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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
Antocianinas y su aplicación como colorantes naturales para alimentos
Trabajo de titulación previo a la obtención del Título de Química de Alimentos
AUTORA: Tuitice Gutiérrez Alicia Estefanía
TUTORA: MBA. Marina Guadalupe Jibaja Soria
Quito, 2021
ii
DERECHOS DE AUTOR
Yo, Alicia Estefanía Tuitice Gutiérrez en calidad de autora y titular de los derechos
morales y patrimoniales del trabajo de titulación: “Antocianinas y su aplicación como
colorantes naturales para alimentos” modalidad proyecto de investigación, de
conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL
DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedo a favor de
la Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva
para el uso no comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi
favor todos los derechos del autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizo a la Universidad Central de Ecuador para que se realice la
digitalización y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de
conformidad con lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
La autora declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma
de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad
por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la
Universidad de toda responsabilidad.
_______________________________
Alicia Estefanía Tuitice Gutiérrez
CC. 1720552643
iii
APROBACIÓN DE LA TUTORA
En mi calidad de Tutora del Trabajo de Titulación, presentado por ALICIA
ESTEFANÍA TUITICE GUTIÉRREZ, para optar por el Grado de Química de
Alimentos; cuyo título es: ANTOCIANINAS Y SU APLICACIÓN COMO
COLORANTES NATURALES PARA ALIMENTOS, considero que dicho trabajo
reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y
evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito, a los 18 días del mes de febrero de 2021
_______________________________
MBA. Marina Guadalupe Jibaja Soria
DOCENTE-TUTORA
C.I: 1705412342
iv
APROBACIÓN DEL TRABAJO FINAL POR PARTE DEL TRIBUNAL LECTOR-
EVALUADOR
El tribunal constituido por el Dr. Fernando Novillo PhD y MSc. Trosky Yánez, luego de
revisar el trabajo de investigación presentado por la estudiante Alicia Estefanía Tuitice
Gutiérrez, cuyo tema de investigación es “Antocianinas y su aplicación como colorantes
naturales para alimentos”, previo a la obtención del título profesional de Química de
Alimentos resuelve APROBAR el trabajo presentado.
Para constancia de lo actuado firman:
______________________________
PhD. Fernando Novillo
TRIBUNAL LECTOR-EVALUADOR
C.I. 1707216527
______________________________
MSc. Trosky Yánez
TRIBUNAL LECTOR-EVALUADOR
C.I. 1802537728
v
Dedicatoria
El presente trabajo de investigación va dedicado:
A Dios, quien con su voluntad buena, agradable y perfecta me trajo hasta aquí, me guio en
todo momento y me dio las fuerzas necesarias para poder culminar esta etapa de mi vida.
A mi querida madre Miriam por enseñarme las cosas importantes de la vida, por su fuerza
y su amor.
A Carlos, por darme aliento en los momentos difíciles y por apoyarme constantemente.
A mis abuelos Alicia y Segundo, por ser un pilar importante en mi vida, por darme todo su
amor y apoyo, gran parte de lo que soy se lo debo a ellos.
Gracias por motivarme a nunca renunciar a mis sueños, para ustedes con todo mi cariño.
vi
Agradecimiento
Quiero agradecer sinceramente:
A Dios porque su presencia siempre está conmigo, por la familia que me dio, por
todas las cosas buenas y malas que sirvieron para formarme, por mostrarme que lo bueno no
es fácil, pero vale la pena.
A mis padres Ángel y Miriam, quienes me dieron la vida y me enseñaron las cosas
importantes de la vida, la sencillez, el trabajo duro y la perseverancia.
A Carlos y mis hermanos por brindarme su cariño y apoyo incondicional para
alcanzar esta meta.
A mi familia, que siempre ha estado presente en los momentos importantes de mi
vida y me brindaron su apoyo.
A la prestigiosa Universidad Central del Ecuador, por permitirme ser parte de su
comunidad, por formarme profesionalmente dentro de las aulas de la Facultad de Ciencias
Químicas y hacer de la educación un derecho y no un privilegio.
A los docentes de la Facultad de Ciencias Químicas que fueron parte de mi formación
profesional y personal, inspirándome y motivándome a amar la ciencia con todas las
dificultades que esta conlleva, en especial quiero agradecer a mi tutora Dra. Marina
Guadalupe Jibaja Soria MBA por guiarme durante el desarrollo de este estudio.
Finalmente quiero agradecer a mis amigos que estuvieron en los momentos de alegría
y tristeza, que compartieron conmigo sus experiencias, motivaciones y hasta sus
conocimientos, gracias por hacer más llevadera la vida universitaria, al final todo salió bien.
vii
Lista de contenidos
DERECHOS DE AUTOR ..................................................................................................... ii
APROBACIÓN DE LA TUTORA ...................................................................................... iii
APROBACIÓN DEL TRABAJO FINAL POR PARTE DEL TRIBUNAL LECTOR- ..... iv
EVALUADOR ..................................................................................................................... iv
Dedicatoria ............................................................................................................................ v
Agradecimiento .................................................................................................................... vi
Lista de contenidos .............................................................................................................. vii
Lista de Tablas ...................................................................................................................... ix
Lista de gráficos .................................................................................................................... x
Lista de Figuras .................................................................................................................... xi
Lista de anexos .................................................................................................................... xii
RESUMEN ......................................................................................................................... xiii
ABSTRACT ....................................................................................................................... xiv
Introducción ........................................................................................................................... 1
Capítulo I ............................................................................................................................... 2
1. Problema ........................................................................................................................ 2
1.1. Planteamiento del problema.................................................................................... 2
1.2. Formulación del problema ...................................................................................... 4
1.2.1. Preguntas de investigación .............................................................................. 4
1.3. Objetivos ................................................................................................................. 5
1.3.1. Objetivo general .............................................................................................. 5
1.3.2. Objetivos específicos ....................................................................................... 5
Capítulo II ............................................................................................................................ 17
2. Metodología de Investigación ...................................................................................... 17
2.1. Diseño de la Investigación .................................................................................... 17
2.2. Diseño metodológico ............................................................................................ 18
2.2.1. Definición del problema ................................................................................ 18
2.2.2. Búsqueda, organización y análisis de la información ................................... 18
2.4. Técnicas e Instrumentos de recolección bibliográfica .......................................... 21
Capítulo III .......................................................................................................................... 22
3. Resultados y discusión ................................................................................................. 22
viii
3.1. Aplicación de antocianinas ....................................................................................... 22
3.2. Técnica de extracción de antocianinas.................................................................. 25
3.2.1. Técnicas convencionales ................................................................................... 26
3.2.3. Comparación entre técnicas de extracción de antocianinas .............................. 35
3.3. Rol de la copigmentación en la estabilidad .......................................................... 42
Capítulo IV .......................................................................................................................... 46
4. Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................... 46
4.1. Conclusiones............................................................................................................. 46
4.2. Recomendaciones ..................................................................................................... 47
5. Bibliografía .................................................................................................................. 48
Anexos ................................................................................................................................. 60
ix
Lista de Tablas
Tabla 1. Sustituyentes y agliconas ........................................................................................ 6
Tabla 2. Ecuaciones de búsqueda Scopus y Science Direct .............................................. 19
Tabla 3. Criterios de selección de los documentos ............................................................. 20
Tabla 4. Aplicaciones de antocianinas como colorantes naturales ..................................... 23
Tabla 6. Optimización de condiciones en la extracción convencional ............................... 26
Tabla 5. Solventes utilizados para la extracción de antocianinas ....................................... 27
Tabla 8. Parámetros de la técnica de extracción con C𝑂2 supercrítico ............................. 29
Tabla 9. Parámetros de la técnica de extracción con presión hidrostática ......................... 31
Tabla 10. Parámetros de la técnica de extracción por microondas ..................................... 34
Tabla 11. Comparación de las técnicas de extracción de antocianinas .............................. 36
Tabla 12. Parámetros de extracción EUA y HAE .............................................................. 39
Tabla 13. Copigmentación utilizada para estabilizar antocianinas ..................................... 44
x
Lista de gráficos
Gráfico 1. Distribución de las revistas de publicación y las principales revistas ............... 20
Gráfico 2. Distribución de las investigaciones sobre la comparación ................................ 35
xi
Lista de Figuras
Figura 1. Estructura química de las antocianinas (Anayansi et al, 2013). ........................... 6
Figura 2. Influencia del pH en el color de las antocianinas (LEVI et al, 2004). ................ 7
Figura 3. Burbujas de cavitación impulsado por ultrasonido (Sanchez, 2016). ................ 10
Figura 4. Antocianinas en distintos alimentos (Cortez, Luna-Vital, Margulis, & Gonzalez de
Mejia, 2017) .......................................................................................................................... 12
Figura 5. Sistema de color CIELab (Cortez et al., 2017). ................................................. 22
Figura 6. Estructura del catión flavilo y su forma hemiacetal ........................................... 42
xii
Lista de anexos
Anexos A. Esquema causa-efecto ....................................................................................... 60
Anexos B. Matriz de recolección de información bibliográfico ......................................... 61
xiii
TÍTULO: Antocianinas y su aplicación como colorantes naturales para alimentos
Autora: Alicia Estefanía Tuitice Gutiérrez
Tutora: Marina Guadalupe Jibaja Soria
RESUMEN
Este trabajo presenta una investigación bibliográfica sobre las antocianinas y sus
aplicaciones como colorantes naturales en alimentos. Las antocianinas pertenecen a la
familia de los flavonoides, se concentran principalmente en los fluidos de las células
vegetales, tienen un considerable uso en la industria alimentaria debido a su capacidad
antioxidante. Esta revisión bibliográfica tiene como objetivo investigar las antocianinas,
su estabilidad y las técnicas de extracción para la aplicación como colorantes naturales
en los alimentos mediante la revisión de artículos científicos. Se realizó una
investigación bibliográfica y documental, utilizando las bases de datos Scopus y Science
direct, mediante la revisión de 57 artículos se desarrolló este trabajo de investigación La
aplicación de antocianinas se presenta con mayor frecuencia en bebidas debido a que su
solubilidad permite que se incorpore fácilmente en diversos sistemas acuosos
alimenticios, esta cualidad permite que las antocianinas sean utilizadas como colorantes
naturales, la estabilidad se presenta como un desafío para el propósito ya que depende
de varias condiciones, sin embargo, la copigmentación permite aumentar la estabilidad
agregando compuestos fenólicos y polímeros, incrementando la vida útil y preservando
el color. La extracción de estos pigmentos se puede realizar mediante diferentes técnicas
de extracción ya sean convencionales o no convencionales, cada uno tiene su propia
especialidad, sus ventajas y desventajas. La extracción por ultrasonido es una de las
técnicas emergentes que permiten que la extracción de antocianinas sea ecológico,
económico y eficiente.
PALABRAS CLAVES: ANTOCIANINAS / APLICACIONES / TÉCNICAS DE
EXTRACCIÓN / COPIGMENTACIÓN
xiv
TITLE: Anthocyanins and their application as natural food dyes
Author: Alicia Estefanía Tuitice Gutiérrez
Tutora: Marina Guadalupe Jibaja Soria
ABSTRACT
This work presents a bibliographic study on anthocyanin and their applications as dyes in
foods. Anthocyanin are pigments that belong to the flavonoid family, mainly concentrated
in plant cell fluids, have considerable use in the food industry due to their antioxidant ability.
This bibliographic review aims to investigate anthocyanin, their stability and extraction
techniques for the application as natural colorants in food by reviewing scientific articles.
Bibliographical and documentary research carried out, using the Scopus and Science direct
databases, through the review of 57 articles this research work developed. The stability of
anthocyanin depends on a number of conditions as pH, temperature; however,
copigmentation increases stability by adding phenolic compounds and polymers increasing
shelf life and preserving color. The extraction of these pigments done by different extraction
methods whether conventional or unconventional, each has its own specialty, its advantages
and disadvantages. Ultrasound extractions are one of the emerging techniques that make the
extraction of anthocyanin ecological, economical and efficient.
KEYWORDS: ANTHOCYANIN / APPLICATION EXTRACTION TECHNIQUES /
COPIGMENTATION,
1
Introducción
En la actualidad, el consumidor formado, informado y exigente, otorga gran
importancia al aspecto que presentan los alimentos al momento de realizar una elección, la
apariencia de estos puede ser mejorada a través del uso de aditivos alimentarios sintéticos,
el color es una de las características primordiales, que, determina la preferencia del
consumidor, el uso de colorantes artificiales ha sido cuestionado debido a los efectos nocivos
sobre la salud especialmente en niños. Sin embargo, las tendencias actuales del mercado de
alimentos se enfocan en el consumo de productos saludables, orgánicos, naturales, sin
aditivos alimentarios, es por ello que se observa una creciente demanda de pigmentos
naturales que promueven a la industria alimentaria a buscar nuevas técnicas de extracción,
con la finalidad de satisfacer la necesidades y expectativas del consumidor.
En esta revisión nos centraremos en las antocianinas, sustancias colorantes, con
propiedades antioxidantes cuyas tonalidades varían entre el rojo, violeta y azul, los extractos
se obtienen convencionalmente con el uso de grandes cantidades de solventes, produciendo
residuos nocivos para el medio ambiente. Es por eso que resulta importante una revisión
bibliográfica en donde se recopile información que sirva de base para analizar las técnicas
de extracción de antocianinas, con la finalidad de identificar las más eficientes de modo que
estos pigmentos, puedan ser aprovechados en la industria alimentaria como alternativa en
lugar de los colorantes artificiales.
El presente trabajo de investigación “Antocianinas y su aplicación como colorantes
naturales en alimentos” tiene como objetivo investigar las aplicaciones de las antocianinas
como colorantes naturales para los alimentos mediante la revisión de artículos científicos,
este documento se compone de cuatro capítulos, el primero describe el planteamiento del
problema, la justificación e importancia del estudio, además, se plantea los objetivos y
preguntas de la investigación. En el capítulo II metodología de la investigación se describe
el diseño de la investigación su enfoque, nivel y tipo, el diseño metodológico, la hipótesis
conceptual y las técnicas de recolección bibliográfica. En el capítulo III se exponen los
resultados y discusiones. Finalmente, en el capítulo IV se presentan las conclusiones y
recomendaciones resultado de este trabajo de investigación.
2
Capítulo I
1. Problema
1.1. Planteamiento del problema
Los aditivos alimentarios como los colorantes se emplean extensamente en la
industria de los alimentos, resaltan el color natural de un alimento, proporcionan un color
diferente al producto inicial o pueden restituir el color que se pierde durante el
procesamiento. Según Stevens, Burgess, Stochelski & Kuczek (2014) los alimentos que
contienen más colorantes sintéticos son los refrescos, ponches, bebidas energéticas,
bebidas líquidas y en polvo. Por ello si un alimento en la percha es llamativo por sus
colores, es muy probable que contenga colorantes artificiales (McCann et al., 2007).
Los colorantes ya sean naturales o artificiales se adicionan intencionalmente, los
colorantes artificiales necesitan de una certificación y son regulados por las autoridades
sanitarias, mientras que los colorantes naturales están exentos de certificación, pero
deben cumplir con requisitos reguladores. A nivel internacional según Belmonte
,Arroyo, Vázquez, Cruz y Cabrera (2019) mencionan que: “Las autoridades que marcan
la línea en normativas de uso de aditivos alimentarios, son la FDA (Food and
DrugAdministration) en EE. UU y la EFSA (EuropeanFood Safety Authority) en la
Unión Europea” (p.26). Cabe mencionar que entre estas autoridades existen diferencias
significativas, por lo que es habitual las distintas interpretaciones de los efectos
toxicológicos.
El uso de colorantes artificiales proporciona ventajas en el desarrollo de
alimentos, son económicos, estables, accesibles y producen una amplia gama de colores,
haciendo de su uso una herramienta indispensable para varios productos. Sin embargo
en la actualidad los consumidores informados, formados y exigentes relacionan el
consumo de colorantes artificiales con efectos adversos como alergias, hiperactividad en
niños, hipersensibilidad, toxicidad, y carcinogenicidad generando inquietud y rechazo
hacia estos productos (Mena, 2019).
Existen varios estudios que relacionan el consumo de colorantes artificiales con
efectos adversos. Fallico, Chiappara, Arena, & Ballistreri (2011) menciona que el
consumo frecuente de rojo allura AC (E129) puede desarrollar alergias como urticaria,
3
rinitis y asma. Belmonte et al. (2016) menciona que el consumo de eritrosina (E127)
puede provocar efectos de infertilidad masculina y que el consumo de Ponceau 4R es el
principal causante del cambio de comportamiento en niños. Al-Shabib et al. (2020)
relaciona el consumo de colorantes como la tartrazina con el desarrollo de enfermedades
neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson y enfermedades no
neurodegenerativas como diabetes tipo 2 y amiloidosis sistémica.
En consecuencia, los consumidores prefieren alimentos orgánicos que
proporcionen beneficios para su salud. Sin embargo, el uso de colorantes naturales tiene
varias desventajas como el alto costo de producción, uso excesivo de solventes y agua y
por ende la producción de residuos nocivos para el medio ambiente. Según Rawat &
Mishra (2016) la industria global de colorantes produce aproximadamente 4,500,000
toneladas de desechos de colorantes lo que resulta ser un latente peligro ambiental y
socioeconómico. Además cabe mencionar que los compuestos que se utilizan como
colorantes naturales como las antocianinas, betalaínas, carmín, caroteoides, clorofilas,
curcumina, flavonoides y hemo tienen como característica común ser inestables y
dependiendo de su extracción su rendimiento es bajo, es por eso que su uso como aditivo
de color es limitado (Zeece, 2020).
Las antocianinas son pigmentos que se encuentran en una variedad de flores y
frutos, sus tonos van desde el rojo, azul y violeta, tienen propiedades antioxidantes que
permiten combatir procesos oxidativos causados por los radicales libres reduciendo el
riesgo de padecer enfermedades crónicas (Coronado, Vega, Gutiérrez , Vázquez , &
Radilla , 2015). Esta cualidad promueve el uso e interés de las antocianinas para el
desarrollo de productos funcionales en la industria alimenticia, ya que cuenta con las
características de colorante y antioxidante (Konczak & Zhang, 2004).
Ahora bien, las técnicas de extracción que se utilizan para obtener antocianinas,
con frecuencia requieren de mucho tiempo y pueden conducir a su degradación (Dibazar,
Bonat Celli, Brooks, & Ghanem, 2015). Además, a causa de su estructura molecular,
algunos factores como: temperatura, luz, sulfitos, oxígeno, actividad de agua, determinan
la estabilidad de estos pigmentos (Garzón, 2008). Esta inestabilidad se manifiesta en la
4
pérdida de color, oscurecimiento enzimático, no enzimático y la formación de
precipitados.
Si la presente investigación no se ejecutase, la información para el desarrollo de
alimentos funcionales con antocianinas seria limitado, la industria alimenticia en nuestro
país no se desenvolvería en este campo a pesar de poseer una extensa biodiversidad,
retrasando el crecimiento de estos productos en el mercado. Además, se impediría el
acceso a información relevante y actualizada sobre la obtención de estos pigmentos. El
aporte de este estudio desempeña una labor fundamental en cuanto a la recopilación y
síntesis de información acerca de las antocianinas, las técnicas de extracción, el rol de la
copigmentación en la estabilización, pueden contribuir a futuros estudios, en donde se
necesita información clara, confiable y actualizada. Finalmente, con este trabajo de
investigación, se puede contribuir a la constante búsqueda por parte de la industria
alimenticia de desarrollar técnicas que mejoren la extracción de antocianinas,
disminuyan costos, aumenten rendimiento, mantengan el medio ambiente y cubran la
demanda actual de colorantes naturales.
1.2. Formulación del problema
¿Qué aplicaciones tienen las antocianinas como colorantes naturales para los
alimentos según investigaciones de los últimos cinco años?
1.2.1. Preguntas de investigación
La presente investigación bibliográfica se guiará con las siguientes preguntas de
investigación:
¿Cuáles son las aplicaciones de las antocianinas más recientes?
¿Qué técnicas de extracción se utilizan actualmente para la extracción de
antocianinas?
¿Qué diferencia hay entre las técnicas de extracción convencionales y las técnicas
no convencionales?
¿Qué rol desempeña la copigmentación en la estabilidad de las antocianinas?
5
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo general
Investigar las aplicaciones de las antocianinas como colorantes naturales para los
alimentos mediante la revisión de artículos científicos.
1.3.2. Objetivos específicos
Recopilar información sobre las recientes aplicaciones de las antocianinas como
colorante natural para los alimentos.
Describir las diferentes técnicas que se utilizan para la extracción de antocianinas
e identificar sus respectivas ventajas mediante referencias bibliográficas.
Identificar que técnica de extracción proporciona los mejores resultados.
Describir el rol que desempeñan los copigmentos en la estabilidad de las
antocianinas mediante referencias bibliográficas.
Justificación e importancia
El color es una de las características importantes de los alimentos, les confiere un
aspecto más agradable e incrementa el interés por ingerirlos, para mantener esta
característica se utiliza colorantes especialmente en alimentos procesados, ya que
durante su tratamiento sufren alteraciones como pérdida de color o heterogeneidad, se
debe mencionar que los colorantes sintéticos son utilizados extensamente a comparación
de los colorantes naturales, principalmente por su bajo costo, gran capacidad de
coloración y su alta estabilidad (Corradini, 2018). Sin embargo la demanda de los
colorantes naturales aumentó en los últimos años, debido que su consumo está asociado
con efectos positivos sobre la salud y la reducción de riesgo de algunas enfermedades
crónicas como diabetes mellitus, hipertensión y cardiopatías, no obstante tienen
desventajas como costos elevados, pérdidas en la extracción y baja estabilidad (Antigo,
Stafussa, de Cassia Bergamasco, & Madrona, 2020).
Los pigmentos de antocianinas son glucósidos de antocianidinas, que pertenecen
a la familia de los flavonoides, por lo que su estructura se sustenta en los flavenos, las
variaciones en el anillo B en los grupos R1 Y R2 producen las seis antocianidinas
6
conocidas (ver figura 1), pelargonidina, cianidina, delfinidina, peonidina, petunidina y
malvidina. En la naturaleza presentan sustituciones glicosídicas en las posiciones 3 y 5
con uno o más azúcares que pueden ser glucosa, rammosa, arabinosa, y soforosa los
cuales aumentan su solubilidad (Astrid, 2008).
Figura 1. Estructura química de las antocianinas (Anayansi et al, 2013).
Tabla 1. Sustituyentes y agliconas
Elaborado por: Durst & Wrolstand, 2001
Las antocianinas no solo proporcionan color a los alimentos sino también tiene
impacto sobre sus características organolépticas. La pelargonidina, cianidina, delfinidina
se encuentran principalmente en el pericarpio de la fresa, mora, rábano rojo, arándanos,
etc. También se pueden encontrar en el flavedo de la fruta, como es el caso de algunas
cerezas, las otras tres peonidina, petunidina y malvidina se encuentran en flores,
legumbres, cereales y tubérculos (Primo, 1997). Dependiendo del número de azúcares
pueden clasificarse en monoglucósidos, diglucósidos y triglucósidos, precisamente esta
cualidad contribuye a la estabilidad de las antocianinas y por ello no todas se degradan
de la misma manera, por ejemplo, los diglucósidos de antocianidina en vinos son más
Aglicona Sustituyentes λ máx (nm)
R1 R2 Espectro visible
Pelargonidina H H 494 (naranja)
Cianidina OH H 506 (naranja-rojo)
Delfinidina OH OH 508 (azul-rojo)
Peonidina OCH3 H 506 (naranja-rojo)
Petunidina OCH3 OH 508 (azul-rojo)
Malvidina OCH3 OCH3 510 (azul rojo)
7
estables que la mayoría de monoglucósidos, sin embargo, estos son menos propensos al
oscurecimiento, al igual el tipo de azúcar que contenga las antocianinas influye en su
estabilidad como por ejemplo: las galactosídicas son más estables que las arabinosídicas
(Markakis, 1982). El color atrayente de las antocianinas se presenta por la carga positiva
del catión flavilio, las cargas cambian con relación al pH presentando diferentes
estructuras y colores (ver figura 2), el catión flavilio a pH 1 es más estables que las
chalconas a pH 4,5.
Figura 2. Influencia del pH en el color de las antocianinas (LEVI et al, 2004).
La extracción comúnmente es llevada con solventes como el etanol y metanol,
además se puede añadir una pequeña cantidad de ácido para obtener el ión flavilio
(estructura básica de las agliconas) que es estable a pH ácido. Los alimentos contienen
diferentes compuestos que pueden interferir en la extracción de las antocianinas es por
ello que dependiendo de la matriz se añade solventes orgánicos que permiten extraer
lípidos, del mismo modo un factor que influye en la extracción es el pH; cuando es
altamente ácido, puede causar hidrolisis parcial en las fraciones acil de las antocianinas
aciladas, en especial aquellas con ácidos dicarboxílicos como el ácido malónico es por
ello que en estos casos se prefiere usar ácidos débiles como el ácido tartárico o cítrico
para mantener intacto los sustituyentes dicarboxílicos (Astrid, 2008).
8
La demanda por los pigmentos naturales impulsa a la industria de alimentos a
desarrollar nuevas técnicas para optimizar la extracción y reducir costos, tiempo de
procesamiento y consumo de energía. A menudo el tiempo de extracción puede conducir
a la degradación de las antocianinas es por ello que se menciona que la extracción de
antocianinas de las matrices naturales es complicada además se comporta de manera
inestables en altas temperaturas y cambios bruscos de pH (Li et al., 2019). Como se
mencionó anteriormente las antocianinas se concentran especialmente en la corteza de
las frutas, pero además se concentran en los pétalos, sépalos de las flores, para estas
matrices naturales existen varios procedimientos de extracción sólido-líquido que
consisten en mantener la muestra sólida en contacto con un disolvente durante un tiempo
y energía específica (Inggrid, Jaka, & Santoso, 2016). Dentro de estos procedimientos
se encuentran los convencionales y no convencionales, cabe mencionar que los extractos
ricos en antocianinas consumen energía y tiempo, por lo cual el uso excesivo de solventes
y agua resulta ser nocivo para el medio ambiente, la economía y la seguridad. Es por este
motivo que las nuevas investigaciones se centran en encontrar técnicas con valores
sostenibles y verdes; uno de los cambios frecuentes es el uso de energía no convencional
(Prado, Veggi, Náthia-Neves, & Meireles, 2020). Para ello es necesario identificar los
tipos de energía en este contexto. La energía denominada convencional es el calor,
mientras que la energía no convencional pueden ser el ultrasonido, radiación de
microondas, presión, entre otras (Sang, Ma, et al., 2018). Los procedimientos sólidos-
líquidos comprenden técnicas convencionales como Soxhlet y extracción asistida por
calor (HAE), que son económicas y fáciles de aplicar a nivel industrial, pero tienen
desventajas como el uso excesivo de solvente y los largos tiempos de extracción
(Albuquerque, Pinela, Barros, Oliveira, & Ferreira, 2020).
Actualmente se están usando tecnologías que utilizan al ultrasonido, microondas,
como energía de extracción y son denominadas como eficientes y ecológicas. Teniendo
una atención especial en la extracción asistida por ultrasonido (EUA) (Dos Anjos Nonato
et al., 2018; Sang, Ma, et al., 2018; Wu, Wang, Fan, Yue, & Wu, 2020). El ultrasonido
es una técnica novedosa que se está utilizando para optimizar los procesos de extracción,
su viabilidad va desde su uso en extracción de fenoles (Ahmad-Qasem et al., 2013),
proteínas con propiedades mejoradas para la emulsión, aceites esenciales (do C. de Sousa
9
et al., 2020), flavonoides (Carrillo-Hormaza, Duque, López-Parra, & Osorio, 2020), y
otros componentes bioactivos (Sillero, Prado, & Labidi, 2020). Su uso no solo se limita
a la extracción también se está utilizando como nueva técnica de preparación de muestras
que permite obtener mayor rendimiento (Romero-Díez et al., 2019), convirtiéndose en
una herramienta indispensable a la hora de obtener extractos naturales asimismo este
método es utilizado por sus evaluaciones no invasivas y no destructivas (Cabredo-
Pinillos, Cedrón-Fernández, González-Briongos, Puente-Pascual, & Sáenz-Barrio,
2006).
El ultrasonido es emitido por un medio físico mediante ondas es aquí que:
Cuando una onda del ultrasonido cause una presión negativa suficiente a través de un
líquido, la distancia entre las moléculas del mismo excede la mínima distancia molecular
requerida para mantener el líquido intacto, lo que origina que las fuerzas de cohesión se
rompan y se cree un vacío. A este vacío es a lo que se denomina burbujas de cavitación.
(Morales, 2011, p.5)
Entre sus aplicaciones se encuentra el ultrasonido de potencia y de señal. El
ultrasonido se propaga por ciclos de compresión y expansión, cuando la energía es alta,
las fuerzas de expansión superan las fuerzas de atracción formando las burbujas de
cavitación, estas burbujas se mueven y producen microcorrientes que pueden
desgasificar y rompe membranas celulares. En el ultrasonido de señal se utiliza señales
de baja intensidad de 100 kHz a 1 MHz que permiten determinar el grosor de cortezas,
cáscaras de huevo, detecta las propiedades reológicas de quesos e identifica sus agujeros,
determina la maduración de aguacates, quesos igualmente las propiedades de textura de
frutas y vegetales (Azuola & Vargas , 2007). Por otro lado el ultrasonido de potencia
tiene señales de alta intensidad de 18 a 100 kHz y usualmente modifica un proceso o
producto, produce cambios fisicoquímicos a través del colapso de burbujas de cavitación
(ver figura 3), este colapso puede generar altas presiones y temperaturas; en esta técnica
es necesario el uso de un transductor que transforma la energía eléctrica en acústica,
también necesita un medio líquido, y un generador de energía (Azuola & Vargas , 2007).
10
Figura 3. Burbujas de cavitación impulsado por ultrasonido (Sanchez, 2016).
La extracción de mediante ultrasonido tiene un mecanismo que involucra la
difusión a través de la pared celular de donde se obtendrá el contenido después de la
rotura de las paredes celulares (Vinatoru, 2001). Los parámetros habituales de extracción
que deben ser controlados son temperatura, naturaleza del solvente y relación sólido-
líquido (Sanchez, 2016).Las ondas de ultrasonido penetran las paredes celulares, y las
rompen permitiendo el ingreso de los solventes a la matriz, mediante este mecanismo
mejora la transferencia de masa y aumenta la recuperación del contenido celular; gracias
al efecto cavitacional mejora la transferencia de masa reduce el tiempo de extracción y
aumenta el rendimiento (Paludo et al., 2019). Es por esta razón que esta técnica ha sido
denominada como un método prometedor para la extracción de las antocianinas
(Albuquerque et al., 2020).
Se puede mencionar extracciones no convencionales como la extracción asistida
por microondas MAE que se considera una técnica que acelera la extracción, mejora el
consumo de disolvente, tiempo de extracción y se considera de buen desempeño en
términos de rendimiento (Kou et al., 2019). La extracción por fluidos que utiliza fluidos
supercríticos que sobre su punto crítico termodinámico tienen la capacidad de difundirse
a través de los sólidos como si fuese un gas (Tacchini et al., 2019). La extracción eléctrica
la cual usa descargas eléctricas en la mezcla de extracción e incrementa el rendimiento
(Kovács, Dóka, & Richfield, 2019).
11
Cada alimento tiene diferentes factores que pueden intervenir con la extracción
de las antocianinas es por ello que no se puede elegir o aplicar un método de forma
generalizada, es por ello que resulta de suma importancia crear prototipos que puedan
moldear la importancia de los efectos sobre la variable respuesta (Prilianti,
Brotosudarmo, Anam, & Suryanto, 2019). Por lo tanto, es necesario aplicar una
metodología de superficie de respuesta (RMS) la cual permite identificar que variables
son las más influyentes sobre la variable respuesta para predecir la eficiencia, mediante
el uso de técnicas matemáticas y estadísticas. El MRS se está utilizando porque
disminuye costos, disminuye número de ensayos que se lleva a cabo en una
experimentación por ende se utiliza menos reactivos contribuyendo también al uso
consiente de reactivos potencialmente peligrosos (Sang, Dang, et al., 2018). En un inicio
se busca los niveles y factores con los que se realizará el estudio, se construye un diseño
factorial de tratamientos para identificar qué factores influyen en el proceso.
Por otra parte, la naturaleza de disolvente es uno de los factores más investigados
en el proceso de extracción de compuestos bioactivos de frutas y verduras. En primera
instancia los disolventes de alcohol se han utilizado a lo largo de los tiempos para la
extracción de compuestos fenólicos de fuentes naturales. El metanol es el disolvente más
utilizado sin embargo el etanol es definido como el mejor disolvente orgánico para la
extracción de compuestos de antocianina de arándanos para uso en alimentos
aplicaciones por su baja toxicidad. Las antocianinas pueden ser polares o apolares, las
polares se determinan mediante HPLC, los sustituyentes R=OCH3 son típicas de las
antocianinas no polares y la glicosilación en el carbono 3 permite la solubilidad en
células vegetales (Dibazar et al., 2015).
La separación y cuantificación se realiza por cromatografía líquida de alta
resolución en fase reversa debido a que permite la separación simultánea sin la necesidad
de utilizar alta pureza en los extractos, los solventes que se utilizan son acidificados y se
utiliza ácidos débiles como ácido acético, perclórico o fórmico, las antocianinas se
identifican mediante sus tiempos de retención con la comparación de estándares puros
(ver figura 4) , las antocianinas totales se representan generalmente en μg/g con una curva
12
estándar para cianidina-3-glucósido o delfinidina-3-glucósido, los espectros de absorción
pueden tener información sobre las antocianidinas, glucocilación y acilación.
Figura 4. Antocianinas en distintos alimentos (Cortez, Luna-Vital, Margulis, & Gonzalez
de Mejia, 2017)
La determinación de antocianinas se la realiza mediante el análisis
espectrométrico UV, el espectro de absorción dependerá del pH, la absorción máxima es
de 520-540 nm, la espectrometría de masas identifica las antocianinas mediante la masa
de los iones de la muestra y los compuestos de la separación. La cromatografía dentro de
una acoplación con espectrometría de masas permite identificar la identidad de los
13
compuestos en las respectivas matrices, otras técnicas que se utilizan son técnica de
espectrometría de masas de ionización electrospray, resonancia magnética nuclear.
La determinación del color y estabilidad de las antocianinas dependen de algunos
factores como temperatura, luz, pH y presencia de oxígeno ácido ascórbico, y actividad
de agua. Según Zhang, et al. (2019) expone que la temperatura es un factor importante
que influye en la degradación y decoloración de las antocianinas, en su investigación
determinó que las antocianinas de las fresas poscosecha se degradan con mayor facilidad
a temperatura ambiente 35ºC, debido a que en esta temperatura mejoró la actividad de
enzimas peroxidasa y polifenol oxidasa las cuales oxidan compuestos fenólicos y
contribuyen la decoloración por ende se devalúa la calidad de las fresas. Al parecer este
pardeamiento producido en vegetales y frutas se puede atribuir a la acumulación de
sustancias reactivas de oxígeno, peroxidación lipídica en la membrana celular, en el
estudio de Jiménez, Bassama & Bohuon (2020) se puede destacar que la velocidad de
reacción de las antocianinas se relaciona con la actividad de agua, la velocidad de
reacción aumenta con la disminución de la actividad de agua, por lo que se afecta
negativamente la estabilidad de las antocianinas en temperaturas altas. Por otro lado, un
factor que contribuye al contenido de antocianinas es la capacidad antioxidante esto se
demostró en un estudio donde utilizaron rodajas de papa morada para identificar la
cinética de degradación y la capacidad antioxidante de las antocianinas (Qiu, Wang,
Song, Deng, & Zhao, 2018).
La luz contribuye a la biosíntesis de las antocianinas sin embargo también
aceleran su degradación, varios estudios en vino han demostrado que los diglicósidos
metilados y acilados eran las antocianinas más estables en la exposición a la luz, mientras
que los diglicósidos no acilados eran menos estables y los monoglucósidos aún menos
estables. Por otra parte la radiación contribuye el color de las antocianinas rojas en
temperaturas de 68C, sin embargo las radiaciones de ionización se consideran
perjudiciales para la capacidad antioxidante de las antocianinas (Gambacorta et al.,
2017). El pH tiene efecto en la estructura y estabilidad y por ende influye en el color de
las antocianinas, la acidez proporciona un efecto protector sobre la molécula, se mantiene
estable en pH ácidos como ión oxonio o catión flavilio de color rojo intenso, pero en pH
14
altos se pierde un protón y se añade agua lo que produce un hemicetal el cual es incoloro
e inestable y se oxidan fácilmente en presencia del oxígeno. Como ya se mencionó las
antocianinas son más estables a pH ácidos que en pH alcalinos y neutros sin embargo
dentro de algunos rangos el pH el oxígeno puede afectar la estabilidad de las
antocianinas, por ejemplo la velocidad de destrucción de la pelargonidina es
independiente al pH en rangos de 2 a 4,5 con 45C en ausencia de oxígeno, sin embargo
en presencia de oxígeno la degradación aumenta con relación al pH (Astrid, 2008).
El oxígeno como ya se mencionó anteriormente influye en la estabilización de las
antocianinas, junto con el oxígeno son denominados agentes aceleradores ya que
degradan antocianinas en el arándano, grosella, uva, frambuesa, fresa y en los zumos, se
puede encontrar mayor retención de antocianinas en enlatados de frambuesas bajo
nitrógeno o al vacío que en el aire. El ácido ascórbico afecta de gran manera a las
antocianinas al igual que los bisulfitos es por ello que se evita la interacción entre esas
sustancias (Astrid, 2008).
Las antocianinas son antioxidantes que frenan las reacciones de oxidación de las
células lo que conlleva que sean beneficias para la salud contribuyen a prevenir
enfermedades crónicas incluyendo diabetes, sobrepeso, cáncer. En una investigación
realizada por Krikorian et al. (2019), menciona que las antocianinas benefician la
capacidad cognitiva de adultos mayores, se los trato a pacientes con trastorno de memoria
leve con polvo de fruta de arándano liofilizado y con un placebo, en la semana 16 el
grupo que se trató con arándanos obtuvo un mejor rendimiento en la memoria espacial
visual y aumento en la velocidad de procesamiento psicomotor. En estudios como los de
Mojica, Berhow, Gonzalez, & Mejía (2017) aseguran que las antocianinas ayudan a
disminuir la generación de especies reactivas de oxígeno, disminuir la captación de
glucosa en el tubo digestivo, inhiben las enzimas que degradan el almidón por lo tanto
una disminución en la absorción de glucosa. Otro estudio actual reveló que las
antocianinas tienen efectos anticancerígenos positivos, atacan la inflamación, el estrés
oxidativo y las vías de señalización apoptótica (Fakhri, Khodamorady, Naseri, Farzaei,
& Khan, 2020). Los malos hábitos alimenticios y poca nutrición de las personas
conllevan a un desbalance del sistema oxidativo, el cual tiene relación con muchas
15
enfermedades entre las que se encuentran las enfermedades crónicas, el exceso de
radicales libres rompe la homeostasis de nuestro organismo, y produce estrés oxidativo
el cual mediante varias reacciones químicas en cadena puede provocar la laceración de
las células provocando desordenes fisiológicos y por consiguiente diversas enfermedade
(Rodríguez, Peña, Gómez , Santisteban, & Hernández, 2015).
En Ecuador las enfermedades crónicas como diabetes mellitus, enfermedades
isquémicas del corazón, enfermedades hipertensivas, enfermedades cerebrovasculares,
lideran la lista de las principales causas de fallecimiento en el 2019 (Instituro Nacional
de Estadísticas y Censos, 2019). Esta situación actual representa un grave problema en
la salud la cual afecta a toda la población ecuatoriana, inclusive a nivel económico,
representa un problema ya que la inversión en la salud pública deberá incrementar para
tratamiento de estas enfermedades. Como ya se ha mencionado uno de los factores que
conllevan a estas enfermedades es el tipo de alimentación, según la Encuesta Nacional
de Salud y Nutrición (ENSANUT) de 2012. Ecuador presenta un bajo consumo de frutas
y verduras en su dieta diaria, y un alto consumo de carbohidratos como cereales y
alimentos procesados, el consumo de frutas llega apenas a una porción y media al día,
una cantidad distante a lo recomendado por la Organización Mundial de la Salud (OMS)
que son de cuatro a cinco porciones diarias (Organización Mundial de la salud, 2017).
Para Gutiérrez et al. (2018) se encontró que “El estrés oxidativo se ha relacionado
en una amplia variedad de procesos degenerativos y enfermedades entre los cuales están:
mutaciones (transformación celular y cáncer), arteriosclerosis, enfermedades
cardiovasculares, enfermedades crónicas inflamatorias (artritis, lupus), estrés oxidativo
ocular (cataratas), alteraciones del sistema nervioso central”. Enfermedades
neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson surgen de un desbalance oxidativo,
las poblaciones de edad avanzada son las más propensas a este tipo de fisiopatologías,
por ello es importante aclarar que el envejecimiento natural forma parte de las causas del
estrés oxidativo (Gonzales, 2019). Durante varios años se ha descubierto que los
antioxidantes cumplen funciones para contrarrestar especies radicales y no radicales
(ROS), de la misma manera compuestos de nitrógeno con reactividad química (RNS), y
por lo tanto contrarresta los efectos que produce el estrés oxidativo, es así que:
16
Los antioxidantes son moléculas estructuralmente diversas [… ] con diferentes modos de
acción que incluyen (1) antioxidantes que rompen la cadena, que actúan a través de la
eliminación directa de ROS / RNS, y (2) antioxidantes preventivos, que funcionan a través
de indirectos acciones, por ejemplo, mediante quelación de iones de metales de transición,
modulación enzimática y manipulación de la expresión génica. (Horton & Török, 2018)
Las antocianinas pueden proporcionar el color a un alimento y debido a su
capacidad antioxidante también puede añadir propiedades funcionales beneficiosas para
la salud, por ese motivo sus aplicación llegan a ser importantes ya que contribuye al
reemplazo de colorantes sintéticos por colorantes naturales, además de acuerdo a un
estudio realizado por IRI (Empresa Big data especializada en el mercado de consumo)
existe un incremento del consumo de productos saludables por parte de la población
ecuatoriana, produciendo un crecimiento del 22% en ventas (PROECUADOR, 2018).
Esta demanda de productos saludables por parte del consumidor estimula a la industria
alimentaria y a los investigadores a desarrollar e impulsar la producción de productos
con antocianinas que mantengan el color y también su capacidad antioxidante para ello
es necesario un estudio bibliográfico en donde se muestren las investigaciones acerca de
las aplicaciones actuales que tienen las antocianinas como colorantes, las técnicas de
extracción emergentes que puedan disminuir costos y aumentar rendimientos y estudios
de la copigmentación que pueden mejorar la idoneidad de estos pigmentos como
colorantes naturales rentables e inocuos, así se puede preveer un futuro alentador para
incrementar el uso de estos colorantes, esta investigación bibliográfica abre paso a
nuevas investigaciones en donde se pueda utilizar plantas autóctonas de nuestro país
como materia de extracción utilizando las técnicas más eficientes, económicas y
ecológicas.
17
Capítulo II
2. Metodología de Investigación
2.1. Diseño de la Investigación
Para el desarrollo de este trabajo de investigación se planteó un enfoque
cualitativo, debido a que las aportaciones de varios artículos científicos enfocados en las
técnica de extracción, estabilización y aplicaciones de las antocianinas se tomarán como
atribuciones no cuantificables, teniendo como propósito reconstruir, descubrir e
interpretar a los pigmentos de antocianinas como colorantes alimenticios, además cabe
mencionar que el proceso de recolección y análisis de datos pueden describir,
comprender y explicar el fenómeno sin la necesidad de enfatizar en la medición. Se debe
tomar en cuenta que bajo este enfoque tanto las preguntas como las hipótesis de la
investigación no surgen necesariamente al principio sino que pueden ser planteadas a lo
largo de su desarrollo (Ñaupas , Mejía , Novoa , & Villagómez, 2014).
El nivel de investigación del presente estudio fue descriptivo, puesto que se
proporcionó información actualizada de un tema que se encuentra en constante evolución
como es el caso de las antocianinas (Guirao, 2015). La información que se aportó
contiene conceptos útiles que contribuyen al momento de comenzar investigaciones
exhaustivas.
Su tipo de investigación es bibliográfico y documental, puesto que se presentó
una recopilación de información sistematizada y selectiva sobre las técnica de extracción,
estabilización de los pigmentos de las antocianinas, y las aplicaciones en los alimentos
realizados en los últimos cinco años, para ello la investigación documental jugo un papel
importante dado que se realizó un proceso de búsqueda y selección de fuentes de
información en distintos portales científicos (Méndez & Astudillo, 2008). Es preciso
mencionar que esta investigación se plateó como una revisión bibliográfica por lo que
fue necesario una síntesis e integración de los artículos científicos seleccionados además
de una organización bajo criterios específicos del autor Peña (2010).
18
2.2. Diseño metodológico
La investigación bibliográfica constituye una etapa importante para todo proyecto
de investigación, es indispensable que la información recopilada sea relevante y
garantice una investigación de calidad, para ello es necesario realizar una estrategia de
búsqueda en donde por medio de varios criterios se asegure que la información a la que
se va a acceder sea confiable (Gomez, Fernando, Aponte, & Betancourt, 2014). Varios
autores han establecido diferentes metodologías para la revisión bibliográfica y
concuerdan en que se compone principalmente de tres fases que son:
Definición del problema
Búsqueda, organización y análisis de la información
Redacción del informe final
Por lo mencionado anteriormente la metodología con la que se realizó este trabajo
de investigación bibliográfica consta de tres fases las cuales se detallan a continuación:
2.2.1. Definición del problema
El tema que se definió y del cual partió esta investigación fue “Antocianinas y su
aplicación como colorantes naturales para alimentos”, al establecer este tema se permitió
una primera retroalimentación y se tuvo el primer acercamiento con el problema.
2.2.2. Búsqueda, organización y análisis de la información
Una vez planteado el problema a investigar se realizó una estrategia de búsqueda
la cual consistió en seleccionar bases de datos, determinar palabras claves, truncar
autores y temas. Las bases de datos que se seleccionaron fueron Scopus y Science Direct,
ambas son editadas por la revista Elsevier, tienen una extensa base de datos bibliográfica,
una amplia cobertura de editores internacionales y revistas de todas las áreas. Las
ecuaciones de búsqueda utilizadas en estas bases de datos se muestran en la tabla 2. Se
emplearon tres ecuaciones de búsqueda tomando en cuenta las palabras claves
antocianinas, colorante natural, alimentos, aplicaciones, extracción, estabilidad
excluyendo palabras como células solares y compuestos fenólicos, la búsqueda se realizó
en inglés, estas ecuaciones fueron diferentes para los dos motores de búsqueda Scopus y
19
Science Direct, los principales operadores lógicos que se utilizaron fueron “and” “not” y
se utilizó el carácter especial * , el cual excluyo a los compuestos fenólicos.
Tabla 2. Ecuaciones de búsqueda Scopus y Science Direct
Scopus Science Direct
Año de
pubicación
Anthocyanins and
extraction and not
solar cell and not
phenol*
Anthocyanins
and natural dyes
and food not
solar cell
Anthocyanin
stability in food
not solar cell
Total
2015 100 39 26 165
2016 88 45 32 165
2017 117 68 42 227
2018 138 66 44 248
2019 152 44 75 271
2020 119 58 68 245
Total 714 320 287 1321 Elaborado por: Tuitice, 2020
En el motor de búsqueda Scopus la búsqueda fue realizada por título del artículo,
resumen y palabras claves además se usó como limitación el año de publicación 2015-
2020, mientras que para la base de datos Science Direct se realizó la búsqueda por
resumen y título de publicación y se seleccionó las fechas de 2015 a 2020 como se
observa en la tabla 2; cabe mencionar que la información que se utilizó en este trabajo
es de fuente primaria, ya que consta de artículos de revisión y publicados en revistas
científicas, posteriormente los 1321 documentos se importaron al gestor bibliográfico
Zotero desde cada una de las bases de datos Scopus y Science Direct.
Los artículos en un inicio se organizaron mediante las fechas de publicación,
posteriormente para el primer filtro, se utilizaron las herramientas: etiquetas, búsqueda
avanzada y colecciones para una mejor jerarquización de la información. Se realizó una
búsqueda avanzada con los términos que se muestran en la tabla 3, con el propósito de
asociar todos los artículos que contengan las etiquetas de extracción y no dejar a un lado
ningún documento relevante, se obtuvieron 107 artículos denominados datos secundarios
los cuales fueron colocados en una nueva colección denominada “Datos secundarios”.
20
Tabla 3. Criterios de selección de los documentos
Criterios de selección Publicaciones
Extraction 14
Application anthocyanin 9
Extraction and charaterisation 2
Extraction conditions 3
Extraction efficiency 1
Extraction optimization 5
Extraction ph 2
Extraction solution 6
Extraction solvent 7
Extraction technique 9
Extraction yield 5
Anthocyanin extraction 4
Anthocyanin recovery 1
Heat and ultrasound assisted extraction 14
Ultrasonic assited extraction UAE 20
Modern extraction 5
Elaborado por: Tuitice, 2020
Utilizando la información de los estos datos secundarios se identificó las revistas
en donde se publicaron los artículos con respecto a las antocianinas.
Gráfico 1. Distribución de las revistas de publicación y las principales revistas
5%
30%
5%
5%5%5%
5%
5%
10%
5%
20%
Revistas de publicación
AIP Conference Proceedings
Food Chemistry
Food Research International
Journal of AOAC International
Journal of Berry Research
Journal of Food Biochemistry
Journal of Food Compositionand AnalysisJournal of Food Processing andPreservationJournal of Food Science andTechnologyMolecules
21
Interpretación:
En este gráfico se puede identificar las principales revistas en donde se publican
los artículos científicos relacionados con la extracción de antocianinas, las publicaciones
se realizan en revistas relacionadas con alimentos como Food Chemestry, Journal of
Food Processing and Preservation, Journal of Food Biochemistry, Food Research
International y en revistas dirigidas a las tecnologías emergentes como Journal of Food
Science and Technnology, Ultrasonics Sonochemistry.
Los 107 artículos se importaron al gestor bibliográfico Mendeley en donde
mediante el uso del interfaz “información” se accedió a resúmenes, resultados y
conclusiones de cada uno de los documentos. Finalmente, se realizó una la lectura
detallada, se tomó en cuenta la relevancia, actualización, autenticidad, propósito y
accesibilidad de los artículos para la selección final de los mismos, para este propósito
se utilizó la matriz de recolección de datos (ver anexo B). Se seleccionaron 56 artículos
con los cuales se elaboró el estado actual de las aplicaciones, técnicas de extracción y el
rol de la copigmentación de las antocianinas.
2.3.Hipótesis conceptual
Las investigaciones sobre las técnicas de extracción de las antocianinas y el rol
de la copigmentación pueden optimizar su aplicación como colorantes naturales en los
alimentos.
2.4.Técnicas e Instrumentos de recolección bibliográfica
Para la recolección de los artículos científicos publicados en revistas científicas
se utilizaron ecuaciones de búsqueda en las bases de datos Scopus y Science Direct,
posteriormente para organización de estos documentos se utilizó el gestor bibliográfico
Zotero el cual proceso datos y permitió la selección crítica de datos mediante etiquetas,
para la jerarquización se utilizó el gestor bibliográfico Mendeley finalmente se utilizó
Microsoft Excel para procesar los 56 artículos finales en una matriz de recolección
Anexo B.
22
Capítulo III
3. Resultados y discusión
3.1. Aplicación de antocianinas
La aplicación de las antocianinas en los alimentos depende principalmente del
color que se desea y la matriz en la cual se va a aplicar. Los colores que presentan las
antocianinas propias de frutas y vegetales van desde el azul, rojo y violenta brillante, los
cuales para ser expresados objetivamente son evaluados bajo parámetros relacionados
con el sistema de color CIELab, o el sistema de color Musell que correlacionan la
percepción de los colores con valores numéricos, comúnmente se expresa de la siguiente
manera: CIE L*a*b y CIE L*C*H* en donde L* determina las coordenadas de
luminosidad de negro a blanco, a* representa las coordenadas de rojo a verde, b* las
coordenadas desde amarillo a azul , C* determina el croma o saturación, H* presenta el
ángulo de matiz que comienza por a* y se expresa en grados (Cortez et al., 2017).
Figura 5. Sistema de color CIELab (Cortez et al., 2017).
En la tabla 4 se presentan los datos de investigaciones en donde se aplicaron
antocianinas y se evaluaron los parámetros de color, en el estudio de Salas y Tovalino (2018),
se realizó la comparación del color de yogur comercial frente al color de yogur coloreado
con antocianinas de papa, de acuerdo con los resultados los valores más distantes son H* y
b*, se debe mencionar que para la extracción la temperatura óptima fue 73,3C y el pH 1,96.
En el estudio de Ludeña (2017) se aplican antocianinas de la granada a productos
como gaseosas, agua ácida yogur y masa de azúcar, el pH al evaluar el color es 3, y las
23
temperaturas que se utilizaron fueron 10C, 23C y 35C mostrando que la temperatura
influye en el color, el sistema de color se aplicó a la temperatura de 10C.
Tabla 4. Aplicaciones de antocianinas como colorantes naturales
Fuente Productos Condiciones
Observaciones Referencias L* C* H* a* b*
Papa
(Solanum
Stenotomum)
Yogurt con
Antocianinas 77,30 11,69 17,95 11,12 3,61 Extracto de papa roja
similar al color
artificial Rojo 40
(Salas &
Tovalino,
2018) Yogurt
Comercial 78,27 18,87 2,91 18,84 0,96
Granada
Agua ácida 59,18 46,18 10,78 45,36 8,64
La tonalidad es rojo
amarillo transparente
(Ludeña,
2017)
Gaseosa 54,18 57,75 16,94 55,24 16,83
Coloración rojo
amarillo transparente
intenso
Yogurt 64,38 14,08 344,64 13,58 -3,73 Color rojo a azul
transparente
Masa de
azúcar 57,02 14,69 337,64 13,59 -5,59
Color rojo a azul
transparente
Maíz morado Yogurt 78,1 16 23 - -
La degradación del
color se atribuye al pH
y acidez
(Milagros &
Fernández,
2019)
Piel de uvas
Morodermia
del timo
Zanahoria
roja
Yogurt con
piel de uvas 73,33 0,81 0,68 2,66 3,31 Se mantuvo el color
durante 1 mes, el rojo
de la zanahoria es el
más estable, y los
menos estables fueron
morodermia y la piel
de uva
(Díaz-García
et al., 2015)
Yogurt con
zanahoria roja 74,19 12,56 0,57 2,72 3,31
Yogurt con
Morodermia
del timo
74,02 17,09 0,81 4,22 4,04
Epicarpio de
Jabuticaba
Macarrones
con
Antocianinas
79,6 - - 6,1 6,8
Los macarrones con el
extracto de
antocianinas presentan
una coloración distinta
al control, sin embargo
fueron más estables
durante el
almacenamiento
(Albuquerque,
Pinela,
Barros,
Oliveira, &
Ferreira,
2020)
Macarrones
Marca
comercial
75,3 - - 10,6 0,73
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
24
Cada antocianina tiene su color particular, esto depende del número y orientación de
los grupos hidroxilos y metoxilos. Cuando se tiene un incremento en la hidroxilación se
produce un color azul, mientras que si incrementa la metoxilación se produce un color rojo
(Chen et al., 2018). La acilación es uno de las reacciones que ocurren frecuentemente,
algunos azúcares pueden estar acilados con los derivados de los ácidos orgánicos como ácido
acético, p-cumárico, ferúlico, entre otros (Astrid, 2008). Estos grupos acilo proporcionan
cierta estabilidad a las antocianinas en cambios extremos de pH y temperatura (Markakis,
1982).
La papa morada, el maíz morado, morodermia del timo contienen glucósidos
acilados de pelargonidina, además de presentar glucósidos acilados de malvidina,
perunidina, peonidina y delfinina (Chaiyasut et al., 2016). Según Astrid (2008), las
antocianinas aciladas y diglucósidos son más estables que las no aciladas y monoglucósidos,
pueden mantener la estabilidad tras la modificación del pH evitado así la decoloración
(Vergara et al., 2020). La aplicación de estas antocianinas en bebidas lácteas provee varios
beneficios, ya que contiene glucósidos acilados, permite que se mantenga el ion flavilio por
la presencia de ácidos orgánicos (pH de 1 a 4).
Figura 6. Interacción de cianidina 3 glucósido con albúmina (Cortez et al., 2017)
Además, según Cortez et al. (2017) la albúmina puede interaccionar con las
antocianinas mediante enlaces de hidrógeno y fuerzas electrostáticas hidrofóbicas, en la
figura 6 se puede observar el acoplamiento de cianidina 3 glucósido con albumina mediante
puentes de hidrógeno (línea verde). Por otro lado, el valor H* o croma determina la
saturación del color en el extracto de antocianinas este valor es superior comparado con el
25
colorante rojo 40 lo que sugiere que el producto adopta un color más brillante con las
antocianinas comparado con el rojo 40, sin embargo, según los valores de b* el colorante
sintético rojo 40 presenta un color más rojizo (Salas & Tovalino, 2018).
El agua ácida es un prototipo para matrices ácidas mientras que las gaseosas son
productos con un pH menor a 3, por lo cual son matrices concurrentes en donde se pueden
utilizar a las antocianinas como colorantes, debido a su estabilidad en pH bajo. Cuando se
disuelven en agua los cationes flavilium se transforman en diversas formas, las proporciones
de estas formas están vinculadas por el pH a medida que aumenta los cationes on
desprovistos de protones y se transdorman en bases quinónicas azules, esto explica porque
en alimentos menos ácidos predomina el color azul. Según los resultados de Ludeña (2017)
la estabilidad del color se da más en productos como agua ácida y gaseosa a comparación
con el yogur y masas de azúcar prototipo para productos de panadería, también se debe tomar
en cuenta que las antocianinas de la granada no son aciladas por lo que se ve afectada la
estabilidad (Yari & Rashnoo, 2017).
La piel de las uvas son una de las fuentes más frecuentes de obtención de
antocianinas, en el transcurso de la elaboración de vinos las antocianinas sufren ciertas
reacciones enzimáticas y químicas, a las glicosidasas se les atribuyen la decoloración, estas
atacan al enlace glucosídico, liberando azúcar y desestabilizando el aglicón, lo que
espontáneamente provoca la decoloración del producto y por ende una pérdida de
antocianinas. Mientras que las reacciones químicas comienzan con procesos de adicción
nucleofílica en la cual se involucran también los taninos, la formación de un complejo de
antocianinas y taninos hacen que la coloración purpura sea más resistente a la decoloración
por deshidratación y SO2.
3.2.Técnica de extracción de antocianinas
La técnica de extracción de las antocianinas tiene relación con la estabilidad y vida
útil del color de las antocianinas, es por ello que depende de la técnica para efectuar una
aplicación exitosa, en algunas ocasiones es necesario un pretratamiento para la separación
de ciertos compuestos que no se desean como lípidos, proteínas y contaminantes
26
3.2.1. Técnicas convencionales
Las técnica de extracción convencionales consisten en utilizar el poder de
extracción de los disolventes y/o calor para obtener extractos (Celli & Brooks, 2017).
Los disolventes que convencionalmente se utilizan son metanol, etanol, agua, acetona o
mezclas a las cuales se les puede adicionar ácido u otros solventes que contribuyen a la
estabilización del catión flavilio (Pham et al., 2019).
Existen investigaciones en donde se optimizan condiciones como la mezcla de
los solventes y tiempos de extracción para obtener una mayor cantidad de extracto.
Paludo et al. (2019) menciona que en la extracción de antocianinas y compuestos
fenólicos de la piel de jabuticaba las condiciones óptimas para la extracción fue la mezcla
de disolvente metanol-agua-ácido acético (80:20:0,5 v/v/v) acompañado de una agitación
constante de 2h, del mismo modo Demirdöven Özdoğan, & Erdoğan-Tokatli (2015)
optimizó las condicions a 75min, 40C y 42.39 % de etanol, en la tabla 7 se pueden
observar alguno de los solventes que se utilizan para la extración de antocianinas.
Actualmente en el ámbito industrial, los colorantes naturales se obtienen mediante la
extracción convencional asistida por calor (HAE) o también denominada maceración,
este método es conocido por requerir un alto consumo de energía y tiempos de extracción
prolongados (Nafiu, Hamid, Muritala, & Adeyemi, 2017). A pesar de ello sigue siendo
utilizado como un modelo comparativo para los nuevos técnicas alternativos (Khazaei,
Jafari, Ghorbani, Kakhki, & Sarfarazi, 2016). En la tabla 6 podemos observar las
condiciones que se utilizan para la extracción con calor.
Tabla 5. Optimización de condiciones en la extracción convencional
Elaborado por: Tuitice, 2020
Fuente t (min) T ( C ) % etanol Rendimiento Referencia
Cáscara de
higo 13,74 35,64 100,00 45,00 mg/g
(Backes et al.,
2018)
Piel de
Jabuticaba 21,80 47,10 9,10 81,00 mg/g
(Albuquerque
et al., 2020)
Arbutus
unedo L 5,00 90,00 80,00 0,49 mg/g
(C J López
et al., 2018)
27
Tabla 6. Solventes utilizados para la extracción de antocianinas
Fuente Solvente Referencia
Moras negras ( Morus nigra) Metanol en agua (Espada- Bellido et al.,2017)
Arándanos bajos (Vaccinium
Angustifolium Aiton) Etanol acidificado
( Dibazar, Bonat Celli, Brooks, &
Ghanem et al., 2015)
Zanahorias negras ( Daucus carota ssp.
Sativus var. Atrorubens Alef.)
Agua / metanol /
ácido fórmico (Gras, Carle & Schweiggert, 2015)
Zanahorias negras ( Daucus carota ssp.
Sativus var. Atrorubens Alef.) Etanol
(Agcam, Akyıldız, &
Balasubramaniam, 2017)
Bayas de Haskap (Lonicera caerulea
L.)
Etanol/ácido
fórmico (Celli, Ghanem, & Brooks, 2015)
Arbutus unedo L Etanol en agua (López et al., 2015)
Epicarpio de jabuticaba ( Myrciaria
jaboticaba (Vell.) O. Berg.) Etanol
(Albuquerque, Pinela, Barros,
Oliveira, & Ferreira, 2020)
Orujo de vino de arándano (Vaccinium) Etanol acidificado (He et al., 2016)
Cálices de Hibiscus sabdariffa Etanol en agua (Pinela et al., 2019)
Epicarpio Prunus spinosa L. Etanol en agua (Leichtweis et al., 2019)
Col roja (Brassica oleraceaL. Var.
Capitata f. Rubra) Etanol
(Demirdöven, Özdoğan, & Erdoğan-
Tokatli, 2015)
Papa Purple Majesty Etanol en agua (Mane, Bremner, Tziboula-Clarke, &
Lemos, 2015)
Penggan (Citrus reticulata) Agua (Ravanfar, Tamadon, & Niakousari,
2015)
Cáscara de higo (Ficus carica L.) Etanol en agua (Backes et al., 2018)
Pericarpio de mangostán (Garcinia
mangostana L.) Etanol
(Hiranrangsee, Kumaree, Sadiq, &
Anal, 2016)
Guisante de mariposa (Clitoria ternatea) Etanol
(Syafa’Atullah, Amira, Hidayati, &
Mahfud, 2020)
Purple Corn Single Cross (KPSC) 901 (
Zea mays L.) Etanol en agua
(Piyapanrungrueang,
Chantrapornchai, Haruthaithanasan,
Sukatta, & Aekatasanawan, 2016)
Arándano ( Vaccinium myrtillus L . ) Etanol acificado (Jiang, Yang, & Shi, 2017)
Frijoles negros Etanol (Mojica, Berhow, & Gonzalez de
Mejia, 2017)
Fruta (Carissa carandas L.) Etanol acidulado (Pham, Huynh, et al., 2019)
Arándanos Vaccinium spp. Agua y etanol (Yuan et al., 2020)
Elaborado por: Tuitice, 2020
28
3.2.2. Técnicas no convencionales
Como ya se lo ha mencionado algunas de las desventajas que tienen las técnica
convencionales son: requerimiento de largos tiempos de extracción, uso de grandes
cantidades de solvente con alta pureza, tienen baja selectividad de extracción y pueden
descomponer compuestos termolábiles, es por ello que con el afán de superar estos
inconvenientes se proponen técnicas prometedoras que se denominan no convencionales
(Azmir et al., 2013).
a) Extracción con C𝐎𝟐 supercrítico: Se utiliza CO2 supercrítico como
disolvente, ya que tiene la capacidad de difundirse a través de los sólidos y
puede extraer biocompuestos sin utilizar altas temperaturas, conservando
sustancias termolábiles y conservando las propiedades biológicas de las
antocianinas (Jiao & Kermanshahi pour, 2018).
b) Extracción con presión hidrostática: Se aplica alta presión con el objetivo
de mantener al disolvente más allá de su punto de ebullición, esto facilita la
extracción además disminuye el consumo de solventes y el tiempo de
extracción (Azmir et al., 2013).
c) Extracción asistida por ultrasonido: La fuerza de ultrasonido ejerce un
efecto mecánico que rompe la pared celular debido a la cavitación que se
produce en la matriz del tejido (Sang, Ma, Li, & Li, 2018).
d) Extracción asistida por microondas: Se utiliza como energía de microondas
para formar campos oscilantes, el calentamiento se basa en los impactos
directos sobre los materiales polares, primero se separan los solutos de la
matriz a temperaturas bajas y presiones altas para posteriormente se difunda
el disolvente a través de la matriz y se liberen los solutos al disolvente (Pala,
Sevimli-Gur, & Yesil-Celiktas, 2017).
e) Extracción por campo eléctrico pulsado: En este proceso se aplica campos
eléctricos externos que electropolan las membranas y mejora la solubilidad
de las antocianinas (He, Wen, Du, Wang, & Lin, 2016).
29
3.2.2.1.Extracción fluidos supercríticos
El CO2 supercrítico es utilizado como un disolvente que es seguro para la salud
y el medio ambiente, la extracción es un método considerado de alta recuperación de
compuestos solubles vegetales y disminuye el uso masivo de disolventes además de no
dejar rastros en la muestra extraída ya que a temperatura ambiente el CO2 se convierte
en gas, al ser de naturaleza apolar es necesario el uso de codisolventes que sean de
naturaleza polar, para aumentar la afinidad con las antocianinas (Farooq et al., 2020).
Tabla 7. Parámetros de la técnica de extracción con C𝑂2 supercrítico
Técnicas no
convencionales Fuente Solvente Rendimiento
Condiciones
de extracción Referencia
Extracción
CO2supercrítico
Pasta de
bayas
Haskap
CO2
supercrítico
y agua
como
codisolvente
52,7%
antocianinas
totales
45MPa; 65ºC,
5,4g de agua
15 min
estáticos y 20
min
dinámicos
(Jiao &
Kermanshahi
pour, 2018)
Bacaba-de-
leque
(Oenocarpus
distichus
Mart.)
CO2 supercrítico,
etanol y
agua 70:30
v/v
1,19mg/g de
cianidin 3-o-
rutinósido
35MPa, 65ºC (Cunha et
al., 2019)
Cálices de
roselle
(Hibiscus
Sabdariffa
Linn.)
CO2 supercrítico
y etanol
como
codisolvente
26,73%
antocianinas
totales
8,90MPa,
70ºC y 70min
de extracción
(Idham et al.,
2017)
Mortiño
colombiano
CO2
supercrítico
y etanol
como
codisolvente
2,67% de
antocianinas
y fenoles
30MPa, 39ºC
y 180min
(López-
Padilla et al.,
2016)
Arándanos
(Vaccinium
myrtillus)
CO2 y
etanol como
codisolvente
808mg /
100g de
antocianinas
2,5 MPa,
40ºC y
180min
(Babova,
Occhipinti,
Capuzzo, &
Maffei,
2016)
Elaborado por: Tuitice, 2020
30
Jiao & Kermansha (2018) mientras estudiaban con las Bayas Haskap, informó
que en la extracción de antocianinas con CO2 utilizó agua como codisolvente, mejorando
el rendimiento 52,7% de antocianinas totales las condiciones de trabajo se pueden ver en
la tabla 8. López-Padilla et al. (2016) extrajo antocianinas y flavonoides del mortiño
colombiano Vaccinium myrtillus L usando CO2 supercrítico y etanol como codisolvente,
como los solutos del mortiño son fácilmente accesible, obtuvieron el 92% de solutos en
30min , los autores determinaron que su experimentación puede extrapolarse a gran
escala. Del mismo modo Cunha et al. (2019) reportó un aumento de compuestos
fenólicos, contenido de antocianinas y capacidad antioxidante de los extractos de pulpa
de vacaba de leque utilizando como codisolvente una mezcla de CO2 supercrítico, etanol
y agua 70:30 v/v.
La eficacia de la extracción de CO2 parece aumentar cuando se aplica con CO2
supercrítico seguido de CO2 subcrítico con etanol al 10% v/v como codisolvente, CO2
subcrítico extrajo selectivamente cianidin-3-O-glucósido y cianidin-3-O-arabinósido
además de delfinidin-3-O-glucósido, pentósido de ácido elágico, feruloil hexósido y
varios glucósidos de quercetina, además se reporta una alta actividad antioxidante
(Babova, Occhipinti, Capuzzo, & Maffei, 2016). La optimización de las condiciones de
extracción del color rojo de roselle (Hibiscus sabdariffa Linn.) que reporta Idham et al.
(2017) son: presión de 8,90MPa, temperatura de 70ºC y un tiempo de extracción de 70
min con un rendimiento de 26,73% usando como codisolventes el etanol.
3.2.2.2.Extracción con presión hidrostática
La alta presión hidrostática es un método de extracción que no utiliza el calor
como fuente de energía, por lo tanto, contribuye a mantener los biocompuestos
termosensibles como las antocianinas (Rubashvili et al., 2018). Un estudio de Fernades,
Casal, Pereira, Ramalhosa, & Saraiva (2019) reveló que las condiciones óptimas de
extracción de Pansies (Viola × wittrockiana) basadas en la metodología de superficie de
respuesta fueron en 384MPa, 15min y 35% de etanol para obtener 56,15mg/g de flor
seca. En comparación con las técnicas convencionales, utiliza menos volumen de
disolvente y tiempos más cortos, también aumenta la capacidad antioxidante y
bioaccesibilidad Briones-Labarca, Giovagnoli-Vicuña, & Chacana-Ojeda (2019)
31
comparó estos dos técnicas y sus resultados demostraron que a 500MPa y 15 min se
obtuvo un rendimiento de 117,08mg/g y resultó tener la mayor bioaccesibilidad de
polifenoles (62,2%) y flavonoides (62,2%). Por otro lado, Lui et al. (2016) reporta que
mediante la comparación del uso de presiones altas de largo tiempo y corto tiempo de la
extracción de bayas (Lonicera caerulea), la técnica de presiones altas obtuvo 14,35% de
antocianinas, además la actividad de polifenol oxidasa y peroxidasa se activó a niveles
más bajos de presiones hidrostáticas altas como 200 MPa, y disminuyó a 400-600 MPa.
En la tabla 6 se observan los rendimientos y las condiciones de extracción según cada
investigador.
Tabla 8. Parámetros de la técnica de extracción con presión hidrostática
Técnicas no
convencionales Fuente Solvente
Rendimiento
de
antocianinas
Condiciones
de
extracción
Referencia
Altas presiones
hidrostáticas
Pansies
(Viola ×
wittrockiana)
35%
etanol 56,15mg/ g
348MPa,
15min
(Fernandes,
Casal,
Pereira,
Ramalhosa,
& Saraiva,
2017).
Bayas
(Lonicera
caerulea)
Etanol y
agua
70:30 v/v
14,35mg/g 600MPa,
10min
(Liu et al.,
2016)
Arándanos 80%
metanol 117,08mg/ g
500MPa y
15min
(Briones-
Labarca,
Giovagnoli-
Vicuña, &
Chacana-
Ojeda,
2019).
Elaborado por: Tuitice, 2020
3.2.2.3. Extracción asistida por campo eléctrico pulsado
En este método se aplican campos eléctricos externos que extroporan las
membranas de la pared celular y permite la difusión de los solutos (Ngamwonglumlert,
Devahastin, & Chiewchan, 2017). Esta difusión se da a campos electicos bajos <
10𝑘𝑉/𝑐𝑚 y energías específicas < 10𝑘𝐽/𝑐𝑚, en estos valores pueden electropolar las
membranas celulares (Fincan, 2017). El tratamiento de con campo eléctrico puede
permeabilizar la membrana celular de arándano europeo congelado, estos tejidos fueron
32
expuestos a pulsos de energía cuadrado monopolar de 20𝜇𝑠 de una intensidad de 5kV
cm−1 y una energía especifica de 10kJ kg−1 en su artículo menciona que mediante la
aplicación del campo eléctrico pulsado se obtuvo una liberación más óptima de
antocianinas 8,3% (Lamanauskas et al., 2015).
3.2.2.4.Extracción asistida por ultrasonido
Este método es el más estudiado y sugerido por varios autores como la mejor para
la extracción de antocianinas de los tejidos vegetales, este método permite una mejor
extracción debido a que el solvente penetra con mayor eficiencia y mejora la
transferencia de masa, en la extracción de moras negras ( Morus nigra) las condiciones
óptimas son atribuidas a la temperatura y a la composición del solvente, un valor de pH
3 favorece la extracción y las condiciones optimizadas según la metodología de
superficie de respuesta son 76% de metanol y 48C de temperatura, además de que la
recuperación alcanzó el máximo en 10 min a partir de estos disminuyó la extracción esto
según lo mencionan Espada-Bellido et al. (2017). Como se puede presenciar en varios
estudios este método permite la optimización de tiempo de extracción, de la misma
manera podemos observar que en la extracción de arándanos bajos (Vaccinium
Angustifolium Aiton) informado por Dibazar, Bonat Celli, Brooks y Ghanem (2015)
utilizaron como solvente etanol acidificado, las condiciones optimizadas aumentaron la
extracción de antocianinas y concuerdan con el anterior estudio que tanto como la
temperatura y la composición de disolvente son los factores determinantes 65ºC y 50%
de etanol respectivamente, agregándole como importante el tiempo de extracción 11,5
min.
EUA aumentó la extracción de antocianinas cianidin-3-xilósido-galactósido-
glucósido-ácido ferrúlico de las zanahorias negras (Daucus carota ssp. Sativus var.
Atrorubens Alef.) (Agcam, Akyıldız, & Balasubramaniam, 2017; Gras, Carle, &
Schweiggert, 2015), la diferencia de solventes se puede identificar en la obtención de
antocianinas, con metanol/ agua/ ácido fórmico se obtuvo el mayor rendimiento a
comparación que con etanol. Se sabe que el etanol es un disolvente tanto para compuestos
apolares y polares por lo que el metanol es más a fin a las antocianinas debido a que los
puentes de hidrógeno son más fuertes e interactúan de mejor manera. Las condiciones
33
óptimas para la extracción de antocianinas fueron: relación líquido / sólido 25: 1 mL/g,
composición de disolvente de etanol al 80%, adición de ácido fórmico al 0,5%,
temperatura del baño de ultrasonidos 35°C y tiempo de 20 min (Celli, Ghanem, &
Brooks, 2015). Leichtweis et al. (2019) desarrollaron un procedimiento de ultrasonido
rápido y de bajo costo del epicarpio Prunus spinosa L. y los parámetros denominados
óptimos de extracción son: 5 min, 400 W y 47,98% de etanol. Mane, Bremner, Tziboula-
Clarke, & Lemos extracción de antocianinas mediante la aplicación de ultrasonido a
crudo liofilizado, Patata Purple Majesty cortada cruda y pretratamiento de microonda,
efecto significativo: forma de papa, tiempo de ultrasonido, amplitud de ultrasonido y
relación de solvente. Ravanfar, Tamadon, & Niakousari a optimizar los parámetros del
proceso (potencia de salida, tiempo, temperatura y modo pulso) para la extracción
asistida por ultrasonido de antocianinas de la col roja y el rendimiento final de
antocianinas variables que influyen en el proceso de extracción sónica son tiempo,
temperatura y potencia, respectivamente.
3.2.2.5. Extracción asistida por microondas
La extracción asistida por microondas provoca movimientos mediante el uso de
la energía de microondas y produce una perturbación en los enlaces de hidrógeno por lo
que se produce una rotación de dipolos en las moléculas y migración de iones, por lo que
el solvente puede penetrar a la matriz y transporta los solutos al seno del líquido, mejora
la eficiencia, además de reducir el tiempo de extracción y el consumo de solventes
(Ardestani, Sahari, & Barzegar, 2015). (Xue et al. (2018) menciona que en una
extracción asistida por microondas donde se utilizó la alta potencia, está según aumente
la potencia puede abrir la pared celular de un arándano contribuyendo a la difusión de
las antocianinas al interior del solvente, en esta extracción obtuvo tres monómeros de
antocianina que incluyen pelargonidina, cianidina y delfinidina tienen el contenido más
alto de 1,02 μg / mL, 0,66 μg / mL y 0,31 μg / mL respectivamente.
34
Tabla 9. Parámetros de la técnica de extracción por microondas
Método no
convencionales Fuente Solvente
Rendimiento
de
antocianinas
Condiciones
de extracción Referencia
Extracción
asistida por
microondas
Fruto de
Rubus
coreanus
Maq
Etanol
acidulado
74%
3,72mg/ g 148W,
1,10min
(Jiang,
Wang, &
Yang,
2019)
Cáscara
de
berenjena
Etanol 80% 8,81mg/g 480W, 40s (Zheng et
al., 2017)
Arroz rojo
Etanol
acidificado
85%
0,038mg/g 400W, 100s
(Jiang et
al., 2015)
Orujo de
batata
morada
Etanol 30% 0,31 mg/g 320W, 500s
(W. Liu,
Yang,
Zhou,
Wen, &
Dong,
2019)
Elaborado por: Tuitice, 2020
En un estudio de la cinética de degradación de antocianinas de la extracción
asistida por microondas se determinó que la degradación se produce a 53,6°C. Además,
la irradiación de microondas no térmica tiene efectos en comparación con los efectos de
la temperatura en los cambios de estructura de las moléculas de antocianina a una
temperatura de extracción por debajo de 50°C, los contenidos de delfinidina, cianuro y
pelargonidina disminuyen significativamente, pero malvidina se mantuvo sin cambios
en la extracción asistida por microondas (Sun et al., 2016).
En la optimización de las condiciones según Jiang, Wang & Yang (2019) para el
fruto Rubus coreanus Maq fueron potencia de microondas 148W, 1,10min y
concentración de 74% de etanol para obtener un rendimiento de 372,39mg/ 100g. Ahora
bien en una comparación con ultrasonido y por solventes orgánicos según el estudio de
Zheng et al. (2017) determinó que el mayor rendimiento se lo obtuvo con la extracción
por microondas con los parámetro del proceso potencia de microondas 480 W, tiempo
de microondas 40 s, relación disolvente / muestra 50: 1 y concentración de etanol 80%.
En tabla 6 podemos observar las condiciones que utilizaron algunos estudios.
35
3.2.3. Comparación entre técnicas de extracción de antocianinas
Muchos investigadores al proponer nuevas condiciones y técnicas de extracción
utilizan como comparación a las técnicas convencionales como un estándar, al mismo
tiempo muchos de ellos pretenden identificar con cual técnica se obtiene mayor cantidad
de extracción y con cual se logra utiliza menos cantidad de solventes, energía, tiempo así
mismo buscan las técnicas que son más amigables con el medio ambiente, es por eso que
varios de los artículos de revista tienen como objetivo la comparación de técnicas, a
continuación en la tabla 7 podemos observar las técnicas comparadas, las fuentes de
extracción, qué técnica es el más eficiente y las respectivas referencias.
Gráfico 2. Distribución de las investigaciones sobre la comparación
de técnicas de extracción.
Interpretación:
Después de identificar cada artículo de comparación, se determinó que en la
mayor cantidad de estudios se expuso que EUA es la técnica con mayores beneficios.
0 2 4 6 8 10
EUA
Convencional
MAE
Otros
Dióxido de oxígeno supercrítico
NÚMERO DE ARTÍCULOS
TÉC
NIC
A D
E EX
TRA
CC
IÓN
36
Tabla 10. Comparación de las técnicas de extracción de antocianinas
Técnicas
comparados Fuente Observaciones Referencias
Extracción asistida
por calor y
ultrasonido
Epicarpio de
jabuticaba
Extracción asistida por calor fue más
eficaz, rendimiento de 81mg de
antocianinas con t= 21,8min,
T=47,1C y 9,1% etanol v/v
(Albuquerque,
Pinela,
Barros,
Oliveira, &
Ferreira,
2020)
Extracción por
calor y microondas
Cáscara de
higo (Ficus
carica L.)
Extracción por ultrasonido más
eficaz, produciendo 3,82 mg C /g
Condiciones (21 min, 310 W y 100%
de etanol).
(Backes et al.,
2018)
Extracción
ultrasonido y
convencional
Col roja
(Brassica
oleracea L.
var. capitata
f. rubra)
Extracción por ultrasonido más
eficaz, con 11,92% a 40°C, tiempo de
extracción de 75min y concentración
de etanol de 42,39% en una relación
sólido-líquido fijo (1: 3 p / v).
(Demirdöven,
Özdoğan, &
Erdoğan-
Tokatli, 2015)
Extracción
convencional a
base de calor y
Extracción
ecográfica rápida
Fruto de
Prunus
spinosa L
Extracción de ultrasonidos más
eficaz a 5min, 400W y 47,98% de
etanol obteniendo un contenido de
antocianinas de 18.17 mg / g del
extracto base y 11,76 mg / g del
epicarpio
(Leichtweis et
al., 2019)
Extracción asistida
por calor y
ultrasonido
Frutos de
Arbutus
unedo L
Extracción asistida por calor
demostró ser la técnica más eficaz a
5 min, 90°C y 80% de etanol,
obteniendo 51,2% de extracto, con un
contenido total de antocianinas de
382,4 μg / g frutos secos y 744,6 μg /
g de extracto.
(López et al.,
2019)
Extracción asistida
por ultrasonido,
extracción de
reflujo, extracción
por soxhlet y
maceración.
Pétalos de
tosa roja
Extracción asistida por ultrasonido su
alta eficiencia de extracción y
tiempos corto, condiciones: etanol
0,1 N +HCl, una proporción de sólido
a líquido de 1:40 g / mL, T=30°C y
tiempo 15 min. rendimiento de 320,4
mg antocianinas / 100 g
(Özgür &
Çimen, 2018)
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
37
Tabla 7. (Continuación)
Técnicas
comparados Fuente Observaciones Referencias
Extracción
asistida por
ultrasonido,
microondas y
óhmico
Maíz
morado (
Zea mays L.)
El proceso óptimo para la
extracción de antocianinas fue la
extracción asistida por
microondas, dio un contenido
total de antocianinas de 397,1mg
/ 100 g de mazorca de maíz en
polvo.
(Piyapanrungrueang,
Chantrapornchai,
Haruthaithanasan,
Sukatta, &
Aekatasanawan,
2016)
Extracción
convencional y
asistida por
ultrasonido
Flores del
guisante de
mariposa
(Clitoria
ternatea)
Los resultados mostraron que la
mayor concentración de
antocianina fue 1,425 g / L con la
extracción por ultrasonido a los
90min, temperatura de 60ºC, pH 7
y la proporción de alimentación
del solvente fue 0,02
(Syafa’Atullah,
Amira, Hidayati, &
Mahfud, 2020)
Extracción
asistida por
ultrasonido
(EUA), por
congelación y
descongelación
(FTE), Extracción
por congelación-
descongelación
ultrasónica
(FUTE)
Arándanos
Vaccinium
spp.
El rendimiento máximo de
antocianinas se logró con FUTE
con 5,43 min en nitrógeno líquido
en la relación líquido-sólido de
24,07: 1 mL / g, seguido de
descongelación ultrasónica a
41,64 ° C durante 2,56 min.
(Yuan et al., 2020)
Extracción con
CO2 supercrítico,
extracción con
presión
hidrostática y
método
convencional
Maíz
morado
peruano
(Zea mays
L.)
La extracción supercrítica a 60°C
mejores rendimientos y mayor
contenido de antocianinas con el
uso de etanol-agua (70:30, mezcla
v/v) como codisolvente,
temperatura de 50ºC y 40 MPa
(Monroy,
Rodrigues,
Sartoratto, &
Cabral, 2020)
Extracción con
microondas,
extracción con
solventes
orgánicos y
extracción
ultrasónica
Cáscara de
berenjena
Técnica de extracción por
microondas más eficienye,
parámetros óptimos: potencia
480W, tiempo 40s, relación
disolvente/muestra 50:1 y
concentración de etanol 80%
(Zheng, Deng,
Jiang, & Li, 2017)
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
38
Tabla 7. (Continuación)
Técnicas
comparados Fuente Observaciones Referencias
Método
convencional con
agua caliente,
método asistido
por microondas y
la técnica asistido
por ultrasonidos
Rhodomyrtus
tomentosa
Los resultados indicaron que la
extracción asistida por microondas
fue el mejor método para la
extracción de antocianinas que
alcanzaron 1123,9mg / 100g
(Y. Yuan, Yu,
Chen, Zhang,
& Deng,
2018)
Extracción asistida
por microondas, la
extracción asistida
por ultrasonidos y
la extracción
sinérgica
ultrasónica-
microondas
Fruto de
Rubus
coreanus
Maq
El rendimiento de antocianinas por
extracción asistida por microondas
fue mucho mayor que el de la
extracción sinérgica asistida por
ultrasonidos y por microondas,
alcanzó 372,39mg /100g, con 148 W,
tiempo de tratamiento con
microondas 1,10min y concentración
de disolvente de etanol 74% (pH =
2).
(Jiang, Wang,
& Yang,
2019)
Extracción
técnicas de calor y
extracción por
ultrasonido
Cálices de
Hibiscus
sabdariffa
La técnica más eficiente es la
extracción asistida por ultrasonido,
el rendimiento fue 3 veces mayor que
la cantidad obtenida por la técnica
por calor, con las condiciones de
26,2min, 61,03ºC y 39.1% de etanol
(Pinela et al.,
2019)
Maceración, baño
de agua con
agitación y
extracción asistida
por ultrasonido
Pericarpio
del
mangostán
(Garcinia
mangostana
L.)
Extracción asistida por ultrasonido
es la técnica más efectivo y
ecológico, tiene alta reproducibilidad
y tiene menor tiempo de extracción
de las tres técnicas con 5min.
(Hiranrangsee,
Kumaree,
Sadiq, &
Anal, 2016)
Extracción
técnicas de calor y
extracción por
ultrasonido
Orujo de
vino de
arándano
La extracción asistida por
ultrasonido es eficiente, económica y
ecológica a comparación de
extracción por calor a temperatura de
extracción de 61,03°C, una relación
líquido-sólido de 21,70 mL /g y un
tiempo de sonicación de 23,67 min
(He et al.,
2016)
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
39
3.2.3.1.Comparación entre técnica convencional con EUA
Los dos siguientes estudios reportan que la técnica convencional (HAE) como el
más eficiente para la extracción de antocianinas. La extracción convencional de
antocianinas del epicarpio de jabuticaba ( Myrciaria jaboticaba (Vell.) Berg.) se reportó
como la más óptima en comparación con la extracción asistida por ultrasonido EUA,
para la extracción convencional se hizo uso de un termostato, etanol con pH 3 y una
agitación continua a 500rpm, para la EUA se utilizó un sistema ultrasónico que
controlaba la temperatura entre 30-35ºC. La técnica convencional resultó tener las
mayores tasas de extracción de antocianinas se obtuvo 81 mg/ g y 31 mg/g para la
extracción con ultrasonido (Albuquerque et al., 2020). A pesar que EUA es una técnica
prometedora los resultados de esta investigación muestran lo contrario, sin embargo, se
debe tomar en cuenta algunos factores que pueden haber influido en la extracción, se
menciona que el sistema de agitación aplicado a HAE fue constante mientras que EUA
se hizo uso solo de la agitación ultrasónica. Esta diferencia pudo haber afectado el
rendimiento. Se sabe que la agitación de la muestra afecta la cinética y la velocidad del
proceso de equilibrio y permite penetrar de manera más efectiva las paredes celulares y
por ende existe mayor extracción de los solutos (Beceiro-González et al., 2007).
Tabla 11. Parámetros de extracción EUA y HAE
Elaborado por: Tuitice, 2020
López et al (2018) compararon la extracción de antocianinas de los frutos de
Arbutus unedo L utilizando como energía calor y ultrasonidos, de igual manera se realizó
RMS para controlar las variables más influenciables, la extracción HAE se realizó con
Albuquerque López
Factores influyentes HAE EUA Factores
influyentes HAE EUA
t (min) 21,80 24,40 t (min) 5 27,60
T ( C ) 47,10 …… T (C ) 90 ……
S ( %etanol) 9,10 34 S ( %etanol) 80 79,97
P (W) ….. 500 P (W) ….. 243,70
Antocianinas totales
mg/g 81 31
Antocianinas
totales mg/g 0,05 338,60
40
un baño de agua termostático, las variables influenciables fueron tiempo, temperatura y
contenido de etanol, la agitación magnética fue constante y el ensayo se realizó con un
pH de 4, por otro lado en EUA se utilizó un dispositivo ultrasónico con un pH 4 y una
temperatura entre 30 - 35 C, el rendimiento en HAE fue 487 ug/ g y 338.6 ug/g en EUA.
Una vez más se demuestra que la agitación puede ser un factor importante en la EUA
debido a que esto permitiría tener una superficie de contacto más efectivo del solvente
con el analito. Ramirez Hernández et al. (2016) menciona que el rendimiento incrementa
cuando aumenta la velocidad de agitación, esto se debe a que el espesor de la partícula
que rodea el sólido disminuye y aumenta la velocidad de transferencia del solvente desde
el seno de la matriz hasta la partícula sólida. Es determinante que los parámetros que más
influyen en la extracción por HAE es el tiempo, la temperatura y la porción de solvente.
Por otro lado, tenemos investigaciones que reportan a EUA como el mejor
método de extracción así lo menciona Demirdöven, Özdoğan, & Erdoğan-Tokatli (2015)
quienes determinaron que en la extracción de col roja (Brassica oleraceaL. Var. Capitata
f. Rubra), EUA fue la técnica más adecuado obteniendo un aumento de 11.92% más que
extracción convencional, Por otro lado, He et al. (2016) menciona que la extracción de
orujo de vino de arándano por extracción asistida por ultrasonido (EUA) es eficiente,
económica y ecológica a comparación de extracción por calor (HAE) donde el consumo,
tiempo de extracción y residuo del solvente es mayor, las condiciones optimizadas
utilizando RMS son: temperatura de extracción de 61,03°C, una relación líquido-sólido
de 21,70 mL / g y un tiempo de sonicación de 23,67 min. Del mismo modo Pinela et al.
(2019) investigó la comparación entre HAE y EUA junto con las condiciones más
influyentes en la extracción de antocianinas en Cálices de Hibiscus sabdariffa t = 26,1
min, P = 296,6 W y S = 39,1% de etanol, v /v y determinó que la técnica más eficiente
es EUA, se obtuvo un rendimiento 3 veces mayor a HAE, además se apoya el uso
potencial de H. sabdariffa como una fuente sostenible de antocianinas, Syafa’Atullah,
Amira, Hidayati, & Mahfud extraer flores de guisantes variando la extracción tiempo,
temperatura y pH, así como la proporción de cebo a disolvente Los resultados mostraron
que el mayor La concentración de antocianina fue de 1,425 g / L a los 90 minutos, la
temperatura de 60 o C, pH 7, y la proporción de material a solvente fue 0,02. A partir de
esta investigación, se muestra que la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) puede
41
aumentar los rendimientos más que los convencionales. técnicas de extracción.
Leichtweis et al. (2019) desarrollaron un procedimiento de ultrasonido rápido y de bajo
costo del epicarpio Prunus spinosa L. y los parámetros denominados óptimos de
extracción son: 5 min, 400 W y 47,98% de etanol.
En estudios como los de Backes et al. (2018) mencionan que la EUA es la más
eficiente a comparación de las técnicas de extracción HAE, MAE, la extracción de
antocianinas de la cáscara de higo tuvo como parámetros influyentes el tiempo, potencia,
y porción del disolvente Hiranrangsee, Kumaree, Sadiq, & Anal Optimizar antocianinas
del pericarpio del mangostán mediante tres técnicas maceración (ME), baño de agua con
agitación(SWE) y extracción asistida por ultrasonido (EAU), utilizando condiciones
optimizadas Optimizar antocianinas del pericarpio del mangostán mediante tres técnicas
maceración (ME), baño de agua con agitación(SWE) y extracción asistida por
ultrasonido (EAU), utilizando condiciones optimizadas. Piyapanrungrueang,
Chantrapornchai, Haruthaithanasan, Sukatta, & Aekatasanawan (2016) estudiaron y
compararon técnicas con la técnica de calentamiento convencional con el objetivo de
seleccionar el mejor método para mejorar la extracción y concluyeron que EUA es el
màs óptimo. Del mismo modo Özgür & Çimen (2018) compararon cuatro tecnologías de
extracción para la extracción de antocianinas de pétalos de rosas rojas, incluida la
extracción asistida por ultrasonido (EAU), la extracción por reflujo, la extracción Soxhlet
y la extracción marinada, EUA mostró alta eficiencia y tiempos cortos de extracción.
Finalmente se puede mencionar que el uso de dos técnicas de extracción puede
potencializar la obtención de las antocianinas tal es el caso de un estudio de (Yuan et al.,
2020) quienes desarrollaron una tecnología de congelación-descongelación ultrasónica
con la finalidad de extraer de forma eficiente antocianinas de los arándanos, optimizaron
los parámetros de esta tecnología incluyendo tiempo de congelación, tiempo de
descongelación ultrasónica, temperatura de descongelación ultrasónica y líquido-
relación sólida por diseño de factor único y metodología de superficie de respuesta
múltiple, con rendimiento de antocianina y cianidin-3-O-glucósido como respuestas,
mediante su estudio se obtuvo un rendimiento de 2.53mg/g para la nueva tecnología,
1.01mg/g para la extracción por congelación y descongelación y 1.25mg/g para EUA.
42
3.3. Rol de la copigmentación en la estabilidad
Las antocianinas son sensibles a varios factores, como la luz, temperatura, pH,
iones metálicos, por lo mismo su aplicación como colorante natural tiene como limítate
la estabilidad, para evitar la decoloración de las antocianinas se utiliza alcaloides,
aminoácidos, ácidos orgánicos, polisacáridos para copigmentar es decir potencializa el
color de las antocianinas (El Darra et al., 2016). En la copigmentación se asocian los
antocianos con otros compuestos fenólicos, e inclusive con otros antocianos a través de
puentes de hidrógeno que permiten estabilizar estos complejos, mediante este proceso
los copigmentos actúan de forma intermolecular, previniendo el ataque nucleofílico de
las moléculas de agua, evitando la formación de hemiacetales que son incoloros y
chalcona que son amarillentas como se puede (ver figura 6) (Jampani & Raghavarao,
2015).
Figura 7. Estructura del catión flavilo y su forma hemiacetal y Chalcona
La copigmentacion produce un efecto batocrómico en donde la longitud de onda
de absorción se desplaza a longitudes de onda más grandes y efectos hipercrómicos en
donde se ve aumentada la intensidad de color hacia el color rojo según CIElab (Espinosa-
Acosta et al., 2018). En la copigmentación existen algunas interacciones que permiten
43
estabilizar a las antocianinas, la interacción de las antocianinas con los compuestos
fenólicos esto se debe a diferentes reacciones de asociación como: la autoasociación
entre antocianinas, copigmentación intermolecular (asociación débil de antocianinas),
copigmentacion intramolecular (formación de enlaces fuertes).
Figura 8. Asociación de antocianinas
Los efectos hipercrómicos se producen después de la copigmentacion y se refiere
a un aumento de la absorbancia de las antocianinas. Chatham, Howard, & Juvik (2020)
mencionan que la C-glicosil flavona puede provocar un efecto hipercrómico y puede
proteger a los glucosidos de antocinidinas, este tipo de estudios pueden mejorar la
retención de glucósidos y aumentar la vida útil de los productos enriquecidos (Ardestani
et al., 2015; Kalušević et al., 2017; Cecilia Jiménez López et al., 2019).
A continuación, en la tabla 12 se presentan algunos estudios que han realizado
los investigadores acerca de la copigmentación para estabilizar los pigmentos de
antocianinas.
44
Tabla 12. Copigmentación utilizada para estabilizar antocianinas
Fuente de
antocianinas
Compuesto
estabilizante Antocianina Condiciones Referencia
Maíz morado
Extracto de
C-glicosil
flavona
pelargonidina 3-
glucósido,
cianidina 3-glucósido
Tampón de citrato 0.1M
(pH 3), flavona a
antocianina de 0,1: 1 a
10: 1.
(Chatham,
Howard, &
Juvik, 2020)
Ciruela Quercetina
3-rutinósido
cianidina 3-glucósido
y cianidina 3-
rutinósido
pH 3.7 con diferentes
combinaciones de ácido
ascórbico, rutina
(quercetina 3-rutinósido)
y extracto concentrado de
antocianina de ciruela
(cv. Black Gold).
(Hernández-
Herrero &
Frutos,
2015)
modelo entre
la
antocianina
malvidina-3-
O -glucósido
aldehídos
vainílicos,
siríngicos y
coniferiles
malvidina-3- O -
glucósido
pH 3.0 y relación molar
de 1: 100
(Zhang, He,
Zhou, Liu,
& Duan,
2016)
Piel de frijol
negro
β-
ciclodextrina
delfinidina 3-O-
glucósido, petunidin
3-O-glucósido,
malvidina 3-O-
glucósido
Adición de 2% de β-
ciclodextrina en
condiciones de luz y
oscuridad durante 10
días, y se almacenaron a
4°C y 25°C durante 6
semanas.
(Aguilera et
al., 2016)
Ciruela
Ácido gálico
Cáscara de
granada
Jugo de
cereza ácida
Cianidin-3-
glucosilrutinósido
El almacenamiento fue a -
20C por 110 días
(Navruz,
Türkyilmaz,
& Özkan,
2016)
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
45
Tabla 11. Continuación
Fuente de
antocianinas
Compuesto
estabilizante Antocianina Condiciones Referencia
Vino de
mora
Ácido
ferúlico o
rutina
cianidina 3- O -
glucósido, cianidina 3- O
-malonilglucósido,
cianidina 3- O -xilosido,
Cianidina 3- O-
dioxalilglucósido
HCl al 0.15% en etanol
durante 2 a 40°C, y una
proporción de
disolvente del material
de 1: 4,4 (p / v) en
oscuro.
(Fan et al.,
2019)
cianidin-3- O
-glucósido
Ácido
ferúlico,
catequina
cianidin-3- O -glucósido
Relación molar de
pigmento a copigmento
(1: 1, 1:10 y 1: 100), el
valor de pH 3-7 y la
temperatura 20, 30, 40 y
50°C
(Kanha,
Surawang,
Pitchakarn,
Regenstein,
&
Laokuldilok,
2019)
Cereza ácida
Miel
Sacarosa
Jarabe de
maltosa
cianidin-3-
glucosilrutinosido
Efecto de edulcorantes
en la estabilidad de las
antocianinas
(Ertan,
Türkyılmaz,
& Özkan,
2018)
Elaborado por: Tuitice, 2020 en base a los estudios de cada autor
A lo largo del tiempo los copigmentos que han sido estudiados con mayor detalle
son los flavonoides, que son compuestos solubles e incoloros, la copigmentación con
extracto de C-glicosil flavona proporciona estabilidad aumentando el pKa, lo que permite
que el intervalo de pH en el que predomina el ión flavilio sea más amplio, por
consecuencia en pH altos permanecen en solución los iones flavilio en lugar de los
compuestos incoloros o amarillentos, se menciona que las C-glicosil flavonas del maíz
morado pueden ser utilizadas en bebidas de fruta ya que produce cambios hipercrómicos
que ejercen un fuerte efecto protector sobre los glucósidos de antocianidina presentes en
el extracto de maíz mantenido la estabilidad del color, inclusive posee un efecto protector
en el almacenamiento. (Chatham, Howard, & Juvik, 2020). El uso de este sistema de
copigmentación puede ser utilizado en diversas bebidas de coloración naranja
reemplazando a la tartrazina e inclusive a los carotenoides que son insolubles, del mismo
modo la Quercetina en el estudio Hernández-Herrero & Frutos (2015), demuestran que
este tipo de copigmentación permiten aumentar la estabilidad en el almacenamiento.
46
Capítulo IV
4. Conclusiones y Recomendaciones
4.1. Conclusiones
La recopilación bibliográfica se realizó mediante el uso de plataformas digitales,
se utilizaron dos bases de datos bibliográficas Scopus y Science Direct para
posteriormente seleccionar 56 artículos con los cuales se desarrolló el informe final, la
metodología que se utilizó consta de tres etapas.
La aplicación de antocianinas como colorante natural en alimentos se presenta
con mayor frecuencia en la actualidad, su solubilidad permite que se incorpore
fácilmente en diversos sistemas acuosos alimenticios, dentro de las aplicaciones que se
desarrollan se destacan alimentos como el yogurt, bebidas e incluso matrices de
alimentos sólidos como macarrones.
Las antocianinas aciladas son las más utilizadas en la aplicación como colorantes
esto se debe principalmente a que contribuye con la estabilidad del producto.
La aplicación de antocianinas en bebidas lácteas puede mejorar la estabilidad de
los productos, debido al acoplamiento de ciertas antocianinas aciladas con las proteínas
de la leche mediante puentes de hidrógeno y fuerzas electrostáticas hidrofóbicas.
La extracción convencional de pigmentos de antocianinas utiliza calor y el poder
de extracción de los disolventes, es una técnica económica pero no es sostenible ya que
a menudo utiliza mucha energía, agua y solventes derivados del petróleo lo que genera
residuos que contaminan el medio ambiente, la principal dificultad que tiene la
extracción convencional son los tiempos largos de extracción, costos elevados de
solventes, pérdida de solvente, y descomposición térmica de compuestos termosensibles,
el solvente juega un papel fundamental en la técnica de extracción convencional, la
eficiencia dependerá totalmente de la elección del solvente.
El avance de la tecnología al igual que la conciencia por el medio ambiente ha
permitido desarrollar procesos no convencionales, los cuales permiten superar las
desventajas de las técnicas convencionales, produce una extracción eficiente de
47
antocianinas, disminuyen la cantidad de solventes, generan menos residuos y son menos
costosos, estas técnicas pueden potencializar los rendimientos y puede resultar más
rentables en la industria alimenticia.
En los estudios de comparación de técnicas de extracción, la extracción asistida
por ultrasonido ha sido la más desarrollada en los últimos 5 años, la extracción asistida
por ultrasonido es denominado un método eficaz y eficiente de alta recuperación, debido
a sus bajo costo y baja tecnología, ha ganado gran popularidad.
La copigmentación están relacionadas con fuerzas impulsoras intermoleculares,
según las investigaciones pueden ser apilamiento π-π, interacciones hidrófobas, enlaces
de hidrógeno y transferencias de carga desde un copigmento oxidante hasta en el ion
flavilio reductor.
Los copigmentos no están solo limitados a sustancias que se encuentran dentro
de las vacuolas de las células, sino también, pectinas, proteínas de suero, aldehídos,
oligosacáridos.
4.2. Recomendaciones
Se recomienda una revisión bibliográfica que se enfoque en las condiciones a
gran escala, ya que los factores son diferentes y pueden cambiar los resultados que se
obtienen en los laboratorios.
Es necesario realizar una revisión bibliográfica en la cual se considere las
características fisicoquímicas de los productos a los que se adicionan las antocianinas,
además se puede investigar otros métodos de estabilización de antocianinas
Realizar una revisión sobre análisis sensorial y microbiológicos para determinar
las propiedades organolépticas de las bebidas tomando el color como atributo de calidad,
para observar si se mantienen con una apariencia aceptable y dentro de las normas.
48
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https://doi.org/10.16429/j.1009-7848.2017.01.012
60
Anexos
A. Esquema causa-efecto
Extracción y estabilización de antocianinas para su aplicación como colorantes
naturales
Efectos adversos como
carcinogenicidad,
hipersensibilidad y
alergias
Antocianinas
sensibles al pH,
temperatura
EFECTOS
CAUSAS
Uso limitado en la
industria alimenticia
Producción escasa
de alimentos con
valor agregado
Uso extenso de
colorantes artificiales
Escaso uso de
colorantes naturales
Poco uso de los
pigmentos de
antocianinas
Alta estabilidad y
bajo costo
Desperdicio de los
beneficios de los
colorantes naturales
Uso masivo de
colorantes artificiales
Perdida de
propiedades
funcionales
Costos elevados en la
extracción de
colorantes naturales
Desconocimiento de
las nuevas técnicas de
extracción
Alta gama de colores
61
Anexos B. Muestra de la matriz de recolección de información bibliográfico
Autor Idioma Año de
publicación Relevancia Pertinencia Exhaustividad
Tipo de
fuente Actualidad Puntaje
Espada- Bellido et
al. Inglés 2017 4 4 3 3 3 17
Dibazar, Bonat
Celli, Brooks, &
Ghanem
Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
Gras, Carle &
Schweiggert Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
Agcam, Akyıldız,
&
Balasubramaniam
Inglés 2017 4 4 4 3 3 18
Celli, Ghanem, &
Brooks Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
López et al. Inglés 2018 4 4 4 3 3 18
Özgür & Çimen Inglés 2018 4 4 4 3 3 18
Albuquerque,
Pinela, Barros,
Oliveira, & Ferreira
Inglés 2020 4 4 4 3 4 19
He et al. Inglés 2016 4 4 4 3 3 18
Pinela et al. Inglés 2019 4 4 4 3 3 18
Leichtweis et al. Inglés 2019 4 4 4 3 4 19
Demirdöven,
Özdoğan, &
Erdoğan-Tokatli
Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
62
Autor Idioma Año de
publicación Relevancia Pertinencia Exhaustividad
Tipo de
fuente Actualidad Puntaje
Mane, Bremner,
Tziboula-Clarke, &
Lemos
Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
Ravanfar,
Tamadon, &
Niakousari
Inglés 2015 4 4 4 3 2 17
Backes et al. Inglés 2018 4 4 4 3 3 18
Hiranrangsee,
Kumaree, Sadiq, &
Anal
Inglés 2016 4 4 4 3 3 18
Syafa’Atullah,
Amira, Hidayati, &
Mahfud
Inglés 2020 4 4 4 3 4 19
Piyapanrungrueang,
Chantrapornchai,
Haruthaithanasan,
Sukatta, &
Aekatasanawan
Inglés 2016 4 4 4 3 3 18
Jiang, Yang, & Shi Inglés 2017 4 4 4 3 3 18
Yuan et al. Inglés 2020 4 4 4 3 4 19
Mojica, Berhow, &
Gonzalez de Mejia, Inglés 2017 4 4 4 3 3 18
Pham, Huynh, et al. Inglés 2019 4 4 4 3 4 19