BIOQUIMICA DEL COLOR

García Díaz Vanessa

• Desde los tiempos prehistóricos hasta la mitad del siglo XIX, el teñido fue hecho con colorantes naturales.

• La importancia de estos colorantes naturales, disminuyó cuando el ingles William H. Perkin, en su intento de sintetizar quinina, oxidó sulfato de anilina con dicromato potásico y produjo el primer colorante sintético: la mauveína de color púrpura. Posteriormente se perfeccionaron los colorantes derivados del alquitrán de hulla.

GENERALIDADES

Se debe tener en cuenta, la definición de ciertos términos para evitar confusiones posteriores:

• Color• Colorante• Pigmento • Aditivo de color

• Color; es la percepción por el ojo humano de los productos coloreados.

• Colorante; a cualquier compuesto químico que imparte color.

• Dye; término inglés que se refiere a los colorantes utilizados en la industria textil.

• Laca; es un colorante alimentario absorbido en la superficie de un soporte inerte, como la alumina.

CLASIFICACION DE LOS COLORANTES

COLORANTES

ORGANICOS

INORGANICOS

NATURALES

VEGETAL

ARTIFICIALES

ANIMAL

a) Según su Naturaleza:

• El término "pigmento" es utilizado para describir una molécula que absorbe luz y presenta un color.

• Obviamente, las flores y los frutos contienen muchas moléculas orgánicas que absorben luz.

• Las hojas, tallos, y raíces también contienen muchos pigmentos, que incluyen las antocianinas, flavonoides, flavinas, quinonas y citocromos. Sin embargo, ninguno de éstos debe ser considerado como un pigmento fotosintético.

• Los pigmentos fotosintéticos son los únicos que tienen la capacidad de absorber la energía de la luz solar y hacerla disponible para el aparato fotosintético.

• En las plantas terrestres hay dos clases de pigmentos fotosintéticos: las clorofilas y los carotenoides.

• Los pigmentos naturales pueden ser clasificados según su naturaleza química en diversos grupos, que a continuación se detallan:

CLASIFICACION DE LOS COLORANTES

NATURALEZA QUIMICA EJEMPLO COLOR

TETRAPIRROLESFicobilinasClorofila

Azul – verdeVerde

CAROTENOIDES Carotenoides Amarillo - anaranjado

FLAVONOIDES

FlavonasFlavonoidesChalconasAuronasAntocianinas

Blanco – cremaAmarillo – blancoAmarilloAmarilloRojo – azul

XANTONAS Xantonas Amarillo

QUINONASNaftoquinonasAntraquinonas

Rojo – azul – verdeRojo – púrpura

DERIVADOS INDIGOIDESÍndigoBetalaínas

Azul – rosadoAmarillo – rojo

PIRIMIDAS SUSTITUIDAS

PterinasFlavinasFenoxazinasFenazinas

Blanco – amarilloAmarilloAmarillo – rojo Amarillo – púrpura

b) Según su Constitución Química:

CLOROFILA

• Describe aquellos pigmentos verdes implicados en la fotosíntesis de las plantas superiores. Sin embargo, se ha extendido a toda clase de pigmentos porfirínicos fotosintéticos.

• La mayoría de las plantas terrestres presentan dos formas de clorofilas denominadas:– Chl a presenta un grupo metilo (-CH3) en el perímetro

del anillo tetrapirrólico, – Chl b este grupo ha sido oxidado para formar un grupo

formol (-CH=O), también conocido como grupo formilo.

• La estructura de la clorofila incluye una larga cadena hidrofóbica que se encuentra unida al anillo tetrapirrólico por un enlace tipo éster. Esta cadena o "cola" es un grupo fitol que hace a la molécula de clorofila insoluble en agua

• Cuando vemos la luz reflejada o transmitida por las hojas de las plantas, las percibimos de un color verde. Esto se debe a que las clorofilas, que son los principales pigmentos de las hojas, no absorben fotones en la región verde del espectro (entre los 500 y 600 nm), siendo éste el color que se refleja o se transmite.

• La clorofila es sintetizada en el cloroplasto. En la primera fase, el aminoácido ácido glutámico es convertido a ácido delta-aminolevulínico. A partir de ahí, varias fases metabólicas son requeridas para la formación de los cuatro anillos que forman los tetrapirroles.

• En ambos casos la ruta es similar hasta el punto donde se sintetiza la protoporfirina IX, la cual es producida en los cloroplastos. Otras enzimas de los cloroplastos pueden luego insertar en el centro del tetrapirrol ya sea Mg2+ para iniciar la síntesis de clorofila, o bien Fe2+ para iniciar la síntesis de grupos hemo.

• La clorofila a y la feofitina a son solubles en los alcoholes, éter, benceno y acetona. Cuando son puras, son solo ligeramente solubles en éter de petróleo, siendo insolubles en agua.

• Mientras tanto la clorofila b y la feofitina b son solubles en alcoholes, éter, acetona y benceno, pero cuando son puras son casi insolubles en éter de petróleo e insolubles en agua.

• Químicamente las clorofilas, se pueden alterar de muchas formas, pero en el procesado de alimentos la alteración más común es la feofitinizacion, que es la sustitución del átomo central de magnesio por hidrógeno y la consecuente formación de feofitinas de color pardo oliváceo mate.

CAROTENOIDES• La mayoría de las plantas terrestres contienen una gran

variedad de carotenoides, incluyendo beta-caroteno, luteína, neoxantina y violaxantina. Son compuestos solubles en lípidos.

• La estructura básica de todas estas moléculas está compuesta de una unidad ramificada repetida de cinco carbonos.

• Las moléculas formadas a partir de esta unidad básica de cinco carbonos son conocidas comúnmente como isoprenoides.

• Las estructuras de los carotenoides también contienen sistemas de enlaces dobles conjugados, que son los responsables de la absorción de la luz.

• La mayoría de los carotenoides absorben fotones en la región azul del espectro luminoso (400 a 500 nm), y muestran una coloración amarilla. Una excepción es el pigmento primario rojo del tomate, llamado licopeno.

•Estructura molecular de la luteína

LICOPENO Y B-CAROTENO

• Los carotenoides pueden clasificarse como: –Carotenos si sólo están formados por

átomos de carbono e hidrógeno (hidrocarburos), y como

–Xantofilas, si contienen alguna función oxigenada.

• La síntesis de los carotenoides sigue la ruta metabólica del isoprenoide.

• Esta ruta es también la base para la producción de moléculas tan diversas como las que confieren aromas, las vitaminas (por ejemplo la vitamina A), los esteroides y el caucho.

• La bioquímica de esta ruta involucra la adición consecutiva de unidades de cinco carbonos (o múltiplos de cinco carbonos), seguida de reordenamientos moleculares, ciclizaciones, y la adición de grupos funcionales.

• La ruta también es importante ya que el compuesto intermedio geranilgeranil pirofosfato es utilizado para la producción de un grupo fitol durante la síntesis de la clorofila. La síntesis de los carotenoides toma lugar en la membrana que rodea al cloroplasto, no en las membranas interiores que contienen la clorofila.

•

Los carotenoides pueden presentarse en forma libre en los tejidos vegetales (como cristales o sólidos amorfos) o en disolución en lípidos. También se presentan como ésteres o en combinación con azúcares y proteínas

• La principal causa de la degradación de los carotenoides es la oxidación. La intensidad de la oxidación depende de si el pigmento que se encuentra e i vivo o in Vitro y de las condiciones ambientales.

• En los alimentos procesados el mecanismo de oxidación es complejo y depende de muchos factores.

• Los pigmentos pueden autoxidarse por reacción con oxigeno atmosférico a velocidades que dependen de la luz, el calor y la presencia de por y antioxidantes.

• También sufren la oxidación acoplada en presencia de lípidos a velocidades que dependen del sistema

FLAVONOIDES• Los flavonoides son una clase de pigmentos

vegetales hidrosolubles. • Flavonoide es el término genérico con que se

identifica a compuestos polifenólicos caracterizados por una estructura química basada en un esqueleto C6-C3-C6, esto es un anillo bencénico unido a una cadena propánica y esta a su vez a otro anillo bencénico.

• los flavonoides se clasifican en isoflavonas, antocianidinas, flavanos, flavonoles, flavonas y flavanonas.

• Algunos de los flavonoides más conocidos, como la genisteina de la soya y la quercetina de las cebollas, se consideran subcategorías de las categorías. Aunque todos están relacionados estructuralmente, sus funciones son distintas.

• Se utilizaron durante mucho tiempo como colorantes de lana, y actualmente se usan en la conservación de grasas o jugos de frutas debido a las propiedades antioxidantes de algunas polihidroxiflavonas.

• Los flavonoides se forman biogenéticamente a través de la ruta del shikimato y del acetato – malonato, siendo la charcona el flavonoide inicialmente formado, y a partir de la cual se derivan las otras clases por posteriores modificaciones que ocurren en varias etapas.

•

QUINONAS• Las quinonas naturales son un grupo de

compuestos cuya coloración puede se desde el amarillo pálido hasta casi negro, siendo la mayoría de color amarillo a rojo y muy raros los de color verde y azul.

• Se encuentran frecuentemente en la corteza y/o en el corazón de la madera o de la raíz, y en algunos pocos casos en las flores y hojas, donde su color esta enmascarado por otros pigmentos.

• Las quinonas han sido conocidas desde antiguo por sus propiedades tintóreas. Algunas quinonas presentan además otras propiedades, como la emodina que es catártica, la shikonina es antimicótico, la rhein bajo la forma de diacetato es antirreumática, la plumbagina es muy activa para la leishmaniasis, el lapachol es citostático, bacteriostático y fungistático.

QUINONAS:ESTRUCTURA

• Metabolito secundario, con un grupo dicarbonilo quinoide orto o para.

• Se subdividen en:– Benzoquinonas– Naftoquinonas, – Antroquinonas y– Quinonas isoprenoide

QUINONAS:BIOSINTESIS

• De la ruta acetato-malonato, como es el caso de la endocrocina y emodina,

QUINONAS:BIOSINTESIS

• También a partir de la ruta del ácido Shikímico

Ácido Carmínico

• Forma de prisma• Color rojo• Soluble en agua• Insoluble en éter de

petróleo, benceno, cloroformo.

• Varia con el pH7 – a –D-glucopiranosil-9,10-

dehidro3,5,6,8-tetrahidroxi-1-metil-9,10-dioxi-2-antracen-carboxilico

Carmín

• Complejo metálico formado entre el ácido carmínico y metales (Al y Ca).

• Soluble en solución alcalina

• Insoluble en agua y ácido.

USOS AGROINDUSTRIALES

ACIDO CARMINICO

CARMIN

INDUSTRIA ALIMENTARIA 75%

INDUSTRIA COSMETICA 10%

INDUSTRIA FARMACEUTICA 15%