monografia extraccion de antocianina
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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS E INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL
INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
TRABAJO MONOGRÁFICO:
“EXTRACCION DEL COLORANTE ANTOCIANINA A PARTIR DEL MAIZ
MORADO Y SU APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA”
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS
Presentado por:
Bach. MEDINA REGALADO, Gina
Asesor:
Ing. RODRIGUEZ NUÑEZ, José Luis
HUACHO – PERU
2012
i
INDICE GENERAL
INDICE DE CUADROS iv
INDICE DE FIGURAS v
RESUMEN
INTRODUCCION 2
CAPITULO I EL MAIZ MORADO, CARACTERÍSTICAS Y USOS 4
1.1. Generalidades 4
1.2. Clasificación taxonómica del maíz morado 5
1.3. Variedades del maíz morado 6
1.4. Características genéticas del maíz morado 6
1.5. Composición química del maíz morado 7
1.6. Usos y beneficios del maíz morado 8
1.6.1. Usos 8
1.6.2. Beneficios 8
CAPITULO II LA ANTIOCIANINA, CARACTERISTICAS,
PROPIEDADES Y USOS 10
2.1. Antocianina, fuentes, características y usos. 10
2.1.1. Principio colorante del maíz morado 11
2.1.2. Usos de la antocianinas 12
2.2. Naturaleza química de antocianinas 13
2.3. Factores que influyen en la estabilidad de las antocianinas 14
a. pH 15
ii
b. Temperatura 16
c. Oxigeno y peróxido de hidrogeno 17
d. Luz 18
e. Acido ascórbico 18
f. Metales 18
g. Azucares 19
h. Enzimas 20
i. Reacciones de condensación 20
CAPITULO III METODOS DE EXTRACCION DE LA ANTOCIANINA 22
3.1. Antecedentes 22
3.1.1. A nivel internacional 22
3.1.2. A nivel nacional 23
3.2. Detección y aislamiento de antocianinas 25
a. métodos cualitativos 25
b. métodos cuantitativos 26
3.3. Extracción de la materia colorante 26
3.3.1. Acciones previas a la extracción 27
a. Purificación 27
b. Concentración 27
c. Secado 28
3.3.2. Factores que influyen en la extracción 29
a. Temperatura 29
b. Tamaño de partícula 30
iii
c. Agitación del solvente 30
d. Tiempo de extracción 31
e. Equilibrio entre en solvente y el soluto 31
f. Numero de lavados 31
g. Calidad de solvente 31
3.3.3. Métodos de extracción 32
a. Extracción por maceración 32
b. Extracción por el método de agitación mecánica o difusión 33
c. Extracción de cocciones 33
d. Lixiviación 33
3.4. Diagrama de proceso de extracción 35
3.4.1. Descripción del flujo de operaciones 36
3.5. Factores que influyen en el rendimiento del colorante 37
a. Influencia del tamaño de partícula 37
b. Influencia de diferentes enzimas en la extracción de antocianinas 39
c. Influencia por maceración 40
d. Influencia por calentamiento 51
e. Influencia por maceración con el uso de enzimas 54
CAPITULO IV APLICACIÓN DE LA ANTOCIANINA EXTRAIDA DEL
MAIZ MORADO EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 55
CONCLUSIONES 58
BIBLIOGRAFIA 59
iv
ÍNDICE DE CUADROS
01. Composición química del maíz morado y de la coronta (contenido en 100g) 7
02. Antocianinas presentes en frutas y verduras 10
03. Contenido de antocianinas de la coronta y del grano de maíz morado 11
04. Influencia del tamaño de partícula en la extracción de antocianinas
de coronta de maíz morado 37
05. Evaluación de la influencia del tamaño de partícula en la extracción
de antocianinas 38
06. Evaluación de la extracción de antocianinas de l a coronta con el uso
de enzimas 39
07. Influencia del tiempo de maceración en la extracción de antocianinas. 40
08. Influencia de la relación materia prima / solvente de maceración
en la extracción de antocianinas 42
09. Influencia de la relación materia prima/solvente de maceración
en la extracción de antocianinas en dos etapas 42
10. Influencia de la relación materia prima/solvente de maceración y
extracción de antocianinas a diferentes temperaturas 44
11. Influencia del ácido empleado en la maceración par a la extracción
de antocianinas 45
12. Influencia del solvente y del pH utilizado en la maceración
para la extracción de antocianinas 46
13. Influencia de la concentración de ácido en la extracción de antocianinas
v
por maceración 48
14. Influencia de la temperatura de maceración e n la extracción de antocianinas 50
15. Influencia del número de etapas e n la extracción de antocianinas 51
16. Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la extracción
de antocianinas (expresado en mg acyt/100 g) 52
17. Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en el contenido
de sólidos totales del extracto 53
18. Evaluación de la influencia de la concentración de enzima en la extracción
de antocianinas de la coronta 54
19. Color de los yogures teñidos con los extractos de antocianinas 56
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
01. Antocianinas naturalmente existentes 14
02. Flujo general de operaciones para la obtención de antocianinas de maíz
Morado 35
RESUMEN
El presente trabajo titulado “Extracción del colorante antocianina a partir del maíz morado
y su aplicación en la Industria Alimentaria” tuvo como objetivos: Conocer los aspectos
relacionados con el colorante antocianina, sus características químicas-físicas y .los
productos que los contienen, así como, los diferentes métodos de extracción y determinar
el método de extracción óptimo de antocianina, a partir del maíz morado.
En el trabajo se aplicó el método descriptivo y analítico, se recopiló información de
diversas fuentes y se procedió a su análisis, ordenamiento y obtención de conclusiones.
Los resultados y conclusiones a las que se llegaron en el trabajo son los siguientes:
La extracción se realiza por varios métodos; método de maceración, calentamiento,
cocción, lixiviación, siendo el método de maceración el de mayor rendimiento; en este tipo
de extracción los factores a controlar son tamaño de partícula, tiempo de maceración,
relación de materia prima solvente, temperatura.
En la extracción de antocianina se obtiene los mejores resultados cuando la coronta molida
es de menor tamaño de partícula(<150µm) y e s pasada dos veces por el molino coloidal..
Por cada 100g de maíz se obtiene 43.06mg de antocianinas a partir del grano entero,
130.88mg a partir del grano molido y 104.36mg a partir de la coronta molida.
La aplicación del colorante de maíz morado como pigmento en alimentos ha estado limitada
por su susceptibilidad, entre otros factores, al pH y a la temperatura, por lo que es viable
colorear alimentos de bajo pH.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad existe una creciente demanda en el uso de colorantes de origen natural, en
remplazo de los colorantes artificiales, utilizados en la industria procesadora de alimentos;
productos como el maíz morado, camote, manzana, fresa, cebolla, entre otros contienen el
colorante antocianina, que puede ser extraído utilizando métodos de extracción adecuados;
esta realidad ha generado el interés por investigar sobre los colorantes naturales y los
métodos de extracción a utilizar, así como su aplicación en la industria de alimentos.
El presente trabajo “Extracción de Colorante (antocianina) a partir del maíz morado y su
aplicación en la Industria Alimentaria” tuvo como objetivos:
- Conocer los aspectos relacionados con el colorante antocianina, sus características
químicas-físicas: y en que productos se le encuentra.
- Conocer los diferentes métodos de extracción de antocianina, a partir del maíz morado
En el desarrollo del trabajo se aplicó el método descriptivo consistente en la recopilación de
información, de fuentes secundarias textos, revistas científicas, boletines, la misma que fue
analizada, procesada y ordenada para su presentación y obtención de conclusiones
La información que se presenta en el trabajo está estructurada en cuatro capítulos que
comprenden: El maíz morado, características y usos, La antocianina, características,
propiedades y usos, Métodos de extracción de la antocianina y Aplicación de la
antocianina extraída del maíz morado en la industria alimentaria
Como conclusiones del trabajo puede mencionarse:
3
- En la extracción por maceración, los factores que influyen en la extracción son: tamaño
de partícula, tiempo de maceración, relación materia prima (m)/solvente(s), evaluación
de solventes (ácidos y su concentración) y temperatura de maceración.
- En la extracción por calentamiento, donde se evalúa número de etapas de extracción,
el tiempo y la temperatura de extracción.
- Por maceración utilizando enzimas, el factor que influye en la extracción es la
concentración de la enzima en la extracción de la antocianina del maíz morado.
Las aplicación es de la antocianina del maíz morado son diversas en lo alimentario y no
alimentario; porque imparten color a bebidas, dulces y confites, productos de panadería,
vegetales, conservas de pescado, grasas y aceites, mermeladas y jaleas, frutas confitadas y
en almíbar, jarabes de frutas, sopas y saborizantes. También se utilizan en la preparación
de refrescos (chicha morada), dulces (mazamorra de maíz morado), coloración de jugos de
frutas (fresa), vermouth, vinos y vinagres.
La incorporación de pigmentos de maíz morado (antocianinas) a alimentos, tiene la
ventaja no sólo de impartir color, sino que por las propiedades antioxidantes que poseen,
se pueden considerar como alimentos funcionales
CAPITULO I
EL MAIZ MORADO, CARACTERÍSTICAS Y USOS
1.1. GENERALIDADES.
El maíz morado es un conjunto de variedades de Zea mays que poseen un fruto
(infrutescencia) de color morado. Crecen en los Andes del Perú , Bolivia y
Argentina , dispersos y cultivados también en las costas del territorio peruano, desde
mucho antes de los Incas.
Desde la época precolombina, es el cereal de mayor importancia como producto
básico en la alimentación, como originario del continente americano. En Perú, el
maíz morado se desarrolla entre los 1.200 a más de 4.000 m.s.n.m con muchos
contrastes debido a los variados microclimas que se presentan en la cordillera de
Los Andes.
Existen diferentes variedades de maíz morado todas derivadas de un línea más
ancestral denominada "Kculli".
Dentro de su composición se encuentra las antocianinas, pigmento natural muy
requerida en la industria alimentaria, que en los últimos años ha generado un gran
interés, sobre todo en los países desarrollados, donde se restringe el uso de
colorantes artificiales o sintéticos. (Sevilla y Valdez, 1985).
5
1.2. CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA DEL MAÍZ MORADO.
La clasificación taxonómica del maíz morado es la siguiente:
Reino : Vegetal
División : Tracheophyta
Clase : Angiosperma
Orden : Gramideas
Familia : Gramideae
Género : Zea
Especie : Zea Mays
1.3. VARIEDADES DE MAÍZ MORADO.
Hay diferentes variedades de maíz morado, todas ellas provienen de una raza
ancestral denominada “Kculli” que todavía se cultiva en el Perú. Las formas más
típicas están casi extinguidas. La raza Kculli es muy antigua, restos arqueológicos
con mazorcas típicas de esta raza se han encontrado en Ica, Paracas, Nazca y otros
lugares de la costa central cuya antigüedad se estima por lo menos en 2500 años.
También se encuentran mazorcas moldeadas, con las características de la raza, en la
cerámica Mochica (Sevilla y Valdez, 1985).
En el Perú existen muchas variedades de maíz morado. A continuación se describen
a las principales (Sevilla y Valdez, 1985):
Cuzco Morado: Relacionado a la raza Cuzco gigante. Es tardía, de granos
grandes, dispuestos en mazorcas con hileras muy bien definidas. Se le cultiva
en diferentes lugares en zonas intermedias de altitud en los departamentos de
Cuzco y Apurimac.
6
Morado Canteño: Muy similar a la raza Cuzco morado, aunque de menores
dimensiones. Se cultiva especialmente en las partes más altas del valle del
Chillón, en el departamento de Lima., hasta los 2500 msnm. Es la variedad
más consumida en los mercados de Lima.
Morado de Caraz: Derivada de las razas Ancashino y Alazán. Recibe este
nombre porque se le cultiva en la localidad de Caraz, en el Callejón de
Huaylas, en extensiones relativamente grandes. Es de precocidad intermedia y
tiene la ventaja que puede adaptarse también a la costa. Entre las variedades
tradicionales es la que muestra mayor capacidad de rendimiento y la que
presenta la tusa más pigmentada.
Arequipeño: Similar al Cuzco Morado, pero más pequeño. La tusa no tiene
mucha coloración. Es bastante precoz.
Negro de Junín: Variedad precoz de grano grande, negro, dispuesto
irregularmente en una mazorca corta y redondeada. Se le encuentra en la
sierra, centro y sur.
Variedad mejorada: La única que existe produciéndose es la PMV -581,
desarrollado por el Programa de Maíz de la UNALM.
1.4. CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS DEL MAÍZ MORADO.
Se conoce un gran número de variedades de maíz morado que se diferencian por la
forma y tamaño de las mazorcas, por el número de hileras que varían de 8 a 12, por
el tamaño, forma y color del pericarpio de los granos y por otras características
morfológicas. El color de la planta varía de verde a morado oscuro, pero la lígula de
las hojas y de las anteras son invariables teniendo siempre un color morado oscuro.
7
La diferencia entre un maíz fuertemente pigmentado y un maíz normal es originada
por muchos genes. Los genes que se dan a continuación son necesarios para que el
pericarpio sea morado: ( Paralelo del Locus P, en cromosoma 1), que produce
normalmente pericarpio rojo y tusa roja; P (alelo dominante en el cromosoma 6),
produce color púrpura morado, causada por genes cuantitativos con efectos
menores. Se supone que son muchos, porque a través de la selección la población
se va haciendo cada vez más oscura, ocupando el pigmento todo el tejido de la tusa.
Además de los genes mayores que están presentes al menos en 5 de los 10
cromosomas del maíz, existen genes menores que deben estar distribuidos en los 10
cromosomas (Fopex, 1985)
1.5. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MAÍZ M ORADO.
La composición química del maíz morado y la coronta, según Collazos (1962) y
Fernández (1995), se reporta en el Cuadro 01.
Cuadro 01: Composición Química del Maíz Morado y de la Coronta
(Contenido en 100g)
Componentes Porcentaje (b . h)
Maíz Grano Coronta
Humedad
Proteína
Grasa
Fibra
Cenizas
Carbohidratos
11.4
6.7
1.5
1.8
1.7
76.9
11.20
3.74
0.32
24.01
3.29
57.44
Fuente: Collazos (1962).
8
1.6. USOS Y BENEFICIOS DEL MAIZ MORADO.
1.6.1. Usos.
El origen del maíz morado es muy remoto y el uso de su extracto es también
antiguo. Según datos de los historiadores se sabe que el maíz era empleado en la
alimentación como bebida, con él se elaboraba, la “chicha” que viene a ser una
bebida fermentada.
El uso de su extracto sufrió un cambio con el tiempo así es como en la colonia, por
influencia de la repostería española y por el ingenio de las amas de casa criollas,
aparecieron la “mazamorra” y la “chicha” morada de sabores exquisitos (Fernández,
1977).
Actualmente el maíz morado es usado a nivel casero, como colorante natural y
saborizante en bebidas y otros preparados alimenticios como la “mazamorra
morada”. A nivel industrial, con fines de obtener colorantes se utiliza únicamente la
coronta por el significativo porcentaje de antocianinas; sin embargo también se
puede aprovechar el grano para la ex tracción de almidones y/o derivados o en la
elaboración de alimentos balanceados para animales.
Las antocianinas extraídas de maíz morado se utiliza en la elaboración de yogurt
(Salinas, Rubio y Díaz; 2005).
1.6.2. Beneficios.
Baja la presión sanguínea
Baja el colesterol
Promueve la buena circulación sanguínea
9
Protege los vasos sanguíneos del daño oxidante
Mejora la microcirculación
Es anti-inflamatorio
Fomenta la regeneración del tejido conectivo
Promueve la formación de colágeno
Elimina los radicales libres
CAPITULO II
LA ANTIOCIANINA, CARACTERISTICAS, PROPIEDADES Y USOS
2.1. ANTOCIANINA, FUENTES, CARACTERISTICAS Y USOS.
Las Antocianinas son uno de los numerosos pigmentos que se hallan en solución
en la savia alveolar. Las innumerables tonalidades de azul, púrpura, violeta, malva
y magenta y casi todas las tonalidades rojas de las flores, hojas, frutas y tallos de
las plantas son debido a diferentes tipos de antocianinas. Las antocianinas, aunque
muy numerosa, poseen una estructura similar. La amplia variedad de sus colores se
debe a ligeras alteraciones en la molécula básica, sin afectar la estructura molecular
fundamental. Araujo (1995).
Cuadro 02. Antocianinas presentes en frutas y verduras
FRUTA ANTOCIANINA
Manzana
Cianidina-3-galactósido
Cianidina-3-arabinósido
Cianidina-7- arabinósido
Fresa
Pelargonidina-3-glucósido
Pelargonidina-3-galactósido
Cianidina-3-glucósido
Mora negra Cianidina-3-glucósido
Naranja Cianidina-3-glucósido
Delfinidina-3-glucósido
Maíz morado
Cianidina-3-glucósido
Pelargonidina-3-glucósido
Peonidina-3-glucósido
Cebolla Cianidina-3-laminariobiósido
Cianidina-3-monósido
Fuente: Araujo (1995.)
11
2.1.1. Principio colorante del maíz morado.
El principio colorante del maíz morado se basa en la existencia de la antocianina,
la que se encuentra en mayor cantidad en la coronta y en menores proporciones
en el pericarpio (cáscara) del grano.
Nakatani et al. (1979), caracterizaron la antocianina presente en el maíz
morado boliviano (Zea mays L). La longitud de onda máxima (339 nm) del
aglucón fue idéntica con la de la auténtica cianidina. El componente azúcar
fue identificada como glucosa. Consecuentemente, de la base de estas
evidencias, el mayor pigmento presente en granos y tusas de maíz morado
fue identificado como cianidina 3-glucósido.
Arias (1958), encuentra resultados de pruebas cualitativas que le permiten afirmar
que el grupo predominante, en el colorante de maíz morado, es el que
corresponde al cloruro de cianidina. No obstante, Fernández (1977) encuentra
que el pigmento corresponde a los grupos antocianicos pelargonidina e
hirsutidina.
Cuadro 03. Contenido de antocianinas de la coronta y del grano de maíz morado.
MUESTRA CONTENIDO DE
ANTIOCIANINA
(mg/10g)
)
RENDIMIENTO (%)
Coronta
Grano
Grano molido
TOTAL
610.998
51.935
157.841
768.839
79.47
6.75
20.53
100.00
Fuente: Fernández (1995.)
12
2.1.2. Usos de las antocianinas.
Las Antocianinas imparten color a bebidas, dulces y confites, productos de
panadería, vegetales, conservas de pescado, grasas y aceites, mermeladas y
jaleas, frutas confitadas y en almíbar, jarabes de frutas, sopas y
saborizantes.
Las Antocianinas del Maíz Morado, se usan en la preparación de refrescos
(chicha morada), dulces (mazamorra de maíz morado), coloración de jugos
de frutas (fresa) y también en vermouth, vinos y vinagres. En Japón se
utilizan para colorear caramelos, helados y bebidas.
El uso farmacéutico de las Antocianinas es reconocido en Oftalmología,
por sus propiedades de incrementar la agudeza visual y mejorar la visión
nocturna; para el tratamiento de diversos trastornos de circulación de la
sangre (Colesterol) y recientemente se concluyó que el principio activo del
Maíz Morado, evita la presencia de cáncer al intestino grueso
Este colorante natural tiene un potencial benéfico para la salud; por tratarse
de un rico antioxidante con propiedades medicinales comprobadas a nivel
mundial; entre ellas:
- Promueve la reducción del colesterol y la baja de presión arterial
- Estabiliza y protege la capilaridad de las arterias
13
2.2. NATURALEZA QUÍMICA DE LAS ANTOCIANINAS.
Las antocianinas son sales (flavylium) derivados principalmente de las
antocianidinas (aglycones o aglucones): Pelargonidina (I), Cianidina (II), Peonidina
(III), Delfinidina (IV), Petunidina (V) y Malvidina (VI). La cianidina ocurre al nivel
menos evolucionado. Las otras antocianidinas que ocurren en la naturaleza son
derivados de una adición genéticamente controlada, remoción o metilación del
grupo hidróxilo en el anillo B o estructura flavilium, tal como se puede observar en
la Figura 1.
La glicosidación de estos pigmentos en posiciones 3,5 ó 7 o una combinación de
éstos, resulta en la formación de antocianinas. El azúcar en la molécula confiere
solubilidad y estabilidad a las antocianinas. Las antocianinas siempre ocurren en la
naturaleza en formas glicosídicas. Sin embargo, la ocurrencia de glucógenos libres
ha sido reportada de tiempo en tiempo. Es inusual que estos compuestos se
presenten en la naturaleza considerando su inestabilidad e insolubilidad en agua. La
naturaleza anfotérica es una propiedad característica de estos componentes. Debido
a esto, las antocianinas se comportan ya sea como ácido o base, dependiendo de la
naturaleza del medio (Shrikande, 1976).
Los azúcares unidos al aglucón mediante enlace glicosídico son pentosas, hexosas,
biosas y triosas. Basado en la posición de aleación y en la naturaleza de los azúcares
sustituyentes, los siguientes grupos son distin guidos: 3-monósidos, 3-biósidos, 3.5-
dimonósídos, 5 -biósidos, 5- monósidos y 3 -triósidos. Menos frecuente estos
pigmentos pueden ser acilados, ácidos alifáticos (acético, malónico) o aromáticos
14
(p-hydroxi-benzoico, p-cumárico, cafeíco, ferúlico y sinápico) pueden ser ligados al
azúcar unida a la 3 posición del pigmento.
I – Pelargonidina R1 = R2 = H
II – Cianidina R1 = OH ; R2 = H
III – Peonidina R1 = OCH3 ; R2 = H
IV - Delphinidina R1 = R2 = OH
V - Petunidina R1 = OCH3 ; R2 = OH
VI- Malvidina R1 = R2 = OCH3
Figura 01. Antocianinas naturalmente existentes 2.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DE LAS
ANTOCIANINAS
Siendo deficientes de electrones, el núcleo flavilium de las antocianinas es
altamente reactivo y estos compuestos, por tanto, rápidamente cambian hasta
estructuras indeseables y cambian de color bajo la diversidad de condiciones
empleadas en el procesamiento y almacenamiento de productos alimenticios.
Amplia evidencia ha sido acumulada durante los pasados años que indica el rango
de destrucción de pigmentos antocianicos es acelerada por un pH alto, presencia de
oxígeno, alta temperatura, presencia de ácido ascórbico, azúcares, enzimas, etc .
(Shrikande, 1976).
15
a. pH.
El color presentado por las antocianinas es grandemente influenciado por el pH
del medio (Timberlake 1980). En el rango de pH ácido (1.0 o menos), los
pigmentos antociánicos existen enteramente en la forma de sal flavilium que da
el color rojo. Cuando se incrementa el pH en el rango de 4.0 a 5.0, la solución
viene a ser menos coloreada. Esta decoloración es causada por la transformación
de la sal flavilium de color rojo a la base carbinol de menos color. El
incremento en el pH de las soluciones de antocianina da un color
púrpura causado por la formación o estabilización de la forma de base
anhidro quinoidal de los pigmentos. A pH comprendido entre 7 y 8, la
anhidrobase se ioniza nuevamente y los pigmentos muestran un profundo
color azul. En el almacenamiento de pigmentos en soluciones con este rango de
pH, o posterior incremento del pH, el color azul cambia ligeramente al
amarillo. Este color amarillo es causado por la formación de la calcona vía
fisión del anillo de la anhidrobase. Cuando las soluciones de Antocianinas son
acidificadas a pH menor o igual que 1.0, los pigmentos se convierten
cuantitativamente en una forma de sales de flavilium coloreados nuevamente de
rojo. Estos cambios estructurales, menciona Hrazdina (1974), fueron observados
en antocianinas en su forma natural y a sales de flavilium sintéticas.
En vegetales y frutas p rocesadas, el color dado por las antocianinas so n
enteramente dependientes del pH y con frecuencia, el color mejora
notablemente con un ajuste pequeño del pH. Esto es posible porque a un pH de
2.0 a 5.0, rango general de pH de muchas frutas y subproductos, existe un
16
equilibrio entre la forma de sal de flavilio de color rojo, la base carbinol
decoloreada y la forma de base anhidro de color púrpura; y este equilibrio puede
ser cambiado a la forma coloreada por acidificación.
b. Temperatura
Muchos estudios sobre la estabilidad de las antocianinas han indicado que estos
pigmentos son fácilmente degradados por el calor, El porcentaje de degradación
depende de la estructura de la antocianina, Adams (1973), mencionado por
Furia (1978), concluyó que en el rango de pH de 2 a 4, la principal vía de
degradación térmica de las antocianinas es la hidrólisis de la molécula de
azúcar, seguido por la transformación de la antocianidina resultante a una
calcona o alfadicetona (coloración amarillo pálido). Las antocianinas son
reconocidas al variar el porcentaje de hidrólisis (Harborne 1958). Esto ha
sido demostrado por Robinson, et al., 1966, citado por Shrikhande (1976),
quienes incorporaron mono y diglucósidos de uvas rojas a los vinos blancos
evaluando la estabilidad antes y después de almacenar los vinos a 48° C por
21 días. Ellos concluyeron que los monoglucósidos muestran mayor tendencia
a la decoloración bajo almacenamiento que los diglucósidos, aunque este
último grupo mostró un aumento de color marrón. Ellos observaron también
que el grado de hidroxilación de la molécula también afectaba la estabilidad
de la antocianina. Peonidina y malvidina proporcionan mayor estabilidad,
mientras que la delfinidina monoglucósida es menos estable.
17
Hrazdina et al (1970), observaron que la estabilidad de los pigmentos va en
incremento cuando se aumentan los grupos metoxilos y decrecen cuando se
aumentan los grupos hidroxilo.
En vinos, los más estables fueron la malvidina 3,5 -diglucósidos seguidos
de peonidina, petunidina, cianidina y delfinidina 3,5-diglucósidos.
La velocidad de degradación de las antocianinas aumenta al elevar la
temperatura. Existe una relación logarítmica entre la retención del color y la
temperatura de los procesos de esterilización o almacenamiento. Por eso para
mejorar la retención de los pigmentos, se aconseja la aplicación de
tratamientos de alta temperatura, corto tiempo y el almacenamiento a bajas
temperaturas. A título de ejemplo, podría decirse que el tiempo de
calentamiento a 100°C, para la destrucción del 50% de pigmentos (vida
media) es del orden de 1 hora; a 28°C (condiciones tropicales), unos 10 días;
a 20°C, 50 -66 días, y a 0°C aproximadamente 10 meses (Markakis, 1974).
c. Oxígeno y peróxido de hidrógeno
Conjuntamente con la temperatura, el oxígeno es el agente a celerativo
más específico en la degradación de pigmentos antociánicos en diversas
frutas y vegetales (Nebesky et al, 1969).
Daravingas y Cain (1968), demostraron que la retención de antocianinas en
zarzamoras enlatadas mejoraba notablemente al realizar el envasado en
atmósfera de nitrógeno o con vacío, comparados con aquellas llenadas en
atmósfera normal (condiciones aeróbicas).
18
En cuanto a la acción del peróxido de hidrógeno se ha sugerido la posibilidad de
que la destrucción inducida por el ácido ascórbico de antocianinas en fresas
procesadas sea debida al H2O2 formado durante la oxidación de este ácido
(Shondeimer y Kertesz, 1948).
d. Luz
El efecto que tiene la exposición a la luz de los pigmentos antociánicos no está
bien estudiado hasta el momento lo que conduce a cierta confusión. Los
aglucones son rápidamente afectados por la luz. La cianidina expuesta en medio
ácido a la luz difusa decrece su concentración en 10% en 6 horas y a la luz
directa del sol, la pérdida es del 95%. La pérdida producida en glucósidos no
ha sido aún bien determinada (Harper, 1957).
e. Ácido ascórbico y oxígeno
Si bien la presencia de ácido ascórbico en jugo de frutas es
nutricionalmente importante, éste tiene un efecto perjudicial para las
antocianinas. Beattie et al . (1974), fueron los primeros en mostrar los
cambios en el color que ocurren conjuntamente con pérdida progresiva de
ácido ascórbico. Starr y Francis (1968), demostraron el efecto del oxígeno y
ácido ascórbico en el jugo del coctel de arándanos, A niveles más altos de
oxígeno y ácido ascórbico se tienen menor estabilidad del pigmento.
f. Metales
Las antocianinas son únicamente estables en condiciones fuertemente ácidas. A
causa de la inestabilidad de sus bases anhidro, estos compuestos favorecen la
decoloración en el rango de pH de 4 a 6. Es muy posible que las antocianinas
19
en su estado original, existen efectivamente en forma estable, ya que muchas
frutas se encuentran en este rango de pH.
Varios investigadores han señalado que las antocianinas se estabilizan a través
de la formación de complejos metálicos. Esto es evidente, ya que por ejemplo
la adición del cloruro de aluminio ha sido bastante reconocida como un método
de diferenciación de antocianinas o antocianidinas con dos grupos hidroxilo
adyacentes al anillo B, de aquellas con solamente un grupo oxidrilo libre. Por
ejemplo, Sistrunk y Cash (1970), estabilizaron el color del puré de fresas con la
adición de sales de estaño; mientras que Wrolstad y Erlandson (1973) llegaron a
la conclusión de que la estabilización del color rojo no fue debida al complejo
de estaño con el principal pigmento (pelargonidina -3-glucósido), sino que
ocurrió con Cianidinas liberadas de leucocianidinas incoloras. Starr y Francis
(1973) estudiaron el efecto del cobre, fierro, aluminio y estaño sobre la
estabilidad del color del jugo de arándanos.
g. Azúcares
La función de los azúcares sobre la estabilidad de las antocianinas es muy
compleja. Se ha observado que la fructuosa es más perjudicial que la glucosa y
que la sucrosa Con los pigmentos extraídos del jugo de uvas “concord”, la
sucrosa fue más perjudicial que la glucosa.
Esto nos indica que las especies reactivas en la degradación de antocianinas
son furfural (F) e Hidroximetilfurfural (HMF) (Furia, 1978).
Por lo tanto, son aún oscuras las informaciones respecto a los productos
de degradación de antocianinas por los azúcares.
20
h. Enzimas
En frutas recién cosechadas, la pérdida de antocianina ha sido atribuida a
la actividad del sistema enzimático antocianasa y fenolasa (Wagen, et al.,
1960); Sakamura, et al. (1965), mencionado por Shrikande (1976). La
antocianasa hidroliza el protector 3-glicósido de las antocianinas para producir
azúcares libres y agliconas inestables.
Junto a la antocianasa, la polifenoloxidasa puede también contribuir a la
destrucción de la antocianina por medio de la oxidación acoplada. Tratándose
de compuestos polifenólicos, cabe esperar que resulten afectados por la
polifenoloxidasa, pero no se ha confirmado la existencia de enzimas específicas
oxidantes de las antocianinas. Se ha demostrado que las peroxidasas actúan
sobre las antocianinas decolorándolos rápidamente en presencia de catecol. Se
admite que este último actúa de compuesto intermediario, siendo oxidado, en
primer lugar, por la acción de la enzima, a 0 - quinona, luego a su vez el
antociano (Yufera, 1979).
i. Reacciones de condensación
Esto ha sido frecuentemente observado cuando aquellos jugos de frutas son
almacenados por largos períodos de tiempo en donde pierden su típico color
rojo, apareciendo simultáneamente colores marrón o rojo ladrillo. Por
ejemplo, en la mermelada de fresa, después de un año de almacenamiento a
temperatura ambiente, ya no aparece ninguna antocianina; ésta aparece de
un color marrón rojizo. Es casual que los productos de degradación del
pigmento también sean coloreados. Diversos productos complejos de
21
condensación (peso molecular de 77’000,000) han sido aislados, así, en el
jugo de una variedad de moras enlatadas se encontró pectinas, proteínas,
metales y polifenoles. En el jugo de uva “Concord” se encontró antocianinas
aciladas y metales (Furia, 1978).
Aunque lo mencionado anteriormente sobre la degradación de antocianinas
parece ser desalentador, desde un punto de vista de estabilidad del colorante,
esto no necesariamente es así puesto que los pigmento s son probablemente
lo suficientemente estables para acceder a los canales normales de mercadeo.
CAPITULO III
METODOS DE EXTRACCION DE LA ANTOCIANINA
3.1. ANTECEDENTES.
3.1.1. A nivel internacional.
Salinas, Rubio y Díaz (2005), Extracción y uso de pigmentos del maíz ( Zea
mays L) como colorantes en yogur.: “…Extracción y concentración del
pigmento: La extracción de las antocianinas a partir de la FPCA obtenida de cada
muestra de maíz se efectuó usando dos disolventes distintos. Uno fue etanol:
ácido acético: agua, en proporciones de 10:1:9; el otro fue metanol: ácido
acético: agua, usando exactamente las mismas proporciones. El metanol es más
efectivo que el etanol para la extracción de antocianinas, aunque su toxicidad
impide que se pueda emplear cuando las sustancias extraídas se usarán para
consumo humano. Sin embargo, la extracción se realizó con los dos disolventes
para comparar los perfiles de antocianinas obtenidos cuando se emplea uno u
otro. El extracto de antocianinas que se empleó en el yogur se extrajo a partir de
4 g de FPCA con 80 mL de solvente (mezcla de etanol: ácido acético: agua,
10:1:9 v/v). Se realizaron cuatro extracciones sucesivas. El extracto obtenido
de cada muestra, fue concentrado hasta sequedad en un Rotavapor (Laborota
4010, Heidolph Instruments, Germany), a 40 °C, y redisuelto en ácido láctico al
3 % en agua, hasta tener un volumen aproximado de 10 mL. Se colocó en
tubos ámbar y se guardó a temperatura de congelación hasta su análisis y/o
aplicación al yogur. Se verificó la concentración del extracto antes de aplicarlo al
yogur”.
23
3.1.2. A nivel nacional
Araujo (1995), Estudio de la extracción del colorante de maíz morado (Zea mays
L.) con el uso de enzimas: “…Para evaluar los principales factores que
influyen en la extracción de antocianinas de Maíz Morado ( Zea mays L.) Se
procedió a determinar el contenido de éstas en el grano y coronta y la relación
en peso de cada uno de ellos. Los granos representan el 79.21% y la coronta el
20.79% en peso del maíz morado. Tomando en cuenta estos rendimientos, se
tiene que por cada 100g de maíz morado entero se obtiene; 180.75mg de
antocianinas a partir del grano y 699.58m g a partir de la coronta molida. Por
estos resultados se decidió estudiar la extracción de antocianina a partir de la
coronta. Los parámetros óptimos de maceración de la coronta molida para la
extracción de antocianinas fueron; tiempo de 12 horas; temperatura ambiente
(20°C); solvente utilizando agua – desionizada-acidulada (ácido sulfúrico
0.1%); pH 2 del solvente; relación de coronta/ solvente 1/10. Luego de la
maceración se realizó una molienda húmeda. En una segunda etapa se estudió el
uso de enzimas (complejos enzimáticos) tendientes a optimizar la extracción de
antocianinas de la coronta, siendo el complejo enzimático Extrazyme (celulasa,
β glucanasa, hemicelulasa, pectinasa y xylanas) el que permite aumentar en
24.3% dicha extracción con respecto al método convencional sin uso de enzimas.
Luego se realizó estudios para determinar los parámetros óptimos de actividad
enzimática, tendientes a optimizar la extracción. El índice de degradación (ID) de
antocianinas, nos indicó la eficiencia de la aplicación de los parámetros.”
24
Fernández (1995), Extracción y pre-purificación de antocianinas de maíz
morado: “…En una primera e tapa se estudió la influencia de los parámetros de
maceración de la coronta y la combinación de maceración y calentamiento en el
rendimiento de la extracción de antocianinas. Las condiciones óptimas para
la extracción de antocianinas de la coronta fueron: tamaño de partícula 2
mm, solvente de maceración agua con 0.1 % de H 2SO4 (pH=2), relación
materia prima/solvente de maceración 1/12, 12 horas de maceración a 20 °C y
extracción en tres etapas a 80°C por 30 minutos cada una de ellas. En una
segunda etapa, s e estudió la purificación del extracto, mediante precipitación
con acetato de plomo básico y resinas de intercambio iónico: Amberlita®
IRC -50 y CG-50 (intercambiadores catiónicos débiles) y Tulsion® T -42
(intercambiador catiónico fuerte). Se obtuvieron bue nos resultados mediante la
precipitación con acetato de plomo básico a pH 6.0, recuperándose 90 % de
antocianinas; cuando la precipitación se realizó a pH ácido (2 a 4) los
rendimientos fueron bajos mientras que a pH alcalino (7 a 9) éstos fueron altos
pero con índices de degradación elevados” .
Quispe et al. (2006), Extracción del colorante a partir de la coronta de maíz
morado por el método de lixiviación. Revista Científica UNASAM. “…El trabajo
estudió los parámetros para la obtención de Antocianina por lixiviación de las
corontas de maíz morado de Caraz. Las corontas del maíz morado fueron
caracterizadas presentando una humedad de 12% que facilita la lixiviación, el
rendimiento en coronta con respecto a la mazorca fue de 19.52%, que generan
una relación entre la mazorca y la coronta de 5 a 1. El proceso de extracción
25
del colorante incluyó las operaciones siguientes: recepción, selección,
desgranado, molienda, lixiviación, filtración, evaporación, secado y empacado.
En el proceso de molienda por molino de martillo, la relación de reducción
óptima fue de 100:1 que permitió tener un grado de molienda fina. Para la
evaluación de la lixiviación en una sola etapa se usaron corontas molidas de
grado grueso, mediano y fino, variando la preparación del extracto acuoso
acidificado con ácido cítrico, con acidez iónica de 3.2, 3.1, 3.0; para temperaturas
de extracción de 85ºC, 90ºC y 95ºC. El rendimiento de la lixiviación se
maximiza cuando se usa coronta molida fina en agua acidulada con una acidez
iónica de 3.2 a una temperatura de 9ºC en un tiempo de contacto de 70 minutos
a volumen constante. El proceso de filtrado retiene mejor los sólidos insolubles
como medios filtrantes de 170 Mesh. La lixiviación óptima permitió un
rendimiento de 9.78% de antocianinas con la presencia de los pigmentos
pelargonidina y hirsutidina; por lo que es posible obtener antocianina por
lixiviación, con buenas características y estabilidad para el empleo en alimentos”.
3.2. DETECCIÓN Y AISLAMIENTO DE ANTOCIANINAS
a. Métodos cualitativos
La identificación de antocianinas es muy importante porque es un indicativo en
taxonomía de plantas o Bioquímica sistemática. El contenido de antocianinas
es usado también como un índice de maduración de frutas. En Ciencia de
Alimentos, las antocianinas son monitores de la calidad y de adulteración de
alimentos.
26
La identificación sistemática de antocianinas incluye 3 fases principales:
extracción, purificación e identificación.
b. Métodos cuantitativos.
Los métodos cuantitativos para antocianinas pueden ser divididos en dos
categorías:
a) Análisis de antocianinas frescas como por ejemplo las de frutas fres cas o jugo,
y
b) Análisis de antocianinas almacenados provenientes de jugos o productos
procesados.
3.3. EXTRACCIÓN DE LA MATERIA COLORANTE.
La extracción es una operación disfuncional que implica la disolución de un
soluto en un solvente. Muchos productos orgánicos naturales se separan de su
estructura original por medio de la extracción, lavado, lixiviación, etc (Treybal
1970 y Saux 1980). Se considera que el método a emplearse en la extracción está
determinado por tres factores:
Cantidad de constituyentes solubles en el material.
Naturaleza del sólido que depende del tamaño de partículas.
Distribución de sólidos solubles en el material.
En un proceso de extracción se considera tres etapas (Zapata, 1978):
Cambio de fase del soluto disolvente en el solvente.
Difusión del solvente a través del sólido hacia el exterior.
27
Contacto del solvente con las partículas del soluto, esto es en la masa de
la solución.
La primera etapa ocurre tan rápido por lo que sus efectos son despreciables
respecto a la extracción total. En las células vegetales, específicamente los
pigmentos, el material soluble se encuentra en el interior de la pared celular en
los plastidios, por lo que se hace necesario romper la pared por efecto de una
presión mecánica u osmótica que permita al contenido fluir al exterior.
3.3.1. ACCIONES PREVIAS A LA EXTRACCIÓN
a. Purificación. Es necesaria la purificación de los extractos para eliminar
materiales extraños como otras sustancias fenólicas, pectina, etc., que pueden
influenciar en la estabilidad y/o análisis de dichos pigmentos.
La purificación de antocianinas para propósitos analíticos ha sido llevada
a cabo primariamente mediante técnicas cromatografías, y tradicionalmente
por cromatografía en papel.
Varios métodos son descritos en la literatura para la purificación preliminar
de antocianinas presentes en soluciones que contienen altas concentraciones
de azúcar, tales como solvente de extracción; precipitación con acetato de
plomo, mercurio y zinc; el empleo de columnas de poliamida y resinas de
intercambio iónico.
b. Concentración. Es el proceso en el cual se separa por ebullición una parte
del líquido contenido en una disolución o suspensión. Los fines principales de
esta operación, según Brennan et al (1970) son:
28
- Como una operación intermedia de un proceso, por ejemplo, antes del
secado por atomización, secado en tambor, cristalización, etc.
- La disminución del volumen de líquido para reducir los
costos del almacenamiento, embalaje y transporte.
- Para aumentar la concentración de sólidos solubles de los
productos alimenticios, a fin de facilitar la preservación.
En el caso de pigmentos naturales, durante la evaporación, se deben
mantener baja la temperatura de ebullición y utilizar tiempos de residencia
cortos de la solución en la zona de calefacción. Las temperaturas de
ebullición se disminuyen reduciendo la presión de trabajo del
evaporador. Con ello es posible obtener diferencias de temperatura
satisfactoria con un medio de calefacción a temperaturas equivalentemente
más bajas.
Varios son los tipos de evaporadores que se pueden adquirir en el mercado.
Su clasificación se da en función a la forma, configuración de la superficie
de calefacción, y, en función de los medios empleados para proveer la
circulación con agitación del líquido.
Para productos sensibles al calor, los evaporadores rotatorios o de película
barrida son los que cada día tienen mayor aplicación.
c. Secado. Es la operación básica con la que se extrae casi toda el agua
normalmente presente en el producto alimenticio por evaporación o
sublimación, resultante de aplicarle calor en condiciones perfectamente
controladas.
29
Las razones para desecar son múltiples, siendo algunas las siguientes:
- Facilitar la manipulación en algún tratamiento posterior.
- Permitir el uso satisfactorio del producto final.
- Reducir los costos de transporte.
- Aumentar la capacidad de otros aparatos o instalaciones del proceso.
- Conservar un producto durante su almacenamiento y su transporte.
- Aumentar el valor y la utilidad de los desperdicios o los subproductos
obtenidos.
- Los métodos a usarse en esta operación según Brennan et al. (1970), se
clasifican en: Secado con aire caliente: El alimento está en contacto con
una corriente de aire caliente. El calor suministrado al producto es
principalmente por convección. Secado por contacto directo con una
superficie caliente: El calor suministrado al producto es principalmente
por conducción y Secado por aplicación de energía procedente de una
fuente radian te, de microondas o dieléctrica. Secado por congelación: Se
congela la humedad contenida en el alimento y luego se la sublima
hasta vapor, normalmente mediante la aplicación de calor en condiciones
de presión muy bajas.
3.3.2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTRACCIÓN
El proceso de extracción es afectado por varios factores como:
a. Temperatura: El calor facilita el pasaje de agua a través de las
membranas semipermeables de las células vegetales. Esta deberá ser lo
30
suficientemente alta para que permita una buena solubilidad del pigmento, sin
llegar al extremo de hidrolizar al pigmento ni de solubilizar. Muchos estudios
sobre la estabilidad de la antocianina han indicado que las antocianinas son
fácilmente degradadas por el calor.
La tasa de degradación depende de la estructura de la antocianina (Furia,
1978). Kan et al (1976), recomienda usar temperaturas comprendidas entre 60
– 90°C.
b. Tamaño de partícula: La reducción del tamaño facilita la extracción de
un constituyente deseado, contenido en una estructura compuesta (Brennan,
1970). Por lo tanto, para obtener una buena difusión del soluto en el
solvente es necesario determinar el grado de molienda o fineza del
producto. Así cuanto más pequeña sean las partículas mucho mayor es el
área interfacial entre el sólido y el líquido; sin embargo, cuando el material
es demasiado fino ofrece dificultades en la extracción ya que en algunos casos
impide la libre circulación del líquido, la separación de las partículas del
líquido y el drenaje del sólido residual resulta más difícil, y en algunos casos
la ruptura de las células deja en libertad materiales indeseables.
c. Agitación del solvente: Incrementa la difusión y por lo tanto aumenta la
transferencia de material, desde la superficie de las partículas a la solución.
El agitador debe tener una velocidad adecuada o moderada considerando lo
siguiente (Zapata, 1978):
- Velocidad alta da rapidez a la mezcla.
- Velocidad baja donde requiera baja potencia
31
d. Tiempo de extracción: El tiempo de extracción o difusión está en
función inversa a los factores de temperatura y agitación. Pero generalmente
se da el tiempo suficiente, como para lograr un buen contacto del sólido con el
solvente.
e. Equilibrio entre el solvente y el soluto: Es necesario encontrar una
relación adecuada entre el solvente y la materia prima a ser extraída. Una
proporción alta da lugar a extractos demasiado diluidos y si es muy baja no
habrá buena difusión. El equilibrio se alcanza cuando el soluto se disuelve
totalmente y la concentración de la solución que se forma es uniforme.
f. Número de lavados: Es necesario determinar el número de lavados a que
debe ser sometida la materia prima, para obtener un extracto con un
grado de concentración lo suficientemente alto, y asimismo tratar de agotar
completamente el soluto (Zapata 1978).
g. Calidad del solvente: Un buen solvente debe ser selectivo y su viscosidad
suficientemente baja para que pueda circular libremente. La concentración
del soluto aumentará y la relación de extracción disminuirá
progresivamente, debido a que la gradiente de concentración se va
reduciendo; y porque la solución se hace más viscosa. Se ha mencionado
diferentes solventes para la extracción de antocianinas, entre ellos tenemos:
acetona, agua, etilen glicol, glicol de propileno, metil etil cetona, iso propanol,
metanol y etanol. Los dos últimos son superiores al resto de solventes
mencionados. La acetona es efectiva, pero aparentemente contribuye a la
degradación de los pigmentos bajo un contacto prolongado. El agua es
32
conveniente pero menos efectivo (Chiriboga y Francis 1970). Como las
antocianinas son estables a pH ácidos es necesario incluir ácidos orgánicos e
inorgánicos. Se ha demostrado que el HCl estabiliza los pigmentos (Fuleki
y Francis 1968a). En investigaciones recientes sobre extracción de
antocianinas del maíz morado se demuestra que el ácido sulfúrico aumenta la
eficiencia de extracción y da mayor estabilidad al pigmento; en cambio el
ácido cítrico proporciona bajo porcentaje de extracción y aparentemente se
produce cierta degradación del pigmento (Kan et al, 1976)
Main et al (1978), señala que el ácido cítrico es menos corrosivo que el HCl y
que los quelatos metálicos de ácido cítrico puede n tener efecto
protector durante el secado por atomización.
3.3.3. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN.
a. Extracción por maceración: Esta extracción es sencilla. Se
somete únicamente a la disolución del soluto en un solvente, dejando reposar
hasta que el solvente penetre en la estructura celular, lo ablande y disuelva
las porciones solubles, controlando convenientemente la temperatura y
la du ración del proceso. Martin et al. (1965), recomienda que la
maceración se realice a una temperatura de 15 a 20° C. Si el tiempo de
maceración es muy prolongado debe usarse conservadores para evitar
alteraciones microbianas (Yúfera, 1979). La ventaja de esta extracción es
producir un extracto con una concentración uniforme, sin embargo resulta
33
laboriosa, y para conseguir mejores rendimientos se requiere de mayor tiempo
de extracción.
En esta etapa se evalúa lo siguiente:
- Influencia del tiempo de maceración.
- Influencia de la relación M.P/Solvente de extracción.
- Influencia del ácido.
- Influencia de la concentración del ácido.
- Influencia de la temperatura de maceración
b. Extracción por el método de agitación mecánica o difusión: La
extracción consiste en colocar la muestra con el solvente elegido en un vaso
de precipitado y mediante un agitador mecánico se pone en contacto el
solvente con la materia prima para obtener el colorante deseado (Cabezudo,
1973; Zapata, 1978).
c. Extracción por cocciones: Los cocimientos son preparados líquidos que se
confeccionan hirviendo con agua las sustancias vegetales (Martin et al.,
1965). La muestra se coloca en un recipiente de vidrio, se agrega el solvente
y se somete a ebullición por diferentes tiempos. La temperatura de extracción
debe ser tal que no afecte a la estructura del colorante (Yúfera, 1979).
En este método de extracción de la antocianina del maíz morado se evalúa:
- Influencia del número de etapas de extracción.
- Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la extracción.
d. Lixiviación: La lixiviación es la extracción en la que una mezcla o una
fase sólida se descompone en sus componentes o en la que un componente
34
valioso se quita y recupera de una masa sólida mediante el tratamiento por un
líquido. En general las operaciones que comprenden el tratamiento de sólidos
por disolventes incluyen cierto número de circunstancias distintas. El sólido
suele consistir en una mezcla heterogénea de varios constituyentes, uno o
más de los cuales pueden ser líquidos o sólidos en disolución, pero puede ser
una mezcla homogénea tal como una solución sólida o una sal doble. Los
sólidos que se lixivian se hallan en una diversidad de formas físicas, y a
menudo se requiere su desintegración para formar una gran superficie de
contacto con el disolvente. Posiblemente, la clase más importante de las
operaciones de lixiviación es la eliminación del componente soluble del
interior del sólido inerte efectuado por un proceso lento de difusión a través
de una membrana vegetal o animal. Son ejemplos, la recuperación del
disolvente de aceites de semillas, nueces y sustancias vegetales
semejantes; los extractos medicinales; la extracción de taninos, trementina
y colofonia a partir de la madera mediante el proceso por disolventes; de la
clorofila a partir de la alfalfa; y la extracción del azúcar de remolacha por
lixiviación con agua (Perry, 1979).
Las fuerzas físicas que tienen efecto importante en la lixiviación son:
gravedad, viscosidad, adherencia, fricción, ósmosis, capilaridad y solución
(Martin et al, 1965).
35
3.4. DIAGRAMA DE PROCESO DE EXTRACCION.
Para la extracción del colorante de maíz morado (antocianina), se utiliza el
flujo general de operaciones que se muestra en la Figura 02.
36
3.4.1. DESCRIPCIÓN DEL FLUJO DE OPERACIONES
a. Selección
Esta operación se efectuó manualmente, con el fin de separar las mazorcas que
presentaban signos de deterioro, granos dañados o con indicios de pudrición.
b. Lavado
Se realizó utilizando agua a presión para eliminar suciedad e
impurezas.
c. Secado
Esta operación tuvo por objeto lograr una disminución de la humedad de la
mazorca de maíz hasta llegar a 11 -14 %, para así conservar sus
características durante el almacenamiento. Se realizó en túnel de aire caliente a
2.80 m/seg y 50ºC de velocidad y temperatura de aire respectivamente.
d. Desgranado
El desgranado se realizó en forma manual, separándose el grano de la coronta,
quedando así únicamente la coronta libre para la siguiente operación.
e. Molienda
Se realizó esta operación en un molino de martillo y cuchillas según sea el caso,
con el objeto de aumentar la superficie de contacto interfacial entre soluto y
solvente, y por lo tanto, aumentar la velocidad de extracción.
f. Extracción
Esta operación tuvo por finalidad separar las antocianinas de la coronta del
maíz morado con disolventes apropiados. La extracción de la antocianina se
realizó mediante dos métodos de extracción: La primera, por maceración para
37
determinar parámetros de extracción y la segunda, por calentamiento
para aumentar la eficiencia de extracción.
Esta operación se realizó en un evaporador rotatorio a una temperatura
menor de 40ºC y a una presión de vacío de 70 mm de Hg.
3.5. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO DEL COLORANTE
a . Influencia del tamaño de partícula.
Fernández (1995), realizó la extracción sobre la materia prima partida obtenida por
molienda gruesa en el molino de martillo y coronta molida en un molino de disco a
tres tamaños de partícula (10, 5 y 2 mm), estos resultados se muestra n en el cuadro
04.
Cuadro 04. Influencia del tamaño de partícula en la extracción de
Antocianinas de coronta de maíz morado.
Dp (mm) S.T (%) mg Antocianina/100 g
Sin moler
10
5
2
1.345
1.603
1.652
1.736
625.90
795.8
896.2
947.05
Fuente: Fernández, N.A. (1995.)
Para este rango de tamaño de partícula, Fernández (1995), observó que la
cantidad de antocianinas extraídas aumenta a medida que el tamaño de partícula
disminuye. Así mismo observó que se extrae mayor cantidad de sólidos cuando el
tamaño de la partícula disminuye.
38
Cuadro 05. Evaluación de la influencia del tamaño de partícula en la
Extracción de antocianinas.
TAMAÑO DE
PARTÍCULA
CON ENZIMA SIN ENZIMA
Micrones
(µ m)
ASTM AcyT
(mg/100g)
ID °Brix AcyT
(mg/100g)
ID °Brix
> 1190
1190-500
500-315
315-150
< 150
MC*
16
35
50
80
100
625.9
652.5
899.7
999.1
1049.8
1120.5
1.05
1.03
1.15
1.26
1.27
1.28
1.6
1.8
3.1
4.0
3.3
3.8
795.8
827.1
858.9
883.2
887.1
890.2
1.30
1.32
1.34
1.36
1.38
1.38
2.4
2.9
3.0
3.4
3.5
3.7
Fuente: Araujo (1995).
MC* = corresponde al tamaño de partícula <150 µ m que fue pasado dos
veces por el molino coloidal antes de la primera extracción.
Estos resultados obtenidos por Araujo (1995), muestran la gran influencia del
tamaño de partícula en la extracción de antocianinas. El mejor resultado que
obtiene es cuando la coronta molida de menor tamaño de partícula (<150 µ m)
es pasada dos veces por el molino coloidal, esto significa un incremento en
25.88% con respecto a la muestra no tratada con enzima.
39
b. Influencia de diferentes enzimas en la extracción de antocianinas
Los resultados preliminares de la evaluación del uso de diferentes enzimas en
la extracción de antocianinas de la coronta molida del maíz morado, obtenidos
por Araujo (1995), se muestran en el cuadro 06.
Cuadro 06. Evaluación de la extracción de antocianinas de la coronta con
el uso de enzimas.
ENZIMAS CONCENTRACIÓN
(%)
ANTOCIANINAS
(mg AcyT/100g) Sin enzima
Neutrasa
Canalpha
Biomacerasa
Celluclast
Extrazyme
0.00
0.01
0.01
0.05
0.01
0.01
860.5
500.5
747.6
786.6
880.5
1068.6
Fuente: Araujo (1995)
Araujo (1995), observó que el uso de enzimas como proteasas (Neutrase), amilasas
(Canalpha) o pectinasas (Biomacerase) no aumentan el rendimiento de extracción
de las antocianinas; a pesar de ser esta última e nzima un complejo enzimático que
contiene principalmente poligalacturonasa, proteasa, amilasa, y otras actividades
colaterales como celulasa y hemicelulasa. Sin embargo, el uso del complejo
enzimático Extrazyme permite aumentar el rendimiento de extracción de
antocianinas. Con este tratamiento incrementa la extracción en 24.3% con respecto a
la extracción sin enzimas, esto es debido a que Extrazyme contiene enzimas capaces
de degradar la celulosa, hemicelulosa y xilanos que forman la fibra, componente
más importante de la coronta.
40
c. Influencia por maceración.
i. Influencia del tiempo de maceración
Los resultados de las pruebas realizadas por Fernández (1995), para
la determinación del tiempo óptimo de extracción del colorante por
maceración, se muestran en el cuadro 07. En dicho cuadro se puede observar
que a medida que aumenta el tiempo de maceración aumenta la cantidad de
colorante extraído.
Cuadro 07. Influencia del tiempo de maceración en la extracción
de antocianinas.
TIEMPO (hr) AcyT(mg/100) RENDIMIENTO (%) * S.T. (%)
1
3
6
12
24
48
490.33
499.80
525.15
532.48
535.34
515.07
91.59
93.36
98.00
99.47
100.00
96.21
0.5665
0.5932
0.6152
0.6165
0.6230
0.6590
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
Solvente: agua desionizada
m/s : 1/20
T° : ambiente (oscuridad)
Extracción en una sola etapa
* Tomado como 100% la extracción con 24 horas de maceración.
* m/s : relación materia prima/solvente
41
El máximo de extracción se logra con 24 horas de maceración; sin embargo
con tiempos de 6 y 12 horas se obtienen cantidades de antocianinas cercanas
al valor máximo. De otra parte el empleo de tiempos prolongados de
maceración no son convenientes ya que se extraen otros componentes como
azúcares, pectinas, ácidos, sales, taninos, etc. y así mismo, facilitan el
crecimiento de microorganismos (Yúfera 1979); esto explica el aumento de
sólidos totales en el extracto. Por estas razones, Fernández (1995) seleccionó
un tiempo de maceración de 12 horas para la realización de los siguientes
ensayos.
ii. Influencia de la relación materia prima / solvente de extracción
Los resultados de los ensayos realizados por Fernández (1995), muestran que
a medida que se incrementa el volumen del solvente, aumenta la
extracción de antocianinas. En cuanto a los sólidos totales se observa una relación
inversa entre el volumen de solvente utilizado en la extracción y la concentración
de sólidos totales en el extracto.
En vista de que los resultados presentados por Fernández (1995), en el cuadro
08 muestran que la cantidad de antocianinas extraídas aumenta a medida
que el volumen del solvente de maceración aumenta, no es posible llegar a
determinar la mejor proporción materia prima/solvente. Por esta razón
Fernández (1995.) realizó otro ensayo bajo las mismas condiciones de
maceración, sólo que acá realizó una segunda etapa de extracción utilizando los
mismos volúmenes de solvente (Cuadro 09).
42
Cuadro 08. Influencia de la relación materia prima / solvente de
maceración en la extracción de antocianinas.
m/s * AcyT (mg/100) % S.T
1 / 4
1 / 8
1 / 10
1 / 12
1 / 16
20
175.17
260.00
272.20
321.30
333.20
373.20
1.9092
1.2094
0.9720
0.8983
0.6530
0.5172
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
Solvente: agua desionizada
T°: refrigeración
Tiempo de maceración: 24 horas
Extracción en una etapa
Cuadro 09. Influencia de la relación materia prima/solvente
de maceración en la extracción de antocianinas en dos eta pas.
m/s *
1° Extracción 2° Extracción Extracto Total
mg AcyT/100 mg AcyT/100 mg AcyT/100 S.T (%)
1 / 4
1 / 8
1 / 10
1 / 12
1 / 16
1 / 20
175.17
260.00
272.20
321.30
333.20
373.20
75.07
95.77
105.70
120.49
108.92
104.30
250.24
355.77
377.90
441.00
441.12
477.50
0.545
0.662
0.674
0.741
0.643
0.662
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
43
Solvente: agua desionizada
T° maceración: refrigeración
Tiempo de maceración: 12 horas
m/s : relación materia prima/solvente
En el cuadro 09 se observa que a medida que aumenta el volumen de maceración
la cantidad de antocianinas extraídas aumenta ; sin embargo el incremento
en la extracción es menos importante a partir de la relación materia
prima/solvente 1/12.
con el fin de verificar estos resulta dos, Fernández (1995) realizó un
ensayo adicional que consistió en extraer la materia colorante por calentamiento
durante 10 minutos a temperaturas comprendidas entre 40 a 100°C, previa
maceración, con dos proporciones de materia prima/solvente (1/12 y 1/2 0).
Los resultados obtenidos fueron reportados en el cuadro 10; donde se observa
que a temperaturas altas (80 y
100°C), se extrae mayor cantidad de antocianinas cuando se usa menor cantidad
de solvente. Considerando esto y además que el uso de un volumen d e
extracción menor facilita la operación de concentración de colorante es que
Fernández (1995) consideró una proporción materia prima solvente de 1/12
para la maceración y extracción de antocianinas.
En el cuadro 10 se muestra la influencia de la relación materia prima/solvente
de maceración y extracción de antocianinas a diferentes temperaturas. y se utiliza
las siguientes Condiciones de maceración:
44
Solvente: agua – H2SO4
Concentración de H 2SO4: 0.1%
Tiempo de maceración: 12 horas
Temperatura de maceración: 20°
Tiempo de calentamiento para la extracción: 10 minutos
Cuadro 10. Influencia de la relación materia prima/solvente de maceración
y extracción de antocianinas a diferentes temperaturas.
T° (°C)
Relación 1 /12 Relación 1/20
mg AcyT1 Mg AcyT2
40
60
80
100
591.45
687.60
878.62
925.05
613.14
700.81
783.71
863.24
Fuente: Fernández (1995)
iii. Influencia del ácido
Fernández (1995) realizó ensayos de maceración con diferentes solventes ácidos:
agua + HCl, agua + H 2SO4, buffer citrato y buffer ace tato. De los ácidos
empelados en esta prueba, el sulfúrico y el clorhídrico proporcionan mayor
cantidad de antocianinas totales respecto a los buffer citrato y acetato. El ácido
clorhídrico tiene ligera ventaja frente al sulfúrico.
45
Cuadro 11. Influencia del ácido empleado en la maceración para la
extracción de antocianinas.
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
Solvente: agua desionizada
Temperatura: refrigeración
Tiempo de maceración: 12 horas
Relación m/s: 1/20
Concentración de ácido: 0.1% Extracción en una etapa
* Resultado de termoresistencia (110°C x 1 hora), en donde:
RR significa rojo intenso
MM significa marrón.
Así mismo, Fernández (1995) realizó la prueba de resistencia al calor (ver
cuadro 11), en donde los extractos conteniendo buffer acetato y citrato
cambian completamente su coloración rojiza por una coloración marrón que indica
deterioro de las antocianinas. Esto confirma que las antocianinas son más estables
al calor en ácidos inorgánicos (Shrikhande (1976); de otra parte el uso de
concentraciones iguales de estos ácidos dan valores de pH menos ácidos (pH=3.9)
Acido pH mg AcyT/100 % S.T TR*
HCl
H2SO4
Cítrico
Acético
1.90
1.90
3.90
3.90
547.45
535.45
240.91
368.13
16.39
11.36
12.04
12.05
RR
RR
MM
MM
46
para el citrato y el acetato, a este valor de pH las antocianinas son menos estables
al calor. Fernández (1995), con el fin de uniformizar los resultados realizó un
ensayo a diferentes valores de pH. Los resultados obtenidos se muestran en
el cuadro 12 y las condiciones de maceración.
Se puede notar en el cuadro 12, que los ácidos inorgánicos dan
mayores rendimientos de extracción de antocianinas; no se observa diferencias
significativas entre el ácido clorhídrico y sulfúrico. De otra parte se
observa una mayor concentración de sales cuando se usan citrato y acetato,
esto es debido a que en estos casos se emplea mayor cantidad de ácido para
regular el pH.
Cuadro 12. Influencia del solvente y del ph utilizado en la maceración para
la extracción de antocianinas.
Solvente pH mg AcyT % S. T.
H2O – HCl
H2O – HCl
H2O – HCl
H2O – H2SO4
H2O – H2SO4
H2O – H2SO4
Buffer citrato
Buffer citrato
Buffer citrato
Buffer acetato
Buffer acetato
Buffer acetato
3.0
4.0
5.0
3.0
4.0
5.0
3.0
4.0
5.0
3.0
4.0
5.0
517.92
446.03
447.60
474.54
483.71
489.00
202.65
212.83
297.86
202.65
231.16
329.84
0.620
0.614
0.625
0.656
0.653
0.652
1.918
2.253
2.820
0.613
0.727
1.253
Fuente: Fernández (1995)
47
Solvente: agua desionizada – acido
T° extracción: refrigeración
Tiempo de extracción: 24 horas
Relación m/s: 1/20
Extracción en una etapa
De todo ello, Fernández (1995.) afirma que tanto el clorhídrico como el
sulfúrico son los ácidos que dan mejores resultado en la extracción; sin embargo
Shrikande (1976), recomienda usar HCl porque producen sales de cloruro con
antocianinas, las que minimizan la descomposición de los pigmentos acilados;
mientras que kan et al., 1975, menciona que el ácido sulfúrico tiene un efecto
superior respecto al clorhídrico y además no es venenoso porque es
neutralizada con carbonatos de calcio que son fácilmente removibles.
Fernández (1995), por la dificultad para seleccionar el HCl o H2SO4
como solventes para la extracción, dejó almacenado en refrigeración
muestras de los extractos obtenidos con dichos ácidos, los cuales fueron
observados periódicamente. Las muestras que fueron obtenidas con HCl
después de un cierto período de almacenamiento presentaron un precipitado
marrón oscuro, mientras que los extractos obtenidos con H2SO4
permanecieron estables por tres meses. Por esta razón y porque además el
HCl se caracteriza por ser corrosivo, Fernández, N.A. (1995.) decidió utilizar
H2SO4 en las pruebas siguientes.
48
iv. Influencia de la concentración del ácido sulfúrico
En esta etapa, Fernández (1995) evaluó la influencia de la concentración del
ácido en el solvente de maceración empleado para extraer las antocianinas.
Determinó el pH del solvente, concentración de antocianinas, sólidos totales y
resistencia al calor. Estos resultados se muestran en el cuadro 13.
Cuadro 13. Influencia de la concentración de ácido en la extracción de
antocianinas por maceración.
% Acido pH AcyT (mg/100) S. T (%) TR*
0.05
0.10
0.50
1.00
2.00
2.15
1.90
1.25
1.20
0.90
606.64
628.31
659.67
631.16
609.57
0.6315
0.8580
1.4808
1.8860
2.9460
RR
RR
VM
VM
VM
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
Solvente: agua – ácido sulfúrico
Temperatura: refrigeración
Tiempo de maceración: 24 horas
Relación m/s: 1/20
Extracción en una etapa
* Termoresistencia (120 °C x 24 horas) en donde:
RR significa coloración rojo intenso
VM significa coloración violeta marrón (rojiza)
49
Como se puede observar a medida que se aumenta la concentración de ácido, el
pH disminuye; asimismo, el porcentaje de sólidos totales aumenta. Sin
embargo, la cantidad de antocianinas extraídas aumenta sólo hasta una
concentración de H2SO4 de 0.5% (pH=1.25), a concentraciones mayores de ácido
disminuye la cantidad de antocianinas; esta disminución es debida probablemente
a una de gradación parcial de las antocianinas en medios muy ácidos. En cuanto
a la resistencia al calor los extractos obtenidos con concentraciones de H 2SO4 de
0.05% y 0.1% tuvieron buena resistencia a la temperatura de 100°C por 1 hora,
dando una coloración rojo intensa; mientras que los extractos obtenidos con 0.5
a 2% de ácido mostraron un color violeta-marrón, que indica degradación de las
antocianinas.
Por estas razones, Fernández, N.A. (1995.) considera que la concentración
de H2SO4 más adecuada en el solvente de maceración es de 0.1%.
v. Influencia de la temperatura de maceración
El resultado de la influencia de la temperatura de extracción por maceración,
obtenido por Fernández (1995.), se muestra en el cuadro 14 . Se puede observar
que, tanto los sólidos tota les como la cantidad de antocianinas totales se
incrementan en relación directa con la temperatura de operación. De otra parte, a
la temperatura de 40°C de maceración se observa una degradación del color.
50
Cuadro 14. Influencia de la temperatura de maceración en la extracción
de antocianinas.
T° pH AcyT (mg/100) S. T. (%) DC*
4
10
20
40
2.15
2.1z
2.15
2.15
501.12
508.60
532.48
613.14
0.500
0.5975
0.6176
0.6405
2.351
2.350
2.204
2.018
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de maceración:
Solvente: H2O : H2SO4
Concentración del ácido: 0.1%
Tiempo de maceración: 12 horas
m/s: 1/20
* DC = degradación del color
Fernández (1995), observó que en el tratamiento de maceración a temperatura de
40°C se presentan signos de deterioro microbiano y una pérdida de color por
degradación térmica de aproximadamente 15%, por lo que descartó esta
temperatura. Si bien los extractos macerados a las temperaturas de 4° y 10°C no
sufrieron alteración microbiana alguna, la cantidad de antocianinas totales presentes
fueron muchos menores que aquél macerado a la temperatura ambiente. Por lo
tanto eligió como temperatura adecuada de maceración 20°C, que concuerda con lo
recomendado por Martin et al., (1965).
51
d. Influencia por calentamiento.
i. Influencia del número de etapas de extracción
Como es necesario agotar la materia colorante de la coronta del maíz morado,
Fernández (1995) realizó un estudio para determinar la influencia del número
de etapas en la extracción de antocianinas. En el cuadro 15 se refleja el efecto
de las 4 extracciones sobre la cantidad de antocianinas extraídas.
Cuadro 15. Influencia del número de etapas en la extracción de
antocianinas.
Etapas Vad Vrec AcyT (mg/100) % E*
1
2
3
4
TOTAL
100
100
100
100
400
81
96
98
101
376
519.49
189.26
142.76
52.71
904.22
57.45
20.93
15.79
5.82
100.00
Fuente: Fernández (1995)
Condiciones de extracción:
Solvente: 0.1% H2SO4 – agua
pH: 2.0
m/s: 1/10
T°: 60°C
tiempo: 15 minutos
* Porcentaje de extracción
Vad = volumen adicionado para la extracción
Vrec = volumen recuperado en la extracción
52
Se observa que la primera extracción tiene mayor cantidad de antocianinas,
representando un 57.45% de la extracción; la segunda y tercera extracción
representan 20.93 y 15.79 % respectivamente, y la última sólo un 5.82%.
De acuerdo a este resultado, Fernández, N.A. (1995.) consideró que se
puede realizar 3 extracciones ya que se obtuvo un extracto con un grado de
concentración lo suficientemente alto (94.18% del total extraído).
ii. Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la extracción
Los resultados obtenidos por Fernández (1995), sobre la influencia del tiempo
y temperatura de calentamiento se reportan en los cuadros 16 y 17.
.Cuadro 16. Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la
extracción de antocianinas (expresado en mg acyt/100 g)
Tiempo
(min)
TEMPERATURA (°C)
60 70 80 90
15
30
45
60
796.20
789.95
900.58
935.23
942.13
914.33
651.25
867.83
986.87
1002.55
739.00
760.00
883.96
833.81
787.52
652.20
Fuente: Fernández (1995)
Como se observa en el cuadro 16 , a la temperatura de 60°C la extracción
de antocianinas aumenta a medida que se incrementa el tiempo de extracción;
mientras que a temperaturas de 70, 80 y 90°C aumenta inicialmente, pero a
tiempos prolongados de exposición al calor (45 y 60 minutos), disminuye el
contenido de antocianinas extraído. Asimismo se observa una mayor extracción
53
de antocianinas en el tratamiento de 80°C por un tiempo de 30 minutos. Se
puede observar que a 90°C se extrae menos antocianinas que a 70 y 80°C lo
cual podría indicar una influencia negativa del calor sobre las antocianinas.
Cuadro 17. Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en el
contenido de sólidos totales del extracto.
Tiempo
(min)
TEMPERATURA (°C)
60 70 80 90
15
30
45
60
1.357
1.448
1.447
1.576
1.440
1.443
1.547
1.539
1.492
1.564
1.721
1.853
1.504
1.602
1.637
1.631
Fuente: Fernández (1995)
En el cuadro 17, se observa una tendencia al aumento de los sólidos totales con
el aumento del tiempo y temperatura de extracción, sin embargo, estos
incrementos no indican necesariamente presencia de antocianinas, puede
extraerse además otros flavonoides o taninos que tienen diferente longitud de
onda de máxima absorción.
De lo expuesto, Fernández (1995) concluye que el tratamiento a 80°C
por 30 minutos es el que rinde mayor cantidad de antocianinas con menos
productos de degradación, por lo que considera de calidad muy aceptable. Esto
concuerda con lo recomendado por Kan et al., 1975, de aproximadamente
de 60 – 90 °C por un tiempo de 1 hora en la extracción de antocianinas de
maíz morado.
54
e. Influencia por maceración con el uso de enzimas
i. Influencia de la concentración de enzima (Extrazyme)
Araujo (1995), luego de la evaluación de la concentración del complejo
enzimático (Extrazyme) en la extracción de antocianinas de la coronta del maíz
morado, obtuvo los resultados que se muestran en el cuadro 18. Se puede
observar que la cantidad de antocianinas extraídas llega a un máximo de 1076.5
mg AcyT/100 g, cuando la concentración de enzimas utilizadas es de 0.0 5%
(referido al peso de la coronta); pero conforme se incrementa esta
concentración, la cantidad de antocianinas extraídas disminuye.
Cuadro 18. Evaluación de la influencia de la concentración de
enzima en la extracción de antocianinas de la coronta.
CONCENTRACIÓN DE
ENZIMA (%)
CON ENZIMAS SIN ENZIMAS
mg AcyT/100 ID mg AcyT/100 ID
0.025
0.05
0.1
0.2
993.7
1076.50
1041.00
1035.00
1.33
1.42
1.39
1.38
944.6
944.5
944.6
944.4
1.34
1.35
1.35
1.35
Fuente: Araujo (1995)
Condiciones de extracción:
T° de acción enzimática: 50°C
Tiempo de acción enzimática: 1 hora
Tamaño de partícula: 150 µ m – 315 µ m Tiempo de
primera extracción: 7 minutos
T° primera extracción: 85°C
CAPITULO IV
APLICACIÓN DE LA ANTOCIANINA EXTRAIDA DEL MAIZ MORADO EN LA
INDUSTRIA ALIMENTARIA
- De acuerdo con la armonización internacional de las normas sobre aditivos
alimentarios, la antocianina de maíz morado fue aceptada como un agente colorante
natural desarrollado por el Japón para el uso en los alimentos.
- En Japón y EE.UU, el maíz morado ha sido ampliamente utilizado en la
elaboración de diversos alimentos, como bebidas, dulces y postres congelados,
desde su introducción comercial como agente colorante natural para alimentos en
1974.
- La producción exitosa de color maíz morado en una escala industrial ha contribuido
enormemente al enriquecimiento de la tonalidad y la expansión de la demanda de
colorantes naturales con pigmentos de antocianina.
- El principal insumo con respecto al maíz morado es la coronta, que es utilizado en
las industrias de colorantes naturales por su alto contenido de antocianina.
Salinas (2005) realizó un estudio de aplicación y evaluación de la antocianina del
maíz morado en el yogur. Definió como unidad experimental 100 g de yogur base, a
los cuales adicionó 1 mg del extracto de antocianina, el cual lo incorporó mediante
agitación manual. Estableció cuatro tratamientos correspondientes a los cuatro
extractos de cada una de las muestras de maíz estudiadas y dos repeticiones por
tratamiento. Las variables evaluadas fueron: pH, color, apariencia física (formación de
grumos o gránulos de color).
56
El color de los yogures coloreados por Salinas (2005) con cada uno de los cuatro
extractos fue diferente desde el primer día, no obstante que la concentración de
antocianinas incorporada al yogur fue la misma para todos (cuadro 19). La
luminosidad del yogur coloreado con los extractos de arrocillo y peruano fue menor
que la registrada en los yogures coloreados con los extractos del grano de las
variedades cónico y purepecha, pero en todos los casos el valor de esta variable fue
mayor que la del yogur comercial de fresa, empleado como referencia. Los valores de
tono o matiz para los yogures coloreados con los dos primeros extractos fueron
menores de 21°, que corresponden a un color rojo con tonalidades de rosa. En el
caso del yogur coloreado con los extractos de cónico y purepecha, los valores del
tono o matiz fueron de 35.4 y 30.4°, respectivamente, y el color se observó menos
intenso.
Cuadro 19. Color de los yogures teñidos con los extractos de antocianinas.
MAIZ
VALORES INICIALES VALORES FINALES
L Hue Croma L Hue Croma
Arrocillo
Peruano
Purepecha
Cónico
Yogur comercial de
fresa
81.6
82.4
85.4
87.1
78.7
20.5
16.9
30.4
35.4
16.4
7.4
7.4
6.7
7.5
13.4
79.1
82
82.6
81.9
43.7
44.2
55.8
63.7
6.0
5.7
5.7
5.6
Fuente: Salinas (2005)
57
Salinas (2005) afirma que ninguno de los yogures coloreados con los
extractos de antocianinas igualó los estándares de color del yogur comercial de
fresa usado como referencia, ya que la industria emplea mezclas de colorantes
para lograr los colores que desea, por lo que sería muy difícil con un solo
extracto alcanzar tales valores. Los mayores cambios de color en los
yogures teñidos se observaron durante los primeros diez días de
almacenamiento y consistieron en una reducción del tono rojizo, con
disminución de la luminosidad y de la pureza del color, sin embargo estos
cambios no fueron evidentes a simple vista, por lo que es viable colorear
alimentos de bajo pH con extractos de antocianinas líquidos obtenidos de los
granos de maíz estudiados.
58
CONCLUSIONES
- La extracción del colorante (antocianina) del maíz morado se da principalmente por
los siguientes métodos: Por maceración, en la cual evaluaron los factores que
influyen en la extracción como: tamaño de partícula, tiempo de maceración,
relación materia prima (m)/solvente(s), evaluación de solventes (ácidos y su
concentración) y temperatura de maceración. Por calentamiento, donde evaluaron
el número de etapas de extracción, el tiempo y la temperatura de extracción. Por
maceración con de uso de enzimas, donde evaluaron la influencia de la
concentración de la enzima en la extracción de la antocianina del maíz morado.
- El mejor método para extraer antocianina a partir del maíz morado es el método
de maceración, ya que se obtiene un rendimiento de 85%
- El mejor resultado que obtiene es cuando la coronta molida de menor tamaño
de partícula (<150 µ m) es pasada dos veces por el molino coloidal, esto
significa un incremento en 25.88% con respecto a la muestra no tratada con
enzima.
- La aplicación del colorante de maíz morado como pigmento en alimentos ha
estado limitado por su susceptibilidad, entre otros factores, al pH y a la
temperatura, por lo que es viable colorear alimentos de bajo pH (como es el
caso del yogur) extractos de antocianinas obtenidos del maíz morado.
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