8 Color alimentos

MÁS QUÍMICA, MEJOR VIDA
Química del color de los alimentos
Felicidad Ronda Balbás
Tecnología de Alimentos. Universidad de Valladolid.
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Importancia del color de los alimentos
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Importancia del color de los alimentos
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Importancia del color de los alimentos
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Importancia del color de los alimentos
Atracción sensorial
¿Capricho?
Relacionado con la calidad
Es un factor de calidad básico y previo.
Es indicativo del estado sanitario, madurez,
calidad nutricional, alteraciones térmicas,
defectos externos o internos, concentración
colorantes…
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Procedencia del color
Presencia de pigmentos en los alimentos:
Vegetales:
Clorofilas (verdes)
Carotenoides
Carotenos (naranjas y rojos)
Xantofilas (amarillos y rosas)
Antocianos (rojos-azules-púrpura)
Animales:
Mioglobina (rojo-púrpura-marrón)
Presencia de precursores de pigmentos:
Reacciones de pardeamiento enzimático
Reacciones de pardeamiento no enzimático
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Procedencia del color. Clorofila
Anillo de porfirina: cuatro anillos
pentagonales de pirrol enlazados, que
encierra un átomo de magnesio (Mg).
Carácter hidrófilo. Responsable del
color
Fitol:
Cadena larga hidrocarbonada.
Carácter hidrófobo. Sirve para anclar la
molécula de clorofila en la estructura
anfipática de los complejos moleculares
en que residen las clorofilas.
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Procedencia del color. Clorofila
Tipos de Clorofila:
Clorofila a: Está siempre en los cloroplastos
de las plantas
Clorofila b: La segunda en importancia. No
siempre está presente
Clorofilas c, d presentes en algunas algas
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Procedencia del color. Clorofila
Tipos de Clorofila:
Las dos son verdes pero con espectros de
absorción ligeramente diferentes
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Procedencia del color. Clorofila
En el campo de la Ciencia y la Tecnología de los Alimentos el
interés fundamental de la clorofila está en el color que confiere a
los vegetales verdes.
Desde el punto de vista nutricional, solamente el magnesio tiene
alguna relevancia, y más bien escasa.
La clorofila extraída de vegetales se utiliza como colorante natural
en algunos alimentos. Es soluble en disolventes polares, como
alcohol o acetona.
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Alteraciones enzimáticas
Efecto de los ácidos
Efecto del calor
Oxidación
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Alteraciones enzimáticas
Clorofilasas
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Alteraciones enzimáticas
Clorofilina
Sales sódicas de Clorofilina
(colorantes)
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Efecto de los ácidos y/o
del procesado con calor
Clorofila
Feofitina
H
Mg
Feofitina a ó b
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Empleo de pH alcalino (bicarbonato): evita la
degradación y permite mantener el color verde.
Pero aumenta la destrucción de la tiamina
y dificulta el proceso de esterilización en el
procesado térmico
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
Empleo de sales de Cu+2: Sustituye el Mg+2 en
el anillo de porfirina. Se forman pigmentos verdes
brillantes y estables
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Procedencia del color. Clorofila
Alteraciones de la Clorofila:
La toxicidad del cobre limita su uso
los complejos cúpricos de clorofilas o clorofilidas
están autorizados en la Unión Europea como colorantes
en algunos alimentos (E-141)
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Procedencia del color. Clorofila
Los colorantes o pigmentos verdes:
Extracción con disolventes orgánicos polares
(metanol, etanol, acetona) a partir de fuentes vegetales
Obtención de su derivado clorofilina en forma de sales
sódicas o potásicas
Formación de los complejos cúpricos de la clorofila
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Procedencia del color. Carotenoides
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Procedencia del color. Carotenoides
Terpenos. Con cadenas
poliénicas conjugadas.
A veces terminadas en
anillos.
• Los carotenos son los
hidrocarburos
• Las xantofilas son los
derivados oxigenados
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Procedencia del color. Carotenoides
Importancia
Precursores de Vitamina A: De los carotenoides conocidos,
solamente el 10% tiene valor como vitamina A. Además del β
caroteno, los más importantes entre ellos son el α caroteno y la β
criptoxantina.
Pigmentos: Varios de los carotenoides más comunes, como el
licopeno, zeaxantina y luteína no tienen valor como vitamina A,
aunque son muy importantes como pigmentos.
Actividad antioxidante: Los carotenoides actúan como
antioxidantes mediante la desactivación de radicales libres.
Refuerzan el sistema inmunitario, disminuyen el riesgo de
enfermedades degenerativas, cardiovasculares, formación de
cataratas….
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Procedencia del color. Carotenoides
Reacciones de deterioro
Oxidación (fundamentalmente fotooxidación) conduciendo
a la reducción del color.
Isomerización (producida por calentamiento, exposición a
la luz…) pasan de la configuración trans (la más estable y la
habitual) a la configuración cis. La isomerización reduce el
valor como vitamina A, de los carotenoides que lo tienen (eje
β-caroteno)
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Procedencia del color. Carotenoides
CAROTENOS. β-Caroteno
El β-caroteno fue el primer carotenoide purificado
(extraído de la zanahoria en 1831).
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Procedencia del color. Carotenoides
CAROTENOS. β-Caroteno
Se emplea extensamente como colorante alimentario
Una de sus principales aplicaciones es en bebidas
refrescantes: Al ser insoluble en agua, se utiliza en forma
de polvo extremadamente fino, en partículas de alrededor
de 0.4 micras de diámetro, que se puede dispersar en el
agua, con la ayuda de un polisacárido como la goma
arábiga.
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Procedencia del color. Carotenoides
CAROTENOS. β-Caroteno
Se obtiene actualmente por síntesis química, o bien por cultivo
de Dunaliella salina, un alga microscópica que prolifera en
aguas con concentraciones muy elevadas de sal.
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Procedencia del color. Carotenoides
CAROTENOS. Licopeno
Es el carotenoide más abundante en el tomate (aprox. 40
mg/100g)
Su contenido depende mucho del grado de maduración
(aumenta con ella), exposición a la luz (también aumenta),
tipo de suelo, y de la variedad
No tiene actividad como Vitamina A
Pero es un antioxidante muy eficiente
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Astaxantina
Es el carotenoide más común en los animales. Pigmento
principal del salmón, trucha y huevas de algunos peces. Suele
ir asociado a cantaxantina y astaceno
Los animales no lo sintetizan.
Dependen de los contenidos
en la dieta
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Cantaxantina
Se encuentra en la seta Cantharellus
cinnabarinus, de donde se extrajo por
primera vez.
También aparece, generalmente asociada a otros carotenoides,
como pigmento en los crustáceos y en la carne de salmón.
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Cantaxantina
En los crustáceos muchas veces el color de la cantaxantina
está enmascarado. Está muy fuertemente unida a proteínas
que distorsionan sus propiedades ópticas.
Cuando se someten a calor, y se desnaturaliza la proteína,
se puede observar el color original del carotenoide libre.
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Cantaxantina
Aplicaciones
Como aditivo en los piensos destinados a los salmónidos,
para dar color a su carne
Piensos destinados a gallinas y pollos, para dar color a la
yema del huevo, a la piel y carne.
También se utiliza como “bronceador químico”, dado que se
deposita en la piel y permite obtener un tono dorado sin
necesidad de sol
Depósitos en retina a elevadas dosis
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Zeoxantina y Luteína
Zeoxantina
Luteína
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Zeoxantina y Luteína
No tienen actividad como vitamina A, pero se encuentran
presentes en la retina humana, donde absorben la luz de la zona
azul del espectro.
Aunque se ha indicado como protector de la “degeneración
macular”, y se venden extensamente como “suplementos
dietéticos” con este fin, no existe ninguna prueba de que ese
supuesto efecto protector sea cierto.
Tagetes erecta, o clavelón de la India. Flor con
un elevado contenido de luteína en su pétalos.
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Procedencia del color. Carotenoides
XANTOFILAS. Capsantina
La capsantina es el principal carotenoide del pimiento común
(Capsicum annuum), y de otras especies del mismo género
(representa hasta el 60% del total de los carotenoides
presentes).
Capsantina
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Procedencia del color. Antocianinas
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Procedencia del color. Antocianinas
Las antocianinas son pigmentos hidrosolubles presentes en las
vacuolas de las células vegetales, que otorgan el color rojo,
púrpura o azul a las hojas, flores y frutos, dependiendo del pH.
El término antocianina fue propuesto en 1835 para describir el
pigmento azul de la col lombarda (Brassica oleracea).
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Procedencia del color. Antocianinas
Las antocianinas pueden confundirse con los carotenoides,
aunque a diferencia de las antocianinas, éstos no son
solubles en agua, sino que 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: púrpura, azul, violeta, rojo y salmón.
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Procedencia del color. Antocianinas
Son glicósidos de las antocianidinas (familia de los flavonoides):
Constituidos por una molécula de antocianidina (la aglicona) a la
que se une un azúcar por medio de un enlace glucosídico.
+ Azúcar
Glucosa
Ramnnosa
Galactosa
Xilosa
Arabinosa
Enlace glucosídico
Antocianidina
(aglicona)
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Procedencia del color. Antocianinas
Son glicósidos de las antocianidinas (familia de los flavonoides):
Constituidos por una molécula de antocianidina (la aglicona) a la
que se une un azúcar por medio de un enlace glucosídico.
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Pelargonidina
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Cianidina
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Delfinidina
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Peonidina
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Petunidina
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Procedencia del color. Antocianinas
El color depende del
número y orientación de
los grupos -OH y -CH3
Malvidina
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Procedencia del color. Antocianinas
Sus funciones en las plantas son múltiples, desde la de
protección de la radiación ultravioleta y de la contaminación viral
y microbiana, hasta la de atracción de insectos polinizadores
En su uso en la alimentación humana:
Como pigmento natural: en sustitución de los colorantes rojos
artificiales
Las antocianinas son potentes antioxidantes. Se ha
observado (y se sigue estudiando) su acción contra desarrollos
tumorales, actividad atiinflamatoria, antibacteriana, antidiabética,
mejora de agudeza visual y mejora comportamiento cognitivo.
Además de su papel funcional como colorante son
sustancias con un interés añadido asociado a sus potenciales
propiedades farmacológicas y terapéuticas.
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Procedencia del color. Antocianinas
Reacciones de deterioro
La estabilidad de las antocianinas está determinada por:
El grado de oxidación
La acidez
La fuerza iónica
La temperatura
La interacción con otros radicales y moléculas complejas.
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Procedencia del color. Antocianinas
Efecto de la acidez
Los antocianos pasan del rojo anaranjado en condiciones ácidas,
(como el de la pelargonidina), al rojo intenso-violeta (de la cianidina), en
condiciones neutras, y al rojo púrpura-azul (de la delfinidina), en
condiciones alcalinas.
Ácido
Neutro
Alcalino
pH
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Procedencia del color. Antocianinas
Efecto de la acidez
La estabilidad de las antocianinas depende mucho del pH. Es baja
a pH elevados y es alta a pH ácidos
Ácido
Neutro
Colores más estables
a pH= 1-2
pH
Alcalino
Se degradan
rápidamente con el aire
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Procedencia del color. Antocianinas
Efecto de la temperatura
La velocidad de destrucción de las antocianinas depende de la
temperatura.
Los incrementos de la temperatura dan como resultado la pérdida
del azúcar glicosilante en la posición 3 de la molécula, la apertura
del anillo con la consecuente producción de calconas incoloras
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Procedencia del color. Antocianinas
Efecto de la temperatura
La velocidad de destrucción de las antocianinas depende de la
temperatura.
Los incrementos de la temperatura dan como resultado la pérdida
del azúcar glicosilante en la posición 3 de la molécula, la apertura
del anillo con la consecuente producción de calconas incoloras
Calcona
(incolora)
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Procedencia del color. Mioglobina
El color de la carne y de los productos cárnicos es una de
sus principales características de calidad.
El consumidor establece relaciones color-frescura y por lo
tanto color-calidad.
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Procedencia del color. Mioglobina
La mioglobina (Mb) se produce y almacena en las células
musculares.
Tiene la función de almacenar el O2 en el músculo vivo
hasta donde lo transporta la hemoglobina de la sangre. Allí
se almacena para su posterior uso en el metabolismo
aerobio.
Es el pigmento más abundante en la carne y es en gran
medida el responsable de su color
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Procedencia del color. Mioglobina
Factores que afectan al color de la carne
La cantidad de Mb es mayor en los animales más grandes:
Pollo<Cerdo<Vaca.
La cantidad de Mb aumenta con la edad del animal:
Ternera<Vaca
Depende del tipo de músculo y de sus necesidades de O
La forma que adopte la Mb
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Procedencia del color. Mioglobina
Mb-Fe+2 O2 (MbO2)
Oximioglobina
[O2]↓
[O2]↑
Mb-Fe+2 (Mb)
Desoximioglobina
Oxigenación
Rojo brillante
Rojo púrpura
O2
GRUPO HEMO (prostético): tetrapirrol
cíclico con en el ión F+2 en su interior.
Es el responsable del color de la Mioglobina
Si el ión F+2 pasa a Fe+3 el grupo Hemo
pierde su actividad biológica (cambia de
color)
Mioglobina: Hemoproteína pequeña,
globular (GLOBINA) + (en su interior) el
grupo HEMO
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Procedencia del color. Mioglobina
Oxidación
Mb-Fe+2 (Mb)
Desoximioglobina
Rojp púrpura
Mb-Fe+3 (MMb)
Metamioglobin
reductasa +
Agente reductor
Metamioglobina
Color marrón
Oximioglobina (izquierda) y Metamioglobina (derecha)
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Procedencia del color. Mioglobina
La formación de MMb se ve favorecida:
Presencia de cationes
Incremento de la temperatura
Exposición a radiación UV-Visible
Elevadas concentraciones salinas.
Las piezas de carne mantienen su color atractivo
unas 72 h con buenas condiciones de manipulación.
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Procedencia del color. Mioglobina
Mb-Fe+2 (Mb)
Mb-Fe+3 (MMb)
Mb-Fe+2 O2 (MbO2)
COCINADO
FERROHEMOCROMO
Pardo claro
COCINADO
COCINADO
FERRIHEMOCROMO
Pardo oscuro
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Procedencia del color. Pardeamiento
Reacciones de pardeamiento
Pardeamiento enzimático
Pardeamiento no enzimático
o Reacción de Maillard
o Reacciones de Caramelización
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Procedencia del color.
Pardeamiento
Enzimático
Polifenol Oxidasa (PPO)
mono-fenoles
di-fenoles
quinonas
Polimerización
no enzimática
MELANINAS
Colores marrones,
rojizos o negros
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Procedencia del color.
Pardeamiento
Enzimático
Sólo tiene lugar cuando el vegetal sufre un daño mecánico
(triturado, corte, congelación…) y hay presencia de O2
De otro modo la enzima (PPO) y los fenoles se
encuentran en compartimientos celulares separados
de manera que no pueden reaccionar
En general son indeseados y representan graves pérdidas en
el manejo de frutas, verduras y hortalizas.
En las pasas y otras frutas secas, la sidra, el té, el cacao…,
el pardeamiento enzimático contribuye al desarrollo de los
colores característicos de estos productos
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Procedencia del color.
Pardeamiento
Enzimático
Prevención del pardeamiento enzimático
Aplicación de Calor para la destrucción de enzimática
Adición de compuestos reductores como ac. ascórbico
Tratamiento con sulfuroso o sulfitos (ppm) inhiben la PPO
Exclusión de Oxígeno para eliminar un sustrato necesario
Inhibición del sistema enzimático mediante inmersión en
disoluciones diluidas de cloruro sódico
Descenso de pH para disminuir la cinética de
pardeamiento (ac. cítrico, ascórbico, málico…)
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Procedencia del color.
Reacción de
Maillard
Reacción de glucosilación no enzimática de proteínas
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Procedencia del color.
Reacción de
Maillard
Descubierta por el químico Louis Maillard (1916)
Reacción entre –NH (Prot o AA) + -CO (Azúcar reductor)
La reacción es compleja y genera moléculas
cíclicas y policíclicas llamadas Melanoidinas
Cinética favorecida por:
Aumento de concentración
Aumento de temperatura
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Procedencia del color.
Reacción de
Maillard
Melanoidinas
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Procedencia del color.
Reacción de
Maillard
Efectos positivos
Otorga el color y aroma característico a alimentos como
panes, galletas, caramelos de leche, carne cocinada,
patatas fritas, cebolla frita, chocolate, café, cerveza…
Efectos negativos
Pérdida de nutrientes, especialmente proteínas
A veces los sabores producidos no son deseables
A altas temperaturas se pueden formar sustancias
peligrosas (Acrilamidas a 180ºC ).
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Procedencia del color.
Caramelización
Genera caramelos, de colores muy similares a las
melanoidinas
Consiste en una oxidación pirolítica de algunos
azúcares que genera compuestos coloreados de sabor
agradable
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Procedencia del color.
Caramelización
A diferencia de la reacción de Maillard (RM) no
requiere de aminoácidos.
En presencia de aminoácidos siempre se da primero la RM.
Requiere de temperaturas más altas que la RM:
Azúcar
Temperatura
(ºC)
Fructosa
110
Galactosa
160
Glucosas
160
Sacarosa
160
Maltosa
180
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Muchas gracias
Muchas gracias
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Felicidad Ronda Balbás