma nuestra final percepción de luz y color; es una cultura humana del color. Lo que estamos apuntado es en relación, a la importancia del componente social que existe en nuestra percepción del color. Esto es de suma importancia en la teoría social de la moda, de los gustos a los colores, amplio tema este que sí es materia de nuestro estudio. 1.2. El espectro visible La luz visible(al ojo humano) forma parte de una estrecha franja que va desde longitudes de onda de 380 nm (violeta) hasta los 780 nm (rojo). Los colores del espectro se ordenan como en el arco iris, formando el llamado espectro visible, como se puede apreciar en la fig 1a.

Fig.1a. Espectro visible que el ojo humano puede percibir

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2. EL COLOR 2.1. Definición El color es la propiedad que tienen los objetos de absorber y reflejar la luz visible. La radiación que constituye la luz visible puede incidir totalmente sobre un objeto y, a la vez, reflejarse parcial mente. Al ser reflejada, la radiación es captada por el ojo humano. La radiación, en una escala de energía cuantificada Fig.1. Descomposición de la luz mediante valores de longitud de con un prisma onda, puede ser discriminada por el ojo humano asignando a cada valor de longitud de onda un color. Los valores de longitud de onda perceptibles por el ojo humano están en la región del espectro electromagnético denominado visible y corresponden a aquellos que están entre los 400 y 700 nm. Fig.2. a)Círculo donde se ve la descomposición del color, de acuerdo a los colores primarios. b)El físico Isaac Newton descomponiendo por la luz median te un prisma.

En 1672, Isaac Newton descubrió que se podía separar la luz en diferentes colores mediante un prisma y notó que los tonos se organizaban de manera precisa formando el denominado espectro. Los colores primarios son amarillo, azul y rojo y de sus combinaciones se obtienen el anaranjado, el violeta y el verde. La percepción del negro se traduce como la ausencia de color. La luz blanca se produce cuando todas las longitudes de onda del espectro visible están presentes en proporciones e intensidades iguales. Esto se verifica en un disco que gira velozmente y que contiene todos los colores distribuidos uniformemente. - 13 -

3. EL COLOR Y LAS COSAS 3.1. Definición El color es una de las características más frecuentes de los objetos y como tal nos permite diferenciarlos entre sí. Lo primero que mencionamos cuando se nos pide una descripción es el color. Esta propiedad de los materiales ha sido parte de la historia del ser humano y es por ello que la encontramos en el arte, en las vestimentas, en las paredes de las viviendas... Incluso se habla de que es posible curar a través del color, mediante la cromoterapia. Por todo lo mencionado anteriormente, el color forma parte de nuestra forma de ver la realidad y despierta diversas sensaciones en el ser humano, de ahí que éste trate siempre de incorporarlo a su quehacer cotidiano: comida, vestido, vivienda, centro laboral, etc. 3.2. Aplicaciones Vivimos en un mundo de color, tanto es así que asociamos a códigos de colores los objetos, entornos y paisajes que tenemos a nuestro alrededor. Cambios en esos códigos se interpretan como alteraciones del entorno, de modo que nos informan de su estado o de su evolución a lo largo del tiempo. Asimismo, expertos en ergonomía, así como determinadas ramas de la psicología y otras áreas científicas del conocimiento, han sugerido que el color puede influir hasta en el estado de ánimo. Algo así ocurre también con los alimentos. En efecto, el color es la primera sensación que se percibe y lo que determina el primer juicio sobre su calidad. Es también un factor importante dentro del conjunto de sensaciones que aporta el alimento, y tiende a veces a modificar subjetivamente otras sensaciones como el sabor y el olor. Las preferencias por el color de los alimentos, por ser éste precisamente un factor subjetivo, no son las mismas para cada persona, y varían según las regiones, países o edades. Así por ejemplo, en el azúcar hay quienes prefieren el color oscuro (azucar rubia como se conoce) al claro (azúcar blanca). Sin embargo, y a pesar de estas diferencias, los criterios tienden a ser concordantes y se aceptan como - 14 -

estándares códigos asociados a determinados estados. El verde de las naranjas se relaciona con facilidad con la falta de madurez, mientras que el pardo de los plátanos indica que podrían estar estropeándose. Los alimentos naturales tienen su propio color, pero circunstancias como la variabilidad de las materias primas utilizadas en la elaboración de algunos productos y los procesos tecnológicos empleados (calor, acidez, luz, conservantes), provocan que el color sea distinto en cada lote de producción o bien que las sustancias colorantes naturales terminen por destruirse. Es entonces cuando el color normalizado, el esperado por el consumidor, se obtiene ya de forma artificial. Los alimentos, que no tienen color propio como dulces, postres, snaks, bebidas y productos de alta tecnología de reciente aparición en el mercado (imitaciones de mariscos), se colorean artificialmente para hacerlos más atractivos al consumidor. El color artificial de los alimentos ayuda en muchos casos a definirlos. La experiencia ha demostrado que las personas, cuando no vemos el color, tenemos problemas para identificar los sabores. El alimento que ostenta su color originario y natural da la primera sensación sobre su calidad, despierta el apetito, y ello entra por los ojos, estimula las células del cerebro que dan aquella perentoria orden de poder consumirlos. Los colorante bien empleados y permitidos ayudan a que ciertos alimentos que por naturaleza propia se decoloran, o no se mantienen ‘vivos’ o de agradable aspecto. Lo mismo sucede en las prendas de vestir, que hechos con los colores apropiados lucen hermosos, igual caso también sucede en los cosméticos, como maquillajes para las mujeres, los lapiz labiales, etc, donde hace que resalte su belleza; de esta manera vemos que los colores han llegado a formar parte importante de la cultura humana.

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4. LOS COLORANTES 4.1. Definición Los colorantes son sustancias que son capaz de teñir las fibras vegetales y animales, también los colorantes son insumos que se incorporan a diversos productos y tienen como principal función contribuir a “hacer atractivo” al producto final ante los ojos del consumidor, ya sea éste en una comida, una bebida, un helado, un caramelo, un lápiz labial, etc. El colorante en esencia sólo debe tener valor estético sin que altere por ejemplo las propiedades nutritivas de los alimentos, aparte de que no tenga efectos colaterales nocivos para la digestión en el hombre. En conclusión los colorantes son aditivos, substancias que adicionadas a un producto determinado, por ejemplo en el caso de los alimentos le proporcionan, refuerzan o varían su color, cuya función es más de carácter decorativo. Por tanto, estos aditivos (que son los colorantes) se utilizan para embellecer y mejorar el aspecto de los alimentos, las bebidas, etc. El aditivo sólo cumple la función de ilusión, ya que a menudo sólo vale para hacernos creer que aquello es mejor de lo que parece. 4.2. Clasificación Los colorantes pueden clasificarse por su origen en tres grandes grupos: naturales, idénticos a naturales y sintéticos o artificiales. Actualmente existe una cierta tendencia a utilizar, cuando es posible, colorantes naturales en lugar de los sintéticos o artificiales ya que se 0cree que son inocuos y, por tanto, sin riesgo para la salud humana. En nuestro estudio, los colorantes lo consideraremos de origen natural o sintético. 4.3. Aplicaciones Con el avance de la ciencia, se cuenta con una variada gama de colorantes de origen inorgánico, producto en muchos casos de la síntesis química de los hidrocarburos, entre otros orígenes, y que son relativamente de bajo costo por lo que su uso se ha masificado. Sin embargo, estos colorantes - 16 -

presentan características de alto riesgo para la salud del consumidor, ya que algunos investigadores aseveran que tienen principios cancerígenos. Actualmente los consumidores en muchas partes del mundo, demuestran cada vez mayor preocupación por la conservación de su salud y buscan proveerse de productos inocuos y de ser posible saludables por lo que su preferencia de consumo se orienta a productos de origen natural, y más aún si dichos productos van a ser incluidos en sus dietas. 5. LA QUÍMICA DE LOS COLORES 5.1. Definición En química, se llama colorante a la sustancia colorida o pigmento usada en tinciones para resaltar el color deseado con este pigmento coloreada diferentes materiales o cuerpos. El Pigmento es una sustancia colorante, obtenida de minerales o sustancias orgánicas que mezcladas con aglutinantes constituyen los diferentes tipos de pinturas o patinas. El pigmento para pintura es un polvo fino que o bien refleja toda la luz para producir un efecto blanco, o bien absorbe ciertas longitudes de onda de la luz para producir un efecto coloreado. Los compuestos orgánicos y los inorgánicos coloreados representan la química del color y estos o se pueden encontrar en forma natural, o se puede hacer en forma sintética. Los colorantes naturales orgánicos, químicamente tienen en sus estructuras múltiples dobles enlaces conjugados y algunos se caracterizan por la presencia de heteroátomos como el nitrógeno y el oxígeno. 5.2. Importancia de los colorantes naturales orgánicos La primera fuente orgánica de color que usó el ser humano provino de plantas e insectos, y la inorgánica de óxidos de metales como el hierro y el zinc. Estos colorantes o tintes naturales se han usado y se usan en productos tan variados como papel, alimentos, cosméticos, ceras, plásticos y textiles. - 17 -

La mayoría de los colorantes sintéticos y alimentarios aceptados por la FDA son azoicos; entre ellos se encuentra el amarillo Nº 6; pero en la industria de los alimentos se prefiere que los colorantes sean de origen natural, pues al ser consumidos no tienen efectos secundarios o colaterales como los colorantes sintéticos que si tienen efectos como el cáncer y otras enfermedades; por ella la importancia de los colorantes naturales. En la industria cosmética también los productos naturales son preferidos por los consumidores como alternativa de los productos industriales. 5.3. Clasificación de los colorantes Ante la necesidad de obtener una mayor variedad de colores a la que provee la naturaleza, los químicos han acudido a procedimientos sintéticos. Tal es el caso del muréxido resultante de la reacción de los ácidos úrico y nítrico. Su nombre se derivó de su tonalidad, similar al púrpura extraído del molusco llamado Murex. Como el ácido úrico proviene de la orina de los animales, se ha limitado la producción del colorante. Es por ello que se considera la moveína, obtenida por Perkin, como el primer colorante sintético. Actualmente se encuentran en el mercado unos 80 000 colorantes que difieren en su composición, propiedades químicas y físicas. La clasificación de esta gran diversidad de compuestos se basa en la estructura o composición química del colorante. Esta clasificación agrupa a los compuestos según la naturaleza del cromóforo de la molécula (grupo de la molécula responsable del color observado). Además, existe otra clasificación de los colorantes que toma en cuenta el uso y los materiales a los que están destinados. Este criterio se aplica para lo que se conoce como clasificación tintórea. 5.4. Denominaciones de los colorantes:     

denominación genérica denominación química código del "Colour Index 1924 (1ª edición) código del "Colour Index 1956 (2ª edición) código del Schultz - 18 -

 

número de la CEE otro tipo de denominaciones, como las de cada país, comercialización de los fabricantes, etc.

5.5. Clasificación de Colorantes según la FAO/OMC(Números E) Esta es la lista que contiene todos los aditivos para los alimentos, permitidos por la UE, en esta tabla están todos, salvo los cancerígenos, los bioperjudiciales, y los que entrañen un grave riesgo para la salud. Dentro de la lista se menciona el número, el cual tiene un enlace que le remite a su página, donde podrá ampliar más la información. Cuadro 1: Lista ordenada: relación número-tipo 100-109 – amarillos 110-119 – naranjas 120-129 – rojos 100-199 Colorantes1

130-139 – azulados 140-149 – verdes 150-159 – marrones y negros 160-199 – otros

Cuadro 2: Lista ordenada: relación por función Color

Código

Origen

Nombre

DDR .2

Amarillo anaranjado

E100

natural

curcumina, cúrcuma, curry o azafrán

0,1

amarillo

E101 (I) ...

amarillo

E101a

riboflavina (vitamina ... B2) 5'-fosfato sódico de riboflavina

(II)

...

amarillo

E102

sintético tartracina

7,5

amarillo

E104

sintético amarillo de

0,5

1

2

...

No todos los ejemplos de una categoría entran en un determinado rango numérico. Más aún, muchos compuestos, particularmente en el rango E400E499 tienen una gran variedad de aplicaciones. DDR. (mg/kg m.c) = dosis diaria recomendable en miligramos por kg. de masa corporal

- 19 -

quinoleína amarillo anaranjado

E107

...

amarillo 2G

amarillo anaranjado

E110

sintético

amarillo anaranjado S 2,5 Amarillo subset FCF

rojo

E120

natural

cochinilla, ácido carmínico, carmín

rojo

E122

sintético azorrubina, carmisina 4,0

Rojo, púrpura

E123

natural

amaranto

...

Rojo brillante

E124

sintético

Ponceau 4R, rojo cochinilla A

0,75

rojo

E127

sintético eritrosina

2,5

rojo

E128

...

rojo 2G

...

rojo

E129

...

rojo allura AC

...

azul

E131

sintético azul patentado V

azul

E132

sintético

indigotina, carmin de 5,0 índigo

azul

E133

...

azul brillante FCP

...

verde

E140 (I) natural

clorofilas

...

verde

E140 (II)

natural3

clorofilinas

...

verde

E141(I)

sintético

complejos cúpricos de 15 clorofilas

verde

E141(II) sintético

complejos cúpricos de 15 clorofilas

verde

E142

sintético

verde ácido brillante 5,0 BS, verde lisamina

Marrón, marrón oscuro

E150

natural

caramelo

250

negro

E151

sintético

negro brillante BN, [[negro] PN

1,0

3

Pigmentos naturales de frutas.

- 20 -

...

2,5

2,5

negro

E153

...

carbón vegetal medicinal

...

negro

E154

...

Marrón FK

...

negro

E155

...

Marrón chocolate HT

...

Color

Código

Origen

Nombre

DDR .4

AmarilloNaranja-Rojo

E160(A) (I)

...

β-caroteno

...

Amarillo Naranja Rojo

E160a (II)

...

Carotenoides ... mezclados(α-, ß-, γ-)

Amarillo Naranja Rojo

E160b

...

Roco (o annatto), bixina, norbixina

...

...

...

Amarillo Naranja Rojo

E160c

...

Extracto de paprika, capsanteína, capsorrubina

Amarillo Naranja Rojo

E160d

...

Licopeno

Amarillo Naranja Rojo

E160e

...

Apocarotenal 8' (C30) ...

...

Amarillo Naranja Rojo

E160f

...

Éster etílico del ácido-apocaroténico8' (C30)

Amarillo Naranja Rojo

E161

...

Xantófilas

...

Amarillo Naranja Rojo

E161b

...

Luteína

...

Amarillo Naranja Rojo

E161c

...

Criptoxantina

...

Amarillo Naranja Rojo

E161d

...

Rubixantina

...

Amarillo Naranja Rojo

E161e

...

Violoxantina

...

Amarillo,

E161f

...

Rodoxantina

...

4

DDR. (mg/kg m.c) = dosis diaria recomendable en miligramos por kg. de masa corporal

- 21 -

Naranja, Rojo Amarillo, Naranja, Rojo

Rojo de remolacha, betanina

E162

...

...

rojo, azul o violeta

E 163

pigmentos naturale antocianinas s5

-

Color

Código

Origen

Nombre

DDR .6

Blanco, Rojo, Plateado oro

E170 (I) ...

Carbonato de calcio

...

Blanco, Rojo, Plateado oro

E170 (II)

...

Carbonato ácido de calcio

...

blanco

E171

óxido de titanio, sintético dióxido de titanio, bióxido de titanio

-

Blanco Rojo Plateado Oro

E172

...

óxido ferroso

...

Blanco, Rojo ,Plateado Oro

E173

...

Aluminio natural (desde mineral de ... bauxita)

Blanco Rojo Plateado Oro

E174

...

Plata

...

Blanco Rojo Plateado Oro

E175

...

Oro

...

...

E180

...

Litol-rubina BK, ... pigmentos rubínicos

...

E181

...

Tanino, ácido tánico

5

...

Pigmentos naturales de albaricoques, de zanahoria, de langosta, de pescado, etc. 6 DDR. (mg/kg m.c) = dosis diaria recomendable en miligramos por kg. de masa corporal

- 22 -

6. REQUSITOS EXIGIDOS EN COLORANTES PARA SU USO Del conjunto de los aditivos alimentarios, el grupo de los colorantes es, probablemente, el que mayor polémica ha originado entre los consumidores. Frecuentemente, se les considera aditivos de dudosa utilidad por cuanto no mejoran -ni tampoco empeoran- la calidad del producto con respecto a su conservación o calidad nutritiva. En consecuencia, y para que sean debidamente aceptados, el nivel de riesgo aceptable para un beneficio pequeño ha de ser forzosamente muy bajo. 6.1. Requisitos exigidos Las substancias que se utilizan como aditivos colorantes en alimentación deben cumplir con unos requisitos básicos con el fin de prevenir riesgos para la salud de los consumidores. En esencia, deben ser inocuos; constituir una especie química definida y pura; tener gran poder para tintar con objeto de utilizar la mínima cantidad posible; ser fácilmente incorporables al producto; ser lo más estables posibles a la luz, al calor, a los cambios de pH y a los agentes oxidantes y reductores; poseer compatibilidad con los productos que debe teñir; no poseer olor ni sabor desagradables con el fin de no variar las características del alimento que se colorea; y ser lo más económicos posible. Los anteriores requisitos no siempre se cumplen, especialmente si se trata de colorantes naturales, pues estos se ven afectados por la luz, el calor, el pH, los agentes oxidantes y reductores y los periodos de almacenamiento. No sucede lo mismo con los colorantes artificiales denominados poliméricos, que son substancias muy estables frente a la luz y el calor. Sobre su inocuidad, cabe señalar que, aunque muchos de ellos se utilicen desde hace siglos, todavía no se sabe lo suficiente sobre sus consecuencias en el ser humano. De hecho, muchos se estudian en la actualidad y de otros ya se sabe por ejemplo que pueden causar urticaria crónica o incluso asma entre las personas sensibles a sus componentes. Este es el caso de la tartracina (E-102), un colorante amarillo utilizado en pastelería, confitería, verduras

- 23 -

enlatadas, productos de la pesca, helados, naranja y aderezos para ensaladas, entre otros.

bebidas

de

Debido a las consecuencias indeseables para la salud de los consumidores, es precisamente que la FAO/OMS7, a través de su Comité de Expertos en Aditivos Alimentarios, estudia de forma continuada los efectos toxicológicos que pueden aparecer con los colorantes alimentarios. En función de los resultados obtenidos de dichos estudios, se ha elaborado la siguiente clasificación: CATEGORIA A: Colorantes admitidos para uso alimentario. CATEGORIA B: Colorantes que no han sido lo suficientemente estudiados como para ser incluidos en la categoría A. CATEGORIA C-1: Colorantes no estudiados de forma exhaustiva, pero de los cuales ya se tienen bastantes datos obtenidos de los ensayos de larga duración. CATEGORIA C-II: Colorantes con datos inadecuados para su evaluación, pero de los que no se conocen resultados de los ensayos de toxicidad de larga duración como para relacionarlos con procesos cancerígenos. CATEGORIA C-III: Colorantes de los cuales se tienen pocos datos para evaluarlos, pero que son suficientes como para relacionarlos con efectos perjudiciales para la salud. CATEGORIA D: Colorantes de los cuales se desconocen casi por completo datos referentes a su posible toxicidad. Normalmente, la toxicidad de un colorante está con su absorción por el tracto gastrointestinal. se estudian colorantes de alto peso molecular, absorbidos por el tracto gastrointestinal, con reducirían los riesgos de toxicidad.

7

relacionada Actualmente que no son lo cual se

La FAO (Food and Agricultura Organization) y la OMS (Organización Mundial de Salud): La Comisión del Codex Alimentarius fue creada en 1963 por la FAO y la OMS para desarrollar normas alimentarias, reglamentos y otros textos relacionados tales como códigos de prácticas bajo el Programa Conjunto FAO/OMS de Normas Alimentarias. Las materias principales de este Programa son la protección de la salud de los consumidores, asegurar unas prácticas de comercio claras y promocionar la coordinación de todas las normas alimentarias acordadas por las organizaciones gubernamentales y no gubernamentales.

- 24 -

6.2. Organización Mundial de la Salud La Organización Mundial de la Salud (OMS), es el organismo de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) especializado en gestionar políticas de prevención, promoción e intervención en salud a nivel de la OMS mundial. Fue creado el 7 de Bandera Fig.3. Escudo de la Organizaabril de 1948. Son las que ción Mundial de Salud (OMS) deciden las principales cuestiones relativas a las políticas sanitarias, tal y como establece su Constitución, el objetivo de la OMS es que todos los pueblos de la tierra puedan gozar del grado máximo de salud que se pueda lograr. La Constitución de la OMS define la salud como "un estado de completo bienestar físico, mental y social", y no solamente como la ausencia de afecciones o enfermedades. «La comunidad científica siempre ha respecto a los colorantes artificiales» Los colorantes alimentarios vuelven a estar de moda. Este tipo de compuestos fueron los primeros aditivos que se estudiaron desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, y sus evaluaciones son, por lo tanto, más antiguas. Por eso la Comisión Europea ha pedido que sean los colorantes los primeros aditivos en ser sometidos a una nueva evaluación de riesgo por parte de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, en sus siglas inglesas).

mantenido

reservas

Fig.4. Un Ing. Químico ana lizando los colorantes alimentarios en un laboratorio.

La nueva evaluación de riesgo llevada a cabo por la EFSA se enmarca dentro del proyecto de Reglamento con el que se pretende actualizar la legislación europea sobre aditivos alimentarios. Actualmente se utilizan en la Unión Europea 45 colorantes, en su mayoría artificiales.

- 25 -

En la Unión Euoropea hay muy pocos colorantes naturales, en cambio hay familias enteras de colorantes sintéticos. Los sintéticos son más del 80% del total. Sin embargo, desde el punto de vista sanitario los no nocivos son los naturales, porque el organismo no los toma como algo extraño. Con los sintéticos siempre te queda la duda. Cierto que también hay venenos naturales, pero en general se sabe que cuando se trabaja con sustancias biodegradables, naturales, la toxicidad siempre es menor que con sustancias sintéticas. Para ello «hay que partir de la base de que si se usan los colorantes sintéticos es porque han superado las pruebas toxicológicas» Hay que partir de la base de que si se usan es porque han superado las pruebas toxicológicas. Pero son pruebas realizadas bajo normativas que conviene actualizar, y de hecho ya está en marcha el proceso para hacerlo. La comunidad científica siempre ha mantenido ciertas reservas. No se sabe qué hace con ellos el organismo a largo plazo, es decir, no están bien vistos, aunque no podemos decir que sean malos. Por eso todas las empresas publicitan «sin colorantes artificiales» cuando su producto no los lleva. Los colorantes artificiales se usan porque no tenemos otra alternativa. De lo que se trata es de ir ampliando la oferta de los naturales. Los colorantes naturales no suelen ser muy atractivos para las empresas: son complicados de extraer, suele ser difícil y caro obtenerlos en las cantidades que necesita la industria. Pero la búsqueda de colorantes alimentarios naturales es un campo muy competitivo, sobre todo en las grandes empresas, en especial en las industrias alimentarias, debido a su biodegradabilidad. 6.3. Formas de uso de los colorantes Los colorantes naturales, al igual que los artificiales, se añaden al alimento para modificar su color. Mantienen el color natural de los alimentos en su procesado, dan color a productos que no lo tienen o cambian el color primitivo. Nunca deben suponer un riesgo para la salud. - 26 -

Los colorantes se comercializan bien en forma de polvo seco o bien en fase líquida. Algunos colorantes se encuentran en las dos presentaciones, como las betaninas (E-162), que se obtienen principalmente de la remolacha roja y el higo chumbo, o del caramelo (E-150), que se obtiene calentando carbohidratos. Los colorantes en polvo, es decir, secos, tienen la ventaja de economizar costos de transporte y almacenamiento, además de garantizar una mejor conservación de sus componentes. Para evitar descomposiciones de carácter microbiológico durante su almacenamiento suelen pasteurizarse y adicionárseles sal o sustancias conservantes. En la industria alimentaria los colorantes pueden emplearse directamente en forma de polvo o en su fase líquida. En algunos casos, el polvo seco se puede preparar como aceite esencial o como oleorresina. Ejemplo de ello es la curcumina (E- 100). Pero a pesar de las ventajas que proporcionan sus características físico-químicas, los colorantes no pueden usarse arbitrariamente como un ingrediente opcional o algo puramente decorativo. Las razones para su utilización deben ser sobradamente justificadas. Este sería el caso de conseguir uniformidad en los lotes de fabricación o restaurar el aspecto original del alimento cuyo color se ha visto afectado por el tratamiento térmico, el almacenamiento o la utilización de conservantes. Es decir, que el color que presenta no sea el esperado por los consumidores o que carezca de él por causas naturales o debido al proceso de producción. En este último caso, el color se justifica porque, según se ha demostrado en múltiples estudios, influye de manera decisiva en la aceptación del producto por parte del consumidor. El achiote, del cual se obtiene los extractos de color naranja (bixina y norbixina) se emplea en la industria alimentaría para colorear margarinas y postres, entre otros usos. También tenemos a la flor de marigold, la cual se vende como harina o se extrae de ella a la xantofila, colorante de - 27 -

color amarillo muy utilizado en la industria avícola para colorear la piel y pico de los pollos. Otro colorante, que viene difundiéndose es la antocianina, obtenida de la coronta de maíz morado, la cual encuentra aplicación en la industria farmacéutica y alimentaría. 6.4. Programa de Certificación de los Colorantes El Programa de Certificación de los Colorantes tiene como objetivo conocer y garantizar el origen de los insumos provenientes de la flora sudamericana (Perú, Brasil, Colombia, etc) sean obtenidos a través de cultivo o flora manejadas ambientalmente sustentables y socialmente justas. Conociendo la cadena de custodia de los productos, el consumidor tendrá la garantía de adquirir un producto que no incentive la destrucción de los bosques, siguiendo los principios y criterios de FSC (Forest Stewardship Council). Para el cultivo serán utilizados los criterios de CAN (Conservation Agriculture Network). En armonía con esta tradición, (La importancia de preservar estos recursos naturales y vivir en armonía con la naturaleza es probablemente el mejor legado de nuestros antecesores) TECO (Técnica Ecológica) extrae de las semillas del achiote, pigmentos naturales tales como la bixina y la norbixina; y de las raíces de la Cúrcuma longa la curcumina. Estos colorantes producen tonos limpios y brillantes que son utilizados para dar color a productos tales como la margarina, el queso procesado, los helados, los "snacks", productos de repostería y cosméticos. En un mundo cada vez más preocupado por la salud, pigmentos naturales son una necesidad.

los

En el Perú se han desarrollado ya sea en forma silvestre o como cultivos, productos que tienen principios los colorantes naturales que son apreciados por el mercado y por lo tanto su manejo tiene valor económico, entre ellos puede citarse: a la cochinilla, que es un insecto, considerado como plaga benéfica de la tuna o nopal y que contiene al carmín, que es de color rojo; muy empleado en la industria alimenticia y cosmética.

- 28 -

CAPÍTULO II

LOS COLORANTES NATURALES, CLASIFICACIÓN

1. COLORANTES NATURALES La distinción entre natural y artificial, términos muy utilizados en las polémicas sobre la salubridad de los alimentos, es de dificil aplicación cuando se quiere hablar con propiedad de los colorantes alimentarios. En sentido estricto, solo sería natural el color que un alimento tiene por sí mismo. Esto puede generalizarse a los colorantes presentes de forma espontánea en otros alimentos y extraíbles de ellos, pero puede hacer confusa la situación de aquellas substancias totalmente idénticas pero obtenidas por síntesis química. También la de colorantes obtenidos de materiales biológicos no alimentarios, insectos, por ejemplo, y la de aquellos que pueden bien añadirse o bien formarse espontáneamente al calentar un alimento, como es el caso del caramelo. Los colorantes naturales son considerados en general como inocuos y consecuentemente las limitaciones específicas en su utilización son menores que las que afectan a los colorantes artificiales. Por otra parte, muchas sustancias, como los colorantes naturales de los alimentos, son muy sensibles a los tratamientos utilizados en el procesado (calor, acidez, luz, conservantes, etc.), destruyéndose en algunos casos las sustancias colorantes naturales y provocando que el color sea distinto en cada lote de producción, por lo que deben substituirse por otras más estables.

- 29 -

Otros alimentos, como los caramelos, o como los productos de alta tecnología aparecidos recientemente en el mercado como imitaciones de mariscos, no tienen ningún color propio, y para hacerlos más atractivos deben colorearse artificialmente, (caso de los bastoncitos de pescado con sabor a langosta). La práctica de colorear los alimentos tiene una larga tradición, ya que algunos productos naturales como el azafrán o la cochinilla eran ya conocidos por las civilizaciones antiguas. Ahora hacer una distinción neta entre los colorantes naturales y artificiales es difícil, por que al final lo natural debe ser tratado químicamente para que sea estable, identificable, uniforme en el tono. La idea de natural se aplica a la consideración general de ser inocuo para la salud y permitido sin restricciones. Un colorante tintóreo es el producto capaz de dar color a la fibra textil. La más elemental división de los colorantes es la que distingue entre colorantes naturales y artificiales. Los empleados actualmente en la industria textil son artificiales, en tan alto porcentaje que muy bien podría decirse que lo son en su totalidad. Sin embargo los colorantes naturales han sido tan importantes en la historia del vestido y la ornamentación que resulta imposible ignorarlos; la púrpura, la cochinilla, el índigo, el palo campeche, etc. Aparte de que las características de los colorantes artificiales son superiores a las de los naturales, éstos, además, resultan ahora mucho más caros de obtener. La lista de colores que actualmente pueden ser obtenidos en el laboratorio se hace poco menos que infinita. Por otro lado, la segunda cuestión en razón de importancia en la tintura del textil, la solidez, ha sido tan perfeccionada que en la vestimenta actual la vida del color es ya comparable a la propia vida del tejido, de la confección, de la prenda en definitiva. La luz solar sigue siendo enemiga vital del color; pero el otro gran combatiente, el lavado, ha dejado de serlo, porque - 30 -

los detergentes actuales ya no atacan el color artificial; las prendas no deslucen con el lavado. 2. CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES Hay distintas formas de clasificación, pero como se dijo anteriormente en nuestro estudio, los colorantes lo consideraremos en dos grupos y son: 

Colorantes Naturales



Colorantes Ratifícales o Sintéticos

2.1. COLORANTES NATURALES cochinilla púrpura índigo Orgánicos de origen vegetal nogal cinabrio Inorg. de origen mineral plomo cobalto Orgánicos de origen animal

2.2. COLORANTES ARTIFICIALES ácidos

a la tina

sulfurosos

básicos

de pigmentación de complejo metálico

directos

Dispersos

colorantes sobre mordiente

reactivos

3. COLORANTES NATURALES DE ORIGEN ANIMAL Son aquellos colorantes que se adquieren a partir del reino animal, sean estos de insectos, moluscos, peces, etc. Por lo que se refiere a los colorantes animales, algunos que tuvieron tanta importancia, como la cochinilla, han desaparecido de la tintura textil, dado que su naturaleza orgánica presenta muchos problemas de solidez; esa naturaleza orgánica, precisamente, es la que ha reclamado de nuevo para ellos la importancia de su aplicación en otras industrias (por ejemplo la alimentaria), donde los colorantes artificiales resultan más dañinos que los naturales, que no producen perjuicio alguno. - 31 -

A esto también hoy se añade a las microalgas como una fuente de colorantes naturales pues tienen proteínas susceptibles de ser usadas como colorantes. La Universidad de Almería las cultiva para sus proyectos de acuicultura, y nosotros hicimos una búsqueda bibliográfica y vimos que tenían determinadas moléculas potencialmente colorantes: rosas, azul celeste, azul oscuro... Una gama bastante interesante. Así empezó todo. Empezamos a trabajar en 2001 y ahora tenemos patentado un colorante rosa basado en la proteína Bficoeritrina del alga Porphyridium cruentum. Entre las propiedades tiene esta proteína, es que la Bficoeritrina es muy fluorescente, y por su intenso color creemos que podría ser usada para batidos de fresa, yogures de sabor de fresa... Obviamente el color es el que te da la aplicación. Hoy hay un equipo perteneciente al grupo de investigación «Estructura y dinámica de sistemas químicos», en la Universidad de Jaén junto con investigadores de las universidades de Almería y Granada, que trabajan en el desarrollo de nuevos colorantes naturales obtenidos de microalgas.

3.1. LA COCHINILLA (Dactilopius coccus) a) Definición La cochinilla es un insecto que parasita en los cladodios del cacto tuna o nopal, llegan a su edad adulta a los 3 meses. La cochinilla es un tipo de insecto muy común y muy abundante en las zonas andinas del Perú, como de México; tanto que se han catalogado unas 2000 variedades de cochinilla. Pero dado que los europeos conocieron el uso tintóreo de una de estas variedades de cochinilla, ya no hubo interés en buscar otra variedad para tal uso. Esa especie es la Dactylopius coccus o cochinilla grana o cochinilla del carmín. También se encuentra en toda la región andina, donde los incas y preincas ya lo utilizaban como colorante textil. Ciertos colorantes alimentarios de uso tan abundante como el E120 y E124 son obtenidos de esta especie cochinilla del carmín. Pero no sólo produce este - 32 -

color; con los tratamientos adecuados también producen colores violeta, naranja, rojo, gris y negro, que se aplican en productos lácteos, vinos, cosméticos y textiles, aunque estos son escasos.

Fig.5. Insectos de Cochinilla Hembra (izquierda) y macho (derecha) de cochinilla Dactylopius coccus (Coccus cacti Linnaeus, 1758).

Fig.6.Hojas de la tuna , donde se ven las colonias de cochinillas. La tendencia al parasitismo de la cochinilla en esta planta es natural y no necesita ser provocada, se la puede ver sin que los cultivadores la hayan implantado en ella. No obstante, la explotación comercial viene siendo mejorada e intensificada con adecuados métodos de cultivo.

b) Obtención Los insectos que producen esta substancia son muy pequeños, hasta tal punto que hacen falta unos 100.000 para obtener 1 kg de producto, pero son muy ricos en colorante, alcanzando las hembras adultas hasta el 21% de producto en su peso seco. Fig.7. Derecha, Estructura química del àcido carmínico.

c) Extracción

El colorante se forma en realidad al unirse la sustancia extraída con agua caliente de los insectos, que por si misma - 33 -

no tiene color, con un metal como el aluminio, o el calcio y para algunas aplicaciones (bebidas especialmente) con el amoniaco. Para la obtención del pigmento "carmín" (el complejo del ácido carmínico con aluminio) se secan las cochinillas y se hierven en agua con algo de ácido sulfúrico. El ácido se disuelve. Luego se precipita añadiendo alumbre y cal. El ácido carmínico se une al ion de aluminio como ligando quelato. 1 kg de los insectos da aproximadamente 50 g de carmín. La primera síntesis total del compuesto se consiguió en 1991 por parte de Allevi, P. y colaboradores. d) Mercado Durante el siglo pasado, el principal centro de producción fueron las Islas Canarias, pero actualmente se obtiene principalmente en Perú, con una participación de más del 85% del mercado mundial, seguido de Chile, Islas Canarias (España) y otros (Ecuador, México, Bolivia). e) Utilización Los extractos de cochinilla y el ácido carmínico son colorantes orgánicos naturales, mientras que los carmines son colorantes orgánico-artificiales. Este colorante es utilizado como aditivo en alimentos, medicamentos y cosméticos. Posee la clasificación FD&C de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) de los Estados Unidos y está incluido en la lista de aditivos de la Comunidad Económica Europea (actual Unión Europea) bajo los parámetros de toxicidad permitida -Ingesta Diaria Admitida IDA-. Es probablemente el colorante con mejores características tecnológicas de entre los naturales, pero se utiliza cada vez menos debido a su alto precio. Confiere a los alimentos a los que se añade un color rojo muy agradable, utilizándose en conservas vegetales y mermeladas (hasta 100 mg/kg), helados, productos cárnicos y lácteos, como el yogur y el queso fresco (20 mg/kg de producto) y bebidas, tanto alcohólicas como no alcohólicas.

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Este colorante es el sustituto adecuado para el los colorantes artificiales como el rojo 40 pero por ser de origen vegetal es caro comparado con los sintéticos. – Uso en Biología Molecular El Acido Carmínico, más conocido como Rojo Ponceau, se utiliza mezclado con ácido acético (0.1% Rojo Ponceau, 5% ácido acético) para visualizar proteínas sobre membranas de nitrocelulosa. Es un colorante muy usado, ya que luego puede decolorarse con facilidad con ácido acético y metanol, y las proteínas pueden ser visualizas posteriormente con un anticuerpo (Western Blot). Aunque tiene menor sensibilidad de detección que otros colorantes permanentes como coomassie blue o la plata, es un método que permite una detección rápida. f) Efectos en el organismo No se conocen efectos adversos para la salud producidos por este colorante. Ampliamente utilizado para la elaboración de cosméticos, charcutería, yogures, etc 3.2. LA PURPURA El púrpura es un color cuyo Desde el principio el alto precio justificó que se considerara al color púrpura símbolo de la realeza. El colorante de la púrpura procede de una secreción del molusco marino que lleva este nombre; aunque hay otros que segregan una sustancia similar a la púrpura, como el tinte que se obtenía en la antigüedad de algunas Fig.8. Molusco marino del cual se especies de moluscos extrae el colorante púrpura. gasterópodos del género Murex, una de cuyas especies se consume, hasta hoy, en España con el nombre de «cañadilla» o - 35 -

«cañaílla». Son abundantes los vestigios de su utilización en tiempos anteriores a la era cristiana. La utilización de este colorante no fue sencilla, llegando a desconocerse durante largo tiempo después de la caída del Imperio Romano, durante todo ese tiempo la púrpura de Tiro se cotizaba a precios muy altos, sobre todo porque su obtención era trabajosa, necesitándose hasta 1000 moluscos para obtener un solo gramo. La producción de la púrpura genuina cesó con la caída del Imperio Bizantino, empleándose desde entonces sucedáneos más baratos, como la cochinilla.A finales del siglo XVII se volvió a utilizar. Ciertamente el color púrpura tiene mucho de especial, y no sólo por sus connotaciones casi míticas. Es por ello que con el nacimiento de la química de laboratorio, a principios del siglo XX se aisló la sustancia colorante de la púrpura, encontrando que su composición química es C16H8O2N2Br2, que se corresponde con el dibromoíndigo. Hoy día, la púrpura es un colorante artificial sintético que se obtiene a partir del nitrobromobenzaldehído por tratamiento con sosa, acetona y alcohol etílico.

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4. COLORANTES NATURALES DE ORIGEN VEGETAL Los colorantes naturales se obtienen en su gran mayoría por la extracción de materia de origen vegetal (plantas, flores, frutos, raíces, hojas,etc.), por ser productos de extracción por lo general no son productos puros sino que se obtienen mezclados de otros componentes de material de partida; sin embargo en algunos casos se ha llegado al aislamiento de colorante puro. Dependiendo del colorantes, puede presentarse hidrosoluble, oleosoluble o en ambas.

en

forma

Los colorantes vegetales se dividen en 6 grupos: a) Carotenoides: La estructura química básica de la mayoría de estos compuestos es poliénica, de 40 átomos de carbono y se dividen en dos grandes grupos: carotenos y xantofilas b) Clorofila: Este es, tal vez, el pigmento más abundante en la naturaleza y se encuentra en los cloroplastos. Es soluble en no polares. Los tipos de clorofila más importantes son la a y b, teniendo una proporción de 3:1 c) Antocianinas: Son pigmentos hidrosolubles con características de glucósidos, responsables de los colores rojo, anaranjado, azul y púrpura de las uvas, manzanas y fresas. d) Flavonoides: Son glucósidos formados por una aglicona que en muchos casos deriva del 2-fenilbenzopirona. Estos pigmentos son amarillos pero, a pesar de que existe un gran número de ellos, no contribuyen de manera importante en el color de los alimentos. e) Betalainas: Este término se refiere a un grupo de aproximadamente 70 pigmentos hidrosolubles con estructura de glucósidos y que se han dividido en dos grandes clases: betacianinas (rojo) y betaxantinas (amarillo.) f) Taninos: Son una clase de compuestos fenólicos incoloros amarillo-café que se han dividido en dos grupos: los hidrolizables y los no hidrolizables.

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5. ALGUNOS COLORANTES DE ORIGEN VEGETAL DESCRIPCION DE LAS PLANTAS

5.1)Nombre Común: Alquimila o pie de león. Nombre Científico: Alchemilla mollis. Familia: Rosáceae Características Botánicas: Cáliz urceolado o tubular, dividido en 8-10 lóbulos o dientes. Pétalos ausentes. Estambres de 1-4, pequeños, con los filamentos Fig.9. la Alquimila o Pie de león. libres. Frutos 1-4 aquenios, incluidos en el receptáculo. Hierba perenne, sedosopubescentes, con las hojas alternas, palmatipartidas o enteras, con las estipulas unidas al pecíolo. Partes utilizadas para teñir: La planta completa Color: CAFÉ. 5.2) Nombre Común: Gualda. Nombre Científico: Reseda luteola. Familia: Resedaceae. Características Botánicas: Hierba anual, cosmopolita, robusta, que mide de 60-80 cm de altura, con los tallos lampiños, ramosos, erectos. Hojas alternas, enteras, atenuadas, angostamente elípticas, de margen ondulado; Fig.10. La Gualda. las mayores miden unos 13 cm de largo, a veces más. Estambres indefinidos, libres, con las basifijas, introsas, de dehiscencia longitudinal. Fruto capsular, rodeado por el cáliz persistente. Flores agrupadas en racimos largos. Crece en forma espontanea en todas partes. Planta europea, difundida por todo el globo. Partes utilizadas para teñir: La planta completa. Color: AMARILLO Y CAFÉ. - 38 -

5.3) Nombre Común: Plumbajillo o Mil en rama. Nombre Científico: mullefolim. Familia:

Achillea

Compositae.

Características Botánicas: Hierba perenne, rizomatosa y estolonífera, lanuginosa, erecta, ramosa en la parte inferior, que mide 25-50 cm de altura. Hojas bi-tripinatífidas, Fig.11. la Plumbajilla. de 4-10 cm de largo, por 1-4 de ancho. Inflorescencia cimoso-paniculada, terminal. Cabezuelas de unos 5 mm de alto, con los pedúnculos cortos; lígulas blancas o amarillentas. Florece de Julio a Septiembre. Es de origen europeo y se ha difundido en todo el mundo; frecuente en los bosques de pino y oyamel. Partes utilizadas para teñir: La planta completa. Color: AMARILLO Y VERDE.

5.4) Nombre Común: mala mujer.

Ortiga

mayor

o

Nombre Científico:Urtica dioica. Familia:

Urticaceae.

Características Botánicas: Hierba poco ramosa, perenne, dioica, que mide 60-70 cm de altura, con toda la superficie cubierta de abundantes pelos urticantes. Hojas opuestas cruzadas, que miden 9-12 cm de Fig.12. la Ortiga mayor. largo, con el peciolo corto y el limbo oblongo-lanceolado o elíptico-lanceolado, el ápice agudo, la base redondeada y los bordes aserrados. Inflorescencias más largas que los peciolos. Florece de Julio a Septiembre Partes utilizadas para teñir: Vértices floridos. Color: AMARILLO Y OCRE. - 39 -

5.5) Nombre Común: Lengua de vaca. Nombre Científico: obtusifolius. Familia:

Rumex

Polygonaceae.

Características Botánicas: Hierba robusta de tallos erectos, que miden cerca de 1 metro de altura. Hojas grandes, anchas, pecioladas, de forma aovadolanceolada, que mide unos 19 cm de largo, por 7-8 de ancho, con Fig.13. la Lengua de vaca. el ápice agudo y la base cordada; las hojas superiores menores y de forma elíptico-lanceolada; la inflorescencia es una panícula densa, amplia, afila. Valvas d el fruto membranosas, dentadas en la parte inferior del margen y de unos 4-5 mm de longitud. Partes utilizadas para teñir: Planta completa y raíces. Color: CAFÉ. 5.6) Nombre Común: Aguacate.

Palta

o

Nombre Científico: Persea spp. Familia:

Lauraceae.

Características Botánicas: Arbol siempre verde de porte variable según este injertado o no. Tronco corto de corteza mas o menos rugosa. Copa muy frondosa. Las flores son Fig.14. la Palta. producidas en gran cantidad aunque sólo unas pocas formaran frutos. El fruto es una baya gruesa con forma aperada. El color puede variar del verde al morado y la piel puede ser lisa a áspera y mas o menos rugosa. La pulpa es blanda, grasa, de color verde-amarillenta. Contiene una sola semilla de gran tamaño. Partes utilizadas para teñir: Hueso del aguacate. Color: COLOR MIEL.

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5.7) Nombre Común: Cempasuchitl. Nombre erecta. Familia:

Científico:Tagetes Compositae.

Características botánicas: Hierba de 20-40 centímetros de altura, con las hojas opuestas, pinatisectas, con Fig.15. la Cempasuchit las divisiones pequeñas, elípticas, finamente aserradas. Cabezuela con el invólucro de 11-14 milimetros de alto; ligulas anchas de 7-8 milímetros de longitud. Aquenios lineares, negros, con 4-5 escamitas diferentes, de unos 4-5 milímetros. Partes que se utilizan para teñir: Los pétalos de la flor. Color: AMARILLO FUERTE.

5.8) Nombre Común: Palo de brasil. Nombre Científico: brasiletto. Familia:

Haematoxylon

Leguminosa.

Características botánicas: Es un árbol muy parecido al Palo de Campeche pero de menos altura y con flores rojizas o moradas. Partes que se utilizan teñir: La madera.

para

Color: ROJO Y MORADO.

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Fig.16. el palo de Brasil.

Común: 5.9) Nombre campeche.

Palo

de

Nombre Científico: Haematoxylon campechianum. Familia:

Leguminosa.

Características botánicas: Arbol grande leguminoso y espinoso que puede alcanzar hasta los 15 metros de la familia de las papilionáceas, de madera muy dura y negra, Fig.17. el palo de Campeche. algo aromático, de tronco rojo y 4ramas espinosas, cuya especie más importante se da en México y otras regiones de América Central. La corteza es delgada y blanda y el corazón de la madera es sólido y duro. La madera se hunde en agua. Las flores son amarillas con olor muy desagradable dan frutos ovales con cáscara. El nombre lo toma del estado de Campeche, en México,los aztecas lo llamaban quamochitl y lo utilizaban como colorante, tal como lo conocieron los españoles en el siglo XVII. La seda, el algodón, la lana y el cuero tintados con campeche según la técnica antigua toman un color negro de gran calidad estética y técnica; por este motivo fue un excelente competidor con el índigo a lo largo del siglo XVIII, lo que provocó grandes rivalidades comerciales entre España e Inglaterra, que en la práctica monopolizaba el comercio del índigo. De la parte central del tronco de este arbolito se extrae la sustancia colorante hematoxylina o hemateína, de color típicamente encarnado, que se llama comúnmente campeche o palo campeche. Este colorante fue identificado por el químico francés Chevreul en el año 1810. Usado en estado natural, el colorante del campeche da un tono azul violeta, más o menos intenso según el grado de pH. La Compagnie Française des Extraits es uno de los importantes comercializadores de la tintura del palo campeche. Según marca y fabricantes, este colorante lleva hasta un 40% de tanino. Partes que se utilizan para teñir: Corazón del tallo. Color: ROJO Y MORADO. - 42 -

5.10) Nombre Común: Maíz. Nombre Científico: Zea mays. Familia:

Gramínea.

Características botánicas: Planta herbácea de tallo erecto de 2 metros de altura, sus hojas son alternas, envainantes y cubiertas con vellos blancos. Tiene flores masculinas en panícula terminal y flores femeninas en espigas axilares en Fig.18. el maíz la misma planta. Las flores femeninas crecen para contener de 300 a 1000 granos dispuestos en hileras a lo largo de la mazorca. Se llaman cabellos de elote a los estigmas de las flores femeninas. Partes que se utilizan para teñir: Los cabellos del elote. Color: AMARILLO CLARO.

5.11) Nombre Anisillo.

Común:

Nombre florida.

Científico:

Familia:

Compositae.

Pericon

o

Tagetes

Características botánicas: Hierba de tallo derechos, que mide de 30-40 centímetros de largo. Hojas opuestas, sésiles, oblongas, finamente aserradas, Fig.19. el Anisillo. aromáticas, miden 2.5-3.5 cm de largo, por 7-9 mm de ancho. Cabezuelas pedunculadas, con el invólucro de 7-9 mm de alto; flores amarillas. Lígulas de 3-4 milímetros. Florece de agosto a octubre. Partes que se utilizan para teñir: Las flores. Color: AMARILLO FUERTE.

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5.12) Nombre Común: zacatlaxcale.

Cúscuta

Nombre Científico: americana. Familia:

o

Cúscuta

Convolvulaceae.

Características botánicas: Cáliz 5-lobulado. Corla tubular, de prefloración imbricada. Estambres 5, levemente exertos, implantados en el tubo de la corola. Ovario bilocular, con 2 óvulos Fig.20. la cùscuta. en cada celdilla; estilos 2; estigmas globosos. Fruto dehiscente, parecido a una baya. Plantas sin clorofila, amarillentas, sin hojas, parásitas de otras plantas dicotiledóneas, fijas a tallos y ramas por haustorios o chupadores. Partes que se utilizan para teñir: toda la planta, pero si tienen flores tienen que quitárselas. Color: AMARILLO 5.13)Nombre Común: Hierba del carbonero, escobilla o tepopote. Nombre Científico: Baccharis vaccionoides. Familia:

Compositae.

Características botánicas: Arbusto glutinoso, de 1-2 metros de altura, ramoso. Hojas Fig.21. la hierba del carbonero, cuneadas o romboideas, escobilla o tepopote. usualmente 3-5 dentadas, rara vez enteras, con una nervadura media prominente, miden 1-2 centímetros de largo, por 4-15 mm de ancho. Cabezuelas subsésiles, aglomeradas en el extremo de las ramas; invólucro de unos 3 mm de alto; flores blancas. Abundan en claro de los bosques, en terrenos deforestados. Partes que se utilizan para teñir: las hojas. Color: AMARILLO VERDOSO. - 44 -

5.14) Nombre Común: Zanahoria. Nombre carota.

Científico:

Familia:

Umbelliferae.

Daucus

Características botánicas: Planta herbácea, con las hojas alternas divididas, sin estipulas. Flores hermafroditas agrupadas en umbelas sencillas, compuestas. Corola de 5 pétalos libres. Estambres 5, alternos con los Fig.22. la zanahoria. pétalos. El fruto esta formado por dos mericaropos indehiscentes; semillas con endospermo abundante y embrión pequeño. Partes que se utilizan para teñir: Las hojas verdes. Color: AMARILLO VERDOSO.

5.15) Nombre Común: Café. Nombre Científico: arabica. Familia:

Coffea

Rubiaceae.

Características botánicas: Arbustos de hojas opuestas; flores blancas, fruto rojo cuya semilla es el café. Partes que se utilizan para teñir: El fruto. Color: CAFÉ.

Fig.23. el café.

5.16) Nombre Común: Diente de león. - 45 -

Nombre Científico: Taraxacum officinale. Familia:

Compositae.

Características botánicas: Hierba acaule, con las hojas en roseta basal, oblongas u oblongo-lanceoladas, dentadas, con los dientes dirigidos hacia abajo, blabras. Capítulos solitarios, sobre largos escapos huecos. Involucro acampanado de 12 a 14 milímetros de alto; bracteas exteriores reflejas. Flores amarillas, linguladas, 5-dentadas. Maleza de origen europeo. Partes que se utilizan para teñir: Toda la planta, incluyendo la raíz. Color: CAFÉ.

Fig.24. la Plumbajilla.

5.17) Nombre Común: Granada. Nombre Científico: granatum. Familia:

Punica

Punicaceae.

Características botánicas: Pequeño árbol caducifolio, a veces un porte arbustivo de 3 a 6 metros de altura, con el tronco retorcido. Madera dura y corteza escamosa de color grisáceo. Algunas ramas a veces espinosas. Fig.25. la granada o granadilla. Ramillas angulosas. En algunas variedades las flores son abigarradas e incluso matizadas en blanco. Florece de Mayo a Junio, aunque algunas variedades lo hacen mas tarde. Fruto en baya denominado balustra. Es globoso de 10-15 cm de diámetro con la piel correosa. Partes que se utilizan para teñir: La cascara de la fruta. Color: CAFÉ. 5.18) Nombre Común: Nuez de castilla o Nogal. Nombre Científico: Juglans regia. Familia:

Juglandaceae.

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Características botánicas: Arbol caducifolio, monoico de 1820 metros de altura, con el tronco grueso y la copa amplia. Corteza lisa o gris plateada, fisurada. Ramas erectas y corpulentas. Hojas alternas, compuestas,Fig.26. imparipinnadas, con el nogal. 5-9 foliolos ovales y ovados de 6-15 cm de longitud, agudos, de consistencia algo coriácea; margen entero. Flores masculinas en amentos verdosos, cilíndricos, colgantes, en grupos de 1-3 sobre las ramillas del año anterior. Las flores femeninas se agrupan en espigas en los extremos de los brotes del año. Florece de Mayo a Junio. Frutos en grupos de 1 a 4 sobre un corto pedúnculo. Son globosos, lisos, verdosos, conteniendo una nuez comestible. Partes que se utilizan para teñir: La cascara del fruto. Color: CAFÉ.

5.19) Nombre Común: Hierba de la mula. Nombre Científico: xalapensis. Familia:

Monnina

Malpighiaceae.

Características botánicas: Arbusto de 1-2 metros de altura, lampiño o escasamente piloso en el extremo de las ramas. Ramas verdes, subprismáticas, con las hojas Fig.27. la hierba de mula. abundantes, alternas, sin estípulas, elípticas o anchamente aovadas; con el ápice agudo y angostas hacia el pecíolo, éste muy corto, miden 5-12 centímetros de largo. Racimos terminales y axilares con los pedúnculos cortos. Cáliz azuloso y corola amarillenta. Frutitos drupaceos, de color negro-violaceo, de 7-8 mm. Partes que se utilizan para teñir: Los frutos. Color: AZUL.

5.20) Nombre Común: Zarzamora . Nombre Científico: Rubus spp. Familia:

Rosaceae.

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Características botánicas: Arbusto con los tallos morenos, de superficie cerdosa, con abundantes aguijones. Hojas trifoliadas, con los foliolos ovado-lanceolados, agudos, finamente aserrados, cordados, con las dentaduras densamente pubescentes en el envés, miden 3-5 centímetros y llegan a medir algunos 6-10. Racimos de 10-15 centímetros con las Fig.28. la Plumbajilla. flores blancas. Frutos negruzcos. Partes que se utilizan para teñir: Brotes tiernos de las hojas de las plantas en primavera. Color: GRIS.

5.21) Nombre Común: Capulí. Nombre capuli. Familia:

Científico:

Prunus

Rosaceae.

Características botánicas: Arbusto o árbol que llega a medir unos 10-15 m de altura con las ramas grisáceas o morenas, algo colgantes. Hojas elíptico-lanceoladas o aovadolanceoladas, lustrosas, Fig.29. el capulí. glabras, finamente aserradas, miden de 8 a 10 centímetros de largo. Flores blancas. Fruto rojo o negruzco, de 1 centímetro de diámetro. Florece de Enero a Marzo. Partes que se utilizan para teñir: Los frutos. Color: MORADO GRISÁCEO.

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Fig.30. la mazorquilla.

5.22) Nombre Común: Namole o Mazorquilla. Nombre Científico: Phytolacca americana. Familia:

Phytolaccaceae.

Características botánicas: Hierbas lampiñas que llegan a medir 1 metro de altura o algo más. Hojas grandes, alternas, oblongo-lanceoladas, atenuadas en la base, ápice acuminado y borde liso, miden de 8-10 cm de largo. Flores pequeñas con perogonio blanco-verdoso, 5-partido. Estambres 8. Gineceo súpero, redondeado, con 8 carpelos, coronado por 8 estilos cortos, 8 locular. El fruto es una baya jugosa, obscura cuando esta madura. Florece de abril a junio. Partes que se utilizan para teñir: Los frutos. Color: ROJO.

5.23) Nombre Común: Dalia silvestre.

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Nombre Científico: Dahlia coccinea. Familia:

Asteraceae.

Características botánicas: Planta herbácea que llega a medir 1.5 metros. Sus ramas son purpúreas, aristadas, glabras o escasamente pilosas con hojas opuestas compuestas de varias hojitas partidas en cinco lóbulos ovado-lanceoladas. Las flores son amarillas o rojas. Partes que se utilizan para teñir: Las flores. Color: ANARANJADO ROJIZO. Fig.31. la Dalila silvestre.

5.24) Nombre Común: Guamuchil. Nombre Científico: Pithecallobium dulce. Familia:

Leguminosae.

Características botánicas: Arbol espinoso, que mide 4 metros o mas. Hojas compuestas, con dos pares de foliolos, de 2-5 mm de largo. Flores amarillentas o verdosas, dispuestas en cabezuelas. Fruto rojizo, encorvado, hundido entre las semillas; éstas redondeadas, negras, rodeadas por un arillo blanco-rojizo.

Fig.32. el guamuchil.

Partes que se utilizan para teñir: Los frutos. Color: AMARILLO.

5.25) Nombre Común: Betabel. Nombre Científico: vulgaris. Familia:

Beta

Chenopodiaceae.

Características botánicas: Hierba anual o perenne, con los tallos rojizos y - 50 Fig.33. el betabel.

angulosos, articulados, con las hojas alternas, rara vez opuestas y sin estipulas. Flores actinomorfas. Estambres de igual número que las divisiones del perigonio y opuestas a ellas; filamentos libres. Ovario súpero, unilocular; el fruto es una nuez indehiscente, envuelta por el perianto. Partes que se utilizan para teñir: La raíz. Color: CAFÉ ROJIZO. 5.26) MUTUY Cassia spp. Cassia hookkeriana / Gilb Cassia latopetiolata Dombey Cassia tomentosa / Linneo f. Origen: Para el caso de Cassia tomentosa (Senna multiglandulosa) es aparentemente nativa de la cordillera de los Andes y las cordilleras de América Central y México. Distribución: Bosque húmedo Montano, es decir entre los 2700 a los 3800 msnm

Fig.34. el mutuy.

Descripción: Arbusto erguido que mide de 50 cm hasta 3,5 m de altura, Adaptación: Son exigentes en luz, y no soporta las heladas cuando son pequeñas, se adapta a muchas clases de suelos, se le encuentra principalmente en las quebradas húmedas. Formas de utilización: consumo humano: las flores y vainas tiernas se consumen en guisos uso industrial: la madera, combustible, las raíces tallos y hojas se usan como tintes, las ramas largas en canastas uso medicinal: la planta entera y en especial las hojas se utilizan como medicina, contra la fiebre, tifo, disenterías y fiebres gástricas. otros usos: como agroforestería

protección

del

DESCRIPCION Y HABITAT

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suelo,

cercos

vivos,

Nombre científico y familia: Cassia spp. CAESALPINACEAE Cassia hookkeriana Gilb Cassia latopetiolata Dombey Cassia tomentosa Linneo f. Nombre común: "mutuy", "motoy", "alcaparra", "pakte", "sallihua", "tankar", "tanquish"

"chipe",

Descripción botánica: El género Cassia es la leguminosa con el mayor número de especies (sobre 60) en el Perú y la que ocupa el área más vasta. Es un arbusto erguido que mide de 50 cm hasta 3,5 m de altura, con fuste cilíndrico, casi siempre torcido y ramificación alterna desde la base. Las hojas son compuestas de 8 a 10 foliolos paripinnados; en algunas especies, con glándulas en el raquis. Los foliolos son de color verde oscuro en el haz y verde claro en el envez. Las flores son completas, de color amarillo, dispuestas en racimos axilares; alargados o corimbiformes. Los frutos son vainas de cubierta lisa o con pilosidad, las vainas miden de 7 a 10 cm de largo y 1 cm de ancho, con ligeras contracciones entre semilla y semilla. Origen: Existen varias especies del género Cassia que son muy importantes en la parte alta de los Andes. Para el caso de Cassia tomentosa(= Senna multiglandulosa) es aparentemente nativa de la cordillera de los Andes y las cordilleras de América Central y México. Ecología y adaptación: Las tres especies se encuentran en la formación ecológica bosque húmedo Montano, es decir entre los 2700 a los 3800 msnm. Las tres especies son exigentes en luz, y ninguna soporta las heladas cuando son pequeñas. El mutuy se adapta a muchas clases de suelos. Se le encuentra principalmente en las quebradas húmedas (con suelos profundos y buena cantidad de materia orgánica), donde el arbusto alcanza su máximo desarrollo; pero también crece en suelos pobres, erosionados, pedregosos y poco profundos. Al parecer el pH preferido es neutro, con ligera variación hacia ácido o alcalino. Las especies de Cassia mencionadas, rebrotan bien y por muchos años al cortarlas en la base del tallo. El mayor rendimiento en combustible se obtiene cortando los rebrotes cada dos o tres años. - 52 -

Existen varias especies del género Cassia que son muy importantes en la parte alta de los Andes, especialmente por ser arbustos que resisten a las heladas, inapetecidas por el ganado y por su valor decorativo que le dan sus flores amarillas durante todo año. El nombre genérico Cassia actualmente se lo ha sustituído por Senna. En Perú hay más de 60 especies, de las cuales C. tomentosa, C. hookeriana y C. latopetiolata son las más importantes y se las encuentra entre alturas de 2700 y 3800 msnm con una preferencia de las dos últimas hacia los lugares más altos.

5.27) MOLLE Schinus molle Linneo Origen: Especie del Perú

nativa

Distribución: El molle se encuentra prácticamente en todo el Ande del Perú, pero con mayor frecuencia entre los 100 a 3200 msnm de la vertiente Fig.35. el molle. occidental, así como en los valles y las laderas interandinas. Descripción botánica: Especie que alcanza de 6 a 8 m.de altura, pero en condiciones favorables llega hasta 15 m. La corteza es áspera, con protuberancias redondeadas y grietas de unos 2 a 3 mm, con tendencia a desprenderse en placas rígidas. La especie es dioica, sus flores son pequeñas, numerosas, de color blanco amarillento, dispuestas en panículas cónicas que generalmente miden entre 8 y 15 cm de largo. Los frutos son drupa redondeada con epicarpio lustroso de color coral a rojo-púrpura cuando esta madura; diámetro de 2 a 5 mm, la pulpa es mucilaginosa y dulce, conteniendo un líquido oleaginoso muy aromático. Las semillas son redondas, arrugadas cuando secas, de color marrón a negro, de sabor parecido a la pimienta, por lo cual al molle tambien se le

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conoce como falsa pimienta. Tiene una semilla por cada fruto, con diámetro de 2 a 4 mm. Origen: Especie nativa del Perú, se le encuentra subespontánea en los Andes entre 1500 y 2000 msnm. Existe en México, Chile, el sureste del Brasil, Uruguay y Ecuador. Ecología y adaptación: El molle se encuentra prácticamente en todo el Ande del Perú, pero con mayor frecuencia entre los 100 a 3200 msnm de la vertiente occidental, así como en los valles y las laderas interandinas. Es una especie ampliamente distribuida en las montañas de Sudamérica y América Central de donde probablemente es nativa, se cultiva en las tierras tropicales y en áreas subtropicales a través del mundo como ornamental. Resiste al frío, pero no las heladas. Puede crecer en zonas bastante secas (con varios meses sin lluvia), y hasta con un mínimo de 200 mm. por año, por lo que en tales condiciones emite un sistema radicular abundante y profundo que llega hasta tres o más veces la altura del árbol. Se le encuentra en una gran gama de suelos, desde los arcillosos hasta los arenosos, incluyendo los pedregosos, y hasta aquellos de poca profundidad. Este árbol se le observa en los lugares secos de los valles interandinos, a veces junto a otras especies como la tara y el guarango, formando parte de las cercas vivas, como árbol de sombra, en la laderas, riveras de los ríos, cerca de las viviendas y en las ciudades ornamentando parques y avenidas. Formas de utilización: Es una especie forestal de múltiples usos. La madera es buena para leña y carbón; también para mangos de herramientas, carpintería en general y para pisos interiores por sus bonitos jaspes rosados. Siendo la ceniza rica en potasa, se le usa como blanqueador de ropa, para hacer jabón y curtir. Con la cubierta azucarada (arilo) de sus frutos, disuelta en agua, se prepara una bebida refrescante y diurética (upi), que si se deja fermentar se convierte en la "chicha de molle"; sin embargo ambas bebidas, en dosis altas pueden ser tóxicas. En algunos lugares también la utilizan para elaborar dulce de mazamorra. Al hervir los frutos secos se obtiene miel, la cual al fermentarse produce vinagre. - 54 -

La tintura de los frutos, en frotación, se usa contra el reumatismo. La capacidad curativa del molle de muchas dolencias le mereció el nombre de "sanalotodo". Al frotar con hojas de molle partes del cuerpo expuestas a las molestias de insectos, sirven como repelente; también cumple igual función el humo de las mismas. En medicina folklórica las hojas y flores se utilizan como cataplasmas calientes contra el reumatismo y otros dolores musculares. La hojas en infusión junto con hojas de eucalipto, y en inhalaciones, son usadas para el alivio de afecciones bronquiales. De las hojas se obtiene un aromatizante que se usa por ejemplo en enjuagues bucales. En algunos lugares el cocimiento de las hojas, ramas, corteza y raíz se emplea para el teñido (amarillo pálido) de tejidos de lana y algodón; además como dentrífico. La semilla contiene aceites de los cuales se obtiene un fijador de perfumes que se emplea en la elaboración de lociones, talcos y desodorantes. En algunos lugares se le llegó a utilizar como substituto de la pimienta por su aroma y sabor picante, pero, afortunadamente, su uso es cada vez menor, ya que afecta la salud. También las semillas de molle son consumidas por muchas especies de aves especialmente por loros. En medicina se utilizan las hojas y flores en forma de cataplasmas calientes contra el reumatismo y dolores musculares e hinchazones. Por su porte y aspecto general el molle es utilizado como especie ornamental en parques y jardines. Es importante para la fijación de suelos, así como en la conservación de cuencas hidrográficas y protección de riberas de arroyos y ríos. Sus hojas al caer constituyen una buena materia orgánica que aumenta la fertilidad del suelo. Por la forma de su copa, da buena sombra para el ganado y es útil en el establecimiento de cortinas rompevientos. Composición química y valor nutricional La madera del molle es de color pardo amarillento, el duramen es más pálido con manchas de color gris. En cuanto al carbón, en pruebas realizadas se obtuvieron las siguientes características: - 55 -

5.28)NOGAL Diles

Densidad

0.44 g/cm3

Porosidad

53 %

Poder calorífico

0.2 Kcal/kg

Humedad

6.2 %

Material volátil

37.2 %

Carbono fijo

51 %

Cenizas

6 %

Juglans

neotropica

Origen: Nativo de los Andes. Distribución: Al igual que el cedro al nogal se le encuentra en varias formaciones del piso Montano Bajo

Fig.36. el nogal.

Descripción: En condiciones favorables normalmente alcanza unos 20 m de altura

Adaptación: Su rango altitudinal va desde los 1000 a los 3000 msnm, no resiste fríos intensos ni heladas, exige suelos profundos y sueltos. Formas de utilización: consumo humano: alimento humano

la

semilla

(nuez)

constituye

importante

uso industrial: la madera es muy apreciada en ebanistería y en la fabricación de guitarras, el mesocarpo de los frutos y aún las raíces, se utilizan para teñir tejidos de algodón y lana. uso medicinal: por ser astringente, la infusión de hojas de nogal se usa para cortar diarreas, lavar heridas, contra la tos y para teñir de negro el cabello. Descripción botánica: En condiciones favorables normalmente alcanza unos 20 m de altura. Es usual que la mitad del fuste sea limpio. De porte recto. Su copa es irregular, con tendencia a ser proporcionadamente reducida. De ramas gruesas. - 56 -

Frutos de drupa redonda, de color pardo a negro, con pedúnculo corto. Al disgregarse el mesocarpio del fruto, queda la nuez o semilla con su cubierta característica. Origen : Arbol nativo de Los Andes. Ecología y adaptación: Al igual que el cedro al nogal se le encuentra en varias formaciones del piso Montano Bajo. Su rango altitudinal va desde los 1000 a los 3000 msnm, tanto en valles de la vertiente occidental como de la oriental, y en valles templados interandinos, ya que no resiste fríos intensos ni heladas. Exige suelos profundos y sueltos (arenosos, medio limosos), fértiles, con pH neutro a un poco ácido, en hondonadas protegidas contra el viento y en donde hay humedad y buen drenaje. Sólo prospera en suelo de valle, pero no en laderas. La gran cantidad de tanino contenido en su hojarasca es un impedimento para que crezca vegetación a su alrededor. Los bosques casi puros de esta especie han desaparecido por la explotación. Formas de utilización: La madera color pardo-negruzca y a veces veteada, compacta, de secado lento y con tendencia a torcerse, es muy apreciada en ebanistería, como cara en tableros contrachapados, en recubrimiento de tableros aglomerados y en la fabricación de guitarras. La semilla (nuez) constituye importante alimento humano. Debido a su contenido en tanino, tanto la corteza como las hojas, el mesocarpo de los frutos y aún las raíces, se utilizan para teñir (color nogal, es decir, marrón oscuro) tejidos de algodón y lana. Las semillas del nogal se venden con fines alimenticios en los mercados durante la época de fructificación. En artesanías las mitades del carozo o hueso de la semilla se utiliza para elaborar botones grandes para los abrigos de lana. Las semillas enteras y pulidas sirven para hacer cuentas de rosarios decorativos de gran tamaño. La corteza, las hojas, los frutos y las raíces se utilizan para teñir "color nogal" los tejidos de algodón y lana. La madera del nogal tiene buen precio y demanda por su calidad, especialmente para artesanías y muebles finos. Composición química y valor nutricional - 57 -

La corteza contiene un tanino elágico. La pulpa del fruto es rica en ácido málico y oxálico, además contiene una naftaquinona: la juglona que es fungistático e ictiotóxico. Las hojas tienen un aceite esencial y alcaloide: la juglandina, juglona y polifenol. La almendra de la semilla del nogal sirve de alimento, contiene entre 60% y 65% de aceites. Curcuma: Nombre binomial Curcuma longa Linnaeus Clasificación científica Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Liliopsida Subclase: Zingiberidae Orden: Zingiberales Familia: Zingiberaceae Fig.37. la Curcuma. Género: Curcuma Especie: C. longa La cúrcuma o turmerico (Curcuma longa, sin. C. domestica) es una planta herbácea de la familia de las zingiberáceas adaptada a zonas áridas. Se puede encontrar desde Polinesia y Micronesia hasta el sudeste asiático. Sangli, una ciudad en el sur de la India, es uno de los mayores productores de esta planta. Se cultiva por sus rizomas, que se emplean como especia. El extracto de esta planta es utilizado como colorante alimenticio de dos formas, como cúrcuma (extracto crudo) y curcumina (estado purificado o refinado); denominados ambos estados en general como cúrcuma. La cúrcuma es uno de los ingredientes del curry en la gastronomía hindú y aporta un color amarillo intenso característico, procedente de la raíz de la planta —este amarillo es igual de intenso independientemente de si la planta se emplea fresca o seca. Es muy poco estable en presencia de la luz pero se puede mejorar su estabilidad añadiendo zumos cítricos. Gastronomía Es una de las especias más usadas en la gastronomía hindú para dar un tono amarillo a diversos platos. Un ejemplo es el del arroz. También forma parte de las especias que dan color - 58 -

como el curry. Actualmente se comercializa como el aditivo alimentario E100 ó cúrcuma. También se emplea mucho en Okinawa, Japón, donde se sirve junto con el té. 5.30) Azafrán: Crocus sativus Clasificación científica Reino:

Plantae

División: Magnoliophyta Clase:

Liliopsida

Orden:

Asparagales

Familia: Iridaceae Género:

Crocus

Especie: C. sativus Nombre binomial: Crocus sativus L. Flor de saffron estigmas rojos.

crocus

con

Fig.38. el Azafrán.

El azafrán es una especia derivada de la flor de la planta del mismo nombre (Crocus sativus), una especie del género Crocus dentro la familia Iridaceae. El azafrán se caracteriza por su sabor amargo y su aroma; éstos provienen de sus componentes químicos picrocrocin y safranal. 1 2 También contiene un tinte de tipo carotenoide llamado crocin, que da a la comida un color amarillo dorado. Esto hace del azafrán un componente apreciado en muchos platos en todo el mundo. En España se utiliza como componente indispensable de la paellas, también se utiliza en la confección de arroces, carnes y mariscos. El azafrán tiene también aplicaciones en medicina. El azafrán alcanza precios elevados porque su cultivo, recolección y manipulación es muy delicado. Por su alto valor económico se ha denominado oro rojo habiendo sido objeto de muy diversas adulteraciones y falsificaciones aprovechando su nombre y su valor. El azafrán constituido por los estigma, unidos o no al estilo de la flor del Crocus sativus Lin., es una especia cuyo mercado mundial ha sido y es liderada por España no sólo a nivel de producción sino también a nivel de exportación. - 59 -

Fig.39. Azafrán: pistilos secos de Crocus sativus 5.31) Amaranto Amaranthus tricolor Clasificación científica Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Caryophyllales Familia: Amaranthaceae Fig.40. el Amaranto o kiwicha. Género: Amaranthus Los amarantos (Amaranthus), pertenecen a la familia Amaranthaceae. Son un género de hierbas ampliamente distribuido por la mayor parte de las regiones templadas y tropicales. Aunque persiste algo de confusión sobre su exacta taxonomía, existen alrededor de 60 especies. Varias de ellas se cultivan como verduras, cereales o plantas ornamentales. Los miembros de este género comparten muchas características y usos con los miembros del género Celosia, estrechamente emparentado. El amaranto es muy resistente a los climas fríos y secos, y crece incluso en suelos pobres. Además tiene un alto nivel alimenticio, lo cual lo hace una excelente alternativa para regiones con dificultades para la siembra Fig.41.(Amaranthus caudatus)Kiwicha de otro tipo de cereales. - 60 -

China es uno de los mayores productores de amaranto. Las hojas de esta planta son muy parecidas a las de las espinacas. Es tradicional su uso en recetas culinarias de Asia, América y África.

5.32) Planta de chile florida Capsicum Clasificación científica Reino:

Plantae

Subreino: Tracheobionta División: Magnoliophyta Clase:

Magnoliopsida

Subclase: Asteridae Orden:

Solanales

Familia: Solanaceae Género:

Capsicum

Especies  Capsicum annuum

Fig.42. la planta de chile o ají.  flores  frutos



Capsicum chinense



Capsicum pendulum



Capsicum chlorocladium



Capsicum minimum



Capsicum ciliatum



Capsicum baccatum



Capsicum coccineum

El género Capsicum comprende varias especies de plantas, emparentadas con el tomate, oriundas del Continente Americano; sus frutos —llamados ají, chile, morrón o pimiento— se consumen en diferentes preparaciones y se emplean como base para colorantes en alimentos y cosméticos. Características Las especies de Capsicum son, casi sin excepción, plurianuales. La planta, de tallo leñoso, forma normalmente un arbusto de hasta 15 dm de altura. Las flores son blancas o verdosas en la mayoría de las variedades, salvo en el C. pubescens, en que tienen un color violáceo. El género Capsicum está muy distribuido a nivel mundial y se encuentra en gran diversidad de formas, tamaños, colores y - 61 -

niveles de picor o pungencia. En general los chiles picantes se pueden clasificar en dos grupos: a. Frutas largas y carnosas que pertenecen a la variedad de Capsicum anuum b. Frutas pequeñas que pertenecen a la variedad de Capsicum minimum. Los tipos menos picantes que son los que se utilizan para industrializar y a nivel casero, por lo general pertenecen al primer grupo. Están compuestos en un gran porcentaje por agua, en promedio un 74,3%. El contenido de proteína es de 2,3%, y el de carbohidratos de 15,8%; otros de los componentes son vitaminas y minerales. Uso gastronómico El pimiento tiene un uso muy extendido como condimento. Es un ingrediente tradicional de las comidas de México, Ecuador, Colombia, Perú y Bolivia. En la zona andina ají tambien se usa como término genérico para cierto tipo de guiso semejante al ajiaco.

5.33) Achiote Bixa orellana Clasificación científica Reino: División: Clase: Orden: Familia: Género: Especie:

Plantae Magnoliophyta Magnoliopsida Malvales Bixaceae Bixa B. orellana

Fig.43. flor del achiote.

Nombre binomial: Bixa orellana El Achiote, Axiote, o Achiotl, Urucú, Bija, bijol, roncon, onoto (Bixa orellana) es una planta arborescente de las regiones intertropicales de América. Usos

- 62 -

Frutos abiertos de onoto con las semillas en su interior. Se conoce como fuente de un colorante natural rojizo amarillento derivado de sus semillas, conocido como annatto el cual es usado como colorante alimenticio. Se usa frecuentemente en la Fig.44. semilla del achiote. coloración de quesos como el Cheddar o el Mimolette, la margarina, la mantequilla, el arroz, pescado ahumado y a veces como condimento de cocina. Es utilizado ampliamente en diversas preparaciones culinarias de Latinoamérica y el Caribe tanto como colorante como saborizante. El código colorante es E 160.

5.33) Remolacha Clasificación científica Reino:

Plantae

División: Magnoliophyta Clase:

Magnoliopsida

Orden:

Caryophyllales

Familia: Chenopodiaceae Género:

Beta

Especie: B. vulgaris Nombre binomial

Fig.45. la remolacha.

Beta vulgaris La remolacha (Beta vulgaris), también conocida como acelga blanca, betarava, betarraga, beterava, beterraga, y betabel, es una planta de la familia de las Chenopodiaceae, de la cual las hojas y la raíz son comestibles. Existen numerosas variedades de la especie, de las cuales algunas se emplean para la alimentación humana, otras como pienso para ganado, y otras para la producción de azúcar (la remolacha azucarera, Beta vulgaris var. altissima); otras, - 63 -

entre ellas la Beta vulgaris var. cicla conocida como acelga que se cultivan por sus hojas. La variedad de mesa es de raíces gruesas, rojas y carnosas, que se consumen cocidas; el color se debe a dos pigmentos, la betacianina y la betaxantina, que resultan indigeribles, tiñen el bolo alimenticio y los excrementos de ese color. Sin embargo, por su atoxicidad se usa frecuentemente como colorante en productos alimentarios. Información nutricional 1 taza de remolacha cocida y cortada en rodajas contiene: 

31 kilocalorías



Carbohidratos 8,5 g



Fibra Dietética 1,5 g



Ác. fólico 53,2 µg



Fósforo 32 mg



Potasio 259 mg



Proteína 1,5 g

Cultivo La remolacha no es muy exigente con los nutrientes del suelo, por lo que suele ser plantada en terrenos en los que ya se ha cultivado otras verduras o cultivo de rotación, no tolera el estiércol fresco. Es muy sensible al frío y a las heladas. Se siembra directamente y su periodo vegetativo se extiende entre los 80 y 140 días. Uso alimenticio El uso más común de cualquier vegetal comestible es el uso comestible, pero también es usado para otras cosas relacionadas con la alimentación, tales como: 

Azúcar: de una variedad de remolacha se extrae, después de varios procesos, el azúcar, listo para ser usado.



Colorante: de la remolacha se saca también el colorante E162, rojo remolacha.

LA TARA: La Tara es producida en varias zonas del país, siendo cultivada en terrenos situados entre los 1000 y 2900 msnm, siendo sus - 64 -

principales productores los departamentos de: Huancavelica, Apurímac, Cajamarca, La Libertad, Huanuco

Ayacucho, Ancash y

Nombre científico: Caesalpina Spinosa (Mol.) O. Kuntz. Nombre común: «Tara» «taya» (Perú); divi de detierra Fig.45.a.«divi la Tara, vista sus frutos. (Colombia), fría», «guarango», «cuica», «serrano», «tara», «vinillo», «guarango» (Ecuador); «tara» (Bolivia, Chile, Venezuela), «Acacia amarilla», «Dividi de los Andes» (Europa). Familia: Caesalpinaceae (Leguiminosae: Caesalpinoideae). Árboles y arbustos de hojas alternas simples o irregulares, normalmente con 5 sépalos, 5 pétalos unidos en la base y 10 estambres, libres o unidos basalmente. Fruto generalmente en legumbre. Comprende unos 150-180 géneros y más de 2200 especies pantropicales y subtropicales. Por ejemplo: especies de los géneros Bauhinia, Brownea, Caealpinia, Cassia, Ceratonia, Delonix, Gleditsia, Gymnocladus, Haematoxylum, Hymenaea, Parkinsonia, Peltophorum, Schizolobium, Schotia y Tamarindus. Lugar de origen: Perú Etimología: Caesalpinia, en honor de Andrea Caesalpini (1524 – 1603), botánico y filósofo italiano. Spinosa, del latín spinosus-a-um, con espinas. Usos: La vaina separada de la pepa se muele y es un extraordinario producto de exportación como materia prima para la obtención del ácido tánico, muy usado en las industrial peleteras de alta calidad, farmacéutica, química, de pinturas, entre otras. De las semillas, pepas o pepitas se obtiene, mediante un proceso térmico-mecánico una goma de uso alimenticio proveniente del endosperma, constituyéndose en alternativa a las gomas tradicionales en la industria mundial de alimentos, pinturas, barnices, entre otros. Esta goma ha sido aprobada, por Resolución del 26 de setiembre de 1996 (Nº E.C.C: E-417) por la Comunidad Europea, para ser usada como espesante y estabilizador de alimentos para consumo humano. De esta manera ingresó al mercado mundial deidrocoloides alimenticios como producto alternativo a la goma de Algarrobo, producida en España y en Medio Oriente. - 65 -

El aprovechamiento de los frutos permiten obtener numerosos productos de interés. La vaina representa el 62% del peso de los frutos y es la que precisamente posee la mayor concentración de taninos que oscila entre 40% y 60%. Estos taninos se utilizan en la industria para la fabricación de diversos productos, o en forma directa en el curtido de cueros, fabricación de plásticos y adhesivos, galvanizados y galvanoplásticos, conservación de aparejos de pesca de condición bactericida y funguicida, como clarificador de vinos, como sustituto de la malta para dar cuerpo a la cerveza; en la industria farmacéutica por tener un amplio uso terapéutico, para la protección de metales, cosmetología, perforación petrolífera, industria del caucho, mantenimiento de pozos de petróleo y como parte de las pinturas dándole una acción anticorrosiva. Otro elemento que se obtiene de los taninos de la Tara, es el ácido gálico que es utilizado como antioxidante en la industria del aceite y en la industria cervecera como un elemento blanqueante o decolorante, en fotografía, tintes, como agente curtiembre, manufactura del papel, en productos de farmacia y otros relacionados al grabado o litografía. Las semillas de uso forrajero tienen en su composición porcentual en peso el 28% de cáscara, 34% de gomas y 37.5% de germen (almendra) como altísimo contenido de proteínas de gran concentración de metionina y triftofano de buena calidad, grasas y aceites que podrían servir para el consumo humano. De esta parte del fruto se obtiene aceite, goma (usada para dar consistencia a los helados), harina proteica y derivados como: jabones, pinturas, barnices, esmaltes, tintes de imprenta, mantecas y margarinas comestibles, pues presenta un contenido de ácidos libres de 1,4% (ácido oleico) es aceptable comercialmente por su baja acidez.

- 66 -

CAPÍTULO III

COLORANTES OBTENIDOS A PARTIR DE LOS VEGETALES Y ANIMALES 1) COLORANTE E100 Código UE

E-100

Uso

Colorante

Otros nombres

Cúrcuma

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua8 1/2MOL / 1L agua1 1/4MOL / 1L agua1 1/8MOL / 1L agua1 La curcumina o extracto de cúrcuma es un colorante catalogado con el código alimentario de la Unión europea como E-100, siendo éste el primero de su lista de aditivos. Este colorante en forma nativa presenta un color amarillo oscuro y es extraído de las raíces y los tallos de la cúrcuma. La cúrcuma es el extracto crudo, mientras que la curcumina es el compuesto purificado. Esta sustancia da el color amarillo característico al polvo de curry y es utilizado teñir la salsa de mostaza. 1.1. Variantes E100i : Curcumina E100ii : Cúrcuma 8

Un litro de agua desmineralizada, Colores aproximados debido a que el color final no es de tonalidad transparente

- 67 -

1.2. CÚRCUMA La cúrcuma es un colorante natural, catalogado con el código alimentario de la Unión europea como E-100ii. Muestra un color amarillo y se extrae de la raíz de la planta Curcuma longa. La cúrcuma es el estado bruto de los extractos de la planta, su forma refinada se denomina curcumina. Fig.46. Curcuma en polvo

1.3. Usos

Se ha empleado a lo largo de la historia para colorear, por ejemplo, partes del cuerpo; pero su uso más extendido ha sido el de colorante de textil. Se emplea para teñir algodón, lana, seda, cuero, papel, lacas, barniz, ceras, etc. También se utiliza como colorante alimentario. 1.4. Curcumina La Curcumina es un colorante natural procedente de la cúrcuma, especia obtenida del rizoma de la planta del mismo nombre cultivada principalmente en la India y utilizada desde la antigüedad para diversas aplicaciones. En la Unión Europea, es un aditivo alimentario autorizado con el código E-100i. 1.4.1. Datos técnicos El principio activo de la cúrcuma es el polifenol curcumina (responsable de su color amarillo), también conocido como C.I. 75300, o Amarillo natural 3. El nombre sistemático es: (1E,6E)-1,7-bis(4-hidroxy-3-metoxyfenil)-1,6-heptadiene-3,5dione. Existen al menos dos formas de la curcumina, ambas tautómeras: el keto y el enol. El keto se enceuntra en forma sólida y el enol como un líquido. Es soluble en etanol y ácido acético concentrado.

- 68 -

Además, un papel impregnado en detección de Boro.

cúrcuma

se emplea en la

Fig.47. Estructura keto de la curcumina

Fig.48. Estructura enol de la curcumina

1.4.2. General Nombre (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6sistemático heptadiene-3,5-dione Otros nombres

Curcumina diferuloylmethane C.I. 75300 Amarillo Natural 3

Fórmula molecular

C21H20O6

SMILES

Oc1ccc(cc1OC)/C=C/C(=O)CC(=O)/C=C/c2ccc(O)c(OC)c2

Masa

368.38 g/mol

Apariencia

Amarillo brillante o Naranja intenso

Número CAS

[458-37-7]

1.4.3.Propiedades9

Densidad y Fase química

? g/cm³, ?

Solubilidad en agua

? g/100 ml (°C)

Punto de fusión Punto de ebullición

183°C (361 K) ? °C ( K)

Acidez (pKa) 9

Nota: Los valores están dadas en el SI y en condiciones normales atm), salvo que se indique lo contrario.

- 69 -

(25 °C y 1

1.4.4. Cuidados MSDS

Principales cuidados

?

NFPA 704 RTECS number

?

1.4.5. Usos En tecnología de alimentos se utiliza, además del colorante parcialmente purificado, la especia completa y su oleorresina; en estos casos su efecto es también el de aromatizante. La especia es un componente fundamental del curry, al que confiere su color amarillo intenso característico. Se utiliza también como colorante de mostazas, en preparados para sopas y caldos y en algunos productos cárnicos. Es también un colorante tradicional de derivados lácteos. Se puede utilizar sin más límite que la buena práctica de fabricación en muchas aplicaciones, con excepciones como las conservas de pescado, en las que el máximo legal es 200 mg/kg, las conservas vegetales y el yogur, en las que es 100 mg/kg, y en el queso fresco, en el que este máximo es sólo 27 mg/Kg. Algunos de los productos en los que la podemos encontrar como colorante son: mantequillas, quesos, productos de pastelería y licores. La cúrcuma también se utiliza para la formulación de algunos cosméticos. Se emplea en algunos protectores solares, y las mujeres hindúes la usan como gomina. Además, el gobierno thailandés está participando en un proyecto para aislar un compuesto de la cúrcuma llamado tetrahidrocurcuminoide (THC). El THC es una sustancia inocolora que tiene propiedades antioxidantes y puede tratar algunas inflamaciones de la piel. Esto hace que sea uno de los ingredientes de muchos cosméticos. 1.4.6. Efectos en el organismo El colorante de la cúrcuma se absorbe relativamente poco en el intestino, y lo que es absorbido se elimina rápidamente por vía biliar. Tiene una toxicidad muy pequeña. La especia completa es capaz de inducir ciertos efectos de tipo teratogénico en algunos experimentos. La dosis diaria - 70 -

admisible para la OMS es, provisionalmente, de hasta 0,1 mg/kg de colorante, y 0,3 mg/kd de oleorresina. 1.5. E100i (Curcumina) E100i Código UE

E-100

Uso de

Colorante

Otros nombres

Cúrcuma

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua E-110i es el código internacional asignado por en la Unión europea para designar a la curcumina, un colorante natural amarillo que se extrae de las raíces de cúrcuma. Su concentración máxima es (g/100 g): 0,05.

1.6. Colorante E100ii El E-100ii es el código alimentario que corresponde, según las convenciones de la Unión Europea, al colorante alimentario llamado cúrcuma. 1.5.2. Curry Diferentes platos cocina india.

de

la

Curry es el nombre inglés generalmente adoptado en Occidente para describir un plato elaborado con una mezcla de especias, desarrolladas en las cocinas asiáticas, del este Fig.49. Comidas típicas con las especias de curry asiático y del sureste asiático y que posteriormente fueron comercializadas originalmente en Europa por Inglaterra y Holanda debido al conocimiento adquirido en sus colonias durante el siglo XVIII. El curry es un mezcla basada en diferentes especias - 71 -

que se utilizan en la India (masala), para guisos o estofados con salsa, así mismo se refiere a los platos preparados con esa salsa. La palabra curry deriva de kari, que significa "salsa" en tamil.

2. COLORANTE E101 E-101 es el código internacional utilizado en la Unión Europea para designar a la Riboflavina. La riboflavina es una vitamina del grupo B, concretamente la denominada B2. Es la sustancia que da color amarillo al suero de la leche, alimento que es la principal fuente de aporte de esta vitamina, junto con el hígado. Código UE

E-101

Uso de

Colorante

Otros nombres

Riboflavina

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua 2.1. Generalidades y usos Industrialmente la riboflavina se obtiene química o por métodos biotecnológicos.

por

síntesis

Como colorante tiene la ventaja de ser estable frente al calentamiento, y el inconveniente de que, expuesta a la luz solar o a la procedente de tubos fluorescentes es capaz de iniciar reacciones que alteran el aroma y el sabor de los alimentos. Este efecto puede ser importante por ejemplo en la leche esterilizada envasada en botellas de vidrio. Este aditivo es relativamente poco utilizado. Cuando se emplea como colorante no pueden hacerse indicaciones acerca del enriquecimiento vitamínico en la publicidad del alimento. En España se limita su uso en el yogur a 100 mg/kg y en las conservas de pescado a 200 mg/kg. En otros productos no tiene limitación. - 72 -

2.2. Efectos en el organismo Aunque es una vitamina, y por tanto esencial para el organismo, su deficiencia no produce una enfermedad específica, como en el caso de la deficiencia de otras vitaminas, sino solamente una serie de alteraciones en la mucosa bucal que no suelen ser graves. Las necesidades de riboflavina para una persona normal se sitúan en torno a los 2 mg/día. Los estados carenciales, no graves, no son demasiado raros. Al ser una vitamina hidrosoluble, un eventual exceso no se acumula, sino que se elimina fácilmente y por tanto no resulta perjudicial. Es relativamente poco soluble, lo que dificulta la absorción de dosis muy grandes. En experimentos con animales, la riboflavina prácticamente carece de toxicidad. La dosis diaria aceptable es de hasta 5 mg/Kg de peso. 2.3. Vitamina B2

Fig.50. Estructura química de la Riboflavina.

Riboflavina, también conocida como vitamina B2. Los tres anillos forman la isoaloxacina y el ribitol es la cadena de 5 carbonos en la parte superior La vitamina B2 o riboflavina es una vitamina hidrosoluble de color amarillo constituida por un anillo complejo de isoaloxacina al que se une el ribitol, un alcohol derivado de la ribosa. La riboflavina se halla mayoritariamente combinada formando parte de dos coenzimas, el FAD (flavín adenín dinucleótido) y el FMN (flavín mononucleótido), denominados comúnmente coenzimas flavínicos, y como tales interviene en los procesos enzimáticos relacionados con la respiración celular (en reacciones de óxido-reducción de los glúcidos (ciclo de Krebs) y ácidos grasos (beta-oxidación)). - 73 -

La vitamina B2 es necesaria para la integridad de la piel, las mucosas y por su actividad oxigenadora de la córnea imprescindible para la buena visión. Su presencia se hace más necesaria cuantas más calorías incorpore la dieta. Sus fuentes naturales son las carnes y lácteos, cereales, levaduras y vegetales verdes. Su carencia genera trastornos oculares, bucales y cutáneos, cicatrización lenta y fatiga. A su vez, su carencia puede ser causada por regímenes no equilibrados, alcoholismo crónico, diabetes, hipertiroidismo, exceso de actividad física, estados febriles prolongados, lactancia artificial, estrés, calor intenso y el uso de algunas drogas. Sus necesidades diarias son de 1,5 mg para niños y de 1,7 mg para adultos. Por otra parte, la riboflavina no es almacenada por el organismo, por lo que el exceso de consumo se elimina por vía urinaria. Esta vitamina es sensible a la luz solar y a ciertos tratamientos, como la pasteurización, proceso que hace perder el 20% de su contenido. Por ejemplo, la exposición a la luz solar de un vaso de leche durante dos horas hace perder el 50% de su contenido de vitamina B2. Es un aditivo alimentario permitido por la Unión Europea identificado por el código E-101.

2.4. Colorantes E-101a, E-106 2.4.1. Fosfato de lactoflavina Estructura molecular del Fosfato de Lactoflavina El Fosfato de Lactoflavina o Riboflavina-5'-fosfato es el pigmento amarillo que contiene la vitamina B2 o Riboflavina. Muchas plantas poseen este pigmento. Según los códigos alimentarios de la Unión Europea corresponde al código E-106 o también al E-101a y normalmente proviene de organismos modificados genéticamente. - 74 -

Fig.51. Estructura química del Fosfato de lactoflavina

2.4.2. Propiedades Funciones que añaden cofactores de diferentes oxidoreductasas incluidos NADH deshidrogenasa. Durante el ciclo catalítico, de la interconversión reversibles oxidado (FMN), semiquinona (FMNH •) y las formas de reducción que ocurre (FMNH2). FMN es un fuerte agente oxidante que NAD y es particularmente útil porque puede tomar parte en el de uno y dos transferencias de electrones. Es la principal forma en que la riboflavina se encuentra en las células y los tejidos. Con energía, es más caro de producir, pero es más soluble que la riboflavina. Designado con número E E101a, se utiliza como colorante de alimentos, y es probable derivados de organismos modificados genéticamente. E106, un muy estrechamente relacionados colorante de alimentos, es riboflavina - 5'- fosfato de sodio sal, que consiste principalmente de la sal monosódica del 5'monofosfato éster de riboflavina. Se convierte rápidamente a la libre riboflavina después de la ingestión. Se encuentra en muchos alimentos para bebés y niños de corta edad, así como mermeladas, productos lácteos y dulces y productos de azúcar.

3. COLORANTE E-102 El código alimentario E-102 es el código utilizado por las convenciones de la Unión Europea para designar al colorante alimentario llamado Tartracina

3.1. Tartracina Código UE

E-102

Uso de

Colorante

Otros nombres

Tartracina

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua - 75 -

Cód.CEE: E102 C.I.No.19140 C.I. Nombre: Acid Yellow 023 C.I.Food: Food Yellow 004 La tartracina es un colorante artificial ampliamente utilizado en la industria alimentaria. Pertenece a la familia de los colorantes azoicos (los que contienen el grupo azo −N=N−). Se presenta en forma de polvo y es soluble en agua; haciéndose de color más amarillo en tanto más disuelta esté. Es incompatible con la lactosa y con el Fig.52.Estructura química la tartracina ácido ascórbico. La tartracina aumenta su potencial comercial porque además de los tonos amarillos-anaranjados, al ser mezclada con otros colorantes como el Azul Brillante (E133) o el Verde S (E142) se obtienen diversas tonalidades verduscas. La tartracina (en inglés tartrazine) como colorante posee los códigos E102 (Unión Europea) y Amarillo 5 o Yellow 5 (FDAUSA), por lo que es posible identificar cuales alimentos, bebidas u otros productos contienen tartracina al revisar sus ingredientes en la etiqueta. 3.2. Efectos en el organismo Las células que absorben tartracina no pueden desecharla, por eso la tartracina se va acumulando lentamente a nivel celular y puede llegar a producir cáncer. A pesar de que el uso de tartracina está autorizado en más de sesenta países, ya se prohibió en Noruega, mientras que en Austria y Alemania pronto se prohibirá. La resolución 94/36/EC la prohibe parcialmente en la Unión Europea. La legislación estadounidense exige que se indique explícitamente la presencia de este colorante en la etiqueta de los

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Fig.53.El colorante en polvo y diluido

productos para que el consumidor final tome la decisión de comprarlo o no. Algunas personas son sensibles a la tartracina y pueden presentar reacciones alérgicas y, aunque la susceptibilidad a presentar reacciones alérgicas es baja (1 de cada 10.000) aumenta entre las personas hipersensibles a la aspirina (el 10% de ellas son alérgicas a la tartracina). En España la ingesta diaria máxima de tartracina es de 7,5 mg/kg de peso. La tartracina está relacionada con un gran porcentaje de los casos de síndrome de ADHD (hiperactividad) en los niños, cuando ha sido utilizada en combinación con los benzoatos (E210-215). Así mismo, las personas asmáticas también pueden experimentar síntomas tras el consumo de este aditivo, ya que se sabe actúa como un agente liberador de histamina. 3.3. Usos La tartracina es empleada en bebidas, purés instantáneos, papas fritas (Doritos, etc), pasteles,sopas, helados, caramelos, gomas de mascar,mermeladas,yogurt, y muchos otros productos a base de glicerina, limón y miel. Se usa también en el azafrán artificial. En Perú, productos como Inca Kola, Gelatinas Royal, Gelatinas Universal, Refrescos Royal, concentrados de naranja : Tampico y Aruba, contienen tartracina - Amarillo 5; en Chile, las patatas fritas : Doritos, Gato-late, Chis-pop, los helados : Crazy, Calado y Green, y los refrescos : Zuko, Quatro, Kapo y Roni, también los contienen. 3.4. Controversia Los colorantes azoicos se han cuestionado reiteradamente, debido a que muchos colorantes de esta familia (no los autorizados para uso alimentario) han demostrado ser cancerígenos en experimentos con animales; debido a que son poco polares, solubles en grasas, y atraviesan con cierta facilidad la barrera intestinal, incorporándose al organismo. Aunque la tartracina es un colorante autorizado, el consumo excesivo de golosinas coloreadas con tartracina por niños es un tema que merece toda la atención de los padres y es parte del debate en salud pública en la Unión Europea (la HACSG no recomienda su uso) - 77 -

Desde que en 1959 se describió por primera vez un cuadro de urticaria debida a la tartracina se han relatado más casos de urticaria, lesiones purpúricas, rashes maculopapulosos o anafilaxia debida a este y otros colorantes azoicos. Si bien se estableció que muchos de estos pacientes son aquellos que reaccionan alérgicamente por la utilización de aspirina (mientras ingieren tartracina) el nivel de prevalencia de la urticaria por tartracina se estima entre el 5 y el 10% de los pacientes

4. COLORANTE E104 El Amarillo de quinoleína o también denominado según los códigos alimentarios de la Unión europea como E-104 es un colorante sintético no azoico de color amarillo intenso y muy soluble en agua. En caso de ingestas excesivas, puede ocasionar reacciones alérgicas.

4.1. Quinoleína Código UE

E-104

Uso de

Colorante

Otros nombres

Amarillo alim.13

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua

4.2. Datos técnicos 

Cód.CEE: E104



C.I.No. 47005



C.I.Nombre: Food Yellow 013



C.I.Food: Food Yellow 013

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Las Quinoleínas son unos compuestos orgánicos heterocíclicos formados por la unión de un núcleo derivado del benceno y otro pirídico; además estos compuestos poseen un isómero denominado isoquinoleína. Estos compuestos provienen de la naftalina y sólo habría que cambiar un átomo de nitrógeno por un grupo CH. 4.3. Fórmula Química

Fig.54. Representación atómica de la Quinoleína.

Datos técnicos

La fórmula básica de la quinoleína es C9H7N. Nomenclatura IUPAC Fórmula molecular Número CAS

Quinoleína C9H7N [91-22-5]

4.4. Propiedades físicas Densidad Masa molecular Punto de fusión Punto de ebullición

1093 g/ml. kg/m3; 129,16 g/mol. uma n/d, K (? °C) n/d, K (? °C)

4.5. Propiedades químicas Solubilidad en agua

n/d. g/100 mL a 20°C en agua

KPS

n/d

Momento dipolar

n/d D

4.6. Historia Es en 1834 cuando el profesor de química alemán Friedrich Friedlieb Runge, de Breslau, destila Alquitrán de hulla y obtiene una sustancia incolora, fragante y soluble en 16 partes de agua fría; pero este químico -descubridor de la manera de extraer el azúcar de la remolacha- no analiza este líquido ni le da interés. Ni siquiera le da nombre.

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Tuvo que ser en 1837 cuando el francés Gerhardt, el gran organizador de la química orgánica, quien destilando quinina obtiene nuevamente la quinoleína, la cataloga y le da nombre. Descubre asímismo que esta sustancia era utilizada desde la antigüedad en el aceite de Dippel como remedio a las infecciones. De hecho este compuesto es denominado el antepasado de los antibióticos. El descubrimiento de este compuesto supuso una auténtica revolución en el siglo XIX ya que con él podían tratarse numerosas infecciones dermatológicas, urinarias, ginecológicas e intestinales. Actualmente se obtiene por síntesis química, siguiendo los procedimientos descritos por Skraup que consisten básicamente en oxidar con nitrobenceno una mezcla de ácido sulfúrico, glicerina y anilina. 4.7. Aplicaciones Puesto este compuesto en manos de la farmacología, se extrae primero un polvo cristalino y blanco denominado tartrato de quinoleína que combate la fiebre y las infecciones; después el salicilato de quinoleína y el sulfosalicilato de quinoleína todos con las mismas propiedades beneficiosas. Posteriormente se descubren las propiedades antisépticas y antibióticas de la oxiquinoleína y de la ortoxiquinoleína. Y más tarde se descubrió la potencia de la cloroquina y la amodiaquina para el tratamiento de la malaria. La quinoleína encuentra muchos compuestos derivados de gran utilidad entre los que cabe mención el quiniofón y la yodoclorhidroxiquina como amebicidas. Desde finales del siglo XIX se extraen numerosos colorantes de la quinoleína entre los que cabe destacar el amarillo de quinoleína (v. código alimentario E-104) y el rojo de quinoleína, este último utilizado para obtener placas fotográficas ortocromáticas; también se obitenen las llamadas cianinas que son unos colorantes verdes y azules ampliamente explotados en la fotografía, la imprenta y la industria textil.

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5. COLORANTE E107 El término E107 puede referirse a: 

e107, Sistema para Manipulación de Contenidos (CMS).



E107, aditivo alimentario colorante.

5.1. E107: Amarillo 2G (Amarillo alimentario 5, Amarillo ácido 17)

Fig.55. Composición química del colorante Amarillo 2G 5.2. Datos del Colorante Origen: Colorante sintético azoico. Función & características: Colorante amarillo alimentario. Muy soluble en agua. Producto(s): Mayonesa. Ingesta diaria admisible: No determinada. 5.3. Efectos colaterales: Debido a que es un colorante azoico, el E107 está implicado en la producción de alergias, hiperactividad y asma. Su uso está limitado y podría prohibirse en un futuro próximo. 5.4. Restricciones dietéticas: Ninguna; el E107 puede ser consumido por todos los grupos religiosos, así como por los vegetarianos (estrictos y no estrictos). La HACSG no recomienda su uso. Las personas asmáticas pueden mostrar reacciones alérgicas. Se encuentra en bebidas no alcohólicas.

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6. COLORANTE E110 Código UE

E-110

Uso de

Colorante

Otros nombres

Anaranjado (colorante azoico)

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua 6.1. Denominación: AMARILLO ANARANJADO S, Amarillo Ocaso, Amarillo Crepúsculo, Sunset Yellow. C.I.15985 C.I.FOOD: FOOD YELLOW 003 (Amarillo Alimentario 3) Origen del colorante Colorante azoico, de síntesis artificial. Muy soluble en agua. 6.2. Características El amarillo ocaso (E-110) es un colorante orgánico sintético de color naranja claro, que se ve utilizado en las fabricaciones de productos alimenticios de consumo masivo. Las comidas que lo tienen son las mermeladas de albaricoque, galletas y productos de pastelería, sopas instantáneas, batido de chocolate, harina para rebozar... La HACSG no recomienda su uso. Algunas personas muestran reacciones alérgicas (urticarias, vómitos...). Se encuentra en dulces, sopas de sobre y extractos de frutas. 6.3. Ingesta diaria: Máximo 2.5 mg/kg de peso corporal. 6.4. Efectos colaterales: Debido a que es un colorante azoico, puede provocar intolerancia en las personas que se ven afectadas por los - 82 -

salicilatos. Además, es un liberador de histamina, y puede intensificar los síntomas del asma. También está implicado en casos de hiperactividad en niños cuando ha sido utilizado en combinación con los benzoatos. Reacciones alérgica, en especial en caso de intolerancia a la aspirina. Cancerígeno. Aditivo que con mayor frecuencia da alergia. 6.5. Restricciones dietéticas: Ninguna; el E110 puede ser consumido por todos los grupos religiosos, así como por los vegetarianos (estrictos y no estrictos).

7. COLORANTES E-120, E-122, E-123 y E-124 7.1. Ácido carmínico El ácido carmínico, E-120, C.I. 75470, Natural Red 004, es una sustancia química compleja utilizada como colorante rojo extraído de la cochinilla (Dactylopius coccus) u otros insectos.

Código UE

E-120 E-122 E-123 E-124

Uso de

Colorante

Otros nombres

Carmín, Cochinilla Azorrubina Ponceau-4R Amaranto

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua Se utiliza como colorante en cosméticos (pintalabios, etc.) y como E-120 en la industria alimenticia para dar un color rojo a los alimentos, aunque se sustituye cada vez más por colorantes sintéticos más baratos.

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Un sustituto ampliamente utilizado es el rojo cochinille A, un colorante diazoico con el número E124. El nombre deriva de la palabra árabe-persa kermes, que es el nombre de una baya roja. En Europa se utiliza el ácido carmínico obtenido a partir de insectos autóctonos al menos desde la Edad de Hierro, y se han descubierto restos, por ejemplo, en tumbas de la cultura de Hallstadt. 7.2. Propiedades 7.2.1. Ácido carmínico

Fig.56. Estructura química del Acido Carmínico.

7.2.2. Información General Nomenclatura IUPAC Fórmula semidesarrollada Fórmula molecular Número CAS

Ácido carmínico Ver imagen. C22H20O13 1260-17-9

7.2.3. Propiedades físicas Estado de agregación Apariencia Masa molecular Punto de fusión Punto de ebullición

Sólido rojo 492,39 uma 409 K (136 °C) ? K (? °C)

7.2.4. Propiedades químicas Solubilidad en agua aprox. 3 g/100 ml KPS

n/d

Momento dipolar

n/d D - 84 -

7.3. El Carmín El carmín también denominado grana cochinilla, rojo natural 4, crimmson lake, C.I. 75470 o E120, es el término general que denomina al un color rojo profundo en particular, Fig.57. así como al colorante que Estructura química lo produce: ácido del Carmín 1 carmínico. (C22H20O13) Es un colorante natural producido por algunos de los insectos de la clase coccoidea como puede ser, por ejemplo, la cochinchilla. Un ejemplo natural de este color puede verse en los destellos de los rubíes que son de color carmín. El nombre a menudo es aplicado a las descripciones del color de la sangre. Ácido carmínico - origen del colorante El carmín de cochinilla o simplemente carmín (E120) es un pigmento de un color rojo vivo obtenido del ácido carmínico producido por el insecto Dactylopius coccus Costa (cochinilla). Se obtiene de las hembras desecadas del insecto. Es usado en la fabricación de flores artificiales, pinturas, lápices labiales, cosméticos, aditivos alimenticios y la tinta carmesí. Hoy la imagen de un beso se asocia en la modernidad al carmín.

7.3.1. Produción del colorante El carmín puede ser preparado desde la cochinchilla, mediante la cocción en agua de los insectos previamente secos, para obtener de esta forma el ácido carmínico para manipular y tratar la solución resultante con alumbre, crema tártara (KC4H5O6), cloruro de estaño (SnCl2), o oxalatos; con estas sustancias el colorante precipita. A veces se emplean otros métodos antes de que se - 85 -Fig.58. Colonia de cochinilla en tunales.

produzca la precipitación del colorante en la solución; como puede ser a veces la clara de huevo, el pegamento obtenido de la cola de pescado, o incluso gelatina. La calidad de carmín producida se ve afectada por la temperatura y el grado de iluminación durante su preparación, el sol es necesario para la producción de una tonalidad brillante en el colorante. Difieren las propiedades también de acuerdo a la cantidad de alúmina presente en el proceso. A veces es adulterado con cinabrio, almidón así como otros materiales; El carmín de estos pueden ser separado al disolverlo en amoniaco. Una prueba para saber si se ha obtenido un buen producto es que el carmín de calidad debe desmoronarse fácilmente entre los dedos cuando se seca. El denominado Carmine lake es un pigmento obtenido por la precipitación temprana provocada por la alúmina al hacer la decocción de la cochinilla. 7.3.2. Usos El carmín puede ser utilizado como una tinción agente en microbiología, como 'Mejor del carmín' a la mancha glucógeno, 'mucicarmine a las manchas ácidas Glucosaminoglucanos, y 'carmalum a la mancha núcleo celular. En estas aplicaciones, que se aplica junto con una mordientes, que normalmente consiste en una sal de Al (III). La calidad final del carmín se ve afectada por la temperatura y el grado de iluminación durante su preparación, sol es necesaria para la producción de una tonalidad brillante. Difiere también de acuerdo a la cantidad de alúmina presente en el mismo. A veces es adulterado con cinabrio, almidón y otros materiales; El carmín de estos pueden ser separados por disolverlo en amoniaco. El buen carmín debe desmoronarse fácilmente entre los dedos cuando se seca. 7.3.3. Reacciones alérgicas al carmín El carmín es empleado como colorante alimentício en muchos productos de la industria alimentaria, tales como zumos, helado, yogurt y caramelos, etc. Generalmente como agente colorante del color rojo, rosa o púrpura. Como colorante se sabe que puede generar ciertas reacciones alérgicas y anafilaxia a ciertas personas 2 .

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8. COLORANTE E127 El Código CEE(Comunidad Economica Europea) E127 o Eritrosina es un colorante cuya fórmula química es C20H8I4O5. Datos relevantes: Cód.CEE: E127    

C.I.No.: 45430 C.I.Nombre: Acid Violet 051 C.I.Food: Food Red 014 Otros nombres: Red 3, Iodoeosina, Eritrosina BS

8.1. Origen: Colorante sintético rojo que contiene yodo. 8.2. Función & características: Color rojo artificial. soluble en agua.

Colorante

rojo

alimentario.

Muy

8.3. Ingesta diaria: Máximo 0.1 mg/kg de peso corporal. Los Alimentos a los que se puede añadir son: frutas, conserva, helados. 8.4. Usos: Se usa principalmente como colorante de alimentos, para tinta de impresora, como mancha biológica, etc. Puede causar el fotosensibilidad (sensibilidad a la luz) y puede ser cancerígena. Es un xenoestrógeno. Junto con otros colorantes sintéticos para alimentos han estado implicados en TDAH, aunque no se ha logrado determinar con exactitud si es verdad. 8.5. Posibles efectos secundarios: Alergias, inhibe la acción de la pepsina y altera la función tiroidea. Se conocen pocos efectos secundarios originados por su consumo en las concentraciones usadas normalmente en los alimentos. Unos pocos incidentes han reportado un incremento en la hiperactividad, así como una posible conexión con mutagenecidad. La eritrosina causa un aumento de la fotosensibilidad en las personas sensibles a la luz solar. En altas concentraciones interfiere con el metabolismo del yodo. Sin embargo, estas concentraciones no pueden ser alcanzadas a través del consumo de alimentos. - 87 -

9. COLORANTE E128 E128 es el colorante.

número E

asignado al compuesto Rojo 2G, un

Distintos tipos C.I.No.: 18050 Cód.CEE: E128 C.I.Food: Food Red 010 9.1. Origen: Colorante azoico sintético. 9.2. Función & características: Colorante rojo alimentario. Muy soluble en agua. 9.3. Productos: Su uso está restringido en productos cárnicos y confitería. 9.4. Ingesta diaria: Máximo 0.1 mg/kg de peso corporal. 9.5. Efectos colaterales: Debido a que es un colorante azoico puede provocar intolerancia en aquellas personas que se vean afectadas por los salicilatos. Además, es un liberador de histamina y puede intensificar los síntomas del asma. Así mismo, está implicado en la producción de hiperactividad en niños, cuando es utilizado en combinación con los benzoatos. El rojo 2G puede también generar anemia y es posiblemente mutagénico. Consecuentemente su uso ha sido altamente restringido y su valor de IDA reducido. Suspendido su uso en Europa mediante REGLAMENTO (CE) No 884/2007 DE LA COMISIÓN de 26 de julio de 2007 relativo a las medidas de emergencia para la suspensión del uso de E 128 Rojo 2G como colorante alimentario

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10. COLORANTE E131 Código UE

E-131

Uso de

Colorante

Otros nombres

Azul Patentado

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua La sustancia denominada según los códigos alimentarios de la Unión europea E-131 es un colorante también llamado azul patentado V ó azul patentado 5 de origen azóico sintético, muy soluble en agua que se utiliza generalmente como colrante alimentario. 10.1. Efectos en el organismo Su consumo debe reducirse como máximo a 15 mg por cada kg de peso corporal al día. En caso de ingestas superiores, pueden producirse reacciones alérgicas debidas al acoplamiento del colorante a las proteínas corporales. También puede actuar como un liberador de histamina. 10.2. Datos técnicos 

C.I.No.: 42051



Cód.CEE: E131



C.I.Food: Food Blue 005

10.3. Colorante índigo El colorante índigo es una tintura con un distintivo color azul (ver índigo). El compuesto químico constituyente del índigo es la indigotina. Los antiguos extraían el colorante natural de varias especies de plantas, como Fig.59.Barra de colorante índigo - 89 -

también de especies zoológicas como el famoso caracol Hexaplex trunculus, pero actualmente casi todo se produce por síntesis química. Además de otros usos, se industrializa para producir la tela denim para jeans azules. La forma de índigo usada en alimentación es llamada "indigotina", y está listada en EE.UU. como FD&C Blue Nº 2, y en la Unión Europe como Número E: E132.

10.4. Fuentes y usos Una variedad de plantas, incluyendo a Isatis tinctoria, han provisto de índigo a través de la historia, aunque la mayoría del índigo natural se obtiene de spp. del género Indigofera, nativo de los trópicos. En climas templados el índigo puede obtenerse de Isatis tinctoria y de Fig.60. Colorante índigo Polygonum tinctorum, aunque las spp. de Indigofera rinden más tintura. La especie comercial de índigo en Asia fue el índigo verdadero Indigofera tinctoria, o llamado Indigofera sumatrana). En Centro y Sudamérica las dos especies Indigofera suffruticosa (añil) y Indigofera arrecta (índigo de Natal) fueron los más importantes. El "índigo natural" fue la única fuente del tinte hasta 1900. Dentro de un corto tiempo, sin embargo, el índigo sintético desplazó completamente al natural, y hoy casi todo se produce vía síntesis. En [EE.UU.]], el uso primario de uso para el índigo, es como un tinte para ropa de trabajo de algodón y blue jeans. Más de 1.000 millones de pares de jeans en todo el mundo se tiñen con índigo blue. Por muchos años, el índigo fue usado para dar el "azul naval profundo" e lana. El índigo no se une fuertemente a la fibra, y los lavados repetitivos pueden lentamente irremoviendo el tinte. Además, el índigo se usa como colorante de alimento, y está listada en EE.UU. como FD&C Blue Nº 2. El specification FD&C - 90 -

Blue Nº 2 incluye tres sustancias, de las cuales la mejor es la sal sódica de Indigotindisulfonato. El indigotinesulfonato se usa también como un tinte en pruebas de la función renal, como reactante en detectar nitratos y cloratos, y en el testeo de leche. 10.5. Los avances en la tecnología de teñido. El Indigo es un desafío a la utilización de tintes, ya que no es soluble en agua, debe someterse a un cambio químico. Cuando un tejido sumergido es eliminado de la batea de teñido, pues rápidamente se combina con el oxígeno del aire volviendo a su forma insolubles. También es una sustancia tóxica que, al requerir varias manipulaciones químicas, se siente las consecuencias de su toxicidad. De hecho, durante el siglo 19, la difícil situación de los trabajadores al manipular el colorante índigo han sufrido sus nefastas consecuencias. Dos métodos diferentes para la aplicación directa de índigo se desarrollaron en Inglaterra en el siglo XVIII y se mantuvo en uso hasta el siglo XIX. El primer método, conocido como lápiz azul, ya que la mayoría de las veces se aplica lápiz o pincel, se podrían utilizar para lograr los matices oscuros. Arsénico trisulfide y un espesante se añadieron a la cuba índigo. Los compuestos de arsénico retrasan en la oxidación del índigo el tiempo suficiente como para pintar la tintura en telas. El segundo método es conocido como china azul debido a su semejanza con china azul y blanco, de porcelana. En lugar de utilizar un índigo solución directamente, el proceso de impresión la forma de índigo insolubles en el tejido. El índigo se reducirá en una secuencia de los baños de hierro (II), sulfato, con aire de oxidación entre cada inmersión. El proceso de china azul fuerte podría hacer diseños, pero no puede producir la oscuridad matices posibles con el método de lápiz azul. Alrededor de 1880 la glucosa proceso se desarrolló. Por último, permitió a la impresión directa de índigo en el tejido y pueden producir copias baratas índigo oscuro inalcanzable con la china azul método. - 91 -

10.6. Propiedades químicas

Fig.61. Estructura química del indigo. El Indigo es un polvo cristalino de color azul oscuro que se funde a 390 ° -392 ° C. Es insoluble en agua, alcohol o éter, pero soluble en cloroformo, nitrobenceno, o ácido sulfúrico concentrado. La estructura química de índigo corresponde a la fórmula de C16H10N2O2. La sustancia que se produce indica que es incoloro y soluble en agua. El Indigo puede ser fácilmente hidrolizado en glucosa e indoxilo. Mild oxidación, como por la exposición al aire, convierte indoxyl a índigo. El proceso de fabricación desarrollado en 1800 está todavía en uso en todo el mundo. En este proceso, indoxyl es sintetizada por la fusión de sodio phenylglycinate en una mezcla de hidróxido de sodio y sodamida.

Fig.62. Estructura atómica del Indigo Varios compuestos sencillos pueden ser producidos por la descomposición del índigo; estos compuestos incluyen la anilina y ácido pícrico. La única reacción química de importancia práctica es su reducción a la urea con el índigo blanco. El índigo blanco es reoxidizado a índigo después de que se ha aplicado a la tela.

Fig.63. estructura química del indigo carmine - 92 -

El Indigo tratados con ácido sulfúrico produce una de color azul verdoso. Es posible acceder a ella a mediados de los 1700s. Sulfonated índigo también se conoce como Saxon o azul índigo carmín. El Tyrian púrpura fue un valioso tinte púrpura en la antigüedad. Se hizo a partir de las deyecciones de un caracol común Mar Mediterráneo. En 1909 su estructura fue demostrado ser 6,6 'dibromoindigo. Nunca se ha producido sintéticamente sobre una base comercial. La estructura de SMILES índigo es Plantilla: SMILES y su número CAS es Plantilla: CASREF. 10.7. Chemical synthesis Método Heumann, síntesis original de Indigo El Indigo puede ser fabricada sintéticamente, en una serie de formas diferentes. El método original, usado por primera vez por la síntesis de índigo Heumann en 1897, consiste en calentar N - (2 - Carboxyphenyl) glicina ácido a 200 ° C en una atmósfera inerte con hidróxido de sodio. Esto produce indoxyl - 2 - ácido carboxílico, un material que fácilmente decarboxylates y oxida en el aire para formar índigo. La moderna síntesis de índigo es ligeramente diferente de la ruta utilizada originalmente y su descubrimiento se acredita a Pfleger en 1901. En este proceso, N - phenylglycine es tratado con una alcalina derretir de hidróxidos de sodio y de potasio que contiene sodamide. Esto produce indoxyl, que posteriormente se oxida en el aire para formar índigo.

Fig.65. Pfleger's modern synthesis of Indigo

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11. COLORANTE E133 FD&C Blue #1 El azul brillante consiste fundamentalmente en α-(4-(N-etil3-sulfonatobencilamino)-fenil)-α-(4-Netil-3sulfonatobencilamino)-ciclohexa-2,5-dienilideno)-tolueno-2sulfonato disódico y sus isómeros y otros colorantes secundarios, junto con cloruro sódico o sulfato sódico como principales componentes incoloros. El azul brillante se describe como sal sódica. También están autorizadas las sales cálcicas y pótasica. Se aplicarán las especificaciones generales de las lacas de aluminio de los colorantes

12. COLORANTE E140 Código UE

E-140

Uso de

Colorante

Otros nombres

Clorofila

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua E140 es el código alimentario asignado por la Unión Europea a las clorofilas. Actúa como un colorante alimentario verde natural, presente en todas las plantas y algas. Es extraído comercialmente a partir de las ortigas, del césped y de la alfalfa. Es hidrosoluble. 12.1. La Clorofila Las clorofilas son una familia de pigmentos que se encuentran en las cianobacterias y en todos aquellos organismos que contienen plastos en sus células, lo que incluye a las plantas y a los diversos grupos de protistas que son llamados algas. Las clorofilas son los pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales y de los frutos inmaduros. Son piezas claves en la fotosíntesis, proceso que permite - 94 -

transformar la energía solar en energía química, y finalmente a partir de ella producir alimentos para todos los seres vivos y mantener el nivel de oxígeno en la atmóstera. Por esta razón han sido estudiadas muy extensamente. Se ha dicho de ellas que son las substancias químicas mas importantes sobre la superficie de la Tierra. Las plantas superiores tienen dos tipos de clorofila muy semejantes entre ellas, denominadas a y b, siendo la primera la mayoritaria y la que se degrada más facilmente. Son químicamente muy complicadas, y solo en 1940 se pudo averiguar su estructura completa. Incluyen un átomo de magnesio dentro de su molécula. 12.2. Función La función de las clorofilas es la absorción de energía luminosa en la variante de la fotosíntesis que llamamos fotosíntesis oxigénica, la que es característica de los organismos antes enumerados. El principal papel de las clorofilas en la fotosíntesis es la absorción de fotones de luz con la consiguiente excitación de un electrón. Ese electrón excitado cede su energía, volviendo al estado normal, a algún pigmento auxiliar (a veces otras clorofilas), donde se repite el fenómeno. Al final el electrón excitado facilita la reducción de una molécula, quedando así completada la conversión de una pequeña cantidad de energía luminosa en energía química, una de las funciones esenciales de la fotosíntesis. Además del papel citado, el de pigmento primario de la antena fotosintética, las clorofilas abundan en los fotosistemas como pigmentos auxiliares, los que se van transfiriendo la energía de excitación de la manera mencionada en el párrafo anterior. 12.3. Datos técnicos 

C.I.No.: 75810



C.I.Nombre: Natural Green 003



Cód.CEE: E140

12.4. Estructura química - 95 -

La estructura de la molécula de clorofila tiene dos partes: un anillo de porfirina sustituida (con pequeños grupos enlazados, sustituyentes) y una cadena larga llamada fitol. El anillo de porfirina es un tetrapirrol, con cuatro anillos pentagonales de pirrol enlazados para formar un anillo mayor que es la porfirina. La hemoglobina de la sangre y otras proteínas contienen también una porfirina, que en ese otro caso constituye lo principal de un grupo hemo; y también se encuentra porfirina en la estructura de la vitamina B12. El grupo hemo contiene un átomo de hierro (Fe); la porfirina de la clorofila lleva en lugar equivalente un átomo de magnesio (Mg2+). La absorción de determinados picos del espectro de radiación (ver gráfica más abajo) es una propiedad de aquellas moléculas orgánicas que contienen dobles enlaces conjugados (dobles enlaces alternando con enlaces simples); puede verse en las fórmulas desarrolladas contiguas que el anillo porfirínico es rico en tales enlaces. El fitilo (o resto de fitol; llamamos resto o residuo a la parte de una molécula incorporada a la estructura de otra mayor) es una cadena hidrocarbonada con restos de metilo(CH3) a lo largo. Tiene, como todas las cadenas orgánicas basadas sólo en C e H, un carácter “hidrófobo”; es decir, que repele al agua. La cadena del fitilo sirve para anclar la molécula de clorofila en la estructura anfipática de los complejos moleculares en que residen las clorofilas.

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Fig.67. Estructura clorofilas c1 y c2

Fig.66. estructura clorofilas a, b y d

de

de

las

las

12.5. Localización en las células Las clorofilas se encuentran en las membranas de los tilacoides, que en las cianobacterias son invaginaciones de la membrana plasmática, y en los plastos de las célula - 97 -

eucarióticas son vesículas distribuidas por su interior. Las clorofilas aparecen insertas en la membrana, a las que se anclan por la cadena lateral constituida por un resto de fitol, asociadas a proteínas y otros pigmentos, con los que forman los fotosistemas. Cada fotosistema contiene alrededor de 200 moléculas de clorofila, además de pigmentos auxiliares, con los que constituye la llamada antena. La antena está formada por conjuntos ordenados de moléculas de clorofila, otros pigmentos y proteínas, que se llaman complejos colectores de la luz. Sólo una molécula de clorofila a en cada fotosistema convierte propiamente la energía radiante (luz) en energía química, cuando recibe un fotón con energía suficiente desde las moléculas de la antena, que se la van pasando. 12.6. Espectro de absorción y color

Fig.68. Picos de espectro de absorción de la clorofila

Absorbencia de las clorofilas a y b a distintas longitudes de onda. Puede verse que absorben los colores de los extremos del arco iris (hacia el azul y el rojo), pero no el verde, de lo que procede su color. Las clorofilas tienen típicamente dos picos de absorción en el espectro visible, uno en el entorno de la luz azul (400500 nm de longitud de onda), y otro en la zona roja del espectro (600-700 nm); sin embargo reflejan la parte media del espectro, la más nutrida y correspondiente al color verde (500-600 nm). Esta es la razón por la que las clorofilas - 98 -

tienen color verde y se lo confieren a los organismos, o a aquellos tejidos, que tienen cloroplastos activos en sus células, así como a los paisajes que forman. Fuera de las plantas verdes, que son de este color, las clorofilas van acompañadas de grandes cantidades de pigmentos auxiliares, principalmente carotenoides y ficobilinas, que son de distinto color y dominan el conjunto, tiñendo al organismo de colores como el amarillo dorado típico de los cromófitos, o el rojo púrpura de las algas rojas. 12.7. Diversidad y distribución taxonómica Las distintas formas de la clorofila se distribuyen desigualmente en la diversidad de los fotosintetizadores oxigénicos. La tabla siguiente presenta las diferentes formas de la clorofila y resumen su distribución sistemática. Clorofila Clorofila Clorofila Clorofila Clorofila a b c1 c2 d Fórmula empírica

C55H72O5N4M C55H70O6N4M C35H30O5N4M C35H28O5N4M C54H70O6N4M g g g g g

Grupo C3

-CH=CH2

-CH=CH2

-CH=CH2

-CH=CH2

-CHO

Grupo C7

-CH3

-CHO

-CH3

-CH3

-CH3

Grupo C8

-CH2CH3

-CH2CH3

-CH2CH3

-CH=CH2

-CH2CH3

Grupo C17

CH2CH2COO- CH2CH2COOCH2CH2COOCH=CHCOOH CH=CHCOOH Fitil Fitil Phytyl

Enlace C17Simple C18

Simple

Doble

Doble

Simple

Sobre todo Algún Distribució Plantas y Cromófito Cromófito Universal alga roja n algas s (2) s (2) (3) verdes (1) 1. La clorofila a se encuentra en todos los casos, vinculada al centro activo de los complejos moleculares, llamados fotosistemas, que absorben la luz durante la fotosíntesis, difiere de la clorofila b en que el - 99 -

radical de la posición 3 del grupo tetrapirrólico es -CH3 (alquilo) en lugar de -CHO (carbonilo). 2. La clorofila b caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes las plantas terrestres (reino Plantae). Esos plastos, y los organismos que los portan, son de color verde. También se encuentran plastos verdes en algunos grupos de protistas que han asimilado algas verdes unicelulares endosimbiontes adquiriendo así plastos secundarios. Podemos citar a las euglenas, a los cloraracniófitos y a algunos dinoflagelados, como Gymnodinium viride. También se encuentra en algunas cianobacterias (las cloroxibacterias), que por ello son de color verde planta en vez de azuladas; hace algún tiempo se les atribuyó por este rasgo el carácter de antepasados de los plastos verdes, pero luego se ha comprobado que es un carácter adquirido independientemente en varias líneas separadas. 3. Las clorofilas c1 y c2 son características de un extenso y diverso clado de protistas que coincide más o menos con el superfilo Chromista y que incluye grupos tan importantes como las algas pardas, las diatomeas o los haptófitos. 4. La clorofila d sólo se ha conocido durante decenios por una observación aislada y no repetida en un alga roja. Luego se ha encontrado en una cianobacteria (Acaryochloris marina), que parece especialmente apta para explotar luz roja cuando crece bajo ciertas ascidias. No debe en todo caso interpretarse de la tabla que su presencia es una característica común de las algas rojas. También se encuentran clorofilas en animales que albergan dentro de sus células o entre ellas algas unicelulares (zooclorelas y zooxantelas). Gracias a esta simbiosis la fotosíntesis contribuye de manera significativa a la nutrición de corales, tridacnas, nudibranquios y otros animales marinos.

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No todos los organismos fotosintetizadores tienen clorofilas. Las bacterias que no son cianobacterias tienen pigmentos muy distintos llamados bacterioclorofilas. 12.8. Ecología La clorofila puede detectarse fácilmente gracias a su comportamiento frente a la luz. Medir ópticamente la concentración de clorofila en una muestra de agua da poco trabajo y permite una estimación suficiente de la concentración de fitoplancton (algas microscópicas) e, indirectamente, de la actividad biológica; de esta manera la medición de clorofila es un instrumento importante de vigilancia de los procesos de eutrofización. La presencia de clorofila es también medida por sistemas de teledetección, que informan sobre la distribución de la producción primaria, incluidas las oscilaciones estacionales y las fluctuaciones interanuales. En esta forma la medición de la clorofila ayuda a la investigación del cambio climático y ecológico a escala global (ver figura a la derecha). 12.9. Historia La clorofila fue descubierta en 1817 por los químicos franceses Pelletier y Caventou, que consiguieron aislarla de las hojas de las plantas. Pelletier introdujo los métodos, basados en la utilización de disolventes suaves, que permitieron por primera vez aislar no sólo la clorofila, sino sustancias de gran importancia farmacológica como la cafeína, la colchicina o la quinina. 12.10. La Clorofila en la Tecnología Alimentaria El interés por la clorofila en tecnología alimentaria no estriba tanto en su uso como aditivo sino en evitar que se degrade durante el procesado y almacenamiento la que está presente en forma natural en los alimentos de origen vegetal. El calentamiento hace que las clorofilas pierdan el magnesio, transformándose en otras substancias llamadas feofitinas y cambiando su color verde característico por un color pardo oliváceo mucho menos atractivo. Este efecto puede producirse en el escaldado de las verduras previo a su congelación, en el enlatado, etc. También le afecta el oxígeno, la luz y la - 101 -

acidez, resistiendo mal además los periodos de almacenamiento prolongados. Las clorofilas, que en los vegetales se encuentran dentro de ciertos orgánulos, son insolubles en agua pero solubles en alcohol, con el que pueden extraerse. Las clorofilinas son derivados algo más sencillos obtenidos por rotura parcial de las clorofilas. La substitución del magnesio por cobre da lugar al colorante E-141, cuyo color es mucho más estable. 12.11. Utilización Las clorofilas se utilizan poco como aditivos alimentarios, solo ocasionalmente en aceites, chicle, helados y bebidas refrescantes, en sopas preparadas y en productos lácteos. Su empleo está limitado, en el queso a 600 mg/Kg, solo el E-140, y en algunas conservas vegetales y yogures a 100 mg/Kg. 12.12. Efectos en el organismo La gama de colorantes clorofílicos se absorben muy poco en tubo digestivo. No se ha establecido un límite máximo a ingestión diaria de la clorofila utilizada como aditivo, que esta cantidad es despreciable frente a la ingerida partir de fuentes naturales.

el la ya a

13. COLORANTE E150 Código UE

E-150

Uso de

Colorante

Otros nombres

Caramelo

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua El caramelo es un material colorante de composición compleja y químicamente no bien definido, obtenido por calentamiento de un azúcar comestible (sacarosa y otros) bien solo o bien mezclado con determinadas sustancias químicas. Según los

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códigos alimentarios de la Unión Europea, los caramelos se engloban en el código E-150. 13.1. Tipos de caramelo Según las sustancias de que se trate, se distinguen cuatro tipos: 

E-150a o de clase I. Obtenido calentando el azúcar sin mas adiciones o bien añadiendo también ácido acético, cítrico, fosfórico o sulfúrico, o hidróxido o carbonato sódico o potásico. A este producto se le conoce como caramelo vulgar o cáustico.



E-150b o de clase II. Otendido calentando el azúcar con anhídrido sulfuroso o sulfito sódico o potásico.



E-150c o de clase III. Obtenido calentando el azúcar con amoniaco o con una de sus sales (sulfato, carbonato o fosfato amónico)



E-150d o de clase IV. Obtenido calentando el azúcar con sulfito amónico o con una mezcla de anhídrido sulfuroso y amoniaco.

13.2. Aplicaciones El caramelo se produce de forma natural al calentar productor ricos en azúcares, por ejemplo en el horneado de los productos de bollería y galletas, fabricación de guirlaches, etc. El tipo I es parecido al azúcar quemado obtenido de forma doméstica para uso en repostería. En España, el caramelo tiene la consideración legal de colorante natural y por tanto no está sometido en general a más limitaciones que las de la buena práctica de fabricación, con algunas excepciones como los yogures, en los que solo se aceptan 159 mg/Kg de producto. Es el colorante típico de las bebidas de cola, así como de muchas bebidas alcohólicas, como ron, coñac, etc. También se utiliza en repostería, en la elaboración del pan de centeno, en la fabricación de caramelos, de cerveza, helados, postres, sopas preparadas, conservas y diversos productos cárnicos. Es con mucho el colorante más utilizado en alimentación, representando más del 90% del total de todos los añadidos. - 103 -

13.3. Legislación alimentaria Al ser un producto no definido químicamente, su composición depende del método preciso de fabricación. La legislación exige que la presencia de algunas substancias potencialmente nocivas quede por debajo de cierto límite. Los tipos I y II son considerados perfectamente seguros, y la OMS no ha especificado una ingestión diaria admisible. En el caso de los tipos III y IV la situación es algo distinta, ya que la presencia de amoniaco en el proceso de elaboración hace que se produzca una substancia, el 2-acetil-4-(5)tetrahidroxibutilimidazol, que puede afectar al sistema inmune. También se producen otras substancias capaces de producir, a grandes dosis, convulsiones en animales. Por esta razón el comité FAO/OMS para aditivos alimentarios fija la ingestión diaria admisible en 200 mg/Kg de peso para estos dos tipos. En España el uso de caramelo "al amoniaco" está prohibido en aplicaciones en las que, sin embargo, se autorizan los otros tipos, por ejemplo en ciertas clases de pan. Aproximadamente la mitad de los componentes del caramelo son azúcares asimilables. Aunque no se conoce con mucha precisión, parece que los otros componentes específicos del caramelo se absorben poco en el intestino. Dosis de hasta 18 g/día en voluntarios humanos no producen más problemas que un ligero efecto laxante. Los experimentos realizados para estudiar el posible efecto sobre los genes de este colorante han dado en general resultados negativos, aunque en algunos casos, debido a la indefinición del producto, los resultados fueran equívocos.

13.4. Sacarosa La sacarosa o azúcar común es un disacárido formado por una molécula de glucosa y otra de fructosa. Su nombre químico es : alfa-D-glucopiranosil(1->2)-alfa-D-fructofuranósido. Su fórmula química es:(C12H22O11) Es un disacárido que no tiene poder reductor sobre el licor de Fehling. - 104 -

En la naturaleza se encuentra en un 20% del peso en la caña de azúcar y en un 15% del peso de la remolacha azucarera, de la que se obtiene el azúcar de mesa. La miel también es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada. El azúcar de mesa es el edulcorante más utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa. Una curiosidad de la sacarosa es que es triboluminiscente, que produce luz mediante una acción mecánica.

14. COLORANTE E160 (Carotenos) β-Caroteno 14.1. Datos Generales 1,1'-(3,7,12,16-tetrametiloctadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17Nombre sistemático nonaene-1,18-diyl)bis [2,6,6-trimethyl-Cyclohexene] Otros nombres

Amarillo Provitamina A

Fórmula molecular

C40H56

Masa molecular

536.87 g/mol

Número CAS

[7235-40-7]

Natural

26,

14.2. Propiedades

Densidad y Estado

? g/cm³, ?

Solubilidad en Agua

? g/100 ml (? °C)

Punto de fusión

? °C (? K)

Punto de ebullición

? °C (? K)

Generalmente se conoce como caroteno al compuesto químico llamado más específicamente β-caroteno (pronunciado betacaroteno). Este es el carotenoide más abundante en la naturaleza y el más importante para la dieta humana, por lo que da su nombre a todo un grupo de compuestos bioquímicos. - 105 -

Su estructura fue determinada en 1930 por Paul Karrer, trabajo que le valió el Premio Nobel de Química. Ésta fue la primera vez en la historia en la que la estructura de una vitamina o pro-vitamina era dilucidada. El espectro de absorción del β-caroteno muestra dos picos de absorción entre los 400 nm y 500 nm, correspondiente al azul y verde, por lo que la luz roja-anaranjada-amarilla que refleja le proporciona su color característico. Puede observarse una gráfica del espectro aquí.

Fig. 69. Estructura del β-Caroteno Al ser ingerido el β-caroteno es transformado en Vitamina A en la mucosa del intestino delgado, y ésta es almacenada principalmente en el hígado en forma de ésteres de retinol. El β-caroteno también puede ser absorbido y almacenado en el tejido graso sin ser modificado, produciendo una coloración ligeramente amarilla o anaranjada en las palmas de las manos y las plantas de los pies. Se han realizado estudios científicos para determinar el efecto del β-caroteno en la salud, y los resultados han mostrado que puede reducir las probabilidades de ataques cardíacos, funciona como un antioxidande liposoluble y aumenta la eficiencia del sistema inmunológico. Además se ha demostrado que puede reducir la probabilidad de incidencia de algunos tipos de cáncer; sin embargo, puede aumentar la probabilidad de cáncer de pulmón en personas fumadoras. 14.3. Isómeros Estructurales Además del β-caroteno existen otros compuestos que también llevan este nombre debido a que son isómeros estructurales, es decir, comparten la misma fórmula molecular, pero tienen diferente estructura, y por tanto varían en algunas de sus propiedades físicas y químicas. A continuación se presentan las estructuras de estos compuestos:

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Fig.70. Estructura del α-Caroteno

Fig.71. Estructura del γ-Caroteno

Fig.72. Estructura del ε-Caroteno

Fig.73. Estructura del ζ-Caroteno

15. COLORANTE E160A Carotenoide

Fig.74. Carotenoides en rodajas de tomates

El carotenoide licopeno confiere su color rojo al tomate. Los carotenoides son pigmentos orgánicos que ocurren de forma natural en plantas y otros organismos fotosintéticos como algas, algunas clases de hongos y bacterias. Se conoce la existencia de más de 700 compuestos pertenecientes a este grupo.

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Los carotenoides son el grupo más representativo de los tetraterpenos, compuestos que se caracterizan por una estructura con 40 átomos de carbono, aunque no todos los carotenoides se ajustan estrictamente a esta regla. Estos átomos de carbono se encuentran ordenados formando cadenas poliénicas conjugadas en ocasiones terminadas en anillos de carbono. A los carotenoides que contienen átomos de oxígeno se les conoce más específicamente como xantofilas. Su color, que varía desde amarillo pálido, pasando por anaranjado, hasta rojo oscuro, se encuentra directamente relacionado a su estructura: Los enlaces dobles carbonocarbono interactúan entre sí en un proceso llamado conjugación. Mientras el número de enlaces dobles conjugados aumenta, la longitud de onda de la luz absorbida también lo hace, dando al compuesto una apariencia más rojiza. Por ejemplo, el fitoeno que posee únicamente tres enlaces dobles conjugados absorbe luz en el rango ultravioleta y apareciendo por tanto incoloro a la vista, el licopeno, compuesto que confiere su color rojo al tomate contiene 11 enlaces dobles conjugados. Existen también carotenoides de color verde (ζCaroteno), amarillo (β-Caroteno), y anaranjado (neurosporaxantina). En organismos fotosintéticos los carotenoides desempeñan un papel vital en los centros de reacción, ya sea participando en el proceso de transferencia de energía, o protegiendo el centro de reacción contra la auto-oxidación. En los organismos no fotosintéticos, los carotenoides han sido vinculados a los mecanismos de prevención de la oxidación. Los animales son incapaces de sintetizar carotenoides y deben obtenerlos a través de su dieta, siendo estos compuestos importantes por su función biológica como Pro-vitamina A. Como ejemplo de estos compuestos en la naturaleza podemos citar al carotenoide mejor conocido que da al grupo su nombre, el caroteno, encontrado en zanahorias y responsable de su color anaranjado brillante. El color rosado del flamenco y el salmón, y la coloración roja de las langostas también son producidos por carotenoides.

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Entre las aplicaciones más importantes de los carotenoides podemos mencionar su uso como pigmentos naturales así como complemento alimenticio. 15.1. Licopeno El licopeno es un pigmento vegetal, soluble en grasas, que aporta el color rojo característico a los tomates, sandías y en menor cantidad a otras frutas y verduras. Pertenece a la familia de los carotenoides como el β-caroteno, sustancias que no sintetiza el cuerpo humano, sino los vegetales y algunos microorganismos, debiéndolo tomar en la alimentación como micronutriente. El código alimentario asignado por la Unión Europea de esta sustancia es E-160d. 15.2. Composición química del licopeno El licopeno es uno de los primeros carotenoides que aparecen en la síntesis de este tipo de compuestos, constituyendo la base molecular para la síntesis de los restantes carotenoides. El licopeno es un carotenoide de estructura sencilla con una cadena alifática formada por cuarenta átomos de carbono. El licopeno es un carotenoide altamente lipofílico que se caracteriza por carecer de anillos cíclicos y poseer un gran número de dobles enlaces conjugados. Su obtención por síntesis química aún no está totalmente establecida y, a diferencia de otros carotenoides como el βcaroteno producido a gran escala por síntesis, el licopeno se obtiene fundamentalmente a partir de fuentes naturales, hongos y muy especialmente tomates. Sin embargo, los sistemas de extracción son costosos y el licopeno presenta una baja estabilidad, lo que ha limitado su utilización como colorante alimenticio.

Fig.75. Estructura molecular del licopeno 15.3. Fuentes del licopeno En nuestra dieta obtenemos licopeno a partir de alimentos muy definidos, fundamentalmente a través del consumo de tomate y derivados (salsas, tomate frito, tomate triturado, ketchup, - 109 -

pizzas, zumos) y de sandía. En el tomate maduro, el carotenoide mayoritario es el licopeno que lo contiene en aproximadamente en un 83% y en porcentaje también importante, se encuentra el β-caroteno, entre un 3-7%, y otros como son el γ-caroteno, que al igual que el β-caroteno tienen actividad provitamínica A, fitoeno, fitoflueno, etc. El contenido en licopeno aumenta con la maduración de los tomates y puede presentar grandes variaciones según la variedad, condiciones del cultivo como el tipo de suelo y clima, tipo de almacenamiento, etc. La cantidad de licopeno en los tomates de ensalada está alrededor de 3000 µg/100g y en los de "tipo pera" es más de diez veces esa cifra. De forma general, el contenido de licopeno es menor en los tomates cultivados en invernadero, en cualquier estación, que en los tomates producidos al aire libre durante el verano, así como también el contenido de licopeno es menor en frutos que se recolectan verdes y maduran en almacén en comparación con los frutos madurados en la tomatera. Actualmente es posible obtener por ingeniería genética, tomates que contienen más de tres veces la cantidad de licopeno que el resto de los tomates. La facilidad con la que incorporamos el licopeno a nuestro organismo, es decir, su biodisponibilidad, es diferente según la forma en que lo consumamos, así por ejemplo cuando se toma con aceite se facilita su absorción. Las investigaciones confirman que la absorción intestinal del licopeno es mucho mejor (hasta 2,5 veces más) si se consume cuando se calienta como las salsas que como fruta natural o zumo, debido a que el licopeno se absorbe mejor a través de las grasas y aceites por su liposolubilidad y a que, con temperaturas altas, se rompen las paredes celulares del fruto, que son las que dificultan la absorción del licopeno. El licopeno se encuentra presente en el organismo humano tanto en sangre en cantidad de 30 µg/dl como en tejidos, distribuyéndose de forma variable. El licopeno es el carotenoide predominante en la composición de los tejidos humanos, concentrándose especialmente en la próstata, lo que podría explicar su fuerte acción preventiva en la aparición de cáncer de próstata. - 110 -

15.4. Mecanismo de acción del licopeno El licopeno posee propiedades antioxidantes, y actúa protegiendo a las células humanas del estrés oxidativo, producido por la acción de los radicales libres, que son uno de los principales responsables de las enfermedades cardiovasculares, del cáncer y del envejecimiento. Además, actúa modulando las moléculas responsables de la regulación del ciclo celular y produciendo una regresión de ciertas lesiones cancerosas. No se conoce exactamente las bases biológicas ni fisicoquímicas de estas propiedades, pero parecen directamente relacionadas con el elevado poder antioxidante del licopeno, mucho más que otros antioxidantes como la vitamina E o el β-caroteno. Un gran número de procesos cancerígenos y degenerativos están asociados a daños oxidativos sobre el genoma y los mecanismos genéticos de control de la proliferación y diferenciación celular. El licopeno actuaría como un poderoso neutralizador de radicales libres (óxido y peróxido) atenuando los daños oxidativos sobre los tejidos. 15.5. Beneficios del licopeno Cada vez existen más estudios epidemiológicos que sugieren que el consumo de licopeno tiene un efecto beneficioso sobre la salud humana, reduciendo notablemente la incidencia de las patologías cancerosas sobre todo, de pulmón, próstata y tracto digestivo, cardiovasculares y del envejecimiento. También existen evidencias científicas de que previene el síndrome de degeneración macular, principal causa de ceguera en la gente mayor de 65 años. Un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Harvard J Natl Cancer Inst. 2002 Mar 6;94(5):391-8, reveló que el consumo de licopeno redujo en un 45% las posibilidades de desarrollar cáncer de próstata en una población de 48.000 sujetos que tenían en su dieta por lo menos 10 raciones semanales de tomate o subproductos de éste. La investigación duró seis años. Otras investigaciones descubrieron que el licopeno también reduce los niveles de colesterol en forma de lipoproteína de baja densidad (LDL), que produce aterosclerosis, por lo que la ingesta de tomates reduce la incidencia de enfermedades cardiovasculares. - 111 -

Los primeros estudios se centraron en los beneficios que aportaban en la prevención de ciertos cánceres, mostraban que aquellas personas que consumían con frecuencia estaban expuestas a cánceres que afectaban al sistema digestivo y al reproductor tales como el de colon y de próstata. Otros posteriores venían a demostrar las propiedades del antienvejecimiento de una sustancia únicamente presente en el tomate, el licopeno. Un ejemplo de estos estudios es el llevado a cabo con un grupo de 90 monjas, en el Sur de Italia, con edades comprendidas entre los 77 y los 98 años. Aquellas con índices mayores de licopeno en la sangre tenían una mayor agilidad a la hora de realizar todo tipo de actividades. Se estima que en España, a partir de frutas y hortalizas frescas, la cantidad de licopeno consumido es de aproximadamente 1,3 mg/persona/día. El que haya muchas pruebas que muestran que el licopeno contenido en nuestra dieta es beneficioso para nuestra salud, no quiere decir, que si lo ingerimos de forma aislada en forma de pastillas o cápsulas, vaya a mejorar nuestra salud o podamos evitar ciertas enfermedades. Todavía habría que realizar muchos estudios antes de poder hacer recomendaciones para consumirlo aisladamente como suplemento dietético. Pero lo que sí se puede recomendar es aumentar su ingesta a partir de las frutas y hortalizas. 15.6. Utilidad del licopeno No se han descrito problemas de toxicidad ante un aumento en la ingesta dietética de licopeno, salvo en la carotenodermia. Hay que ser un tanto escépticos ante las "prometedoras" perspectivas derivadas de los diferentes tipos de estudios epidemiológicos, ya que hay varios aspectos que necesitan más información, como son: 

Un mayor estudio en relación con sus funciones o actividades en el organismo humano, ya que hay muy pocos estudios en personas utilizando licopeno en cantidades superiores a las habituales en la alimentación, así como durante períodos de tiempo prolongado.

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

Los estudios epidemiológicos no pueden establecer relaciones de causalidad; se necesitan estudios experimentales.



Hay que recordar los resultados negativos que la intervención con otros carotenoides en determinados grupos de población, por ejemplo el β-caroteno utilizado en la prevención de cáncer de pulmón en fumadores, con el resultado de aumento en la incidencia de esta enfermedad.



La biodisponibilidad de licopeno es bastante variable según su forma de aporte y su posible beneficio podría ser el resultado de complejas interacciones entre varios carotenoides, vitaminas y otros componentes de la dieta.



No existe evidencia científica sobre la suplementación con licopeno en nuestra dieta, ni cuál es la dosis correcta, ni sobre qué grupo de población administrarlo, ni la duración de dicha suplementación.

15.7. Licopeno como Colorante Al ser tan común, el uso del licopeno ha sido permitido como colorante alimenticio. Debido a la insolubilidad del licopeno en el agua y a que se encuentra altamente ligado a la fibra vegetal, su disponibilidad ha aumentado con el uso de las comidas procesadas. Por ejemplo, el cocinar tomates para guisos o guisados (similar que las pastas de tomates enlatadas) y servirlos en platos ricos en aceites (como salsas para pastas o pizza) incrementa la asimilación del licopeno hacía el torrente sanguíneo. El licopeno mancha instantáneamente cualquier superficie medianamente porosa, incluyendo la mayoría de los plásticos. Mientras que las manchas de tomate pueden ser removidas con facilidad de las telas (cuando las manchas aún son frescas), los plásticos manchados desafían todos los esfuerzos para remover el licopeno a través de agua caliente, jabones o detergentes (aunque líquidos blanqueadores destruyen al licopeno). Los plásticos son especialmente susceptibles a ser manchados si estos son calentados, sufren arañazos, mojados en aceite, o atacados por ácidos (como los encontrados en los tomates). - 113 -

16. COLORANTE E160b Las sustancias denominadas E-160b según los códigos alimentarios de la Unión Europea corresponden a colorantes naturales aislados como el annatto, bixina y norbixina, todas ellas derivadas de la misma sustancia extraída del árbol Bixa Orellana, annato ó bija. El annatto es la denominación dada al extracto crudo, mientras que la bixina es la parte del colorante liposoluble y la norbixina la parte hidrosoluble. Todas ellas con capacidad colorante. 16.1. Propiedades Estos colorantes de origen vegetal son aptos para mejorar el color de los alimentos. Su coloración varía del rojo al marrón dependiendo del tipo de solvente utilizado para su extracción. 16.2. Efectos en el organismo El límite de consumo máximo es de 2,5 mg/kg de peso para el annatto, y 0.065 mg/kg de peso corporal bixina. En dosis superiores el annatto puede causar y eczema. No siempre se conoce cuál es el componente en estas sustancias que causa los efectos.

corporal para la alergias presente

17. COLORANTE E160C (PAPRICA) Capsicum (Capsaicina)

Fig. 76. Vista de ají en polvo en un mercado de ayacucho El fruto de la mayoría de las especies de Capsicum contiene capsaicina, (8-metil-N-vanillil-6-nonenamida, C18H27NO3) y otros compuestos similares, que estimulan los receptores de calor y dolor de la epidermis, provocando así una irrigación - 114 -

sanguínea más intensa. Produce una fuerte sensación de quemazón en la boca (si no se digiere adecuadamente) a los consumidores poco habituados. La mayoría de los mamíferos encuentran esta sensación desagradable. Sin embargo, no afecta a los pájaros, por lo que se considera que la secreción de esta sustancia es una medida de protección para evitar que sea consumida por ninguna especie a excepción de las aves, atraídas por los brillantes colores, que ayudan a propagar las semillas. Otra característica del compuesto capsaicina es su singular propiedad analgésica, actualmente se aplica en forma de tópicos sobre la piel para hacer desaparecer el dolor, si bien estudios concluidos en el 2007 han aislado en la capsaicina la molécula QX-314, ésta tiene la propiedad de atravesar la pared celular de las neuronas receptoras del dolor e inervarlas (inhibiendo así totalmente cualquier dolor) sin afectar el funcionamiento de las otras neuronas, por este motivo se puede utilizar ya como un anestésico que no adormece ni entumece, por tal motivo se podría aplicar en afecciones con dolor crónico o, por lo contrario, en situaciones de dolor agudo (por ejemplo mediante inyecciones epidurales durante los partos dificiles). También la capsaicina es un agente antibiótico bastante efectivo; los alimentos preparados con pimienta de Cayena se conservan mejor, una de las razones por las cuales esta especia es popular en regiones tropicales. La cocina asiática, en especial la indonesia, malaya, la tailandesa y la india, adoptaron rápidamente la pimienta de Cayena (principalmente en los currys) tras su introducción por los europeos hacia el siglo XVII.

18. COLORANTE E161 18.1. Xantófilas La clorofila más abundante en las hojas enmascara los colores de los carotenoides. Al caer las hojas, la clorofila más inestable ante la oxidación se descompone más rápidamente y las hojas muestran los colores amarillentos de las xantófilas. - 115 -

Se conoce como xantófilas (del griego ξανθος = rubio y φυλλο = hoja) (anteriormente filoxantinas) a los compuestos químicos pertenecientes al grupo de los carotenoides que poseen uno o más átomos de oxígeno en su estructura. Según la Unión europea, el código alimentario para esta familia de compuestos es E161.

Fig.77. Pigmentos de Xantofila presente en una hoja

Las xantófilas se encuentran también de forma natural en muchas plantas, son compuestos pigmentados y presentan también acción fotosintética. Estos pigmentos, más resistentes a la oxidación que las clorofilas proporcionan sus tonos amarillentos y parduzcos a las hojas secas. 18.2.

Variantes

Entre los compuestos más importantes pertenecientes a las xantófilas se encuentra la luteina, que ha sido incorporado últimamente entre los complementos alimenticios. Otros compuestos pertenecientes a este grupo son:        

E-161a E-161b E-161c E-161d E-161e E-161f E-161g E-161j

Flavoxantina Luteína Criptoxantina Rubixantina Violoxantina Rodoxantina Cantaxantina Astaxantina

18.3.Propiedades Las xantófilas son derivados oxigenados de los carotenoides, usualmente sin ninguna actividad como vitamina A. La criptoxantina es una excepción, ya que tiene una actividad como vitamina A algo superior a la mitad que la del betacaroteno. Abundan en los vegetales, siendo responsables de sus coloraciones amarillas y anaranjadas, aunque muchas veces - 116 -

éstas estén enmascaradas por el color verde de la clorofila. También se encuentran las xantófilas en el reino animal, como pigmentos de la yema del huevo (luteína) o de la carne de salmón y concha de crustáceos (cantaxantina). Esta última, cuando se encuentra en los crustáceos, tiene a veces colores azulados o verdes al estar unida a una proteína. El calentamiento rompe la unión, lo que explica el cambio de color que experimentan algunos crustáceos al cocerlos. La cantaxantina utilizada como aditivo alimentario se obtiene usualmente por síntesis química. 18.4. Aplicaciones La cantaxantina era el componente básico de ciertos tipos de píldoras utilizadas para conseguir un bronceado rápido. La utilización de grandes cantidades de estas píldoras dio lugar a la aparición de problemas oculares en algunos casos, por lo que, con esta experiencia del efecto de dosis altas, se tiende en algunos apieses a limitar las cantidades de este producto que pueden añadirse a los alimentos. Por ejemplo, en Estados Unidos el límite es de 30 mg/libra. En Europa, las xantófilas se utilizan para aplicaciones semejantes a las de los carotenoides (excepto en el queso), con las mismas restricciones. Estos colorantes tienen poca importancia como aditivos alimentarios directos. Unicamente la cantaxantina, de color rojo semejante al del pimentón, se utiliza a veces debido a su mayor estabilidad. Son en cambio muy importantes como aditivos en el alimento suministrado a las truchas o salmones criados en piscifactorías, y también en el suministrado a las gallinas. El objetivo es conseguir que la carne de los peces o la yema de los huevos tenga un color más intenso. El colorante utilizado en cada caso concreto depende de la especie animal de que se trate, y suele aportarse en forma de levaduras del género Rhodatorula o como algas Spirulina, más que como substancia química aislada.

- 117 -

19. COLORANTE E162

19.1. Betanina Código UE

E-162

Uso de

Colorante

Otros nombres

Betanina o Rojo Remolacha

Cantidad

Tonalidad

1 MOL / 1L agua 1/2MOL / 1L agua 1/4MOL / 1L agua 1/8MOL / 1L agua 19.2 colorante E-162 La Betanina, rojo remolacha ó colorante E-162 es una sustancia que consiste en el extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja Beta vulgaris. Se extrae generalmente de tras la cocción en agua, y presenta un color rosado. Este extracto es una mezcla muy compleja de la que aún no se conocen todos sus componentes. A veces se deja fermentar el zumo de la remolacha para eliminar el azúcar presente, pero también se utiliza sin más modificación, simplemente desecado. 19.3. Utilización Estos compuestos extraídos de la remolacha son utilizados generalmente en la industria de la alimentación como colorante para ciertos postres, como las gelatinas o el yogur de frutas rojas. Este colorante también se usa para pigmento de pinturas. 19.4. Propiedades Aunque este colorante resiste bien las condiciones ácidas, se altera facilmente con el calentamiento, especialmente en presencia de aire, pasando su color a marrón. El mecanismo de este fenómeno, que es parcialmente reversible, no se conoce con precisión. Se absorbe poco en el tubo digestivo. La mayor parte del colorante absorbido se destruye en el organismo, aunque en un cierto porcentaje de las personas se elimina sin cambios en la orina. 19.5. Legislación - 118 -

Ante la preocupación del público por el uso de colorantes artificiales, el rojo de remolacha está ganando aceptación, especialmente en productos de repostería, helados y derivados lácteos dirigidos al público infantil. En España se utiliza en bebidas refrescantes, conservas vegetales y mermeladas (300mg/kg), conservas de pescado (200mg/kg), en yogures (hasta 18 mg/Kg )y en preparados a base de queso fresco, hasta 250 mg/Kg. No se conocen efectos nocivos de este colorante y la OMS no ha fijado un límite a la dosis diaria admisible.

20. COLORANTE E163 20.1. Antocianina

Fig.78. Pigmento de antocianina presente en una flor.

La antocianina le da ese pigmento violeta a la wittrockiana

Viola ×

La antocianina o antocianidina (del griego anthos: ‘flor’ y kyáneos: ‘azul’) pertenece al grupo de los bioflavonoides y es un pigmento rojo azulado que protege a las plantas, sus flores y sus frutas contra luz ultravioleta (UV) y —por su propiedad antioxidante— evita la producción de radicales libres. El término antocianina fue propuesto por Marquart en 1835 para describir el pigmento azul de la col lombarda (Brassica oleracea). Actualmente las antocianinas engloban a los pigmentos rojos, violetas y azules de las plantas. En el caso concreto de las antocianinas se produce elefecto batocrómico, que consiste en que al cambiar la acidez, es decir el pH, se pasa del rojo anaranjado en condiciones ácidas, como el de la pelargonidina (R, R’=H), al rojo intenso-violeta de la cianidina (R=OH, R´= H) en condiciones neutras, y al rojo púrpura-azul de la delfinidina (R, R’=OH), en condiciones - 119 -

alcalinas.Willstätter fue el primero en describir el cambio de color de las antocianinas. Un factor que contribuye a la variedad de colores en flores, hojas y frutas es la coexistencia de varias antocianinas en un mismo tejido, por ejemplo en las flores de la malva real (Althaea rosea) podemos encontrar malvidina (R, R´= OCH3) y delfinidina. Cuadro resumen de las antocianinas más importantes: Antocianinas

R

R'

Cianidina

OH

H

Peonidina

OCH3

H

Delfinidina

OH

OH

Petunidina

OCH3

OH

Malvidina

OCH3

OCH3

Pelargonidina

H

H

20.2. Características Las antocianinas, además de en las flores también pueden encontrarse en las hojas, haciendo que muestren un color rojizo. Esta coloración puede deberse a un mecanismo de defensa, a estimular la polinización o bien a una degradación de la clorofila 1 . Que las hojas muestren un color rojo bien diferenciado ocurre en muchas especies, tales como: Amherstia, Andira, Bombax, Brownea, Calophyllum, Cecropia, Ceiba, Cinnamomum, Coccoloba, Diospyrus, Eugenia, Gustavia, Lophira, Mangifera, Mesua, Pachira, Persea, Saraca, Triplaris. También vemos altas concentraciones de antocianinas en la Acalypha, aunque también podemos encontrarlas en muchas especies de la familia Araceae y, por supuesto, en las espectaculares familias Bromeliaceae, Marantaceae, Liliaceae, Euphorbiaceae, que atraen a los polinizadores a sus flores. En algunos árboles, como el arce rojo Americano (Acer rubrum) o el roble escarlata (Quercus coccinea), los flavonoles incoloros se convierten en antocianinas rojas cuando la clorofila de sus hojas se degrada.

- 120 -

En otoño, cuando la clorofila se descompone, los flavonoides incoloros se ven privados del átomo de oxigeno unido al anillo central, lo que los convierte en antocianinas, dando colores brillantes. Esta transformación química que consiste sólo en la pérdida de un átomo de oxígeno es la responsable de nuestra percepción de los colores del otoño. Las antocianinas que aparecen en el otoño probablemente son las que protegen a las hojas del efecto de los rayos UV del Sol. Se especula que esta protección de las hojas aumenta su efectividad para transportar nutrientes durante su 2 senescencia . No hay que confundir las antocianinas con los carotenoides, que también le dan color a las flores y hojas, aunque a diferencia de las antocianinas, no son solubles en agua, sino que al igual que las clorofilas, están adosados a las proteínas de los cloroplastos. Los carotenoides dan colores rojo-anaranjados o amarillos, mientras que las antocianinas dan un abanico inmenso de colores: la malvidina da color purpúreo, las flavonas dan marfil o amarillo, muy frecuente las hojas de Agave, Erythrina indica, Pandanus, Sanseviera; la delfinidina, azul; la cianidina, violeta; la pelargonidina, rojo y salmón como en Pelargonium, Dahlia, o Papaver 3 . 20.3. Presencia Se encuentra en muchas frutas oscuras (como la frambuesa azul y negra, zarzamora, cereza, mora azul, uva azul y negra) y otras verduras). Según el pH su color está dado por los grupos hidroxilos de los anillos fenólicos y el benzapirilio, estando comúnmente en combinaciones 3-5-7, a pH menor a 5 toma coloraciones rojizas a pH básico toma coloración púrpura. Según estudios de la Universidad del Estado de Ohio (EE. UU.), la antocianina juega un rol importante en la prevención de degeneración de células de órganos en mamíferos y humanos. En combinación con el ácido elágico desarrolla una potencia preventiva contra ciertos tipos de cánceres. Su estabilidad está determinada por el grado de oxidación, la temperatura, fuerza iónica, pH de la fruta, interacción con radicales y moléculas complejas, siendo este pigmento uno de los más lábiles en la industria.

- 121 -

Antocianidina R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

Aurantinidina -H

-OH -H

-OH -OH

-OH -OH

Cianidina

-OH

-OH -H

-OH -OH

-H

-OH

Delfinidina

-OH

-OH -OH

-OH -OH

-H

-OH

Europinidina

-OCH3 -OH -OH

-OH -OCH3 -H

-OH

Luteolinidina -OH

-OH -H

-H

-OH

-H

-OH

Pelargonidina -H

-OH -H

-OH -OH

-H

-OH

Malvidina

-OCH3 -OH -OCH3 -OH -OH

-H

-OH

Peonidina

-OCH3 -OH -H

-OH -OH

-H

-OH

Petunidina

-OH

-OH -OCH3 -OH -OH

-H

-OH

Rosinidina

-OCH3 -OH -H

-H

-OCH3

-OH -OH

21 COLORANTE E172 21.1. Origen: Minerales de origen natural, pero elaborados comercialmente a partir del hierro en polvo. 21.2. Otros nombres COLORANTE E172(i): óxido negro de hierro, E172(ii): óxido rojo de hierro, CI E172(iii): óxido amarillo de hierro, CI 77492 Código UE

E-127

Uso de

Colorante

Otros nombres

Di / óxido de Hierro

Cantidad

Tonalidad

CI

77499 77491

1 MOL / 1L agua* 1/2MOL / 1L agua* 1/4MOL / 1L agua* 1/8MOL / 1L agua* 21.3. Función & características: Son usados superficies.

exclusivamente

para

21.4.Productos: Ampliamente utilizados. - 122 -

el

recubrimiento

de

21.5. Ingesta diaria admisible: Máximo 0.5 mg/kg de peso corporal. 21.6. Efectos colaterales: Desconocidos. 21.7. Restricciones dietéticas: Ninguna; el E172 puede ser consumido por todos, así como por los vegetarianos (estrictos y no estrictos). El hierro no se encuentra activamente disponible para los tejidos corporales (ya que en estos compuestos el hierro está presente bajo su forma férrica).

22. COLORANTE E181 (Taninos)

Fig.79. Ácido gálico, un tanino. 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. 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. Los taninos se utilizan en el curtido porque reaccionan con las proteínas de colágeno presentes en las pieles de los - 123 -

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. 22.1. 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 en base a su vía de biosíntesis y sus propiedades químicas: los taninos condensados y los taninos hidrolizables. a) 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. b) 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. 22.2. 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.

- 124 -

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 Fig.80. propiedades de bloquear la formación de Pigmentos de tanino endotelina-1, una molécula señal presente en el vino ("signaling molecule") que produce la constricción de los vasos sanguíneos (Corder et al. 2001 1 ), lo cual disminuiría el riesgo de enfermedades cardíacas a aquellos que consuman vino tinto en forma moderada. Si bien hay taninos específicos que pueden ser saludables para el hombre, en general son tóxicos, debido a las mismas propiedades que los hace buenos para la curtiembre: su capacidad de unir entre sí proteínas de forma no específica. Durante mucho tiempo se pensó que los taninos formaban complejos con las proteínas del intestino de los herbívoros formando puentes de hidrógeno entre sus grupos hidroxilo y los sitios electronegativos de la proteína, pero evidencia más reciente también avala una unión covalente entre los taninos (y otros compuestos fenólicos provenientes de las plantas) y las proteínas de los herbívoros que los consumen. El follaje de muchas plantas contiene enzimas que oxidan los fenoles a sus formas quinona en los intestinos de los herbívoros (Felton et al. 1989 2 ). Las quinonas son altamente reactivas, electrofílicas, y reaccionan con los grupos de proteínas nucleofílicos -NH2 y -SH. Cualquiera sea el mecanismo por el que ocurra la unión proteína-tanino, este proceso tiene un impacto negativo en la nutrición de los herbívoros. Los taninos pueden inactivar las enzimas digestivas de los herbívoros y crear complejos agregados de taninos y proteínas de plantas que son difíciles de digerir. 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 - 125 -

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. 22.3. Extracción El procedimiento para extraer los taninos de las plantas comienza con la molienda, tanto en que las partes de las plantas se muelen hasta formar astillas o virutas. Luego se procede a la extracción, que puede ser de tipo rural o industrial. En la extracción de tipo rural, se ponen las virutas en varias cubas grandes de madera u ollas de barro cocido, y luego se le agrega agua a la primera hasta cubrir por completo el material vegetal para evitar la oxidación, al día siguiente se transvasa el agua a la segunda y se vuelve a agregar agua caliente (no hirviendo) a la primera, al tercer día se transvasa de la segunda a la tercera y de la primera a la segunda, volviéndose a agregar agua en la primera, y así se repite el procedimiento durante unos 12 días, durante los cuales se va llenando un depósito de reserva con el agua que ya se considera que extrajo la suficiente cantidad de material. Para evitar que los taninos se estropeen durante el proceso, el agua utilizada (llamada "jugo curtiente") no debe contener cal ni hierro (debe ser "agua blanda"), normalmente es agua de lluvia o río limpia, si es necesario se filtra antes del proceso. Los instrumentos empleados deben ser de barro, madera, cobre, latón o cestería, nunca de hierro pues el hierro reacciona con los taninos formando ácido ferroxálico. 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 - 126 -

corriente o Sistema de lixiviación". Cada uno de ellos es útil para extraer los taninos de partes diferentes de la planta. a) 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 ºC) 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. b) 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. c) 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 disulfito sódico y se mantiene en agua fría. El proceso tarda 1 día en realizarse. La madera desmenuzada de residuo no se desecha sino que puede utilizarse para fabricar papel, aglomerados o combustible. d) 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, - 127 -

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. e) 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. Sea cual sea el método utilizado, la extracción da como resultado un líquido concentrado oscuro con impurezas no tánicas. Para el filtrado se hace atravesar el líquido por unas las lonas a presión, que al terminar se limpian inyectándoles agua caliente. El proceso de filtrado elimina las impurezas y el líquido se vuelve translúcido, aunque todavía es rojo moreno. El siguiente paso es la decoloración, mediante un tratamiento químico a base de dióxido de azufre (llamado "sulfitación"), o la evaporación directa. La sulfitación puede realizarse por dos métodos, llamados "escalera" y el obsoleto "cascada". El el método "escalera", los líquidos van cayendo desde arriba por gravedad y el SO 2 va subiendo desde abajo por difusión. En el método "cascada", se utilizaban torres de 15 a 30 metros de altura llenas de piedras calizas y silicosas. El líquido se dejaba caer por la parte de arriba y también por pequeñas regaderas se inyectaba SO2. Finalmente el último paso del proceso es la evaporación del líquido resultante, para concentrar los taninos. Se pueden realizar en tanques cerrados o abiertos (esto último está prohibido para los taninos decolorados porque se emite SO2 a la atmósfera), que se calientan con un agitador que constantemente evita que el tanino se pegue al fondo. El proceso se lleva a cabo hasta obtener la concentración deseada. Los concentrados que se mantienen líquidos requieren de un mayor proceso de evaporación, los concentrados en polvo se logran concentrando hasta un 45% de tanino en vacío y

- 128 -

luego se seca hasta quedar con una humedad del 5%. Las presentaciones más comunes son las siguientes: 1. Presentación líquida 25 al 45% de tanino. Es un concentrado líquido con un largo proceso de evaporación, que quedó con un 20% de humedad. 2. Presentación sólida 45-65% de tanino. Es el concentrado líquido al que se lo pasó por cubas o máquinas de presión hasta solidificar. 3. Presentación en polvo 55-70% concentrado al que se secó.

de

tanino.

Es

el

22.4. Ácido tánico El ácido tánico se trata de un ácido compuesto de glucosa y ácidos fenálicos cuya fórmula exacta es C76H52O46. Este compuesto, que se puede elaborar artificialmente, en la antigüedad se extraía de la naturaleza acumulado en las cortezas y raíces de frutos y plantas, y pueden detectarse también en sus hojas, aunque en menor proporción. 22.4.1.Alimentos Puede encontrarse sobre todo en el vino tinto, café, té, espinacas y pasas negras.

Fig.81. Botella de ácido tánico

22.4.2. Propiedades Se les atribuyen propiedades antioxidante y astringente. Por el contrario, el consumo en exceso puede dificultar la absorción del hierro y las proteínas. En cantidades excesivas destruye las células de la piel, produce insuficiencia hepática y puede llegar a causar la muerte. Cuando se ingiere de forma inmediata, la sustancia produce diarreas, vómitos e irritaciones en la piel. 22.4.3. Empleo Se emplea sobre todo en el curtido del cuero, en grandes cantidades convierte las células de la piel en un material muy parecido al corcho. Otro empleo en la industria textil es como mordiente para fijar los colores en las fibras. También, - 129 -

internamente se utiliza como astringente activo en las diarreas. Como astringentes intestinales son preferibles las drogas tánicas o los derivados de tanino, que por descomponerse lentamente, pueden ejercer su acción en todo el tubo digestivo. 22.5. Tanino condensado Los taninos condensados son una clase de flavonoides (sintetizados por las plantas por la "vía biosintética de los flavonoides") que son los pigmentos principales de muchas semillas, y también están presentes en los tejidos vegetativos de algunas plantas de forrajeo. Son polímeros formados por unidades de antocianidina (un flavonoide). Como pueden ser hidrolizados en sus antocianidinas constituyentes si se los trata con ácidos fuertes, a veces son conocidos como proantocianidinas. Como todos los taninos, aparentemente en las plantas cumplen funciones de defensa ante el herbivorismo 1 . Son de importancia económica para el ganado porque reducen la hinchazón en los animales rumiantes, pero al mismo tiempo tienen potencial de producir rechazo al alimento ("antifeedants") y de disminuir la absorción de los nutrientes por el organismo ("antinutrients") 2 . Los flobafenos, son taninos condensados de alto peso molecular, procedentes de la unión de varias moléculas de naringenina y eriodictiol unidas por el anillo central. Están oxidados y son difícilmente solubles. Los taninos hidrolizables son el ácido gálico y el ácido elágino, que se pueden unir a proteínas y se usan para curtir las pieles ya que las hace impermeables.

- 130 -

23. ANÁLISIS DE TOXICIDAD DE LOS COLORANTES

NOMENCALTURA: En verde los naturales En rojo los peligrosos En azul los aceptables, pero dudosos

E100 Curcumina. Colorante amarillo, de origen natural. Constituye una parte del curry. Es un extracto de la cúrcuma, rizoma procedente de la India. Se parece al jengibre, incluso en el olor. Algo amargo. Se obtiene también químicamente. Se obtiene por síntesis. Alimentos: mantequillas, productos de pastelería.

quesos,

leche,

mostazas,

té

y

Toxicidad: ninguna.

E101 Lactoflavina. Colorante amarillo. Origen: natural (huevos, leche, hígado). También se obtiene por medios químicos. Es la vitamina B-2 Alimentos: mantequillas, quesos, pastelería y postres instantáneos.

leches,

productos

de

Pertenece

al

Toxicidad: ninguna.

E102 Tartrazina. Colorante amarillo artificial. grupo de de los colorantes azoicos. Alimentos: productos de pastelería y pescados. Toxicidad: Alta. Es peligroso. Puede producir asmas, alergias y eczemas, si se mezcla con analgésicos como la aspirina por ejemplo. - 131 -

E103 Crisoina S. Colorante amarillo. Artificial. Prohibido desde 1978 en todos los países del mercado común. Alimentos: pastelería y helados Toxicidad: peligroso, especialmente para los niños. E104 Amarillo de Quinoleína. Inocuidad controvertida.

colorante

amarillo

artificial.

Alimentos: pastelería y helados. Toxicidad: sospechoso. Evitarlo. E105 Amarillo sólido. Colorante amarillo artificial del grupo de los colorantes azoicos. Prohibido desde 1978 en todos los países del Mercado Común. Alimentos: pastelería y helados. Toxicidad: peligroso. Provoca alergias si se mezcla con analgésicos. Rechazar. E106 Fosfato de Lactoflavina. Colorante amarillo de la vitamina B-2. Muchas plantas lo poseen. También es conocido como E101a Alimentos: pescados y productos de pastelería. Toxicidad: no es tóxico. E110 Amarillo naranja S. Colorante anaranjado Pertenece al grupo de los colorantes azoicos.

artificial.

Alimentos: galletas y productos de pastelería. Toxicidad: ¡Peligroso! Provoca alergias si se mezcla con analgésicos. Causa urticaria y asma. No usar. - 132 -

E107 Amarillo 2G. Colorante amarillento artificial Alimentos: galletas y productos de pastelería. Toxicidad: ¡peligroso! Mismos efectos que el E110. E111 Naranja GGN. Colorante anaranjado artificial. desde 1978 en todos los países del Mercado Común

Prohibido

Alimentos: caramelos, helados y pastelería. Toxicidad: ¡peligroso!, especialmente para los niños No usar. E120 Cochinilla o ácido carmínico. Colorante rojo carmín. Alimentos: sidras, vermouth, aperitivos. Toxicidad: no es tòxico. E121 Orcilla. Colorante rojizo que se extrae de los líquenes pero que también se obtiene por síntesis. Prohibido desde 1978 en todos los países del Mercado Común. Alimentos: galletas.

sopas

preparadas,

potajes,

pastelería

y

Toxicidad: peligroso. E122 Azorrubina. Colorante rojo artificial. En experimentos sobre ratones, se observó anemias, linfomas y tumores. Alimentos: caramelos, helados y pastelería. Toxicidad: Sospechoso por la poca información sobre él. E123 Amaranto. Colorante rojo artificial. Pertenece al grupo escalofriante de los azoicos. Prohibido en la ex URSS y EE.UU. Alimentos: caramelos y pastelería. Toxicidad: peligroso. Puede producir cáncer. - 133 -

E125 Escarlata G.N. Colorante rojo oscuro artificial. Pertenece al famoso grupo de los azoicos. Es muy difícil eliminar por el organismo. En 1978 se prohibió en los países del Mercado Común. Alimentos: caramelos y pastelería. Toxicidad: peligroso. produce alergias analgésicos, hipertiroidismo y fototoxicidad.

mezclado

con

E126 Ponceau 6R. Colorante rojo oscuro artificial. Pertenece al grupo de los azoicos. En 1978 se prohíbe en todos los países del Mercado Común. Experimentado en ratas se produjo carcinomas, sarcomas y adenomas. Alimentos: frutos rojos, pastelería y caramelos. Toxicidad: peligroso. En las personas provoca alergias. E127 Eritrosina. Colorante rojo artificial. Inhibe la acción de la pepsina y altera la función tiroidea. Alimentos: frutos rojos. Toxicidad: muy sospechosa. Abstenerse. E128 Rojo 2G. Colorante rojo artificial. Produce alergias Toxicidad: peligroso. Desconfiar. E130 Azul de Antraquinona. potencial cancerígeno.

Colorante azul artificial. Es un

Produce alergias y urticaria en pocos minutos. Alimentos: pastelería. Toxicidad: peligroso, desconfiar. E131 Azul patente V. Colorante artificial azulado. Cancerígeno. Provoca alergias y urticaria Alimentos: pastelería. Toxicidad: peligroso, desconfiar. - 134 -

E132 Indigotina I. Colorante artificial azulado. Alimentos: sopas preparadas, té, galletas y pastelería. Toxicidad: Ninguna, pero tampoco es útil. 133 Azul brillante FCF. Colorante artificial azulado Toxicidad: evitar. E140 Clorofila A y B. Colorante verde que se extrae de plantas. se obtiene también químicamente. Alimentos: mostazas. Toxicidad: No es tóxico. E141 Complejos cúpricos de clorofilas y clorofilinas. Colorante verde. Se obtiene de clorofilas y clofilinas que contienen cobre. Alimentos: legumbres Toxicidad: No es tóxico. E142 Verde ácido artificial. Potencial cancerígeno Toxicidad: Poca, pero evitarlo. E150 Caramelo. Colorante color marrón. Se obtiene en presencia de amoníaco. Provoca alteraciones sanguíneas en ratas experimentadas. Alimentos: chocolate, bebidas, salsa de soja, etc. Toxicidad: Evitarlo. E151 Negro brillante BN. Colorante artificial negro. Por la acción del calor se convierte en tóxico. Produjo quistes en los intestinos en experimentos con cerdos. Toxicidad: poca, pero evitarlo. - 135 -

E152 Negro 7984. Colorante artificial negro. Se prohibió en 1978 en los países del Mercado Común. Alimentos: pastelería. Toxicidad: peligroso. abstenerse. E153 Carbón medicinalis vegetalis. Colorante negro obtenido del carbón vegetal. Alimentos: conservas vegetales, condimentos, pastelería y galletas. Toxicidad: Aunque no es tóxico, dependiendo de su pureza. No tomarlo.

puede

ser

peligroso

E154 Marrón FK. Colorante artificial. Del grupo de los azoicos. Tiene los mismos efectos que el E123. Experimentos con bacterias han demostrado mutaciones genéticas. Alimentos: ahumados Toxicidad: peligroso. Sospechoso. E155 Marrón HT. Colorante Efectos como el E154 .

marrón

artificial.

Grupo

azoicos

Toxicidad: Evitarlo, desconfiar. E160 Carotenóides. Colorantes naturales. Se obtienen por extractos de plantas. Se obtienen también sintéticamente. Toxicidad: ninguna, es aceptable y además el organismo convierte este colorante en vitaminas. E161 Xantofilas. Colorantes naturales naranja. Se consigue por medio de las plantas (carotenóides) Alimentos: galletas y pastelería. Toxicidad: No es tóxico. - 136 -

E162 Betanina o rojo de Remolacha. Colorante natural conseguido de extractos de remolacha. Alimentos: pastelería. Toxicidad: no es tóxico. E163 Antocianinas. Colorante azul, natural. Extractos de legumbres.

violeta

o

rojo.

Origen:

Alimentos: pastelería. Toxicidad: no es tóxico. E170 Carbonato de calcio. Color: blanco o gris. Origen: mineral Efectos: poco se sabe. Alimentos: pastelería. Toxicidad: no es tóxico. E171 Bióxido de Titanio. Color: blanco. Origen: a base de titanio. Efectos: Puede bloquear la respiración celu lar, en especial en riñones e hígado. Alimentos: decoración de pasteles Toxicidad: peligroso, evitarlo. E172 Óxidos e hidróxidos de hierro. Colorante amarillo Origen hierro. Alimentos: decorados de pastelería. Toxicidad: No es tóxico, pero mejor evitarlo . E173 Aluminio. Colorante gris Inocuidad controvertida.

o

plateado.

Origen:

aluminio.

Efectos: en cantidades importantes o con muchas impurezas resulta peligroso. Alimentos: pastelería. Toxicidad: evitarlo . - 137 -

E174 Plata . Poco utilizado. E175 Oro. Colorante color oro. Origen: oro Poco utilizado E180 Pigmento Rubí. Colorante Sospechoso de toxicidad.

rojo.

Origen:

sintético.

Alimentos: en las cortezas de ciertos quesos. Toxicidad: evitarlo y desconfiar. E181 Tierra sombra quemada. Colorante color tierra. Origen: combustión de hierro, manganeso, calcio y aluminio. En 1978 se prohibió en todos los países del Mercado Común. Alimentos: se encuentra en la corteza de ciertos quesos. Toxicidad: muy peligroso.

- 138 -

CAPÍTULO IV

APLICACIÓN DE LOS COLORANTES 1 LICORES Y DERIVADOS (COCTELES) Los licores son bebidas alcohólicas aromatizadas con aceites esenciales o con el zumo de plantas aromáticas que contienen por lo menos el 10% de azúcar, glucosa o miel con o sin el agregado de sustancias colorantes. 1.1. Uso de Colorantes: Es importante dar una coloración compatible con el producto. Por ejemplo, el licor de menta, debe ser verdoso; el de frutilla, rojo; el de naranja, amarillento o anaranjado; etc. Los colorantes recomendados por ser inofensivos para la salud son los de origen vegetal, entre ellas tenemos:  Amarillo: derivado del azafrán o de la carotina extraída de la zanahoria.: Azul: índigo, es el más usado, extraído del añil.  Verde: obtenido de la combinación del amarillo y el azul. También se usa i la clorofila.  Rojo: extraído del sándalo y de algunas especies de líquenes. Castaño o pardo: obtenido del azúcar quemada (caramelo).  Anaranjado: obtenido de la combinación de dos partes de amarillo y una parte de rojo.  Violeta: obtenido de la combinación de azul y rojo. Los colorantes son sensibles a la luz, por lo tanto, es aconsejable guardarlos en frascos oscuros y bien cerrados. - 139 -

Fig.82. Diversos liores usando colorantes naturales

1.2. Tipos de Licores y colores que tienen Los licores son conocidos por sus nombres genéricos, su sabor, color y graduación alcohólica. La siguiente es una tabla que muestra esas características: TABLA N.5. DIVERSOS TIPOS DE LICOR Nombre conocido del licor Anisette Anis Apricot Blackberry Nombre conocido del licor Cherry Crème de Cacao

Sabor

Color

anis anis apricot mora/zarzamora

transparente transparente marrón rojo oscuro

Sabor

Color

cereza rojo brillante chocolate y marrón o blanco 25-27 vainilla grosella o pasasrojo 12-25

Crème de Cassis Crème de frambuesa Framboises Crème de Menthe

% alcohol 27 39-50 30 30 % alcohol 30-32

menta

Crème de Roses rosas Crème de Vainille vainilla Crème de violetas Violettes Curaçao naranja

rojo

30

verde, blanco o 30 rosa rosado 30 marrón 30 violeta

30

naranja

30-42

- 140 -

Danziger Goldwasser Kümmel Maraschino Ojen Ouzo Parfait Amour Peach Prunelle Sloe Gin Swedish Punsch Triple Sec

naranja y transparente pimiento kümmel o carvi transparente cerezas transparente anis transparente anis transparente violetas violeta durazno marrón dorado ciruela marrón endrina rojizo rummy amarilla naranja transparente

COLORANTES NATURALES

38 39-46 30-32 42 45-49 27-30 35-40 40 30 28-30 38-40

LIQUIDOS Y EN POLVO

Amarillos :(Derivados de Raíz de Cúrcuma y Semillas de Rocú) Anaranjado : (Derivados de Semillas de Rocú) Caramelo Rojos : (Derivado de Carmín de Cochinillas) COLORANTES SINTETICOS EN POLVO Amarillos: Sunset (Ocaso), Tartrazina, Quinolina Azules: Brillante, Indigotina, Patente Rojos: Allura Red 40, Amaranto, Eritrosina, Ponceau 4R Verde Colorantes mezclas de los anteriores: Amarillo, Rojo, consultar.

Verde,

Chocolate,

Café,

otros

tonos

Fig.83. Diversos licores utilizando colorantes sintéticos y naturales

- 141 -

2. REFRESCOS Y GASEOSAS La industria de bebidas, una ramificación de lo que es alimentos, es una de los que más se tiene en el mundo, de aquí se desprende la industria cervecera, la industria del agua y la industria de las bebidas (refrescos o bebidas naturales), actualmente los países desarrollados hacen el desembarco de la automatización, es decir que todo el procesos de elaboración sea automatizado y verificado, con esto se ahorra tiempo y personal. 2.1. GASEOSAS La gaseosa, o bebida carbonatada, es una bebida saborizada, efervescente (carbonatada) y sin alcohol. Estas bebidas suelen consumirse frías, para ser más refrescantes y para evitar la pérdida de dióxido de carbono, que le otorga la efervescencia. El agua con dióxido de carbono produce un equilibrio químico con el ácido carbónico: H2O + CO2 H2CO3 H2CO3 H+ + HCO3HCO3- H+ + CO3=

2.2. Ingredientes comunes 

Agua carbonatada: Es la base escencial para la producción de cualquier gaseosa. En grandes fábricas primero de desmineraliza el agua, y luego se le agregan minerales en cantidades predeterminadas.



Aditivos o

Edulcorantes: Le confieren un sabor dulce, podríamos separalos en tres clases: 

Naturales: Sacarosa (azúcar de mesa). Generalmente se utilizan otras azúcares, que endulzan menos, traen los mismos problemas de diabetes por gramo (es decir, que traen más problemas para el mismo sabor dulce), pero resultan más barateas. Actualmente la más

- 142 -

utilizada es la fructosa (JMAF, Jarabe de Maíz de Alfa Fructosa). 

Sintéticos: Son más baratos, pero pueden tener sabores no muy agradables, y algunos se relacionan con ciertos cánceres. Por ejemplo: Ciclamato (E 952), Acesulfamo K (E 950), Aspartamo (E 951), etc.



Naturales, pero que no aportan glucosa: Los glucósidos steviósidos y rebaudiósidos obtenidos de la planta Stevia rebaudiana no aumentan la glucemia, pero son hasta 300 veces más dulces que el azúcar.

o

Acidulante: Le proporcionan la acidez adecuada. Por ejemplo: Ácido cítrico, Ácido fosfórico, etc.

o

Estabilizantes de la acidez. Colorantes. Aromatizantes. Conservantes. Antioxidantes. Espesante

o o o o o

Fig. 84. Bebidas gaseosas

- 143 -

Fig. 85. Refrescos diversos

3. PASTELERIAS, PANADERIAS 3.1. Colorantes Colorantes alimentarios en polvo, pasta o líquido para empleo decorativo de sus preparados, pudiendose aplicar tanto en salado como en dulce. Gelatinas, cremas, mousse, bombonería, helado, masas de harina, merengues, bebidas y cócteles COLORANTE AMARILLO LIMÓN FLEISCHMANN está compuesto por una mezcla de colorantes de grado alimenticio. Es utlizado, eficientemente, en todo tipo de productos elaborados con levadura y con polvo para hornear, en masas dulces y pastelería. Beneficios:  Permite obtener el color característico del amarillo o sus variantes en panes y cakes.  El color final de los productos se mantendrá durante su vida útil. Consejos:  Usarlo de acuerdo al tono final que se desee obtener en los productos terminados. Conservación: - 144 -

 Almacenar en un lugar fresco y seco.  Cerrar bien el envase después de usar 3.2. Usos: Su uso es amplio, se muestra gráficamente los diversos usos e el siguiente cuadro:

CUADRO N.1. DIVERSOS USOS DE LOS COLORANTES EN PASTELERÍA Imagen del producto

Nombre del Producto Amarillo huevo 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Amarillo limón 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Azul puro 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería.

Imagen del producto

Nombre del Producto Azul turquesa 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Bronce en polvo 15 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Marron Pardo Cola 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. - 145 -

Morado 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Naranja brillante 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Naranja 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería. Negro brillante 50 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería Oro en polvo 20 g Linea de colorantes alimentarios en polvo, para usar en cocina o pastelería.

3.3. Ingredientes para Productos de Pastelería y Confitería COLORANTES NATURALES LIQUIDOS Amarillo huevo: (Derivado de Cúrcuma y Rocú) Amarillo intenso: (Derivado de Raíz de Cúrcuma) Amarillo limón :(Derivado de Raíz de Cúrcuma) Amarillo-anaranjado:(Derivado de Semillas de Rocú) Azul: Colorantes caramelo Rojos: Derivados de Carmín de Cochinilla

COLORANTES NATURALES EN POLVO Amarillo, Anaranjado , Caramelos , Carmín, Cúrcuma, Rojo, Verde

- 146 -

4. HELADERIAS Ingredientes para Heladería COLORANTES NATURALES Amarillos (Derivados de Raíz de Cúrcuma y Semillas de Rocú) Anaranjado (Derivados de Semillas de Rocú) Caramelo Rojos (Derivado de Carmín de Cochinillas) Azul COLORANTES SINTETICOS LIQUIDOS Amarillo Anaranjado Azul Rojo Verde Violeta COLORANTES SINTETICOS EN POLVO Amarillos: Sunset (Ocaso), Tartrazina, Quinolina Azules: Brillante, Indigotina, Patente Rojos: Allura Red 40, Amaranto, Eritrosina, Ponceau 4R Verde: Colorantes mezclas de los anteriores: Amarillo, Rojo, Verde, Chocolate, Café, otros consultar.

tonos

5. CARAMELOS Y CHICLES 5.1. Caramelo Un caramelo o dulce es un alimento preparado generalmente a base de azúcar. El caramelo se consigue mediante la cocción de azúcares. Éste puede consumirse tanto líquido, tal es el caso del caramelo que se añade por encima del flan, como sólido. El caramelo solidificado se consume popularmente dejándolo deshacerse en la boca. A éste se le suelen añadir sabores de frutas, hierbas u otros aromas. También existen caramelos sin azúcar, que gracias a los edulcorantes consiguen un sabor dulce. Antes de que se usara el azúcar, ya se hacían dulces a base de otras sustancias, como la miel, el jengibre o el regaliz. El caramelo se inventó en 1820. - 147 -

Químicamente, se utiliza de diversos modos en la fabricación de alimentos como aditivo, también denominado E150. Existen muchos tipos de caramelo: normal, con chicle, piruleta, bombón, gelatina, algodón de azúcar, con chocolate, de fruta, de regaliz, sin azúcar,picantes...etc 5.2. Fabricación: En la fabricación industrial de caramelos se suelen usar como materias primas azúcar, glucosa, agua y colorantes, que se combinan en las proporciones adecuadas para generar un jarabe (almíbar) que posteriormente se cuece a altas temperaturas. Una evaporación rápida produce la eliminación del agua presente en el jarabe cocido, quedando una pasta de caramelo que puede ser modelada en diferentes formas. El enfriamiento ulterior provoca la cristalización de la masa, formando el caramelo propiamente dicho al conferirle rigidez que lo hace apto para su empaquetado. Dependiendo del solvente (agua o leche) y de la receta, el resultado final puede llamarse de una forma u otra.

A temperaturas más altas (mayor concentración de azúcar) quedan caramelos más duros y rígidos, mientras que las temperaturas más bajas producen caramelos más suaves. Es recomendable un termómetro para controlar la temperatura.

Fig.86. Industria de caramelos:  Producción de caramelos  Caramelos envueltos para su venta

5.3. Comercialización: Pueden encontrarse en tiendas de dulces, de repostería o confitería, o en bombonerías. Es habitual que tengan envoltorios de colores llamativos, e incluso el propio caramelo puede ser de muchos colores. - 148 -

También se usan otras técnicas para hacerlos diferentes del resto, por ejemplo, hacer que piquen, que dentro tengan chicle, o que incluyan un palillo para cogerlos; caramelo dos lazos, caramelo sobre, etc.

6. PERFUMERIAS Y COSMÉTICOS

6.1. Cosméticos Los cosméticos, también llamados maquillaje, se utilizan para realzar la belleza del cuerpo humano. Su uso está extendido entre las mujeres y ocasionalmente hombres, sobre todo en países occidentales.

Fig.87. Diversos productos cosméticos

La industria cosmética actual está dominada por una serie de multinacionales que surgieron a principios del siglo XX.

6.2. COMPONENTES DE UN COSMÉTICO Los componentes de un cosmético, básicamente son 4: " Productos o principios activos " " Excipiente o vehículo " " Aditivos " " Correctores " ADITIVOS: Se trata de componentes que evítan el deterioro del producto o mejoran la presentación. Son los colorantes , los conservantes y/o los perfumes. 6.3. Propósito Generalmente, el objetivo del maquillaje es lograr que el usuario se vea más atractivo. Para la mayoría de las mujeres, esto implica simular una apariencia más juvenil y saludable. La base es utilizada para mostrar la apariencia (idealizada) de la piel suave de la juventud. - 149 -

Sombras, delineadores y máscaras se usan para hacer ver el ojo más largo, y por lo tanto más juvenil. El lápiz de labios hace que éstos se vean mayores, oculta imperfecciones y puede hacer que parezcan los de una persona de menos edad. Más que mejorar la belleza, el maquillaje puede lograr el cambio de la apariencia física a través de formas especializadas de cosméticos (maquillaje de escena), utilizados para presentar actores en papels de teatro y en producciones cinematográficas. Maquillaje para cine, teatro y televisión se utiliza normalmente en trabajos y situaciones naturales, como por ejemplo el de los reporteros, para contrarrestar el efecto de la iluminación. 6.4. Tipos de cosméticos Los cosméticos como categoría general incluyen también los productos para el cuidado de la piel, tales como cremas, lociones de hidratación, y productos de tratamiento para reparar u ocultar imperfecciones (acné, arrugas, ojeras, etc.). La distinción de los cosméticos se puede basar en el tipo de producto o en el área de aplicación; pueden ser líquidos o emulsiones, polvos (compactos o sueltos) y cremas o barras anhidras. El maquillaje corrector es una base opaca específica para cubrir granos, espinillas y demás defectos de la piel. 6.5. Ingredientes Los ingredientes de los cosméticos actuales podrían sorprender: las barras de labios, por ejemplo, contienen substancias brillantes obtenidas de las escamas de los peces, denominadas esencia de perla o esencia de Oriente. Esta subpartida se obtiene consiste en una suspensión en un medio, formado muy frecuentemente por nitrocelulosa y acetato de amilo, de láminas nacaradas de guanina, extraídas de las escamas de ciertos pescados. Se clasifican también en la presente subpartida los productos sintéticos que contenga principalmente hidrocarbonatode plomo, arseniato de plomo o mica revestida de titanio, que - 150 -

presenten el mismo aspecto que el producto natural esencia de perla. La esencia de perla sintética se conoce también como dicloruro de dimercurio nacarado. Se utiliza poco debido al alto coste y a la extrema fragilidad del este colorante. Para obtener este brillo perlado en pintalabios, en sombras de ojos y en coloretes se utiliza también la mica, un mineral natural. La mica, de naturaleza translúcida, está revestida de una fina capa de dióxido de titanio, que hace que el color de la piedra aparezca en diversas tonalidades, creando diferentes efectos; al variar el espesor del dióxido de titanio, cambia de tono. El rojo de las barras de labios se consigue a partir del óxido ferroso (la herrumbre) o de pigmentos orgánicos. Normalmente, el pigmento se pica muy fino mientras se va mezclando con el aceite de castor, y esta mezcla se une a su vez a una base cérea para crear el producto final. El color rojo de algunas sombras de ojos se obtiene de tinción de carmín, hecha a partir del polvo de los cuerpos secos de las hembras de unos insectos denominados cochinillas. Esto es increíblemente caro y se utiliza en contadas ocasiones. La tinción pura de carmín es, en muchas ocasiones, más cara que el oro. Ingredientes de origen vegetal Un gran número de plantas son utilizadas para la fabricación de cosméticos. Ordenadas alfabéticamente por su denominación científica, se tienen los siguientes ejemplos: abedul (Betula alba, Betulaceae) abelmoscoso (Abelmoschus, Malvaceae) abeto balsámico (Abies balsamea balsam, Pinaceae) abeto canadiense (Abies balsamea, Pinaceae) abeto Douglas (Pseudotsuga menziesii, Pinaceae) abeto plateado (Abies pectinata, Pinaceae) abeto rojo (Picea excelsa, Pinaceae) abeto siberiano (Abies sibirica, Pinaceae) abrótano hembra (Santolina chamaecyparissus, Asteraceae) - 151 -

abrótano macho (Artemisia abrotanum, Compositae) absenta (Artemisia absinthium, Compositae) acacia (Acacia farnesiana, Leguminosae) acacia amarilla (Caesalpinia spinosa, Caesalpinaceae) acacia falsa (Robinia pseudoacacia, Leguminosae) acebo (Ilex aquifolium, Aquifoliaceae) acedera (Rumex acetosella, Polygonaceae) aceite de alantroot (Inula helenium, Compositae) aceite de Behen (Moringa pterygosperma, Moringaceae) acerola (Malpighia punicifolia, Malpighiaceae) acetosa (Rumex acetosella, Polygonaceae) achicoria (Cichorium intybus, Compositae) achicoria amarga (Taraxacum officinale, Compositae) achicote (Bixa orellana, Bixaceae)

7. ARTESANÍA: La artesanía resulta ser un gran rubro en el Perú, en especial en el Departamento de Ayacucho, para lo cual para el teñido de las fibras animales, se utilizan diversos tintes naturales, en nuestro caso mencionaremos el teñido con la cochinilla, brevemente tocaremos los puntos importantes para el teñido. Los pigmentos y los tintes dan color, pero con los pigmentos , el color queda en la superficie. Los pigmentos se adhieren a las superficies para darles color, pero los tintes se unen químicamente a las moléculas que colorean. En contraste con los pigmentos , la mayor parte de los tintes son solubles, y la mayoría son compuestos orgánicos aromáticos .Muchos de los tintes orgánicos que se dan en la naturaleza, en plantas o animales. El tinte rojo cochinilla se extrae de un insecto. Un brillante tinte anaranjado se consigue de los estigmas(órganos recolectores del polen) del crocus del azafrán. El tinte azul indigo deriva de unos compuestos llamados leucoantidanjdinas, que aparecen en las - 152 -

plantas del género irridigofera. EI rojo alizarín procede de la raíz de una planta llamada rubia. La mayor parte de los tintes naturales se adhieren al tejido con la ayuda de un mordiente, compuesto metálico que se une al tejido bajo condiciones alcaljnas, pasándolos luego a las moléculas del tinte. Si un mordiente tiene hierro(llI), la tela a teñir se tinta de marrón, si el metal es estaño(ll), el color será rosa. El color en los tintes se debe a la existencia de moléculas con grupos de átomos conocidos como cromóforos, donde la molécula de un metal está unida a las aromáticas por medio de un enlace con electrones deslocalizados.

7.1. TÉCNICAS DE TINTADO DE FIBRAS 7.1.1. LOS TINTES: Procesos de tinción y preparacíón. Los tintes son sustancias químicas que transfieren color a las fibras. Algunos pueden extraerse muy sencillamente. Son solubles en agua y basta con dar un hervor a la parte de la planta que lo contiene para extraerlo; otros, en cambio, necesitan de una fermentación previa. Algunas sustancias tiñen por sí mismas; tienen una afinidad natural hacia la fibra, uniéndose a ella químicamente como la cochinilla y la orchilla. Otras sustancias necesitan de un vehículo intermedio para "ceder" el color. Este vehículo se llama mordiente. Para extraer la materia colorante de las

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plantas basta con hacer hervir las hojas o tallos durante un tiempo determinado. La cantidad de planta necesaria varía según estén secas o frescas; generalmente tomaremos ei mismo peso de planta que de lana cuando esté seca y el doble cuando esté fresca (el tinte está menos concentrado en este caso). Si las plantas recolectadas no van a usarse frescas, deben ponerse a secar en sitio seco o aireado. Para preparar el tinte se trocean las plantas y se introducen en una bolsa de malla, poniéndose a hervir en una olla con abundante agua entre una y tres horas Fig.89. (las hojas, cáscaras o brotes de flores, una hora, lastonos cortezas, tres y en los Diversos de carmín quehoras obtiene la artesanía con el teñido de la líquenes de dos a tres horas); aproximadamente, 25 litros de cochinilla agua por kg. de lana. Una vez filtrado el tinte, se introduce la lana humedecida, mordentada o sin mordentar dependiendo def proceso a seguir, y se mantiene en ebullición baja una hora como mínimo (a partir de que rompa a hervir). Se mantiene en la olla hasta que se enfríe. Luego se escurre y se enjuaga varias veces en abundante agua fría hasta que el agua quede clara. En el último enjuagado, se le puede añadir una cucharadita de vinagre como suavizante; además, reavivará los colores, especialmente el rojo. El tinte puede usarse dos o tres veces, añadiendo cada vez el agua que se haya consumido en la cocción para completar la medida requerida. Las ollas más apropiadas para los tintados son las de esmalte o cinc, cristal o porcelana.

7.2. LOS MORDIENTES: modo de empleo. Los mordientes son sustancias químicas naturales o sintéticas. Antiguamente se usaban productos naturales (agallas de roble, cenizas, orines,...). Hoy en día, por su acción más enérgica, se utilizan sales metálicas de aluminio, cobre, estaño,...la utilización de distintos mordientes con un mismo tinte dará como resultado diferentes tonalidades. - 154 -

Los mordientes más usados son: Alumbre: sulfato de aluminio y potasio Crémor tártaro: tartrato ácido de potasio Cromo: bicromato potásico Estaño: cloruro de estaño Hierro: sulfato de hierro Cobre: sulfato de cobre Además, el ácido acético (vinagre), el ácido cítrico o el amoniaco pueden hacer variar también el tono de la tintada. ALUMBRE + CRÉMOR TÁRTARO. Es la fórmula más utilizada por ser la más fiable al no alterar el tono natural de la planta; actúa como fijador del color, sin modificarlo. Para 100 gramos de lana, hay que emplear 25 gramos de alumbre y 6 gramos de crémor tártaro. Procedimiento: La proporción de disolución es de 25 litros por cada kilogramo de lana; para pequeñas proporciones, 4 litros por cada 100 gramos. Se introduce la lana bien humedecida y se hierve por espacio de una hora (a partir del momento en que rompe a hervir) a fuego moderado. Luego se deja enfriar la lana dentro de la olla; ya está preparada para introducirla en el baño de tinte. Esta disolución de mordiente se utilizara sólo una ver.

7.3. EXPERIENCIA 1. TEÑIDO CON COCHINILLA (sin mordiente) Tinte directo: no es necesario mordiente. Color A: rosa Cantidades necesarias: Para 100 gramos de lana (seca), hay que emplear 10 gramos de cochinilla seca ó 40 gramos de cochinilla fresca. No necesita mordiente (aunque para obtener distintas tonalidades se pueden usar varios mordientes o entonadores). - 155 -

Procedimiento: La cochinilla se deja en remojo (en agua) desde fa noche anterior. Se hierve en un poco de agua durante 30 minutos. Se aparta del fuego y se exprime bien en un colador, pasándolo a continuación al agua de la olla, que está preparada ya para el tinte. La olla debe ser de esmalte o cinc (nunca de aluminio, pues daría un color oscuro al tinte). Se introduce la lana humedecida, sin mordiente, y se lleva al punto de ebullición, manteniéndola durante una hora; no debe hervir a borbotones, sino suavemente (para no apagar el rosa intenso). Se deja enfriar en el tinte y se escurre (esta agua puede usarse en sucesivas tintadas, siguiendo el mismo proceso de hervido) hasta consumir el colorante. Se enjuaga bien varias veces, añadiendo en el último agua de aclarado una cucharadita de vinagre (ácido acético diluido) que suavizará la lana e intensificará el tono.

7.4. EXPERIENCIA 2. TEÑIDO CON COCHINILLA (con mordiente) Color C: rosa-bermellón Cantidades necesarias: Para 100 gramos de lana (seca), hay que emplear 25 gramos de cochinilla fresca. Además vamos a emplear los siguientes mordientes: 25 gramos de alumbre 6 gramos de crémor tártaro 3 gramos de ácido cítrico o 5 gotas de limón.

Procedimiento: Se sigue el mismo procedimiento de maceración y cocimiento de la cochinilla que en la receta anterior. Al final del teñido, se le añade el entonador (ácido cítrico o limón). - 156 -

Se vuelve a introducir la lana, calentándola durante 20 minutos. Cuando se enfríe, se aclara con abundante agua.

8. OTRAS APLICACIONES

CHOCOLATES

CONSERVAS VEGETALES

HOSTELERIAS

CONSERVAS DE FRUTAS

GALLETAS

ENCURTIDOS

LACTEOS

PRECOCINADOS CARNICAS

CONSERVAS DE PESCADO

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E

INDUSTRIAS

CAPÍTULO V

MÉTODOS Y PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN DE COLORANTES NATURALES 1. METODOLOGÍA EMPLEADA EN EL PROYECTO 1.1 EXTRACCIÓN DEL COLORANTE La materia prima de cada una de las especies estudiadas se tritura a un tamaño de grano superior a la Malla 30, para evitar su aglomeración en la forma de lodo durante el proceso de extracción. Para cada uno de estos materiales se seleccionan las condiciones de extracción que producen mejor rendimiento, con ayuda del Diseño Estadístico de Experimentos. A partir de este extracto se obtienen muestras para hacer una caracterización fisicoquímica preliminar de los colorantes. 1.2 CONCENTRACIÓN DE LA SOLUCIÓN La solución del colorante que se obtiene durante el proceso de extracción se concentra, hasta tener una concentración de sólidos del 15 al 20%, en una unidad de evaporación, esto en un Laboratorio de Operaciones Unitarias, a presión reducida (12 psi) y una temperatura menor a 65º C, porque se ha encontrado que, en general, los colorantes naturales pueden sufrir algún grado de degradación a temperaturas mayores. 1.3 PULVERIZACIÓN DEL COLORANTE El extracto concentrado se somete al proceso de pulverización en la unidad de secado por atomización. La cámara de aire caliente tiene una temperatura en la parte superior de 230º C y la parte inferior la temperatura disminuye a 90º - 100ºC.

- 158 -

El disco dispersor gira a una velocidad variable entre 5000 y 35000 rpm, la cual se modi. ca según la viscosidad del material. Para seleccionar esta velocidad se deben hacer ensayos previos hasta lograr que la solución se disperse euna nube que produzca partículas secas de un tamaño que sea adecuado para el uso propuesto. El polvo obtenido se almacena en bolsas cerradas herméticamente para evitar que se humedezcan. 2. PROCESOS DE EXTRACCIÓN DE LOS COLORANTES Aunque los procesos de extracción de los colorantes son similares porque se emplea la extracción sólido-líquido usando como solvente una solución acuosa, cada una de ellas tiene especificidades, especialmente, en cuanto a la naturaleza y concentración del hidróxido que se emplea, lo cual hace que los parámetros del procesos sean diferentes. 2.1 EXTRACCIÓN DEL COLORANTE DEL ACHIOTE Desde la antigüedad se conocen diferentes métodos de extracción de colorantes, como por ejemplo del Achiote que varían desde la extracción rudimentaria o artesanal hasta los procesos industriales. A continuación se describen brevemente algunos de los procesos conocidos. 2.1.1 Extracción rudimentaria o artesanal del colorante del Achiote Las semillas que se separan de las cápsulas maduras, se colocan en suficiente agua hirviendo con el fin de que el colorante se desprenda de éstas; luego se separa el residuo de las semillas de la suspensión acuosa, que se deja fermentar por cerca de una semana. Finalmente se elimina el agua para dejar una pasta sólila que se modela para obtener el producto con la forma más conveniente y aceptada por el consumidor (Sahaza, 2003). Otro de los consiste en obtener una suficiente de

métodos antiguos y prácticamente en desuso, machacar las semillas entre cilindros para masa, a la cual se le agrega una cantidad agua con agitación.

Cuando la suspensión acuosa se sedimenta, se le retira la mayor parte del agua clara y se deja hervir por dos o tres horas. Al retirarla del fuego, se exprime bien para sacar el - 159 -

resto de agua y obtener la pasta que queda lista para empacar y comercializar directamente (Córdoba, 1987). 2.1.2 Extracción industrial La extracción del pigmento a escala industrial se puede hacer con diferentes solventes, tales como agua caliente, álcali diluido, aceites vegetales, propilenglicol, acetato de etilo y otros solventes de menor importancia. Para cada un de estos solventes se emplean varios métodos de extracción, de acuerdo con la disponibilidad de equipos y recursos. a)Álcali acuoso: La bixina, uno de los componentes colorantes del Achiote, es un ácido carboxílico que, al agregarle un álcali acuoso, forma sales alcalinas solubles en agua, lo que permite extraer el colorante de una forma más fácil. Las semillas se lavan con esta solución, el extracto y el lavado se acumulan y la solución roja oscura se neutraliza con un exceso de ácido mineral, el cual precipita el pigmento. Luego se filtra, se lava y el líquido sobrante se separa hasta obtener la masa colorante para secar. b) Aceites vegetales: La extracción con aceites vegetales consiste en diluir el colorante de las semillas en aceite vegetal caliente, para venderlo en forma de una solución concentrada destinada a la pigmentación de algunos productos lácteos y para fines culinarios. c) Propilenglicol: El proceso de extracción se lleva a cabo en frío debido a la alta solubilidad que tiene el pigmento en estas condiciones. El colorante obtenido se emplea para colorear derivados lácteos principalmente (Jaramillo, 1992). d) Extracción con solución alcalina (KOH): Entre los diferentes métodos y solventes existentes para extraer el colorante del achiote, se selecciona la solución de hidróxido de potasio para desarrollar los ensayos, a escala de laboratorio, en este proyecto. Esta selección se fundamenta en las siguientes razones: Según estudios realizados con diferentes solventes, con una solución de hidróxido de potasio se obtiene el colorante con mejor rendimiento y calidad. Según Proexport, el solvente que extrae un mayor porcentaje del compuesto activo por encima del 30%, además del acetato de etilo, es el hidróxido de - 160 -

potasio; lo cual es determinante en el momento de exportar el colorante (Jaramillo, 1992). La extracción con una solución de hidróxido de potasio, es muy común entre algunas empresas extranjeras, tales como KALSEC, localizada en Estados Unidos y dedicada a la extracción del colorante de achiote, Annatto, no solo por el método de la solución alcalina, sino también con aceites vegetales, óleo-resinas, entre otros, encontrando que el hidróxido de potasio es el indicado para realizar esta extracción (Kalsec, 2003). 2.1.3 Descripción del proceso empleado en este proyecto La primera etapa del proceso es la selección adecuada de las semillas, porque se ha comprobado que mientras más frescas se encuentren, mejor rendimiento y calidad se obtiene. Las semillas pesadas se dejan en remojo en la solución de KOH durante 12 a 16 horas, y luego se separa la solución coloreada; las semillas se mezclan con otra parte de la solución de KOH con agitación durante un tiempo determinado. Enseguida, las semillas se separan de nuevo, se lavan con solución de KOH y se secan al sol, y las soluciones coloreadas resultantes se mezclan. A esta solución básica se le disminuye el pH con ácido sulfúrico para precipitar el colorante. Así se obtiene el colorante en suspensión, con un pH ácido y un color rojo intenso, de la cual se parte para obtener el colorante en diferentes presentaciones, según la aplicación que se quiere dar, bien sea en polvo o simplemente en suspensión. Para efectos de experimentación en el laboratorio, el proceso continúa hasta obtener el colorante en polvo. Para tal fin, la suspensión ácida se filtra al vacío para acelerar el proceso, con el fin de obtener una torta del colorante, la cual se seca en un horno. Finalmente la pasta obtenida se muele en mortero, para conseguir el colorante en polvo que se pesa para determinar rendimientos. 2.1.3.1 Variables del proceso de extracción el colorante del achiote. Las variables del proceso que inciden de modos diferentes en su rendimiento son: relación semilla/solvente, concentración del solvente, tiempo de agitación, velocidad de agitación, pH y temperatura de secado. - 161 -

2.1.3.1.1 Relación semilla-solvente. Es una variable importante para llevar a cabo el proceso, porque indica cual es el volumen adecuado de solvente, según el peso de semillas. En los estudios realizados se han manejado relaciones de 1:2, 1:3 y 1:4, con resultados muy cercanos a los obtenidos con la relación 1:3 (Jaramillo, 1992). Por lo tanto, y teniendo en cuenta las relaciones utilizadas por Mosquera (1989) y Jaramillo (1992), ésta es una de las variables que se deben considerar. 2.1.3.1.2 Concentración del solvente. Considerando que se deben emplear bajas concentraciones de álcali para no degradar el colorante, este parámetro se maneja como variable del proceso, porque de ésta depende, en parte, el desprendimiento del colorante de las semillas, teniendo en cuenta que en los estudios realizados se han trabajado concentraciones entre 0.5% p/v y 2% p/v (peso por volumen). 2.1.3.1.3 Tiempo de agitación. El tiempo de agitación es otra de las variables que se debe considerar en el proceso, para determinar el tiempo que deben permanecer las semillas en agitación para retirar la máxima cantidad de colorante, sin que éstas comiencen a desprender impurezas o quede buena parte de colorante sin separar. Se han trabajado diferentes tiempos de agitación, entre 30 y 60 minutos, según ensayos realizados por Mosquera y Jaramillo. 2.1.3.1.4 Velocidad de agitación. La velocidad se debe considerar porque a bajas velocidades se obtiene un mayor rendimiento. Por limitaciones de capacidad de equipo en el laboratorio, la mínima velocidad obtenida fue de 140 rpm; por lo tanto, esta variable se deja como un parámetro fijo en los ensayos iniciales. 2.1.3.1.5 pH. Cuando se desea que la presentación final del colorante sea en polvo, se requiere precipitar el colorante antes de filtrar; para lo cual se usa ácido sulfúrico. Se ha encontrado que el colorante a pH neutro es estable, pero que en un intervalo entre 2 – 2,5 se obtiene un mayor rendimiento (Jaramillo, 1992); por lo tanto, aunque este es un parámetro importante para controlar, no se considera como variable y se trabaja en un intervalo de pH fijo de 2 a 2,5. - 162 -

2.1.3.1.6 Temperatura de secado. En estudios anteriores se ha encontrado experimentalmente que a temperaturas por encima de 60°C la bixina se degrada, disminuyéndose la calidad del colorante y el rendimiento del proceso (Jaramillo, 1992). Por lo tanto, ésta se maneja como un parámetro importante, establecido a 57°C. 2.1.4 Diseño de Experimentos Los parámetros de operación del proceso para obtener el colorante del achiote se determinan por medio de un diseño estadístico de experimentos de tipo factorial, para encontrar las interacciones entre las variables que permitan obtener el mayor rendimiento en la obtención del colorante. El análisis de las variables se realiza con base en los resultados preliminares de este estudio y de los resultados obtenidos en trabajos anteriores, y se decide que las variables que se deben usar, con sus respectivos niveles son: a) Relación semilla-solvente: 1:2 y 1:3 b) Concentración (peso/volumen)

del

solvente

(KOH):

1%

p/v

y

2%

p/v

c) Tiempo de agitación: 30 min. y 45 min. De acuerdo con las características del proceso, sus variables y respectivos niveles, resultan 8 experimentos diferentes, definidos como se muestra en la Tabla 1. TABLA 1 Diseño de experimentos para el proceso de extracción Experimento

Semilla solvente

1 2 3 4 5 6 7 8

1:2 1:2 1:3 1:3 1:2 1:2 1:3 1:3

Concentración Solvente (p/v) 2% 1% 2% 1% 2% 1% 2% 1%

Tiempo de agitación (minutos) 30 30 30 30 45 45 45 45

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

2.1.4.1 Resultados del Diseño de Experimentos. Todos los experimentos necesarios según el Diseño de Experimentos para - 163 -

obtener el colorante del Achiote se realizan por duplicado, con 100 gramos de semilla fresca, con una humedad promedia del 13.2%, a una velocidad de agitación de 140 rpm, temperatura de secado a 57° C y tiempo de secado de la pasta de 5 a 6 horas en horno. Los resultados del proceso de extracción se muestran en la Tabla 2. El diseño de experimentos realizado fue de tipo factorial. Los subtotales están representados por Yijkl, donde: i : Tiempo de agitación (1: 30 min; 2: 45 min) j : Relación Semilla/Solvente (1: 1:2; 2: 1:3) k : Concentración del solvente (1: 2% p/v); 2: 1% p/v) l : Número de repeticiones (1: Primera; 2: Segunda) TABLA 2 Resultados del proceso de extracción

Relació Concentrac n ión Sem/So solvente l (p/v)

Tiempo pH de Agitaci ón (minuto s)

1:2

2%

30

1:2

2%

30

1:2

1%

30

1:2

1%

30

1:3 1:3

2% 2%

30 30

1:3

1%

30

1:3

1%

30

1:2

2%

45

1:2

2%

45

2.4 6 2.4 7 2.4 3 2.4 7 2.5 2.4 8 2.4 7 2.4 5 2.4 7 2.4 - 164 -

Peso de semilla sin colorant e (g)

Peso total de coloran te (g)

91.52

7.52

90.16

7.43

94.33

4.05

92.75

6.01

93.90 91.78

6.67 6.24

90.85

6.33

93.27

5.97

93.97

5.91

92.25

6.31

1:2

1%

45

1:2

1%

45

1:3

2%

45

1:3

2%

45

1:3

1%

45

1:3

1%

45

6 2.4 5 2.4 6 2.4 9 2.4 6 2.4 3 2.4 7

93.11

4.20

92.49

4.51

88.98

7.96

89.54

7.56

90.44

7.23

91.26

7.46

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

De la tabla 2 se puede observar que:  Al manejar relaciones de semilla/solvente de 1:3, se obtiene una mayor cantidad de colorante. Una razón para esta observación es que con esta relación es posible una mayor interacción de la solución con la semilla.  En un trabajo posterior se logra rebajar la agitación a 100 rpm, en un equipo diseñado especialmente para este propósito y con ayuda de centrifugación, en lugar de la simple filtración, se obtiene un rendimiento superior (Escobar, 2004).  Cuando la concentración de la solución de KOH es del 2% p/v, se obtiene mayor cantidad de colorante, sin despreciar los resultados con una concentración del solvente de 1% p/v.  El tiempo de agitación no proceso, puede decirse que rendimiento; sin embargo, mayor rendimiento durante 45

es muy determinante en el se obtiene casi el mismo se observa ligeramente un minutos.

 La variedad de las semillas utilizada en los ensayos es la de cápsulas rojizas, en la cual el colorante representa el 8.2% en base seca. (Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992).  De la Tabla 2 puede decirse que el mayor rendimiento de la extracción del colorante es del 7.96%, obtenido en el - 165 -

experimento 13; por lo tanto la eficiencia total del proceso es del 97%. Análisis de Varianza: Por medio del análisis estadístico se determina la importancia que tiene cada una de las variables en el proceso de extracción del colorante y cuál es el efecto de sus interacciones (Tabla 3), para realizar dichos cálculos se hizo uso de un software estadístico Statgraphics-Plus V 5.0, donde se pueden evaluar las diferentes relaciones entre las variables críticas del proceso, y de acuerdo a los grados de libertad de cada variable. A continuación se tienen los siguientes resultados, acuerdo a los datos del experimento recogido:

de

Tabla 3: ANDEVA Fuente de variación Tiempo agitac. Sem/Solv Concentración Tiemp*Sem/Sol Tiemp*Concent . Sem/Sol*Conc T*Se/Sol*Conc ERROR TOTAL

Suma de cuadrados

FCrítico

0,0524

Grados Media de F0 de cuadrados libertad 1 0,0524 0,1806

5,6198 6,0436 5,1571 0,0841

1 1 1 1

5,6198 6,0436 5,1571 0,0841

19,3657 20,8259 17,7710 0,2896

8,3895 8,3895 8,3895 8,3895

3,0263 0,1601 2,32 22,4649

1 1 8 15

3,0263 0,1601 0,2902

10,4284 8,3895 0,5516 8,3895

8,3895

Fuente: Elaboración propia

Comparando los valores obtenidos de F0 con Fcrítico, en la Tabla 3, se observa que de las variables que intervienen en el proceso y sus interacciones, todas son significativas, a excepción del tiempo de agitación, la interacción tiempo de agitación con concentración del solvente y la interacción triple. Esto quiere decir, que todas las restantes tienen un efecto importante sobre los resultados, y es la concentración del solvente la más significativa, seguida por un valor muy cercano de la relación semilla/solvente. - 166 -

De la interacción entre el tiempo de agitación y la concentración del solvente, el mejor rendimiento de colorante se obtuvo en 45 minutos de agitación y una concentración del solvente de 2% p/v de KOH, porque la concentración del solvente tiene la mayor incidencia sobre los resultados y el tiempo de agitación puede no ser tan significativo, aunque si la velocidad de agitación como se encontró posteriormente. 100 base g semilla Con en los resultados del análisis estadístico de los 100 ml-150 datos se construye el Diagrama de Flujo de Bloques (BFD)mldel proceso para obtener el colorante del achiote. KOH2% p/v 1% p/v Debe observarse que la solución coloreada se puede precipitar con ácido sulfúrico, o mejor se puede secar por atomización, 100 ml-150 ml para un polvo sin contaminación alguna (Figura 90). KOH2%obtener p/v 1% p/v

Semillas Remojar FIGURA 90 Agitar 30-45min 12-16 horas 140 Diagrama de bloques del proceso para ensayos enrpm el laboratorio Suspensión coloreada

Suspensión coloreada

H2SO4 10% p/v

Lavar semillas con KOH en solución

Precipitar el colorante a pH 2–2,5

Secado por atomización

Filtrar al vacío Líquido claro

Semillas

Secar semillas al sol

Pesar semillas

Torta de colorante - 167 -

Secar a 57ºC en horno

Moler pasta de colorante

Pesar colorante en polvo

2.2 EXTRACCIÓN DEL COLORANTE DE LA CÁSCARA DEL PLÁTANO HARTÓN A partir de ensayos preliminares para el proceso de extracción sólido-líquido se escoge poner la cáscara seca y molida dentro de un filtro de tela. Este método facilita el manejo del material y elimina la filtración antes de la centrifugación, para eliminar cualquier partícula sólida que quede en suspensión. Además, se limita el consumo de agua en el proceso y se puede controlar la temperatura para evitar la degradación del colorante. 2.2.1 Variables del Proceso de extracción Por medio de los importancia en el variables, a saber:

ensayos preliminares se proceso de algunas de

determina la sus posibles

2.2.1.1 Tipo de solvente. Una vez seleccionado el método de extracción, se realizan pruebas con diferentes solventes para identificar el solvente que produzca el mayor rendimiento. No se emplean solventes orgánicos como el cloroformo, benceno o hexano, porque uno de los posibles usos del colorante es en la industria alimenticia. Las soluciones resultantes presentan una coloración más fuerte cuando el proceso de extracción se realiza con soluciones básicas, lo que implica una concentración más alta de colorante. La extracción realizada con agua presenta color - 168 -

pero la turbidez de la solución resultante, a simple vista es mucho menor que la de las extracciones realizadas en medio básico, por esta razón se considera baja la concentración del colorante en esta solución (Tabla 4). TABLA 4 Solventes empleados para la extracción sólido-líquido Solvente Resultados Solución básica (NaOH) Alta concentración del colorante Solución básica (KOH) Alta concentración del colorante Solución ácida (H2SO4) Extracción nula del colorante Etanol – Agua Extracción nula del colorante Etanol – Agua – NaOH Media concentración del colorante Agua Baja concentración del colorante Después de estos ensayos se realizan pruebas de tinción para comparar la eficacia de los colorantes extraídos con agua y con hidróxido de sodio en solución. La obtención del colorante con agua facilita su aplicación en la industria alimenticia, si se compara con un colorante extraído con una solución básica. Para las pruebas de tinción se emplean mordientes convencionales de la industria textil, esto es, compuestos inorgánicos. Los resultados y sus respectivos colores se presentan en la Tabla 5. Al encontrar que las soluciones básicas son las que mejor desempeño presentan, tanto en la extracción como en la tinción, y por razones económicas, se selecciona la solución de NaOH como el solvente extractor. TABLA 5 Ensayos preliminares de tinción SOLVENTE

MORDIENTE

AGUA Ninguno

Crema

Crema

Ninguno

Café

Amarillonaranja

Solución NaOH

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

2.2.1.2 Concentración del solvente. Una vez seleccionado el solvente para la extracción, se realizan varios ensayos con diferentes concentraciones para - 169 -

analizar la capacidad de extracción. Se observa que a muy altas concentraciones del solvente (solución de NaOH 2 N), hay disolución de la cáscara y que a concentraciones inferiores a 0,25 N se obtiene una solución coloreada, sin sólidos en suspensión. 2.2.1.3 Tamaño de la partícula. El tamaño de partícula empleado en los ensayos preliminares da buen rendimiento y además de incrementar la superficie de contacto no obstruye el filtro de tela.: cáscara deshidratada después de la molienda y su posterior tamizado (malla 4 hasta malla 30). 2.2.1.4 Relación sólido/solvente: Se debe tener en cuenta la cantidad de cáscara por volumen de solvente extractor para evaluar la extracción con diferentes volúmenes de solvente. Los ensayos preliminares sugieren manejar tres relaciones, en gramos de cáscara por mililitros de solvente, para un adecuado diseño de experimentos. 2.2.1.5 Temperatura de extracción: Como se menciona en la bibliografía (Semarnat, 2003, UBC, 2003), la temperatura de extracción debe estar entre 50 y 100ºC. A mayor temperatura aumenta la velocidad de extracción, pero si esta sobrepasa los 100ºC ocurre la disolución de la celulosa presente en la cáscara y además la evaporación del agua, lo cual conduce a la concentración de la solución básica y a la degradación del colorante. En otros trabajos se encontró que la temperatura para los colorantes naturales no debe ser superior a 70 – 75ºC. 2.2.1.6 Tiempo de extracción: La extracción comienza desde el instante en que el solvente hace contacto con el sólido y se observa que un tiempo de 2 horas es demasiado para este proceso, porque no se presentan cambios notables durante los últimos 30 minutos. 2.2.2 Diseño de Experimentos Para definir las condiciones de operación que permitan el mayor rendimiento en el proceso de extracción se hace un completo análisis de las variables críticas, así como de las interacciones que ocurren entre ellas y los intervalos para los que verdaderamente son representativas con ayuda del diseño de experimentos seleccionado que incluye las variables que afectan el proceso de forma significativa. - 170 -

De acuerdo con los ensayos preliminares, para cada una de estas variables se seleccionan tres niveles para poder apreciar el fenómeno en un mayor intervalo de posibilidades. Para este diseño, las variables más importantes y sus respectivos niveles son: • Temperatura: 50, 65 y 80º C. • Tiempo: 30, 60, 90 minutos • Concentración de NaOH en el solvente: 0.05, 0.15 y 0.25 N (eq-g/L solución) • Relación sólido/solvente: 0.025, 0.0375 y 0.05 p/v La variable de respuesta que sirve para definir las condiciones de operación es el porcentaje de peso sólido de colorante extraído en cada solución, en los ensayos del diseño de experimentos. Estas variables y las restricciones, principalmente el tiempo, sugieren el Diseño de Superficie de Respuesta. Se selecciona específicamente el Draper Lin Small Composite Design de Cara Centrada, como el modelo que se utiliza. Este diseño presenta un nivel de confiabilidad similar al del modelo factorial (incluyendo todas las interacciones entre variables) pero con un número de ensayos inferior, lo cual facilita hacer replicas de los ensayos para eliminar el ruido y representa una ventaja en cuanto a costos de realización. El diseño de experimentos para el proceso de extracción del colorante de la cáscara del plátano hartón y su respectivo análisis de resultados se realizan con la ayuda del software Statgraphics- Plus V 5.0 empleando muestras con un 84,8% de humedad, en promedio. De este diseño resultan 18 experimentos que se presentan en la Tabla 6. TABLA 6 Diseño de Experimentos Ensayo 1 2 3 4 5 6 7

Temperatura (° C) 50 80 65 65 65 50 65

Tiempo (min.) 30 30 60 90 60 60 60

[NaOH] [N] 0.05 0.05 0.15 0.15 0.15 0.15 0.05

- 171 -

Relación solut/solvte 0.025 0.05 0.05 0.0375 0.0375 0.0375 0.0375

8 9 10 11 12 13 14 15

80 50 80 80 50 65 65 80

90 90 90 30 30 30 60 60

0.05 0.05 0.25 0.25 0.25 0.15 0.15 0.15

0.025 0.05 0.025 0.05 0.025 0.0375 0.0375 0.0375

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

Después de cada extracción los extractos se someten a centrifugación (3000 rpm por 10 minutos), posteriormente se toman 4 mL de cada uno y se secan completamente en el secador (SARTORIUS BP 301S) a 100º C por 2 horas con el fin de obtener resultados de forma rápida. Para las variables seleccionadas y sus respectivos niveles se obtienen los siguientes resultados para el porcentaje de sólido extraído (Tabla 7). TABLA 7 Resultados del proceso de extracción

Ensay o

Temper Tiemp [NaO Relaci atura o H] [N] ón (° C) (min.) sólido/ slvte

Result Replic ado a% % sólido sólido

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

50 80 65 65 65 50 65 80 50 80 80 50 65 65 80 50 65 65

0.94 2.81 3.20 2.93 2.72 2.03 1.19 1.35 1.38 3.13 4.34 2.89 2.18 2.73 3.09 3.44 1.88 2.01

30 30 60 90 60 60 60 90 90 90 30 30 30 60 60 90 60 60

0.05 0.05 0.15 0.15 0.15 0.15 0.05 0.05 0.05 0.25 0.25 0.25 0.15 0.15 0.15 0.25 0.15 0.25

0.025 0.05 0.05 0.0375 0.0375 0.0375 0.0375 0.025 0.05 0.025 0.05 0.025 0.0375 0.0375 0.0375 0.05 0.025 0.0375

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos - 172 -

1.08 1.74 2.88 3.13 2.60 2.05 1.18 1.28 1.59 2.79 3.89 2.04 2.16 2.89 2.92 3.34 1.90 3.18

De lo observado durante los experimentos y considerando los valores encontrados para % de sólido se induce que: En los ensayos con concentraciones altas de solvente (0.25 N) se presenta un valor superior de porcentaje de sólido, posiblemente debido a una mayor degradación de la celulosa de la cáscara en NaOH. En la solución resultante se observa presencia de sólidos suspendidos de carácter fibroso. Por esta razón se descartan las pruebas realizadas con esta concentración de solvente. Las mayores temperaturas, aunque no producen porcentajes elevados del sólido extraído, influyen también de forma significativa en la descomposición de la cáscara y por esta razón es preferible no tenerlas en cuenta. Al realizar los ensayos, se puede observar que a temperaturas de operación bajas (50º C) la extracción del colorante es más lenta, lo cual hace pensar que se requieren tiempos de operación mayores. Para relaciones de sólido/solvente de 0.025 (10 g cáscara/400 mL de solución) se obtiene porcentajes de sólidos considerablemente inferiores. Debido a la poca eficiencia, se descarta esta condición. En general, el tiempo de extracción de 30 minutos no arroja buenos resultados de porcentaje de sólidos, aunque el ensayo #11 demuestra lo contrario. En este ensayo se trabaja con la máxima concentración (0.25N), máxima temperatura (80ºC) y máxima relación sólido/solvente (0.05 p/v). La figura 91 muestra el diagrama de bloques del proceso experimental realizado en los laboratorios de Ingeniería de Procesos de la Universidad EAFIT. Análisis de Varianza: Para realizar el análisis de los resultados del diseño de experimentos se toman los valores promedio del porcentaje de peso sólido de cada ensayo, y con el software Statgraphics-Plus V 5.0. se encuentran las diferentes relaciones entre las variables críticas del proceso. En la Tabla de Análisis de Varianza se observa que las cuatro variables son significativas para el proceso, además la - 173 -

interacción entre la temperatura y la relación sólido/solvente también influyen en los resultados. Todas estas fuentes tienen valores de P inferiores a 0.05, lo cual significa que, con un nivel de confiabilidad del 95%, es posible asegurar su relevancia para el estudio (Tabla 8).

FIGURA 91 Diagrama de bloques del proceso experimental

CÁSCARA DE PLÁTANO VERDE LAVADA

ESTUFA

ESTUFA

60ºC 24 Horas

100ºC 2 Horas

PESO SECO COLORANTE SÓLIDO

MAQUINA DE MOLER COLORANTE EN SOLUCIÒN CÁSCARA MOLIDA

SOLUCIÓN NaOH

EXTRACCIÓN Temperatura Tiempo

CENTRIFUGA 3000 RPM 10 min.

- 174 -

CÁSCARA AGOTADA

PRECIPITADO

TABLA 8 Análisis de varianza Fuente

Suma de Cuadrados A: Temperatura 0.931225 B: Tiempo 0.7396 C: NaOH 13.629 D: Sólid./solv 1.3225 AA 0.0737755 AB 0.0588613 AC 0.0039062 5 AD 0.863201 BB 0.19868 BC 0.0162563 BD 0.119351 CC 1.32116 CD 0.104006 DD 0.0202868 Bloques 0.0711111 Error total 2.31498

DF

Media Cuadrada 0.931225 0.7396 13.629 1.3225 0.0737755 0.0588613 0.0039062 5 0.863201 0.19868 0.0162563 0.119351 1.32116 0.104006 0.0202868 0.0711111 2.31498

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20

Error cuadrático Error cuadrático ajustado Durbin-Watson

ÍndiceF 8.05 6.39 117.75 11.43 0.64 0.51 0.03

Valor P 0.0102 0.0200 0.0000 0.0030 0.4340 0.4840 0.8561

7.46 1.72 0.14 1.03 11.41 0.90 0.18 0.61

0.0129 0.2050 0.7118 0.3220 0.0030 0.3545 0.6799 0.4423

90.7582 % 84.5971% 1.60275 (P=0.1415)

Fuente: Elaboración propia

El error cuadrático estadístico indica que el modelo ajustado explica en un 90.7582% la variabilidad del porcentaje de peso seco. El error cuadrático ajustado, que es más recomendable para comparar modelos con diferente número de variables independientes, es 84.5971%. La prueba Durbin-Watson evalúa los residuos para determinar si hay alguna correlación significativa basada en el orden en - 175 -

el que se llevan a cabo los experimentos. Para este caso este dato no es representativo. Lo anterior también se puede observar mediante el gráfico de Pareto que muestra la importancia relativa de las variables en el proceso (Figura 92). Al ingresar los valores obtenidos para las variables, el programa establece una concentración de solvente de 0.15 N de NaOH y una relación sólido/solvente de 0.0375 para determinar un valor óptimo para la variable de respuesta. Una vez fijados estos valores y elaborada la superficie de respuesta (Figura 93) se observa como las variables tiempo y temperatura afectan el proceso, así que se emplea una temperatura de extracción de 65º C durante 90 minutos. Se puede apreciar claramente que el tiempo influye más que la temperatura cuando se quiere obtener un mayor porcentaje de sólidos. FIGURA 92 Gráfico de Pareto estandarizado para porcentaje de sólido

FIGURA 93 Superficie de respuesta estimada

- 176 -

2.3 EXTRACCIÓN DEL COLORANTE DE LA SEMILLA DE LA PALTA Para extraer el colorante de las semillas de la palta, éstas se lavan previamente para retirar los restos de pulpa y otras impurezas, para luego molerlas en un molino de discos con el fin de obtener una masa de consistencia pastosa. Esta masa se pone en contacto con el solvente en el tanque de extracción, a temperatura moderada (menor de 100ºC) que prevenga la degradación del colorante. Para obtener el mayor rendimiento posible deben determinarse la relación sólido-solvente y el tiempo de agitación. La solución obtenida se filtra con ayuda de una tela elástica para obtener el colorante en solución muy diluida y una torta de semilla como residuo. Esta solución se concentra y luego se evapora a sequedad para conocer el contenido de sólidos en ella. 2.3.1 Variables del proceso de extracción Este proceso como otros similares tiene diferentes variables, unas más importantes que otras, pero las que de verdad intervienen de manera fundamental son: concentración de la solución, acidez (pH), tiempo de la extracción, relación sólidosolvente y temperatura del proceso. 2.3.1.1 Selección del solvente. Debido que se desconoce la naturaleza del colorante, se hace necesaria una marcha analítica para determinar el solvente que se debe utilizar. Al analizar varios solventes orgánicos e inorgánicos se selecciona NaOH en solución, porque produce la mayor - 177 -

concentración del colorante. Lo cual se puede apreciar mejor en la tabla 9. TABLA 9 Solventes utilizados Solvente Resultado Éter Etílico Extracción nula Tetracloruro de carbono Extracción nula Acetona Extracción nula Etanol Baja concentración, color rojizo Agua Baja concentración, incoloro Solución acuosa NaOH Alta concentración, color café Solución acuosa HCl Muy baja concentración Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

2.3.1.2 Concentración de NaOH en la solución acuosa. Debido a la importancia de la concentración de NaOH en la solución, porque a altas concentraciones se favorece la disolución de la celulosa de la semilla en el solvente y a bajas disminuye el rendimiento de la extracción, esta variable forma parte de las que se deben considerar. Al no poseer valores aproximados, se utilizan datos bibliográficos de extracciones análogas como la del achiote, junto con ensayos de pruebaerror para obtener un valor que produzca la mayor concentración en la operación como se observa en la tabla 10 (Saldarriaga, 2001). TABLA 10 Ensayo prueba-error para concentración de NaOH Concentración NaOH g/Lt 10 5 2,5 12,5

pH

Solución coloreada

13,4 13,09 12,8 12,5

Alta concentración, presenta sólidos Alta concentración Media concentración Baja concentración

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

2.3.1.3 Relación sólido-solvente. Variable fundamental para el proceso, porque indica el volumen de solvente que se debe utilizar según la cantidad en peso de semilla. Se prosigue entonces con la misma metodología de la concentración de NaOH. Se pueden detallar mejor los ensayos prueba-error observando la tabla 11. - 178 -

TABLA 11 Ensayo prueba-error para relación sólido-solvente Relación 0,5 0,2 0,125 0,16117 0,08334

Solución coloreada Muy espesa, buena concentración Espesa, buena concentración Liquida, buena concentración Liquida, buena concentración Liquida, buena concentración

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

2.3.1.4 Temperatura de extracción. La temperatura también afecta el rendimiento del proceso de manera apreciable, porque a medida que aumenta la temperatura también se incrementa la eficiencia de la extracción. Con base en bibliografía de extracciones de colorantes naturales se selecciona el intervalo de 50-100º C (Semarnat, 2002; Pifferi, 1979; Warmi, 2002) para evitar posible degradación del producto. 2.3.1.5 Tiempo de extracción. El tiempo en el cual ocurre la extracción también afecta sensiblemente el rendimiento del proceso, porque aunque al aumentar el tiempo hay tendencia a incrementar la eficiencia de la extracción, al excederse se promueve la disolución de la celulosa de la semilla en el solvente. Ensayos posteriores a dos horas revelan una considerable disolución de la celulosa. 2.3.1.6 Tamaño de partícula. Es el tamaño al cual quedan reducidas las partículas después de ser molidas, su efecto en el proceso de extracción no es muy visible, pero en la fase de separación su tamaño es decisivo para facilitar la operación; como no se encuentran referencias acerca de esto se define mediante el ensayo de prueba-error. 2.3.1.7 Temperatura de evaporación. La temperatura de evaporación es un factor también llamado a ser crítico, debido a la sensibilidad del colorante a las altas temperaturas, por lo cual se debe tener sumo cuidado en su manipulación par no degradar sus componentes. La bibliografía consultada propone temperaturas de hasta 40º C al vacío, pero este factor depende de la temperatura de extracción (Pifferi, 1979; Phillip, 1976). - 179 -

2.3.2 Diseño de experimentos Para definir los parámetros del proceso que permitan obtener un mayor rendimiento de la extracción, se hace un diseño experimental que incluye las variables obtenidas de los ensayos preliminares y que verdaderamente afectan el proceso. Para lograrlo se realiza un análisis completo de las variables críticas del proceso, como también de las interacciones que ocurren entre ellas y en los niveles que verdaderamente son determinantes. Con base en los ensayos preliminares de pruebaerror y en la bibliografía, se llega a la conclusión de utilizar las siguientes variables y sus correspondientes niveles:  Relaciones sólido-solvente: 0.2, 0.125 y 0.05.  Temperaturas de extracción: 50º C, 75º C y 100º C.  Tiempo de extracción: 30 min, 75 min y 120 min. Los experimentos se siguientes parámetros:

realizan

dejando

constantes

los

 Concentración de NaOH en el solvente: 0.5% Peso/Volumen (pH de 13).  Tamaño de partícula: mayor a malla # 20 (600 µm).  Temperatura de evaporación: 75º C al vacío. De acuerdo con las características que presenta el proceso, sus variables y los respectivos niveles, también se selecciona el Diseño Experimental de Superficie de Respuesta (Montgomery, 1991). De este diseño resultan 15 experimentos que se llevan a cabo con muestras de semilla de aguacate de humedad 18.0% en promedio (Tabla 12). Al elegir el diseño de experimentos de superficie de respuesta, se escoge más específicamente el de Box-Behnken, porque presenta el mismo nivel de confiabilidad del diseño factorial (incluyendo las interacciones entre las variables), pero con mucho menor número de ensayos, lo que permite hacer una réplica de los ensayos para eliminar incongruencias, y por otro lado disminuye los costos de tiempo y dinero invertidos allí.

- 180 -

Tanto los análisis de los resultados como el diseño experimental se hacen mediante el software Statgraphics- Plus V 5.0. Análisis de Varianza. El análisis de significancia en la Tabla Andeva muestra que la relación sólido-solvente y el tiempo, son las variables de mayor influencia en las condiciones de proceso; así como las interacciones entre tiempo y relación sólido-solvente. La temperatura queda muy cerca del nivel de significancia, pero no lo sobrepasa (Tabla 13). TABLA 12 Diseño de experimentos Ensayo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tiempo (Minutos) 75 120 120 75 75 75 30 120 75 30 75 30 120 30 75

Temperatura (ºC) 100 100 75 50 50 75 75 75 75 75 100 100 50 50 75

Sólido /solvente 0.2 0.125 0.2 0.05 0.2 0.125 0.05 0.05 0.125 0.2 0.05 0.125 0.125 0.125 0.125

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

TABLA 13 Análisis de varianza

Fuente

A: Tiempo B: Temperatura C: Solido/solvente AA AB

Suma de Cuadra dos

D F

Media Índic Cuadra e-F da

ValorP

331,24 75,69 2079,36 1,1449 7,41125

1 1 1 1 1

331,24 75,69 2079,36 1,1449 7,41125

0,0019 0,1015 0,0000 0,8346 0,5964

- 181 -

12,96 2,96 81,38 0,04 0,29

AC BB BC CC Bloques Error total R-cuadrado Durbin-Watson

86,4612 15,6603 24,8512 330,877 10,6803 25,5512 85,9727 1,876

1 1 1 1 1 19

86,4612 15,6603 24,8512 330,877 10,6803 25,5512

3,38 0,61 0,97 12,95 0,42

0,0815 0,4433 0,3364 0,0000 0,0019

Fuente: Elaboración propia

En esta tabla el nivel de significancia está dado por un valor-P menor de 0.05, lo cual indica que hay significancia desde cero hasta un 95% del nivel de confiabilidad, en cada una de las variables. El error cuadrado indica que el modelo fijado explica el 85.97% de la variabilidad en el porcentaje de extracción. La prueba Durbin-Watson determina si hay alguna correlación significativa basada en el orden en el cual se introdujo el archivo de análisis, valores por encima de 0.05 indican ninguna correlación que es lo que pasa en este caso. En la gráfica de Pareto se puede observar la incidencia de las variables en el proceso de extracción (Figura 94). FIGURA 94 Gráfica Estandarizada de Pareto

3.3.2.1 Coeficientes de regresión para la eficiencia. La tabla de regresión (Tabla 14), muestra los coeficientes de la - 182 -

ecuación a la que se ajusta la e. ciencia del proceso de extracción. Los valores de las variables están en sus unidades originales, también se puede apreciar mejor en la grá. ca de superficie de respuesta figura 95. Se puede observar la influencia negativa del coe. Ciente sólidosolvente, que contrasta con los positivos de la temperatura y tiempo. TABLA 14 Coeficientes de regresión Coeficiente Constante A: Tiempo B: Temperatura C: Solido/solvente AA AB AC BB BC CC

Valor 9,61597 0,25787 0,618167 -305,944 0,0001944 -0,000856 -0,974074 -0,00233 -0,94 1190

Fuente: Elaboración propia

FIGURA 95 Gráfica de superficie de respuesta

Fuente: Elaboración propia

- 183 -

Con la cual se pueden inferir valores para diferentes condiciones de proceso con una correlación de 85.9727%. 3.3.2.2 Optimización de la respuesta. Con los coeficientes de regresión, se puede buscar la respuesta óptima dentro de los valores encontrados en los ensayos planteados según el Diseño de Experimentos TABLA 15 Valores óptimos para la extracción del colorante de la semilla de la Palta Variable Tiempo Temperatura Solido/solvente

Límite inferior 30 50 0,05

Límite superior 120 100 0,2

Óptimo 120 100 0,05

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

Aunque el valor óptimo sugerido para la temperatura en la Tabla 15 es 100ºC, pero se observa que ésta no es una variable significativa y por lo tanto es mejor usar una temperatura más baja para evitar posible degradación del producto obtenido. Por lo tanto un cambio de 100º C a 65ºC no afecta mucho en cuanto a e. ciencia, pero la alta temperatura si aumenta el nivel de riesgo de degradación del colorante, además de aumentar el consumo energético. Por esta razón se decide cambiar el valor de temperatura a 65ºC, los otros dos factores se dejan tal como se muestra en la tabla 15. TABLA 16 Seguimiento a la temperatura B: Temperatura 100 95 90 85 80 75 70 65 60 59

Eficiencia 48,7437476 48,6729962 48,4857448 48,1819934 47,761742 47,2249906 46,5717392 45,8019878 44,9157364 44,72450612

- 184 -

58 57

44,52861584 44,32806556

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

Con base en los resultados obtenidos según el Diseño de Experimentos, se elabora el diagrama de bloques (BFD) para el proceso de extracción de la semilla de la palta. (Figura 96). FIGURA 96 Diagrama de bloques para el proceso de extracción

3.4 EXTRACCIÓN DEL COLORANTE DE LAS HOJAS DEL HELECHO Con el fin de obtener el colorante de las hojas del helecho se hacen pruebas preliminares que definen las variables que más influyen en el proceso de extracción sólido-liquido del colorante. Esta experimentación preliminar permite garantizar, con la ayuda de las pruebas exploratorias de tinción, que se obtiene el colorante. El método de extracción seleccionado fue la lixiviación con bolsas de tela por su facilidad de escalado, control de - 185 -

condiciones de operación y puesta a punto, además de su corto tiempo de extracción en comparación con los otros dos métodos ensayados, a saber, extracción con Sohxlet y extracción en columna (Pérez, 2001). 2.4.1 Variables del proceso de extracción 2.4.1.1 Selección del solvente. En la literatura consultada no se encuentran referencias acerca del tipo de colorante presente en el helecho común, sin embargo, como se tiene la sospecha de que es una antocianina y como éstas son solubles en soluciones polares, se ensayan solventes que por su facilidad de adquisición y bajo costo pueden utilizarse para extraer el colorante. Para la selección del solvente extractor se hace un análisis cualitativo basado en la tonalidad del extracto. Los ensayos se realizan de la siguiente manera:  Remoción manual de tallo del material vegetal.  Mezcla de 50 gr. de material vegetal con 300 mL de solvente en un vaso de precipitados de 800 mL.  El calentamiento se hace directamente sobre una parrilla eléctrica. En la tabla 17 se muestran los resultados obtenidos con cinco solventes en cuanto al color de la solución extraída. Nota: La solución etanol – KOH 20% v/v contiene 0.5 gramos de KOH por cada 100 ml de etanol y 500 ml de agua. TABLA 17 Resultados para la selección del solvente Solvente Agua Etanol NaOH KOH

Color solución extraída Verde claro 20% v/v Verde oscuro 0,5% p/v Café 0,5% p/v Negro

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

Aunque el agua es el solvente más económico y fácil de conseguir, se descarta al igual que el etanol porque el extracto que se obtiene es verdoso y muy probablemente lo que se extrae es la clorofila. - 186 -

El solvente seleccionado es la solución acuosa de KOH, porque se obtiene una solución más oscura que con la solución etanol – KOH y con la soluciónde NaOH. 2.4.1.2 Temperatura de extracción. Teniendo en cuenta que generalmente a mayor temperatura, aumenta la solubilidad del soluto en el solvente durante la lixiviación y, en consecuencia, la e. ciencia de extracción, se hacen experimentos exploratorios con el fin de determinar si en realidad es necesario calentar. Estos experimentos se realizan a 60° C para evitar temperaturas mayores que pueden degradar las antocianinas. Para determinar si se necesita calentar o no se hace un análisis cualitativo basado en el color del extracto y el tiempo de extracción. Los ensayos se hacen así: remoción manual de tallo del material vegetal; mezcla de 50 g de material vegetal con 300 mL KOH al 0.5% p/v en dos vasos de precipitados de 800 mL Calentamiento en la estufa HERAEUS UT – 6 de uno de los vasos de precipitados a 60° C. La comparación de los resultados se muestra en la tabla 18. TABLA 18 Resultados para la temperatura de extracción Tratamiento Sin calentar Con calentamiento

Color Café claro Negro

Tiempo de extracción Mayor Menor

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

Es necesario calentar porque se obtiene una mayor coloración y el tiempo de extracción es menor que si no se calentara. 2.4.1.3 Tamaño de la partícula. Teniendo en cuenta que a menor tamaño de partícula del sólido en la lixiviación hay una mayor área de contacto con el solvente extractor, se realizan ensayos exploratorios para establecer si es necesario moler el material vegetal. Para esto se hace un análisis cuantitativo mediante cálculo de la concentración de sólidos en el extracto. ………………………(Ec. 1) - 187 -

el

Los ensayos, por triplicado, se hacen de la siguiente manera: remoción manual de tallo del material vegetal; molienda de parte del material vegetal en un molino de discos. Tamizado del material molido. Mezcla de 50 g d material vegetal con 300 mL de KOH al 0.5% p/v en dos vasos de precipitado de 800 mL. Calentamiento sobre una parrilla a 60º C. Evaporación de solvente en la estufa HERAEUS UT – 6 a 100° C. TABLA 19 Resultados para el tamaño de partícula Tratamiento Sin moler Molido

Concentración de sólidos (%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 0,9 1,1 0,8 1,6 1,4 1,5

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

TABLA 20 Resultados de la granulometría Malla 8 16 30 50 100 200 Colector Total

Peso (g) 0,6 2,7 28,3 37,3 13,8 15,8 11,1 109,6

Fracción retenida (%) 0,5474 2,464 25,82 34,03 12,59 14,42 10,13 100

A.G.A. por menores (%) 100 99,45 96,99 71,17 37,14 24,55 10,13 -

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

De la tabla 19 se deduce que es necesario moler el material para obtener mayores rendimientos en la extracción. La molienda con el molino de discos produce la granulometría que aparece en la tabla 20. Notas: - A.G.A.: Análisis Granulométrico Acumulado.  Se tamizó una muestra de 110.2 g de material vegetal molido.  El 96.99% de las partículas tienen un diámetro menor a 0.991 mm. 2.4.1.4 Tiempo de extracción. Teniendo en cuenta que a mayor tiempo se favorece la extracción, se procede a hacer ensayos exploratorios con el fin de determinar un intervalo - 188 -

aproximado de tiempo de extracción eficiente en el que se obtenga la mayor cantidad de colorante. Se hace un análisis cuantitativo basado en la concentración de sólidos en el extracto (ver Ec 1). Los ensayos se hacen de la siguiente manera: a) b) c) d)

Remoción manual de tallo del material vegetal. Molienda del material vegetal en un molino casero. Llenado de la bolsa de tela con material vegetal. Sumergido de la bolsa de tela en el beaker con KOH al 0.5% p/v. e) Calentamiento en la estufa HERAEUS UT – 6 a 60° C. f) Sustracción de alícuotas cada 10 min. g) Evaporación de solvente de cada alícuota en estufa a 100° C. TABLA 21 Resultados del tiempo de extracción del colorante del helecho Alícuota 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Tiempo (min) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

Concentración colorante (%) 0,88 0,92 1,01 1 0,98 1,08 1,12 1,2 1,2 1,24 1,28 1,28 1,28 1,3 1,29 1,31 1,3

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

FIGURA 97 Tiempo de extracción vs. Concentración de sólidos

- 189 -

2.4.2 Purificación del extracto Teniendo en cuenta que el solvente arrastra consigo otras sustancias del material vegetal, se hacen ensayos exploratorios con el fin de establecer si es necesaria la remoción de estos productos del extracto con ayuda de solventes orgánicos. Se hace un análisis cuantitativo basado en la concentración de colorante (ver Ec 1). Los ensayos, por triplicado, se realizan de la siguiente manera: a) Remoción manual de tallo del material vegetal. b) Molienda de material vegetal en un molino casero. c) Llenado de la bolsa de tela con 40 g de material vegetal. d) Sumergido de la bolsa de tela en el beaker con 300 mL de KOH al 0.5% p/v. e) Calentamiento en la estufa HERAEUS UT – 6 a 60° C durante dos horas. - 190 -

f) Tres lavados de parte del extracto en 600 mL de una solución de éter de petróleo, acetona y agua en partes iguales (Pérez, 2001). g) Evaporación de solvente en la estufa a 100°C. De la grafica de Concentración de sólidos vs. Tiempo de extracción (Figura 97), se escoge un intervalo de tiempo de extracción de 40 a 120 minutos, porque a menos de 40 minutos las concentraciones de colorante son muy bajas y después de 120 no hay un aumento significativo en la concentración del colorante. 2.4.1.5 Relación sólido-solvente. Con el fin de asegurarse de que todo el sólido entre en contacto con el solvente y no queden áreas secas, por observación, los ensayos preliminares se efectúan con una relación sólido – solvente entre 0.1 y 0.3 g de sólido por mL de solvente aproximadamente. 2.4.1.6 Concentración del solvente. Teniendo en cuenta que a altas concentraciones de solvente, éste puede arrastrar muchos sólidos indeseables, los experimentos exploratorios se realizan con el solvente concentrado al 0.5% p/v, sin embargo se detecta la presencia de sólidos en suspensión que deben removerse del extracto final (centrifugación). Los valores óptimos para las variables del proceso se presentan en la Tabla 22. TABLA 22 Valores óptimos para la extracción del colorante del helecho Optimize Response_____________________ Goal: maximize Concentración colorante Optimum value = 2.65068 Factor Temperatura Rel ss Tiempo Conc solv

Low 40.0 0.125 40.0 0.1

High 60.0 0.25 120.0 0.5

Optimum 60.0 0.158488 111.176 0.49924

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

De acuerdo con estos resultados que se presentan en la Tabla 23, se concluye que no es necesario purificar el extracto - 191 -

porque las concentraciones del material colorante incrementan significativamente con la purificación.

no

se

3. CARACTERIZACIÓN DE LOS COLORANTES 3.1 COLORANTE DE LA SEMILLA DEL ACHIOTE La caracterización del análisis instrumental, cromatografía en capa análisis de humedad de solución coloreada.

colorante por medio de técnicas de tales como: infrarrojo, UV-VIS y delgada, además de llevar a cabo la semilla y caracterización de la TABLA 23

Resultados para la purificación del extracto Tratamiento Sin purificar Purificado

Concentración colorante (%) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 1,7 1,8 1,6 1,5 1,7 1,8

3.1.1 Espectro Infrarrojo Para llevar a cabo el análisis infrarrojo del colorante de la semilla del achiote, se prepara la pastilla de KBr con la muestra de colorante en polvo y se obtiene el espectro infrarrojo en un espectrofotómetro Perkin-Elmer. Este espectro muestra un pico sobresaliente cercano a 1600 cm-1, el cual representa de los grupos carbonilos, característicos de la estructura de la bixina. En el intervalo de los 1700 a 1800 cm-1 aproximadamente se encuentra una serie de picos consecutivos, que aunque no son muy sobresalientes, son característicos de los dobles enlaces presentes en las estructuras orgánicas, las cuales son características de la bixina. En la página siguiente (Figura 98) se muestra la gráfica del espectro infrarrojo del colorante obtenido de la semilla del achiote.

FIGURA 98

- 192 -

Espectro Infrarrojo del colorante obtenido de la semilla del achiote

3.1.2 Espectro UV-VIS Espectrofotométricamente la bixina y los isómeros deésta, se obtienen de igual manera que los pigmentos amarillos (orellina). Para esto se sigue el siguiente procedimiento. Se toma 1 gr. de la muestra y se transfiere a un balón de 100 mL aforado, con solución al 5% de KOH; de esta solución, se toma una alícuota de 1 mL y se lleva a un segundo balón de 100 mL y se afora de nuevo con solución al 5% de KOH. Haciendo un barrido de absorbancia entre 300 y 600 nm en el espectrofotómetro se determina la longitud de onda a la cual tiene la máxima absorbancia. En la figura 11 se observa que la máxima absorbancia se encuentra en un intervalo de 450 a 500 nm de longitud de onda, que coincide con lo encontrado en la literatura, que a 450 nm se presenta la mayor absorbancia para el colorante del Achiote (Scotter, 1998; Jaramillo, 1992). - 193 -

Al comparar el espectro de absorción obtenido para el colorante de la semilla del achiote (figura 99) con los de una muestra comercial y un estándar del colorante (figura 100), se observa que la ubicación de las longitudes de onda de mayores absorbancias para los tres espectros son las mismas, las intensidades de absorción son diferentes debido a la concentración de cada una y a los métodos de extracción empleados. La longitud de onda de 483 nm corresponde a la reportada en la literatura para la norbixina (Natukolor, 2004). FIGURA 99 Espectro UV-VIS colorante de la semilla del achiote

FIGURA 100 Espectro UV-VIS colorantes comercial, 1, y estándar de achiote, 2 (Scotter, 1998)

- 194 -

FIGURA 101 Espectro UV-VIS de la xantofila (Karrer, 1950)

Si se compara el espectro de absorbancia del colorante de la semilla del achiote (figura 99) con el de la xanto. La (figura 101), que es otro carotenoide, se encuentra que son similares y presentan las máximas absorbancias, aproximadamente, en las mismas longitudes de onda; eso se debe a que todos los carotenoides presentan espectros de ese tipo (Karrer, 1950). 3.1.3 Cromatografía en Capa delgada Para llevar a cabo la cromatografía en capa delgada se seleccionan diferentes eluentes, como éter de petróleo en relación 7:3, cloroformo, acetato de etilo y metanol, tal como se muestra en la Tabla 24. TABLA 24 Solventes y eluentes utilizados en cada placa de cromatografía Placa Solvente Eluente 1 Acetato de etilo Metanol 2 Cloroformo Éter de petróleo y acetato de etilo 3 Acetato de etilo Acetato de etilo 4 Cloroformo Metanol 5 Éter de petróleo y Éter de petróleo y acetato de etilo acetato de etilo 6 Acetato de etilo Éter de petróleo y acetato de etilo 7 Cloroformo Cloroformo La bixina pura se separa en la parte intermedia de la placa, hRf 53. (Jaramillo, 1992). Todos los eluentes utilizados, - 195 -

separan un solo componente entre la parte intermedia y el 90% aproximadamente de la placa, excepto cuando se utiliza metanol, el cual logra separar el colorante ligeramente en dos componentes. 3.1.4 Características de la solución coloreada Con el fin de seleccionar el método más apropiado para el secado del colorante se examinan algunas características de la solución coloreada. La pulverización del colorante se puede hacer por secado por atomización, o por centrifugación, secado por aire caliente en bandejas y posterior molienda. 3.1.4.1 Contenido de sólidos Para determinar el contenido de sólidos existen varios métodos, entre ellos se encuentra, la medición de °BRIX1 por medio de un refractómetr es el método más simple puesto que no es necesario disponer de equipos especiales, dicho procedimiento se describe a continuación. Se toma un volumen conocido de solución coloreada antes de la precipitación, se coloca en un recipiente previamente pesado, se deja secar en la estufa durante cerca de 4 horas a una temperatura a la cual no se degrade el colorante, en este caso se coloca a 57° C, hasta obtener peso constante. Se deja enfriar evitando que absorba humedad y se pesa. Haciendo una relación entre el peso final de sólidos y el peso inicial de solución coloreada, se obtiene el contenido de sólidos de la solución coloreada. °Brix: la cantidad de sólidos solubles presentes en la solución en porcentaje de sacarosa. Los sólidos solubles están compuestos por los azúcares, ácidos, sales y demás compuestos solubles en agua presentes en los jugos de las células de una fruta. Se determinan empleando un refractómetro calibrado y a 20 ºC. (UNAL, 2004). El contenido de sólidos en promedio por este método fue 3.35%. y la medición del contenido de sólidos obtenida por medio del refractómetro fue 3° BRIX, aproximadamente lo que equivale a 3% de contenido de sólidos. Con estos rendimiento

resultados no es posible obtener un para el secado por atomización, pues - 196 -

buen para

lograrlo es necesario concentrar la solución coloreada y utilizar un vehículo de forma que aumente el contenido de sólidos presentes en la mezcla (° BRIX). Por la complejidad del proceso, y la dificultad en el procedimiento de concentración se decide inicialmente realizar un secado con aire caliente de bandejas y luego una molienda, haciendo previamente una precipitación y centrifugación del colorante para obtener la pasta a secar. Ensayos posteriores de atomización, usando maltodextrina como vehículo, producen un polvo de calidad comparable al comercial. 3.1.4.2 Densidad La densidad se determina con un picnómetro. Los resultados se muestran a continuación en la tabla 25. TABLA 25 Densidad solución coloreada y agua soluciòn Solución coloreada Agua

g/cm3 1.0097 0.9927

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

3.1.4.3 Viscosidad Esta propiedad, importante cuando se trata de dispersar la solución para atomización, se mide con el viscosímetro de Ostwald, aplicando la siguiente relación:

Donde: ç1 : Viscosidad del agua. ç2 : Viscosidad de la solución coloreada. ñ1 : Densidad del agua. ñ2 : Densidad de la solución coloreada. t1 : Tiempo que tarda en pasar por viscosímetro el agua. t2 : Tiempo que tarda en pasar por el viscosímetro la solución coloreada. Los resultados de las presentan en la tabla 26.

cuatro

mediciones

- 197 -

realizadas

se

Tabla 26 Resultados de medición de viscosidad Ensayo 1 2 3 4 Promedio

Tiempo (seg) Solución coloreada 39.56 39.44 38.93 40.17 39.53

Agua 29.41 29.61 27.76 28.52 28.83

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

La viscosidad promedio de la solución coloreada calculada es 1.395 cP.

3.2 COLORANTE DE LA CÁSCARA DEL PLÁTANO HARTÓN Para determinar algunas características del colorante se realizan análisis fisicoquímicos tales como: espectros infrarrojo y UV-VIS, y cromatografía en capa delgada.

3.2.1 Espectro Infrarrojo El espectro del colorante se determina con un espectrofotómetro infrarrojo Perkin – Elmer Modelo Spectrum VX. Para obtener este espectro se prepara una pastilla de KBr con el colorante disuelto en éste. Después de varios ensayos se opta por una dilución en agua de los dos compuestos y una posterior deshidratación para asegurar la solubilidad completa del colorante en el KBr, porque los ensayos convencionales para la fabricación de la pastilla presentaron dificultades con la translucidez de ésta. El espectro IR resultante se muestra en la página siguiente, en la figura 102.

FIGURA 102 Espectro infrarrojo del colorante obenido de la cáscara del plátano - 198 -

El espectro IR no es de gran utilidad para la caracterización de la mayoría de carotenoides, aunque puede servir para el reconocimiento de carotenoides raros, pues proporciona información sobre la presencia de otros grupos funcionales como grupos carbonilo y enlaces triples C-C. (Martínez, 2001) Algunos carotenoides poseen anillos aromáticos dentro de sus estructuras moleculares, lo cual coincide con los resultados obtenidos en el espectro infrarrojo. El enlace C=C característico de los compuestos aromáticos se encuentra cercano a 1600 cm-1. La banda de absorción cercana a 3300 cm-1 es característica de los grupos funcionales O-H de alcohol (Wade, 1993). Este grupo funcional también es constituyente de algunos carotenoides, principalmente del tipo xantófilas. 3.2.2 Espectro UV – VIS El espectro UV-VIS del colorante de la cáscara del plátano se determina con un espectrofotómetro Spectronic Génesis 2 PC, con dos fuentes, una de Deuterio y otra de Tungsteno, que emiten a todas las frecuencias requeridas para el espectro UV- visible. Se encuentra que el colorante presenta un máximo de absorbancia en una longitud de onda de 288 nm para valores de pH de 2, 7 y 12. El hecho de que la longitud de onda no varia para el valor máxima absorbancia al modificar el pH del colorante solución, es un indicador de que la sustancia cromófora no del grupo de las antocianinas. Esto confirma la presencia - 199 -

de en es de

carotenoides en la cáscara del plátano (UBC, 2003). Además, las antocianinas presentan una banda de absorción en el UV entre 260 y 280nm y otra banda en el la región del visible entre 490 y 550nm (Giusti, 2000). FIGURA 103 Espectro UV- VIS del colorante

El cambio de color durante la maduración de la frutas desde el verde hacia el amarillo o rojo se debe frecuentemente a la desaparición de la clorofila, la cual enmascara el carotenoide presente. Este es el caso del plátano (Karrer, 1950). 3.2.3 Cromatografía de capa delgada Para tratar de separar los varios constituyentes de la mezcla de colorante se seleccionan varios eluentes tales como: Etanol, metanol, ácido acético, NaOH, tetracloruro de carbono, agua y etanol-agua. El comportamiento del colorante frente a estos eluentes se puede ver en la tabla 27. TABLA 27 Resultados de la cromatografía de capa delgada - 200 -

Solvente Ácido acético Tetracloruro de Carbono Metanol Etanol Etanol-agua 50% en volumen Etanol-agua 30% en volumen Etanol-agua 20% en volumen Etanol-agua 10% en volumen NaOH 0.5N Agua

Resultado Poco arrastre Arrastre nulo Poco arrastre Poco arrastre Buen arrastre Buen arrastre Buen arrastre Buen arrastre Arrastre total Arrastre total

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

En ninguno de los ensayos se logra la separación de los componentes presentes en la solución. El grado de arrastre signi. ca la capacidad que tiene el eluente para movilizarse junto con el colorante en la capa de silica-gel. Poco arrastre significa que el desplazamiento es muy lento y no avanza una distancia significativa a través de la silicagel. Caso contrario ocurre con las pruebas con agua pura y la solución NaOH 0.5 N, las cuales muestran un desplazamiento mayor y con una mayor velocidad. Se puede afirmar que el colorante en solventes no polares es completamente insoluble y a medida que se aumenta la polaridad, el colorante se hace más soluble. Esto se comprueba con el desempeño del colorante en las soluciones acuosas. 3.3 COLORANTE DE LA SEMILLA DE LA PALTA 3.3.1 Espectro Infrarrojo El espectro mostrado en la figura 104 muestra que el colorante de la semilla de la palta posee grupos OH (banda en 3426.69 cm.-1); la banda en 2931 cm.-1 muestra la presencia de alcanos; la banda de 1596.86 cm.-1 sugiere la presencia de aromáticos; y la banda que está en 1051.91 cm.-1 puede estar asociada a los éteres.

FIGURA 104 Espectro infrarrojo del colorante de la semilla de la palta

- 201 -

Las estructuras de los compuestos de los que se compone este colorante poseen todos esos grupos (Castro,1999). 4.3.2 Espectro UV-VIS En el espectro UV-VIS del colorante de la semilla de la palta se observa una banda intensa en 266 nm, y otra mucho más débil alrededor de los 500 nm, que al concentrar la solución se puede ver mejor (fiuras 105 y 106). La banda cerca de 200 nm corresponde al solvente. Esa dos bandas son características de las antocianinas (Madhavi, 1996)

FIGURA 105 Espectro UV-VIS colorante de la semilla de la palta

- 202 -

FIGURA 106

- 203 -

Espectro UV-VIS colorante de la semilla de la palta a una concentración mayor

3.3.3 Cromatografía de capa delgada Para comparar la conducta de los colorantes de las semillas del achiote y de la palta, se seleccionan los siguientes solventes y eluentes, en la combinación señalada en la tabla 28.

TABLA 28 Cromatografía de capa delgada Solvente Agua Agua Agua Agua Agua

Eluente Agua Etanol Metanol Ácido acético Bencina

Arrastre del colorante Achiote Aguacate Total Total Poco Nulo Poco Nulo Total pero con cola Nulo Nulo Nulo

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos - 204 -

A partir de esos resultados se hacen las siguientes combinaciones de los eluentes: para el aguacate, agua – metanol, agua – etanol y agua – ácido acético. En cuanto al achiote, se hacen combinaciones de etanol – agua y metanol – agua (tabla 29). De acuerdo a los resultados mostrados en la tabla 28, se hace una combinación de solventes para buscar una mejor separación de los constituyentes de los colorantes. En el achiote se distinguen claramente dos componentes (uno amarillo, orellina, y el otro rojo, norbixina) y tres en el aguacate (beige y café, generados por los taninos; el violeta no se aprecia inicialmente en la placa cromatográfica, sino que aparece una banda blanca una vez revelada la placa debido a que la proantocianidina, que es la que la origina, reacciona con ácidos y para revelar se utiliza ácido sulfúrico) (Ricco, 2004).

TABLA 29 Cromatografía de capa delgada: combinación de eluentes

Solve nte Agua

Agua

Mezcla Concentr de ación eluentes (%) Etanol – 50 agua Etanol agua Etanol agua

– 20

Agua

Metanol agua

– 50

Agua

Ácido acético

Agua

– 80

50 –

Arrastre y separación de componentes colorantes Achiote Palta Buen arrastre, Arrastre nulo, separación separación nula buena Poco arrastre, mala separación Excelente arrastre y separación Buen arrastre, Arrastre nulo, separación separación nula regular Poco arrastre, separación - 205 -

Agua

agua Ácido acético agua

20

regular Buen arrastre, excelente separación

-

–

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

En la tabla 30 se presentan los valores de hRf (100 x Rf) para cada uno de los componentes de ambas cromatografías. Esos valores indican el grado de separación de cada uno de los componentes, es decir, si uno tiene un hRf de 10 y el otro de 90, el primero recorre el 10% de la distancia recorrida por el eluente y el otro el 90%, quedando ambos lo suficientemente separados como para identificarlos e incluso purificarlos. TABLA 30 Valor hRf para colorantes del Achiote y de la palta Colorante Achiote Aguacate

Relación de frente Componente rojo Componente amarillo Componente violeta Componente beige Componente café

hRf1 10.26 96.15 88.89 37.78 24.44

Fuente: Universidad EAFIT – Departamento Ing. de Procesos

3.4 COLORANTE DE LAS HOJAS DEL HELECHO 3.4.1 Espectro Infrarrojo El espectro del extracto del helecho, que se llevo a sequedad y luego se pulverizó, se obtuvo en el espectrómetro infrarrojo Perkin-Elmer Espectrum BX del Laboratorio de Química Instrumental de la Universidad EAFIT formando una pastilla con KBr sólido. En las figuras 107 y 108 se comparan los espectros infrarrojos del colorante de helecho y de la antocianina obtenida del repollo morado. De la figura 107, la banda que se encuentra alrededor de 3500 cm-1 corresponde al grupo funcional –OH, sustituyente característico en la estructura de las antocianinas, sin embargo se puede deber en gran medida a la presencia de trazas de KOH y agua que pueden encontrarse en la solución. - 206 -

FIGURA 107 Espectro infrarrojo del colorante de helecho

FIGURA 108 Espectro infrarrojo de una antocianina

- 207 -

La banda en 1593.39 cm–1 es característico de compuestos aromáticos, lo cual concuerda con la estructura de las antocianinas que presentan grupos aromáticos en su estructura principal. Comparando esta figura con la 108 se identifican 5 bandas característicos en las siguientes frecuencias: 3500, 1600, 1400, 1100 y 600 cm-1 aproximadamente, con lo que muestran una gran similitud en ambos espectros. 3.4.2 Espectro UV-VIS El espectro para el colorante obtenido del helecho común se obtuvo en el espectrómetroSPECTRONIC GENESYS 2 PC de la Universidad EAFIT. Los espectros UV - VIS del colorante se muestran en las figuras 109 y 111. En la figura 21 se muestra el espectro del colorante diluido debido a que de esta manera se aprecia más fácilmente el pico característico de las antocianinas en la región ultravioleta; en la figura 111 se muestra el espectro del colorante concentrado debido a que de esta manera se aprecia más - 208 -

fácilmente el pico característico de las antocianinas en la región visible. La figura 110 corresponde al espectro del solvente (agua) usado para obtener los espectros, que muestra una banda alrededor de 200 nm. El intervalo de longitudes de onda en el que absorben las antocianinas en la región ultravioleta es de 260 a 280 nm y en la región visible es de 490 a 550 nm (Wrolstad, 2000). Esto es coherente con los resultados arrojados por el análisis espectroscópico, porque las bandas en las regiones ultravioleta y visible fueron 275 nm y 543 nm respectivamente. Por este análisis y el infrarrojo se infiere que existe una alta probabilidad de que el colorante extraído del helecho sea una antocianina.

FIGURA 109 Espectro UV – Visible del colorante diluido en agua hasta 1/10

FIGURA 110 Espectro UV – VIS del solvente extractor - 209 -

FIGURA 111 Espectro UV – Visible del colorante concentrado hasta saturación en agua

FIGURA 112 Espectro UV – VIS de una antocianina (Madhavi, 1996) - 210 -

4.4.3 Cromatografía en capa delgada Se llevaron a cabo numerosos experimentos para buscar un eluente adecuado que permitiera separar los componentes del extracto del helecho.Algunos de los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla: TABLA 31 Resultados de la cromatografía de capa delgada Eluente Observaciones KOH 0,5% p/v Arrastre, con cola, hasta el final de la placa Agua Arrastre, con cola, hasta ¾ de la placa Etanol 96% Arrastre, con cola, hasta ¼ de la placa Ciclohexano Arrastre nulo Fenol saturado en Arrastre, con cola, hasta el final de la agua placa Ácido acético Con cola Benzina Arrastre nulo Benzina - Etanol 1:1 Separación de fases con arrastre hasta 1/4 de la placa Benzina - Etanol 1:2 Separación de fases, con cola, con arrastre hasta ¾ de la placa Acetato de etilo - Arrastre, con cola, hasta ¼ de la placa Etanol 1:2 De las diversas placas preparadas se puede concluir que el colorante tiene como mínimo dos componentes. El eluente que mejor separó los dos posibles componentes fue la solución benzina – etanol 1:2. - 211 -

5. OBTENCIÓN DEL ACIDO GALICO A PARTIR DE LA TARA 5.1. PREPARACION MECANICA Y METODOS DE SEPARACION DE LOS COMPONENTES DE LA TARA Los componentes del fruto tara vienen a ser: la materia fibrosa, el material pulverulento y las semillas. Sobre el particular, para la obtención del ácido gálico fue necesario, en primer lugar, preparar o adecuar las vainas naturales de tara. Esta preparación consistió, básicamente, en limpiar a la carga de tara de los cuerpos extraflos y luego proceder a separar las semillas de las cubiertas