2012 montoya & ceballos - colorantes en cilantro, cebolla y papa criolla

COLORANTES EN CEBOLLA DE

RAMA, CILANTRO Y PAPA CRIOLLA:

Evaluación preliminar

Autoras:

SANDRA MONTOYA BARRETO

ADELA MARÍA CEBALLOS PEÑALOZA

UNIVERSIDAD DE CALDAS

MANIZALES – COLOMBIA

2012

MONTOYA BARRETO - CEBALLOS PEÑALOZA COLORANTES EN CEBOLLA, CILANTRO Y PAPA CRIOLLA

ReCiTeIA - v.12 n.1 8

Información de los Autores:

Sandra Montoya Barreto

Ingeniera Química, Magíster en Ingeniería Química, Candidata a Doctora en Ciencias

Agrarias. Universidad de Caldas, Instituto de Biotecnología Agropecuaria, Departamento

de Ingeniería.

Calle 65 No. 26-10, Manizales, tel: 6 8781500 ext. 15661

e-mail: [email protected].

Adela María Ceballos Peñaloza

Ingeniera Química, Magíster en Ingeniería Química. Docente Universidad de Caldas,

Departamento de Ingeniería.

Las opiniones expresadas en este documento no son necesariamente opiniones de la Revista

ReCiTeIA, de sus órganos o de sus funcionarios. ReCiTeIA no se hace responsable de

materiales con derecho de autor tomados sin autorización por los propios autores.

Edición:

2012 © ReCiTeIA.

ISSN 2027-6850

Cali – Valle – Colombia

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mailto:[email protected]

http://revistareciteia.es.tl/



Colorantes en cebolla de rama, cilantro y papa criolla: Evaluación preliminar

Sandra Montoya Barreto, Adela María Ceballos Peñaloza

Universidad de Caldas – Colombia

CONTENIDO

Lista de Tablas ................................................................................................................................ 9 Lista de Figuras ............................................................................................................................... 9 Resumen........................................................................................................................................ 10 Abstract ......................................................................................................................................... 10 1 Introducción ......................................................................................................................... 11 2 Materiales y métodos ........................................................................................................... 13

2.1 Material Vegetal ............................................................................................................................ 13 2.2 Métodos de extracción de colorantes ............................................................................................. 13 2.3 Determinación de colorantes ......................................................................................................... 13 2.4 Análisis estadístico ........................................................................................................................ 14

3 Resultados y discusión ......................................................................................................... 14 4 Conclusiones ........................................................................................................................ 16 5 Agradecimientos .................................................................................................................. 16 6 Referencias Bibliograficas ................................................................................................... 16

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Puntos de cosecha del cilantro, cebolla de rama y papa criolla ........................ 13

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Concentración de clorofila-a, clorofila-b, y β-caroteno, respecto al tiempo de

cosecha, para hojas y tallo del cilantro y cebolla de rama y papa criolla entera .................. 15



Colorantes en cebolla de rama, cilantro y papa criolla: Evaluación preliminar

RESUMEN

Este trabajo muestra una evaluación preliminar de los colorantes β-caroteno, clorofila-a y

clorofila-b a tres hortalizas de amplio consumo en Colombia, papa criolla (Solanum

phureja) variedad Yema de Huevo Pastusa, cebolla de rama (Allium fistulosum Linnaeus)

variedad Junca y cilantro (Coriandrum sativum) variedad Slow Bolt en tres estados de

cosecha, con el fin de encontrar alternativas para agregar valor a estos productos y sus

subproductos en la obtención de metabolitos secundarios de origen natural. La extracción

de los colorantes se realizó con etanol al 96%. A los extractos se les determinó colorantes

por espectrofotometría a las longitudes de onda específicas. Mediante análisis de varianza

multifactorial y prueba de Tukey, se encontró (p < 0,05), un máximo de concentración de

β-caroteno para papa criolla de 0,00511 mol/g sólido seco a los 110 días de cosecha; la

mayor cantidad de clorofila-a fue de 0,05 mol/g sólido seco en las hojas de cilantro, sin

presentarse diferencias significativas entre los tres estados de cosecha. Los resultados

sugieren que estos productos presentan un potencial para ser considerados como material de

interés para estudios posteriores en la búsqueda de fuentes de colorantes naturales.

Palabras clave: β-caroteno, clorofila a y b, Solanum phureja, Allium fistulosum Linnaeus,

Coriandrum sativum

ABSTRACT

This paper presents a preliminary assessment of β-carotene dyes, chlorophyll-a

and chlorophyll-b to three vegetables widely consumed in Colombia, creole

potato (Solanum phureja) variety Pastusa Egg Yolk, green onions (Allium fistulosum

Linnaeus) variety Junca and coriander (Coriandrum sativum) variety Slow Bolt in three

stages of harvest, in order to find ways to add value to these products. The removal of

colorants was performed with 96% ethanol. In the extracts were determined colorants by

spectrophotometry at specific wavelength. By multivariate analysis of variance and Tukey

test was found (p < 0,05 maximum concentration of β-carotene for Creole Potato

0,00511 mol/ g dry solid at 110 days of harvest, the highest amount of chlorophyll -a was

0,05 mol / g dry solid cilantro leaves, no significant differences between the three states of

harvest. The results suggest that these products have the potential to be considered as a

material of interest for further studies in the search for sources of natural dyes.

Keywords: β-carotene, chorophyll a and b, Solanum phureja, Allium fistulosum Linnaeus,

Coriandrum sativum



1 INTRODUCCIÓN

En Colombia el fortalecimiento productivo de frutas y hortalizas ha ido evolucionando

gracias a los avances tecnológicos, desarrollos y tendencias del sector y del mercado

hortícola. En el 2007 el área sembrada de hortalizas y fríjol superó el13% del área destinada

a cultivos de ciclo corto y el 65.3.% de la industria alimentaria nacional demanda frutas y

hortalizas, tubérculos y cereales que constituyen el 48.2% del valor de la producción

alimentaria nacional [Lopera M. et al., 2009]. La demanda de hortalizas frescas como

materia prima para la industria colombiana alcanzó el 2.1% de la producción hortícola en el

2002; aunque esta demanda mostró un crecimiento negativo de -4.4%, la utilización de

bienes hortícolas procesados como materia prima industrial registró un crecimiento

dinámico que alcanzó el 29.0% durante el mismo periodo [Espinal et al., 2005]. Sin

embargo, se encontró que algunos productos representan un bajo porcentaje de

industrialización, debido al comportamiento que estos tienen al ser procesados, a la

diversidad genética que impide estandarizar procesos y por esto son usados preferiblemente

en fresco, siendo excluidos por las empresas procesadoras. Algunos de estos productos son

el cilantro, la cebolla de rama y la papa criolla, de amplio consumo en la dieta colombiana,

siendo los dos primeros muy utilizados como saborizantes y aromatizantes al consumirlos

frescos en numerosas preparaciones culinarias y de los que no se encuentran estudios sobre

alternativas de uso industrial, como sería la obtención de colorantes naturales.

Las clorofilas y carotenoides son compuestos orgánicos naturalmente presentes en las

plantas, las cuales proveen las coloraciones propias de cada una. Estos pigmentos no solo

juegan un rol específico en la fotosíntesis de las plantas vivas [Schoefs, 2002], sino que se

les reconoce su importante aporte a la salud humana. Los carotenoides y las clorofilas

juegan un gran papel en la prevención de enfermedades asociadas con el estrés oxidativo

como el cáncer, problemas cardiovasculares, y otras enfermedades crónicas[Sangeetha y

Baskaran, 2010], sin embargo éstos pigmentos no pueden ser sintetizados por los humanos,

de tal manera que deben ser absorbidos a través de la dieta [Znidarcic et al., 2011].

Investigaciones para su uso industrial se han incrementado. Por ejemplo en el

enriquecimiento de arroz con carotenoides [Ye et al., 2000] y del tomate con β-

caroteno[Romer et al., 2000] y licopeno [Fraser et al., 2002], impregnación de manzana

con β-caroteno [Santacruz-Vázquez V. et al., 2008]. En el mercado internacional, los

colorantes naturales tiene un movimiento anual de US$5 billones, distribuidos en:

EUA(30%), Europa (30%), Japón y Asia (30%), resto del mundo (10%) [Ramírez H. et al.,

2006]. De ahí la importancia de tener nuevos datos sobre la disponibilidad de colorantes,

carotenoides y clorofilas en vegetales de amplio consumo en fresco en la dieta diaria, o para

su utilización en procesos industriales que permitan la inclusión de metabolitos en

alimentos de uso masivo, tema de interés en los nuevos avances de la ingeniería. Se

constituye en una oportunidad, las perspectivas del uso de cultivos nacionales, para la

producción y extracción de metabolitos secundarios de origen natural.

Los carotenoides son pigmentos vegetables solubles y pertenecen a una familia de más de

600 compuestos. Son los responsables de los colores brillantes de muchas aves, insectos,

animales marinos, y las plantas, por lo tanto, se encuentran en muchas frutas y hortalizas



[Rodríguez-Bernaldo de Quirós y Costa, 2006]. Las frutas amarillas, naranjas y rojas

contienen altas concentraciones de carotenoides esterificados que se acumulan durante la

maduración del fruto y están asociados con la transición del cloroplasto a cromoplastos

[McGhie y Ainge, 2002]. Los carotenoides están presentes junto con las clorofilas en los

cloroplastos, pero también pueden estar presentes en otros cromoplastos. El β-caroteno

(provitamina A) y otros carotenoides en parte se convierten en vitamina A [Krinsky y

Johnson, 2005]. Desde el punto de vista químico, los carotenoides están compuestos de

isoprenoides y pueden clasificarse en dos grupos: carotenos de hidrocarburos que están

compuestos de carbonos e hidrógenos y las xantofilas, que contienen al menos una función

de oxígeno, tales como grupos de ácido hidroxilo, keto, epoxi, metoxi o carboxílicos. Los

dobles enlaces conjugados en carotenoides son en gran parte responsables de sus

propiedades químicas, bioquímicas y físicas [Rodríguez-Bernaldo y Costa, 2006]. La

principal fuente proviene de vegetales de hoja verde y naranja y las frutas y verduras

amarillas. De los 50 carotenoides diferentes que pueden metabolizar en vitamina A, el β-

caroteno contiene la mayor actividad de provitamina A. Tanto el β-caroteno como el

licopeno tienden a ser localizados predominantemente en las lipoproteínas de baja densidad

(LDL) y de alta densidad (HDL) [Burns et al., 2003; Gazdaru y Iorga, 2002].

Las clorofilas son pigmentos naturales verde brillante contenidos en gran parte en el

cloroplasto y juegan un papel muy importante en la producción fotosintética de los hidratos

de carbono, de dióxido de carbono y agua [Potter y Hotchkiss, 1995]. Se distribuyen

ampliamente entre los frutos verdes y hortalizas. No se consideran antioxidantes dietéticos.

Predominan en las plantas superiores como clorofila-a y como clorofila-b y se han

excluido en la mayoría de las investigaciones a pesar de ser los pigmentos más abundantes

en la naturaleza. La escasez de información podría atribuirse a la dificultad para obtener las

clorofilas puras y estables y sus derivados. En general, la clorofila-a es más abundante que

la clorofila-b en una relación de 3 a 1. La capacidad antioxidante de la clorofila-a es

significativamente más alta que la clorofila-b [Ferruzzi et al., 2001] y esto podría deberse a

su alto nivel en las plantas por lo que pueden jugar un papel importante en la protección

contra la oxidación de los lípidos [Lanfer-Marquez et al., 2005]. El color verde de la pulpa

de algunas frutas, como los kiwis maduros, se debe a la retención de la clorofila durante la

maduración, lo que indica que no ocurre la transformación del cloroplasto en cromoplasto

[Cano et al., 2008; McGhie y Ainge, 2002].

El objetivo de este trabajo fue la determinación y evaluación de los colorantes clorofila-a,

clorofila-b y β-caroteno en hortalizas de amplio consumo en Colombia como son la cebolla

de rama, la papa criolla y el cilantro en tres estados de cosecha, de los cuales no hay

estudios para las variedades cultivadas en Caldas. Los resultados de este trabajo pueden ser

usados como información importante para la recomendación de dietas saludables y como

datos preliminares para futuros estudios con fines de industrialización para la extracción de

metabolitos secundarios.



2 MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 MATERIAL VEGETAL

Se trabajó con tres productos hortícolas, cilantro (variedad Slow Bolt), cebolla de rama

(variedad Junca) y papa criolla (variedad Yema de Huevo Pastusa), cultivados en la Granja

Tesorito de la Universidad de Caldas, Manizales. La evaluación de los productos de estudio

se realizó en hojas y tallos de cilantro y cebolla de rama y en la papa criolla entera, para tres

estados de cosecha que se muestran en la tabla 1. Cada producto fue procesado en la fecha

de cosecha. La investigación fue realizada en los laboratorios del Instituto de Biotecnología

Agropecuaria de la Universidad de Caldas.

Tabla 1. Puntos de cosecha del cilantro, cebolla de rama y papa criolla Producto Estado 1 Estado 2 Estado 3

Cilantro (tallo y hojas) 45 días 60 días 70 días Cebolla de rama (tallo y hojas) 14 pseudotallos 17 pseudotallos 19 pseudotallos

Papa criolla 110 días 120 días 130 días

2.2 MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE COLORANTES

Se evaluaron los colorantes clorofila-a, clorofila-b y β-caroteno. Se prepararon extractos de

hoja y tallo de cilantro y de cebolla de rama y de papa criolla con su cáscara. Para la

extracción de los colorantes, las muestras de cada uno de los productos y en los tres estados

de cosecha se sometieron a extracción orgánico-ácida, mezclando el material vegetal con

etanol al 96% como disolvente en una relación 1:3 p/v (5g de muestra/15 mL de solvente).

Las muestras se sometieron a agitación magnética durante 2 horas a temperatura ambiente,

protegidas de la luz, con posterior filtración por gravedad para separar el material sólido.

Los extractos se almacenaron entre 0 - 4°C, en recipientes cerrados cubiertos con papel

aluminio.

2.3 DETERMINACIÓN DE COLORANTES

Las fracciones coloridas de los extractos obtenidos se identificaron parcialmente por

espectrofotometría al comparar sus picos de absorción máxima con los de referencia. El

barrido se hizo a 450, 663 y 645 nm para β-caroteno, clorofila-a y clorofila-b

respectivamente en un espectrofotómetro UNICAM UV 530.

Para hallar las respectivas concentraciones se tuvieron en cuenta los coeficientes de

extinción molar específicos de cada colorante: Clorofila-a (663nm) 74400 M-1cm-1

[Gazdaru y Iorga, 2002]; Clorofila-b (645nm) 40000 M-1cm-1 [Gazdaru y Iorga, 2002]; β-

caroteno (450nm) 1881 M-1cm-1 [Gazdaru y Iorga, 2002].



2.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Los resultados se analizaron con el programa Statgraphics Plus versión 5.1 mediante

análisis de varianza multifactorial (Tipo III), tablas de medias por mínimos cuadrados y test

de rangos múltiples por el método de Tukey, evaluando la variación e interacción de los

colorantes en tres puntos de cosecha diferentes, en los tres productos hortícolas de estudio a

fin de buscar la relación entre la producción de estas sustancias y el punto de cosecha.

También, se utilizó el mismo paquete estadístico para una comparación general de los

resultados obtenidos entre los tres puntos de cosecha y los tres productos de estudio para

determinar entre estos puntos de cosecha cual presentaba el mejor comportamiento en

cuanto a la mayor producción de las sustancias evaluadas. Los factores utilizados para el

análisis ANOVA fueron los tres productos de estudio cebolla en rama, papa criolla y

cilantro que se evaluaron separadamente, la variable independiente fue el estado de cosecha

(1, 2 y 3) y las variables de respuesta los colorantes clorofila-a, clorofila-b y β-caroteno

determinados por método espectrofotométrico a las longitudes de onda indicadas para cada

uno. La definición de los tiempos de cosecha se hizo considerando el tiempo en que el

cultivo se ha desarrollado llegando a la madurez fisiológica y el tiempo de cosecha

máximo recomendado para su consumo. Las concentraciones de colorantes se expresaron

como la media de las tres réplicas. Para cada producto se hizo una ANOVA con un valor de

significancia (p < 0,05).

3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis estadístico arrojó diferencia significativa (*) entre los estados de cosecha 1 y 2,

al agrupar los datos de manera general de los tres productos evaluados; siendo mayor la

concentración de los tres colorantes analizados en el estado 1. Se obtuvo una diferencia

significativa entre las concentraciones de β-caroteno y clorofila-a y entre las

concentraciones de β-caroteno y clorofila-b, con un valor p menor a 0,05 (valor p = 0,002);

siendo el β-caroteno, el compuesto predominante para la papa criolla a los 110 días de

cosecha, con un valor de 0,00511 mol/g s.s; pigmento que se relaciona con el color amarillo

característico de la papa criolla. En la figura 1 se observa que las hojas de cilantro

presentaron la mayor cantidad de clorofila-a, 0,05 mol/g s.s aproximadamente para los tres

estados de cosecha. A fin de explicar el comportamiento de los colorantes en los tres

productos estudiados, respecto a otros estudios, se debe tener en cuenta que la clorofila-a,

absorbe principalmente luz azul-violeta y roja y participa directamente en las reacciones

luminosas (se ve verde porque refleja principalmente la luz verde) y la clorofila-b, absorbe

principalmente la luz azul y anaranjada, y refleja amarillo-verdosa. Asimismo, la clorofila-b

no participa directamente en las reacciones luminosas, pero amplía el rango de luz que una

planta puede utilizar al concentrar la energía absorbida por la clorofila-a, la cual puede usar

esa energía en las reacciones luminosas, permitiendo esto que el color verde, presente en

productos con alto contenido de clorofila-a, sea reflejado con mayor intensidad y a su vez

percibido por el ojo humano. Los β-carotenos, de la misma manera que lo hace la clorofila-

b, pasan la energía a la clorofila-a, además de cumplir una función protectora disipando la



energía luminosa en exceso que de otro modo perjudicaría a esta última [Campbell et al.,

2001].

De igual forma, el análisis estadístico aplicado arrojó diferencia significativa (*) entre los

contenidos β-caroteno y clorofila-b de los tres productos de estudio, obteniéndose el mayor

contenido de β-caroteno y clorofila-b en cilantro de los tres productos evaluados (p < 0,05).

Comparando los resultados obtenidos, con resultados reportados por otros investigadores

como Gazdaru y Iorga, [2002] quienes determinaron el contenido de β-caroteno y clorofila-

b en espinaca, como 90 µmol/g s.s y 120 µmol/g s.s, respectivamente; y Burns et al. [2003]

reportaron β-caroteno para papa dulce 93,5 µmol/g s.s, mientras que de clorofila-b: 1.035

µmol/g s.s en lechuga y 103 µmol/g s.s en brócoli; comparando con los datos obtenidos

para el cilantro cosechado en la Granja Tesorito, se observa que las concentraciones

máximas de β-caroteno en hojas fueron 510 µmol/g s.s y 550 µmol/g s.s de clorofila-b en el

tallo. Estos resultados demuestran que el cilantro puede convertirse en una fuente

promisoria de colorantes naturales y que debe estudiarse con mayor precisión los

contenidos de colorantes, los procesos de obtención y de separación de estas sustancias que

tienen una amplia utilidad industrial

Figura 1. Concentración de clorofila-a, clorofila-b, y β-caroteno, respecto al tiempo de cosecha,

para hojas y tallo del cilantro y cebolla de rama y papa criolla entera

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Hojas Tallo Hojas Tallo Entera

Cebolla de rama Cilantro Papa criolla

Co

nc

en

tra

ció

n (

Mo

les

/g s

.s)

Estado de cosecha

Interacción estado de cosecha, parte de la planta, producto - colorante

Clorofila A

β-caroteno

Clorofila B



4 CONCLUSIONES

En conclusión de este estudio que cuantificó las concentraciones de los colorantes medidos

en papa criolla, cilantro y cebolla de rama cultivados en la granja Tesorito en Caldas,

mostraron variación con el estado de cosecha, presentándose la mayor cantidad en los

estados de madurez 1 y 2 para la cebolla y el cilantro. Estos resultados preliminares

sugieren que a nivel industrial se podrían utilizar productos cosechados con un estado de

madurez inicial para obtener extractos con mayores contenidos de clorofila-a, clorofila-b y

β-caroteno, disminuyendo de esta forma el tiempo de cosecha, además que podrían ser

sugeridas como vegetales de interés para su fomento en dietas saludables.

Se recomienda realizar estudios posteriores a la papa criolla (Solanum phureja) variedad

Yema de Huevo Pastusa, cebolla de rama (Allium fistulosum Linnaeus) variedad Junca y

cilantro (Coriandrum sativum) variedad Slow Bolt que permitan evaluar la estabilidad de

los productos y los rendimientos industriales para su posible explotación como fuentes de

colorantes. Los contenidos de colorantes en las diferentes partes de las plantas, han

demostrado que los tallos del cilantro y las hojas de la cebolla de rama resultan ser

interesantes para ser explorados en nuevos estudios que proporcionen la información

necesaria para futuras explotaciones de éstas partes de las hortalizas que generalmente son

consideradas de menor valor o descartadas y poder así darles un valor agregado.

5 AGRADECIMIENTOS

A la Vicerrectoría de Investigaciones y Postgrados de la Universidad de Caldas por la

financiación de este trabajo de investigación.

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2012 montoya & ceballos - colorantes en cilantro, cebolla y papa criolla

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