COLORANTES NATURALES Los pigmentos naturales, son compuestos, los cuales se encuentran distribuidos en los vegetales y algunos de interés comercial en animales, debido a su origen natural, en la actualidad existe la tendencia de utilizarlas preferentemente en la coloración de los alimentos y en otros derivados agroindustriales. Los colorantes se utilizan en los alimentos por muchas razones: 1) Compensar la pérdida de color que se produce por la exposición a la luz, aire, temperaturas extremas, humedad y condiciones de almacenamiento. 2) Corregir las variaciones naturales en color, 3) Realzar los colores naturales, 4) Proporcionar color a alimentos “divertidos” que carecen de color.
Nuestro país, debido a su ventaja comparativa, en la actualidad exporta los colorantes derivados de la cochinilla, achote y marigold, además de otros en menor proporción, de esta manera se generan ingresos de divisas y fuentes de trabajo, por ello se hace necesario conocer las fuentes de pigmentos, su composición, características y propiedades de las mismas así como de la tecnología para su extracción. Tipos de pigmentos: 1. Carotenoides: poseen colores que van del amarillo a púrpura pasando por naranja y rojo, obtenido a partir de extractos vegetales o de síntesis artificial. Precursores de la vitamina A. El cuerpo puede metabolizarlos en vitamina A, A, son insolubles en agua y están constituidos por:
Carotenos: están constituidos por alfa, beta y gama caroteno, siendo la forma alfa y beta provitamina A, estos pigmentos dan una coloración rojo-anaranjado, son solubles en éter de petróleo, insolubles en agua y poco solubles en alcohol, se encuentran en la zanahoria, tomate, pera, pimienta roja, etc. y se utilizan principalmente para colorear la mantequilla, margarina, quesos, helados, galletas, etc. -caroteno, no es fácil de utilizar, por ejemplo para colorear bebidas refrescantes, una de sus
principales aplicaciones. En este caso, 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. 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.
Xantofilas: dan coloraciones que van del amarillo al naranja, son solubles en etanol, metanol y éter de petróleo. Se encuentran en la fase grasa de los vegetales, por ejemplo se encuentran en el marigold, en forma de criptoxantina en el maíz amarillo, papaya y mandarina, también se encuentran las xantofilas 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. También encontramos xantóflas en las especias páprika, en el pimentón, etc. Estos colorantes tienen poca
importancia como aditivos alimentarios directos (se puede utilizar de forma similar que los carotenos). Únicamente 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.
Ácidos carotenoides: los cuales son derivados ácidos de los carotenos, siendo el más importante el ubicado en el achiote (bixina), la cual nos da una coloración pardo-rojiza, son solubles en soluciones básicas.
2.
Clorofila: son los pigmentos más ampliamente distribuidos en la naturaleza y son los responsables de la fotosíntesis, se caracteriza por poseer magnesio en su núcleo porfirínico dándole el color verde característico, están presentes en todos los vegetales superiores. 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 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. 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. Estos colorantes se absorben muy poco en el tubo digestivo. No se ha establecido un límite máximo a la ingestión diaria de la clorofila utilizada como aditivo, ya que esta cantidad es despreciable frente a la ingerida a partir de fuentes naturales. La ingestión admisible del colorante E-141 es de hasta 15 mg/Kg de peso y día, debido a su contenido en cobre (4-6% del peso de colorante). Una cantidad elevada de cobre puede ser muy tóxica. Sin embargo, las dietas occidentales habituales son usualmente deficitarias más que excedentarias en cobre, por lo que la pequeña cantidad que puede aportar este colorante en un uso normal sería probablemente más beneficiosa que perjudicial.
3. Flavonoides: son compuestos fenólicos o polifenólicos de gran difusión en la naturaleza, tiene una diversidad de colores siendo las antocianinas uno de los principales componentes de este grupo,
además tenemos a las antoxantinas, leuco-antocianinas y catequinas cuyas características son las siguiente:
Antocianinas: son pigmentos polifenólicos de color rojizo a azulado (dependiendo del pH), soluble en agua, es de color rojo en pH ácido, morado en pH neutro y azul en pH alcalino, siendo ésta propiedad de gran importancia en la agroindustria, éste pigmento se encuentra en el maíz morado, uvas, cerezas, fresas, ciruelas, arandano, etc., es necesario considerar que el tratamiento de estas frutas con bisulfitos puede decolorarlas al formas compuesto con los mismos. Estos pigmentos de usan para colorear refrescos, postres, embutidos, yogurt, gelatina, néctares, etc.
Antoxactinas: son pigmentos que van del amarillo al naranja.
4. Betalainas: son de aspecto parecido a las antocianinas y flavonoides conociéndose dentro de ellas a las betacianinas de color rojo y a las betaxantinas de color amarillo, se encuentran en la raíz de la beterraga, en el amaranto, en la remolacha, etc.; son solubles en agua, se degradas con el color durante el tratamiento térmico y son más estables en pH de 4 a 6. 5. Ácido Carmínico: es de color rojo, se encuentra en la cochinilla en las partes grasas y en la yema de los huevos de las hembras de la cochinilla, las cuales crecen en los cactus o nopal. 6.
Curcumina Es el colorante de la cúrcuma, especia obtenida del rizoma de la planta de cúrcuma o palillo, se usa como condimento, es de color amarillo pero a pH mayor de 8 es rojiza. En tecnología de alimentos se utiliza, además del colorante parcialmente purificado, la especia completa y la 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. (FAO/OMS, 1987)
7.
Caramelo 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 substancias químicas. Según las substancias de que se trate, se distinguen cuatro tipos: I. Obtenido calentando el azúcar sin más 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 caústico. II. Obtenido calentando el azúcar con anhídrido sulfuroso o sulfito sódico o potásico. III. Obtenido calentando el azúcar con amoniaco o con una de sus sales (sulfato, carbonato o fosfato amónico)
IV. Obtenido calentando el azúcar con sulfito amónico o con una mezcla de anhídrido sulfuroso y amoniaco. 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 asimilable al azúcar quemado obtenido de forma doméstica para uso en repostería. 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. 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 sustancia, 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. 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. 8.
Rojo de remolacha, betanina, betalaína Este colorante consiste en el extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja (Beta vulgaris). Como tal 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. Aunque este colorante resiste bien las condiciones ácidas, se altera fácilmente 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. 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, 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. 9.
Riboblavina La riboflavina es una vitamina del grupo B, concretamente la denominada B2. Es la substancia que da color amarillo al suero de la leche, alimento que es la principal fuente de aporte, junto con el hígado. Industrialmente la riboflavina se obtiene por síntesis química o por métodos biotecnológicos. 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.
10. Carbón medicinal vegetal Este producto se obtiene, como su nombre indica, por la carbonización de materias vegetales en condiciones controladas. El proceso de fabricación debe garantizar la ausencia de ciertos hidrocarburos que podrían formarse durante el proceso de carbonización y que son cancerí genos. Por ello debe cumplir unas normas de calidad muy estrictas, las que exige su uso para aplicaciones farmacéuticas. Como colorante tiene muy poca importancia, pero un producto semejante, el carbón activo, es fundamental como auxiliar tecnológico para decolorar parcialmente mostos, vinos y vinagres, desodorizar aceites y otros usos. Este producto se elimina por filtración en la industria después de su actuación, y no se encuentra en el producto que llega al consumidor.
INDUSTRIALIZACIÓN DE LA COCHINILLA Desde hace varios años, EE.UU, Asia y Europa vienen restringiendo en consumo de colorantes sintéticos, a la vez las exportaciones de pigmentos naturales a estos, mercados se han incrementado siendo los derivados de la cochinilla los que mayor demanda ha generado por sus excelentes calidades de coloración. La cochinilla (insecto) se exporta sin ninguna transformación, pero también se exporta como ácido carmínico y carmín, lo que genera mayor valo9r agregado. El 80 % de cochinilla se exporta como cochinilla, mientras que solo el 20% en forma de ácido carmínico y carmín, por ello se hace necesario desarrollar tecnologías que nos ayuden a exportar ya procesada y no en materia prima solamente y de esa forma dar paso a la generación de mayores fuentes de trabajo. El comercio de la cochinilla enfrenta muchos problemas generados por varios factores, uno de ellos es que el producto final se encarece demasiado por lo que los industriales están tratando de abandonar su uso, estos se debe a la fluctuación de precios.
Constantemente aumenta la demanda de ácido carmínico en el Japón y Corea puesto que hace 4 años estos países aumentaron sus prohibiciones al uso del carmín en productos alimenticios. La mayoría de los productos asiáticos clasifican al carmín como un colorante artificial debido a que el proceso industrial de conversión de la cochinilla se le agrega sales de aluminio, mientras que el ácido carmínico no contiene ningún componente ajeno al insecto y es soluble en agua. Cochinilla: es un insecto proveniente de la familia Dactyloidae, genero Dactilopius, vive en una especie de cactus, el Nopalea Coccinellifera de climas templados y cálidos, de las hembras secas se puede obtener ácido carmínico, colorante de gran uso en la agroindustria. Como materia prima, la cochinilla está constituida por el cuerpo de secado del insecto, que se presenta como un grano pardo-oscuro, cubierto o no por un polvo blanquecino. Composición Química: La cochinilla peruana tiene aproximadamente la siguiente composición: Componente Humedad
Contenido % 11 – 12 8 – 9
Grasas
2 – 4
Ceras Proteínas
30 – 47 3 – 4
Cenizas Ácido carmínico
17,5 - 20
Ácido Carmínico: es un polvo pardo rojizo oscuro o color brillante, derivado de la materia colorante glicosídica Dactylopius coccus costa. El ácido carmínico cuando es combinado con metales pesados forma sales denominadas carminatos, los cuales adquieres diferentes colores que son aprovechadas por la agroindustria y la industria química, la siguiente tabla resume las reacciones del ácido carmínico con algunos metales: Metal
Color
Aluminio y estaño
Escarlata
Alumbre
Carmesí
Bario
Violeta mate
Cromo
Purpura
Hierro
Rojo grisáceo
Plomo
Rojo parduzco
Magnesio
Rosado
Estaño
Escarlata
Uranio
Verde
Zinc
Carmesí
CARMÍN Laca aluminosa o calcio aluminosa de los principales colorantes, mayormente ácido carmínico obtenido mediante una extracción acuosa de cochinilla. Otros investigadores definen al carmín como una laca producto de la combinación del ácido carmínico de la cochinilla con diferentes sales metálicas hidrolizables, de acuerdo a las cuales adquieren diversos colores, siendo la combinación con estaño el color más hermoso pero no inocuo, por ello la de mayor demanda es l obtenida con alumbre. El carmín es poco soluble en agua, insoluble en alcohol y éter, con los ácido se tiñe un rojo amarillento, en amoniaco se disuelve completamente en rojo intenso, el sulfato de sodio no decolorado mientras que con una solución de cloruro de calcio si se decolora. TECNOLOGÍA DE EXTRACCIÓN Cosecha
De acuerdo al grado de madurez de la cochinilla hembra y para garantizar la calidad de la misma, la recolección se realiza durante todo el año y dependiendo del manejo de la plantación e infestación, anualmente se puede realizar 2 o 3 cosechas. La recolección se efectúa utilizando espátulas del tipo cuchara para la primera y/o segunda cosecha y unos cepillos especiales para la poda. * Dos cosechas anuales se aplican cuando la infestación es total o al máximo de tal manera que la cochinilla se impregna en toda la planta y en ambos lados de la penca garantizando una buena producción y al cabo de cuatro meses y medio se realiza la primera cosecha, posteriormente a los tres meses y medio se realiza la segunda cosecha conjuntamente con la poda por cuanto la planta está agotada y una cosecha adicional no es recomendable. * Tres cosechas anuales se aplican cuando la infestación es a medias o pobre, de tal manera que la cochinilla se impregna solo en parte de la planta y en algunos casos se focaliza en un solo lado o parte de la penca, en este caso para garantizar una buena producción al cabo de cuatro meses y medio se realiza la primera cosecha, posteriormente a los tres meses y medio se realiza la segunda cosecha y finalmente a los tres meses y medio adicionales conjuntamente con la poda se realiza la tercera cosecha; siendo probable que se obtenga la misma producción que en el caso de las dos cosechas, con la diferencia que el costo de producción se incrementa por la mano de obra, riego, transporte y otros que conlleva la cosecha adicional así como la aplicación de mayor tiempo. Técnicas de muerte y secado de la cochinilla
La calidad del colorante ha obtenerse depende del tiempo en que se coseche la cochinilla, como también de las técnicas de muerte y secado de la misma. 1. Matanza por asfixia: Para ésta técnica se utiliza Bandejas cubiertas con plástico, bolsas, cilindros de plástico debidamente cubiertos para provocar la muerte por asfixia y posteriormente se expone al sol por cuatro o cinco días para la deshidratación o secado.
