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PIGMENTOS NATURALES EN LOS ALIMENTOS
El color es uno de los factores más importantes dentro de las características sensoriales que influyen en la aceptabilidad de los alimentos para su consumo.
El color de los alimentos puede deberse a tres causas:
1.- Presencia de sustancias de forma natural en el alimento que le aportan color.
2.- Reacciones químicas o enzimáticas producidas en el alimento por las que se generan nuevos compuestos que aportarán color al alimento.
3.- Presencia de colorantes añadidos en los alimentos como aditivos.
En este caso, nos vamos a referir a los pigmentos presentes de forma natural en los alimentos.
CLOROFILAS
Las clorofilas son los pigmentos porfirínicos fotosintéticos presentes en las plantas superiores y que le confiere colores verdes a los alimentos. En su estructura hay cuatro anillos pirrólicos unidos unos con otros por grupos metilo y en el centro de la estructura hay un átomo de magnesio unido en dos posiciones por nitrógenos. Además, la estructura presenta otros sustituyentes como grupos etilo, vinilo, ceto, acetato de metilo, o propionato de fitilo. En una de las sustituciones, según sea un grupo metilo, o uno aldehído, será la clorofila A o clorofila B respectivamente, cuya coloración será verde-azulado en el primer caso, y verde-amarillento en el segundo.
Las clorofilas pueden sufrir una serie de cambios que se exponen a continuación.
En medio ácido y con calor, la clorofilas pueden pasar a feofitinas que sería la misma estructura pero se sustituye el átomo de magnesio presente en el centro de anillo tetrapirrólico por un átomo de hidrógeno, el color pasará a ser pardo oliváceo. Esto ocurre por ejemplo al cocer la acelga que se oscurece y este cambio de coloración se produce por lo anteriormente expuesto, el medio ácido en este caso lo proporcionará el propio alimento. En el escaldado también se produce feofitinización así como al someter a los alimentos a irradiaciones gamma para destruir la flora microbiana.
Las clorofilas a través de las enzimas denominadas clorofilasas pueden parar a clorofílicos que será la misma estructura pero sin el grupo propionato de fitilo y la coloración se mantendrá verde. Finalmente, las feofitinas, a través de los enzimas llamados feofilasas, pueden convertirse en feofórbidos que tendrán la misma estructura que feofitinas pero sin el grupo propionato de fitilo. También se pueden producir otros cambios en la coloración de las clorofilas por pérdida de sustituyentes o en la exposición a la luz en la que se romperá el anillo para generar una sustancia incolora.
El grupo propionato de fitilo (C20 H37) proporciona hidrofobicidad a la molécula por lo que feofitinas y clorofilas serán solubles en medios orgánicos como acetonas, bencenos, alcohol, etc. mientras que clorofílicos y feofórbidos son solubles en medio acuoso.
En las frutas y verduras congeladas también se pueden observar colores más oscuros que el verde que serán debidos a que previamente estos alimentos han sufrido un escaldado.
En ocasiones las frutas y verduras son desecadas para disminuir la actividad de agua del alimento y, por consiguiente, su estabilidad, generándose colores diferentes que irán en función del grado de deshidratación que han sufrido.
Otros productos fermentados como el Choucrout (berza fermentada) que es muy popular en países como Alemania o Francia, o los pepinillos, sufren oscurecimientos ya que se forman feofórbidos.
MIOGLOBINA
La mioglobina es una proteína sarcoplamática (el sarcoplasma es el citoplasma de las células musculares) que desempeña la función de transportar el oxígeno en los músculos. Esta proteína es la responsable de la coloración de las carnes.
Está constituida por un anillo tetrapirrólico similar al de las clorofilas pero sin sustituyentes y con un átomo de hierro en lugar de magnesio que está unido a cuatro nitrógenos, tiene un quinto enlace con el grupo imidazólico de la histidina terminal de la globina (proteína) y un sexto enlace que suele estar ocupado normalmente por una molécula de agua. El átomo de hierro está en estado de oxidación 2. La coloración normal de esta estructura suele ser rojo púrpura.
Pero esta estructura puede sufrir modificaciones que trae como consecuencia alteraciones en el color del alimento.
Cuando el hierro está en estado de oxidación 2 es tojo, pero cuando está en estado de oxidación 3 es pardo. Igualmente, hay que tener en cuenta el tipo de ligando que se une al átomo de hierro, si en lugar de agua el ligando es oxígeno, el color es rojo brillante y si se une un grupo SH2 el color será verde. El estado físico de la globina también influye, si se desnaturaliza se pueden dar lugar a otras coloraciones distintas del rojo púrpura. Finalmente, el estado de la porfirina también influye, si está intacta habrá coloraciones desde rojo a pardo, pero si se rompe se darán lugar a coloraciones verde o amarillentas.
Las reacciones más habituales son:
1.- Oxigenación: Se produce en presencia de grandes concentraciones de oxígeno. Lo que ocurre es que se une al hierro y se dará oximioglobina de coloración rojo brillante. Este proceso es reversible.
2.- Oxidación: La mioglobina en presencia de pequeñas concentraciones de oxígeno se puede oxidar y dar lugar a la metamioglobina de color pardo. El hierro en lugar de dos, tendrá tres cargas positivas. Este proceso también es reversible siempre y cuando haya agentes reductores.
3.- Calor: Se desnaturalizará la globina y el grupo hemo queda desprotegido y este grupo se oxida con gran facilidad y pasamos de un color rojo púrpura a uno pardo.
4.- PH ácido: La globina se va a desnaturalizar y el grupo hemo quedará también desprotegido. Tendremos coloración parda.
Cuando sometemos en el procesado a tratamiento térmico la mioglobina se desnaturalizará y tendremos coloración parda.
En otras ocasiones a la carne en el escabechado, se acidificará y bajará el PH adquiriendo el color pardo.
En el curado de la carne por adición de nitratos y nitritos también se generarán colores desde rojo muy resistentes hasta verdes-amarillento si se añade en exceso por rotura de la porfirina.
En la manipulación de la carne, si las condiciones no son adecuadas, proliferarán bacterias que generarán según el caso, SH2, H202, medio ácido o menores concentraciones de oxígeno por consumo de éste. En el caso de que se genere agua oxigenada o SH2, se formará coloraciones verdes.
Cuando las carnes están envueltas en films de plástico se suelen incluir determinadas concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el interior con el fin de mantener la carne con un color apetecible para el consumidor.
COMPUESTOS FENÓLICOS
Muchos de ellos tienen capacidad antioxidante. Son capaces de captar radicales libres. Muy importante en tecnología de los alimentos pero sobre todo para la salud.
ANTOCIANINAS
Son un grupo de pigmentos hidrosolubles ampliamente distribuidos en el reino vegetal cuyo color puede variar del rojo al azul pasando por el naranja. Está en verduras, hortalizas y flores. En la parte inferior se puede observar la estructura de las antocianinas, los grupos OH que aparecen en las posiciones 3 y 5 suelen estar generalmente unidas a azúcares tales como glucosa, galactosa, etc. que a su vez pueden estar esterificadas con ácidos como el cafeico, acético, etc.
Las antocianinas se encuentran en la piel de las uvas, manzanas, ciruelas y pera y en la porción carnosa de cerezas y manzanas. Igualmente, se encuentran distribuidas de modo uniforme a lo largo de todo el fruto en las fresas.
El color a un PH determinado es función de los sustituyentes. Al aumentar el número de hidróxidos en el anillo B se intensifica el color azul mientras que la presencia de grupos metoxilo (OCH3) genera el color rojo.
Son muy reactivas, el ion flavilio es deficiente en electrones y reacciona rápidamente. Generalmente son reacciones de decoloración no deseadas.
El color de las antocianinas es función del PH además de su estructura. Algunas de ellas a PH ácido son de color rojo, a PH básico de color azul y a PH neutro son incoloras.
Los frutos que maduran unidos al árbol suelen ser más ricos en antocianinas que si crecen de forma separada.
Las frutas antes de transformarlas en confituras o mermeladas se someten a sulfatado para evitar el pardeamiento de las mismas y también con acción bactericida. Esto provoca la decoloración de las antocianinas porqué se adicionan en las posiciones 2 y 4. Pero si después la fruta se somete a ebullición o acidificación, se separa el sulfito del anillo y se regenera el color.
A veces las frutas son sometidas a cambios de PH y se producirán cambios de color.
Las antocianinas también pueden reaccionar con el ácido ascórbico natural o añadidos provocándose la degradación de ambos compuestos.
Con aminoácidos, azúcares, o fenoles las antocianinas reaccionan por condensación y dan lugar a compuestos muchos más complejos que pueden tener otro tipo de coloración. Algunos piensan que estos compuestos contribuyen al color de los vinos.
El color de las antocianinas también se ve afectado por la acción de enzimas como glucosidasas que rompen enlaces entre el ión flavilio y el azúcar.
Otras reacciones muy frecuentes son las producidas cuando las antocianinas tienen grupos hidróxido vecinales. Se produce con metales que pueden aparecer en las latas de conserva (estaño). Por esta razón los botes que se emplean deben estar recubiertos de una capa especial para evitar el contacto con el metal.
LEUCOANTOCIANINAS
Son sustancias incoloras presentes en frutas, hortalizas y derivados. Son muy parecidas estructuralmente a las antocianinas, pero a pesar de ser incoloras, durante el procesado de alimentos pueden dar lugar a sustancias coloreadas.
Todas son derivadas del flavón 3-4 diol. Los dímeros se unen por las posiciones 4-8 o 4-6.
Al calentarlos en presencia de ácido se desdimerizan dando antocianidinas. Son importantes ya que dan sabor astringente a nísperos, arándanos, plátano maduro, aceitunas inmaduras, y algunas bebidas como la sidra, el té, el vino o el chocolate.
Participan en reacciones de pardeamiento no enzimático de frutas y hortalizas y confieren turbidez a la cerveza y el vino.
FLAVONOIDES
Son pigmentos de color amarillo cuya estructura es similar a la de las antocianinas. Se dividen en varios grupos: flavonoles, flaconas, calconas, auronas, flavanonas, isoflavonas, biflavonas, etc. y dentro de cada grupo existen cientos de compuestos diferentes. Suelen estar unidos a azúcares como glucosa o ramnosa al igual que ocurría con las antocianinas.
Los flavonoides no se han estudiado con mucha profundidad pero se sabe que el té contiene flavonoles que le confieren sabor astringente. Los flavonoles de los espárragos forman con el hierro color y aroma no deseado. Con el estaño forman un color amarillo claro deseable por los fabricantes. Por otra parte, algunas flavanonas aportan poder edulcorante.
En general, todos los flavonoides son polifenoles por lo que presentan capacidad antioxidante y son estables a la temperatura.
TANINOS
Son pigmentos responsables del color amarillo, pardo o incoloro. Algunos autores los han definido como la mezcla compleja existente en la corteza de roble y de otros árboles. Son polímeros y se distinguen dos tipos:
TANINOS CONDENSADOS: Son dímeros de flavan 3-4 diol
TANINOS HDROLIZABLES: Son derivados poliméricos de ácido gálico y del ácido elágico.
Igualmente existen taninos mezcla de los dos tipos anteriores.
Los taninos contribuyen a la astringencia y en algunos casos se añaden las enzimas llamadas tanasas para eliminar esta sensación que puede ser en exceso, desagradable.
BETALAÍNAS
Son responsables de algunos colores rojizos de los vegetales como por ejemplo el color rojo de la remolacha. Todas las betalaínas son derivados de la 1,7 diazoheptametina donde el nitrógeno está unido a dos grupos que pueden ser hidrógeno y otro compuesto. Si estos dos grupos unidos al nitrógeno incrementan la resonancia, el compuesto obtenido es de color rojo y si no amplían la resonancia serán de color amarillo. La resonancia hace referencia al hecho de que los electrones se mueves con total libertad en determinadas zonas de la molécula, existiendo por tanto zonas resonantes.
Durante el procesado de los alimentos, se suele degradar este compuesto que sí que es estable a PH alrededor de 4-6 y pueden ser utilizados como colorantes en otros alimentos diferentes al de su origen.
QUINONAS
Son pigmentos amarillos del jugo celular de plantas con flores, hongos, líquenes, bacterias y plantas. Existen diferentes tipos como benzoquinonas, naftoquinonas, antraquinonas, fenantaquinonas o naftagenoquinonas. Algunas se han empleado durante siglos como colorantes naturales.
XANTONAS
Son pigmentos amarillos de plantas y frutos como el mango. Su estructura es muy parecida a la de las quinonas.
CAROTENOIDES
Son responsables de muchos de los colores amarillo y naranja de muchos animales y vegetales. Están ampliamente distribuidos y en grandes cantidades. Las generan las plantas y de éstas pasan a los animales. Existen dos grupos:
CAROTENOS
Son hidrocarburos derivados del isopreno. El más sencillo es el licopeno. Si se cicla por los extremos se puede producir el betacaroteno.
XANTOFILAS
Son derivados hidrooxigenados de las anteriores como por ejemplo la zeaxantina y neoxantina.
El betacaroteno es un precursor de la vitamina A que se genera por escisión de la molécula.
Los carotenoides son compuestos muy sensibles a la oxidación, en especial cuando se aíslan. Pueden ser precursores de multitud de compuestos aromáticos.
Se emplean como colorantes en la industria alimentaria para la fabricación de margarinas, helados, salsas, bebidas, pasteles, quesos. etc. Por ejemplo se emplea el extracto acuoso del azafrán con crocina en bebidas y pastelería, o el extracto oleoso del pimentón. El aceite de palma se emplea en la coloración de la margarina.
