OBTENCIN DE EXTRACTO DE ANTOCIANINAS A PARTIR DEMAIZ MORADO PARA SER UTILIZADO COMO ANTIOXIDANTE YCOLORANTE EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

AGRADECIMIENTOS

RESUMENI. INTRODUCCIONDel Zea mays L. o maz morado, se obtiene un colorante prpura usado en la industria farmacutica y alimentaria como colorante natural.Estos pigmentos naturales presentes en el maz tambin tienen aplicaciones medicinales como agentes anticancerosos, antioxidantes e hipocolesterolmicos.Los constituyentes benficos son las antocianinas y los compuestos fenlicos, entre otros las antocianinas son colorantes naturales, solubles en agua, presentes en muchas plantas. De acuerdo con la importancia de los colorantes naturales en el mercado mundial y la necesidad de obtenerlos en polvo, para facilitar su transporte y dosificacin, con un tratamiento de secado bajo condiciones que no daen el producto, se pretende aplicar una tcnica a nivel de laboratorio para la obtencin del colorante natural del maz morado para luego ser utilizado en la industria alimentaria.El pigmento de antocianina tiene muchas acciones teraputicas; entre ellas destacan, colesterol, cncer de colon, combaten lo que es el stress oxidativo causado por los radicales libres ya que la antocianina es un potente antioxidante. El maz morado, oriundo del Per, tiene grandes cantidades del pigmento de antocianina.

II. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVOS GENERALES

El objetivo general del presente trabajo es caracterizar delproceso de extraccin de antocianinas a partir de maz morado y estudiar elusopotencial como colorante natural en la industriaalimentaria.

2.2. OBJETIVOS ESPESIFICOS

Caracterizar los extractos de antocianinas obtenidos en las mejorescondiciones de extraccin segn las dos metodologas utilizadas ().

III. REVISION BIBLIOGRAFICA 3.1. MAIZ (ZEA mays L.)

El Maz, pertenece a la familia Gramneas o Poaceae, es una planta anual originaria de Amrica y cultivada para su consumo alimentario, tanto humano como animal; as como, para uso industrial.

3.1.1. TIPOS DE MAIZ

3.2. ANTIOCIANINAS

Las antocianinas, son pigmentos que se encuentran disueltos en el citoplasma de las clulas de diversos rganos vegetales, y a los cuales deben su color las corolas de todas las flores azules y violadas y de la mayora de las rojas as como tambin el epicarpio de muchos frutos.

A pH cido son de color rojo A pH neutro o ligeramente alcalino son de color azul-violceo.

Las antocianinas se ven afectadas en su estabilidad por el oxgeno, cido ascrbico, pH, metales, temperatura, etc.

Las antocianinas son pigmentos hidrosolubles, son glicsidos que por hidrlisis liberan una aglicn (antocianidina) y una o ms molculas de azcar; las antocianidinas (liposolubles) se pueden extraer en un solvente orgnico y los azcares (hidrosolubles) en agua.

Los compuestos liposolubles e hidrosolubles que la componen le otorgan una polaridad tambin intermedia para su extraccin.

De utilizarse una mezcla hidroalcohlica para su extraccin, el alcohol tiene que removerse casi en su totalidad.

3.3. FACTORES QUE AFECTAN SU ESTABILIDADExisten diversos factores que influyen en la estabilidad de las antocianinas. La estructura de stas puede verse afectada en cualquier etapa de un proceso tecnolgico, como por ejemplo un proceso de extraccin de antocianinas de un material vegetal, como as tambin durante un tratamiento trmico o durante el almacenamiento de un producto que las contiene. A continuacin se exponen los factores ms relevantes que afectan a la estabilidad de las antocianinas.

3.3.1. pH.-

Las antocianinas pueden encontrarse en diferentes formas qumicas dependiendo del pH, es decir que este factor influye en su estructura y por lo tanto en su estabilidad (Figura I.8). A pH 1 predomina el catin flavilio que es de color rojo y es la forma ms estable de las antocianinas (Figura I.8.A), a valores de pH entre 2 y 4 ocurre la prdida de un protn y adicin de agua, encontrndose las antocianinas preferentemente bajo la formas quinodales de color azul. A pH entre 5 y 6 se observan las especiespseudobase carbinol, que es incolora, y chalcona, de color amarillo, ambas bastante inestables. A pH superiores a 7 se produce la degradacin rpida de las antocianinas por oxidacin con el aire. Esta reaccin se ve afectada, adems del pH, por la presencia de sustituyentes presentes en el anillo B (Moldovan et al., 2012; Castaeda-Ovando et al., 2009a; Garzn, 2008).

A pH entre 4 y 6, pH caracterstico de las frutas y hortalizas frescas o procesadas, se observa una mezcla en equilibrio de las formas catin flavilio, bases quinodales y carbinol, como as tambin de la forma chalcona (Moldovanet al., 2012).

Bordignon et al. (2009) estudiaron la extraccin de antocianinas de frutillas en el rango de pH de 1.0 a 13.0 y obtuvieron que la mejor extraccin fue al valor ms bajo de pH.

Tambin Laleh et al. (2006) investigaron sobre la influencia del pH en extractos de antocianinas de 4 especies de berberies, observando que cuanto ms bajo fue el pH menor fue el deterioro de las antocianinas

De lo expuesto se puede sealar que la acidez tiene un efecto protector sobre la estructura de las antocianinas, mientras que, cuanto ms elevado es el pH, aparecen estructuras inestables que se degradan con rapidez. Es por esto que las aplicaciones de las antocianinas en los sistemas alimenticios son preferentemente usadas en alimentos de acidez intermedia para que predomine el catin flavilio (Aguilera Ortz et al., 2011).

3.3.2. Temperatura

La temperatura es otro de los factores crticos que influyen en la degradacin de antocianinas (Min-Sheng y Po-Jung, 2007). Las conversiones estructurales de las antocianinas son reacciones endotrmicas. Resisten bien procesos trmicos a altas temperaturas durante cortos periodos de tiempo. Por efecto del calor (a temperaturas por encima de los 60C) se degradan segn una cintica de primer orden. En general las caractersticas estructurales que conducen a una mayor estabilidad al pH son las mismas que conducen a una mayor estabilidad trmica. Por lo tanto las antocianinas altamente hidroxiladas son menos estables trmicamente que las metiladas, glicosidadas o acetiladas(Fennema, 2000). Incrementos de temperatura provocan prdidas del azcarglicosilante en la posicin 3 de la molcula y apertura de anillo, con la consecuente produccin de chalconas incoloras (Garzn, 2008).

Gorriti Gutierrez et al. (2009a y 2009b) investigaron la extraccin de antocianinas de maz morado a temperaturas entre 25 y 90C. As, obtuvieron que el mayor rendimiento de extraccin se produjo a temperaturas entre 75C y90C, dependiendo de las dems condiciones de extra ccin. Fan et al. (2008a) trabajaron en la optimizacin de las condiciones de extraccin de antocianinas de batata morada donde el rango de temperatura ensayada fue entre 40 y80C, logrando la mejor extraccin a la ltima temperatura. En la extraccin de antocianinas de grosellas negras Cacace y Mazza (2003) investigaron el efecto de la temperatura de extraccin en el rango de 6 y 74C, obteniendo los mayores rendimientos a 30-35C. Laleh et al. (2006) obtuvieron extractos de antocianinas de 4 especies de berberies y lo almacenaron durante 84 das a temperaturas entre 5 y 35C, observando que el deterioro de las antocianinas aument con el incremento de la temperatura. Tambin Devi et al. (2012) llegaron a la misma conclusin al estudiar la estabilidad de antocianinas extradas de salvado de sorgos rojos y almacenados en botellas entre 0 y 70C.

Por otra parte, un estudio sobre la cintica de degradacin de antocianinas durante el tratamiento trmico de jugo de arndanos, entre las temperaturas de 40 y 80C, seal que sta fue de p rimer orden y que la degradacin fue mayor a valores ms altos de temperatura (Pereira Kechinski et al., 2010). Wang y Xu (2007) estudiaron tambin la cintica de degradacin de antocianinas, en este caso en jugo de mora, durante el tratamiento trmico y el almacenamiento y llegaron a la misma conclusin que Pereira Kechinski et al. (2010). Hubo una prdida de antocianinas, tanto durante el tratamiento trmico como durante el almacenamiento. Esta prdida sigui una cintica de primer orden. Adems, la degradacin de antocianinas aument con el incremento de la temperatura. Por su parte, los autores Moldovan et al. (2012) publicaron un estudio de cintica de degradacin de antocianinas presentes en extractos de arndanos agrios (Viburnumopulus L.) durante el almacenamiento a temperaturas entre 2 y 75C, sealando que la cin tica de degradacin fue de primer orden, siendo el deterioro de las antocianinas ms bajo a 2C.

De lo expuesto se puede decir que, en trminos generales, la bibliografa seala que las temperaturas ms elevadas provocan un efecto adverso sobre la estructura de las antocianinas, especialmente durante un tratamiento trmico o el almacenamiento. Sin embargo, los mejores rendimientos de extraccin de antocianinas de un determinado producto fueron a temperaturas altas.

Probablemente, este ltimo efecto se deba a la mayor transferencia de antocianinas desde la matriz que lo contiene hacia el seno de la disolucin extractiva. Por lo tanto, en un proceso de extraccin de antocianinas de arndano habra que buscar una temperatura de compromiso que favoreciera el proceso de extraccin pero no perjudicara a la calidad del extracto.

3.3.3. Agua

El agua puede actuar como nuclefilo y atacar el catin flavilio en el C-2 formando la base carbinol incolora segn el mecanismo que se explic en el apartado I.2.2.1. Sin embargo, esta degradacin puede variar, dependiendo de la concentracin de azcares o con el fenmeno denominado copigmentacin.

Cuando los azcares se encuentran a altas concentraciones, la actividad de agua es baja, por lo que las molculas de agua tienen menores posibilidades de atacar el catin flavilio para formar la base carbinol. Sin embargo, cuando los azcares estn en bajas concentraciones la actividad de agua no se ve afectada, por lo que sus productos de degradacin (hidroximetilfurfural y furfural) aceleran la degradacin de las antocianinas (Kopjar y Piliota, 2009; Lewis y Walker, 1995).

Dado que la molcula de agua interviene en reacciones que deterioran las antocianinas, resulta conveniente su eliminacin para disminuir las probabilidades de ataque nucleoflico al catin flavilio.

3.3.4. Oxgeno

Las antocianinas pueden oxidarse por reaccin directa con oxgeno, o bien a travs de una oxidacin indirecta en la que stas reaccionan con compuestos que han sido previamente oxidados, dando lugar a la formacin de productos de color marrn o incoloro. Tambin, pueden reaccionar con radicales de oxgeno actuando como antioxidantes. Estos mecanismos de oxidacin se ven favorecidos cuando se eleva la temperatura (Rein, 2005).

Adems se ha observado que en presencia de oxgeno, el cido ascrbico destruye a las antocianinas, formando perxido de hidrgeno. Esta reaccin se acelera en presencia de cobre y es inhibida en presencia de flavonoles como la quercetina. El perxido de hidrgeno acta rompiendo el anillo de pirilio de la antocianina por un ataque nucleoflico en C-2 produciendo steres incoloros y derivados de la cumarina. Estos productos de degradacin son totalmente destruidos y polimerizados para formar precipitados de color caf (Fennema, 2000).

Garzn (2008) public que las condiciones que favorecen la oxidacin aerbica del cido ascrbico en jugo de fresa y en sistemas modelo que contenan pelargonidina-3-glucsido, proveniente de la fresa, causaban grandes prdidas de antocianinas, pero cuando el oxgeno era excluido del sistema no se observaba deterioro del color. Tambin seal un efecto sinergstico entre el cido ascrbico y el oxgeno sobre la degradacin de la pelargonidina-3-glucsido en solucin. Las investigaciones de Garzn y Wrolstad (2002), confirmaron la existencia de una mayor prdida de antocianinas de fresa cuando est presente el cido ascrbico, tanto en sistemas naturales como en sistemas modelo. El efecto del cido ascrbico sobre la estabilidad de las antocianinas ha sido explicado como una posible reaccin de condensacin entre el cido y los pigmentos (Garzn, 2008).

Por lo tanto, para reducir las posibilidades de deterioro de las antocianinas es importante eliminar el oxgeno del medio.

3.3.5. Luz

La luz es un factor que acelera la degradacin de las antocianinas. Se ha observado que la sustitucin del hidroxilo en el C-5 hace que la antocianina sea ms susceptible a la foto degradacin cuando sta se presenta con flavonas polihidroxiladas, isoflavonas y auronassulfonadas (Delgado-Vargas et al., 2000).

Ferreira Ozela al. (2007), al estudiar el efecto de la luz sobre la estabilidad de las antocianinas en extracto de frutos de espinaca blanca, concluyeron que la luz ejerce un efecto adverso sobre su estabilidad. Laleh al. (2006) llegaron a la misma conclusin en su investigacin referida a la estabilidad de antocianinas presentes en extractos de frutos de 4 especies de berberies, como as tambin Devi al. (2012) al estudiar la estabilidad de antocianinas extradas de salvado de sorgo rojo.

Por lo tanto, resulta importante proteger, no solo del oxgeno, sino tambin de la luz a los productos ricos en antocianinas.

IV. MATERIALES Y METODOS4.1. MATERIA PRIMA4.2. OBTENCIN DE LOS EXTRACTOS DE ANTOCIANINAV. RESULTADOSVI. DISCUSIONESVII. CONCLUSIONES