Contenido

1. Introducción...................................................................................................................1

2. Fundamento teórico.......................................................................................................2

2.1 Pigmentos...............................................................................................................2

2.2. Estructura...............................................................................................................3

2.3. Estabilidad..............................................................................................................3

2.4. Clorofila...................................................................................................................3

2.5. Antocianinas...........................................................................................................4

2.6. Extracción de Clorofila............................................................................................4

2.7. Extracción de antocianinas.....................................................................................4

3. Parte Experimental........................................................................................................5

3.1 Materiales y Reactivos............................................................................................5

3.2 Procedimientos............................................................................................................5

3.3. Diagramas de ingeniería............................................................................................7

4. Resultados (Datos y Cálculos)........................................................................................10

4.1. Datos registrados.....................................................................................................10

4.2. Cálculos....................................................................................................................11

4.2.1 Extracción de Clorofila........................................................................................11

4.2.2. Efecto del pH y tratamiento térmico en la estabilidad de pigmentos.................12

4.2.3. Extracción de antocianinas................................................................................14

5. Discusión.........................................................................................................................15

6. Conclusiones...................................................................................................................16

7. Bibliografía.....................................................................................................................16

1

1. IntroducciónLa fotosíntesis (proceso que permite a los vegetales a adquirir la materia y la energía que necesitan para desarrollar sus funciones vitales) se lleva a cabo por el aspecto en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos, capaces de captar la energía lumínica.

Para el estudio de estos pigmentos en el presente laboratorio, se analizará la obtención de la concentración de la antocianina mediante el método del pH diferencial que permitirá la estimación alternativa del contenido de antocianinas totales. El que se basa en determinar la absorbancia de la antocianina por medio de espectrofotometría ,esta experimentará una transformación reversible con los cambios de pH manifestado por un llamativo cambio en la absorbancia y permitirá una rápida y exacta medida de la antocianina total incluso en presencia de otros compuestos interferentes.

Además de que por otro lado se evaluará la estabilidad de los pigmentos ante tratamiento de cambios térmicos y se comparará el colorante natural obtenido con un colorante sintético ,que en la industria alimentaria es cada vez más estricto debido a la regulación para su uso, por los problemas de toxicidad, reacciones de intolerancia y alérgicas.

2. Fundamento teórico

2.1 Pigmentos

Un pigmento es una materia colorante que se caracteriza por dar un tono específico (verde, amarillo, rojo, etc.) pero que tiene la propiedad de ser insoluble en la mayoría de los líquidos comunes (por ejemplo, agua). El efecto de un color específico ocurre porque el pigmento tiene la propiedad de absorber todos los colores de la luz menos uno, el cual refleja hacia el observador

Una propiedad importante de los pigmentos es que por definición son insolubles, por lo tanto no pueden ser disueltos en los líquidos comunes (pueden ser dispersados, pero no disueltos). Esta propiedad de los pigmentos los diferencia de los colorantes, también conocidos como tintes o anilinas, los cuales son materias colorantes cuya característica es ser solubles en cierta base, usualmente agua o grasas (por lo que se llaman hidrosolubles o liposolubles).

Los pigmentos se clasifican en: naturales, idénticos a los naturales y sintéticos. Los pigmentos sintéticos son producidos por síntesis química, en tanto que los idénticos a los naturales se pueden producir por modificación química de precursores naturales, o bien a partir de procesos biotecnológicos empleando bacterias, mohos o levaduras. Los pigmentos o colorantes sintéticos se emplean para intensificar el color perdido durante el procesamiento de alimentos y para asegurar la intensidad y uniformidad del producto, sin embargo su uso en alimentos ha sido siempre una fuente de controversia debido a su posible toxicidad. Los colorantes artificiales son en general, más resistentes a los tratamientos térmicos, a pH extremos y no se decoloran por exposición a la luz.

2

Los pigmentos orgánicos son aquellos que en su composición química contienen carbono (C), mientras los pigmentos inorgánicos no lo contienen.

Fuera del contenido de carbón de los pigmentos orgánicos y los inorgánicos, la única diferencia en comportamiento es que, generalmente, los pigmentos orgánicos tienen mayor poder tintóreo (colorean más) y tonos más limpios que sus contrapartes inorgánicas. Hasta hace algunos años existía la creencia de que los pigmentos orgánicos eran los más seguros, mientras los inorgánicos podrían representar riesgos para la salud, sin embargo hoy sabemos que no hay distinción alguna sobre cuales puedan ser más o menos seguros según sean orgánicos o inorgánicos

2.2. Estructura

La estructura química de una sustancia  aporta información sobre el modo en que se enlazan los diferentes átomos o iones que forman una molécula, o agregado atómico. Incluye la geometría molecular, la configuración electrónica y, en su caso, la estructura cristalina es además una representación gráfica de la estructura molecular, que muestra cómo se ordenan o distribuyen espacialmente los átomos. Se muestran los enlaces químicos dentro de la molécula, ya sea explícitamente o implícitamente

2.3. Estabilidad

El término estabilidad química al ser usado en el sentido técnico en química se refiere a la estabilidad termodinámica de un sistema químico.

La estabilidad termodinámica ocurre cuando un sistema está en su estado de menor energía o equilibrio químico con su entorno. Este puede ser un equilibrio dinámico, en donde moléculas o átomos individuales cambian de forma, pero su número total en una forma o estado particular se conserva. Este tipo de equilibrio químico termodinámico se mantendrá indefinidamente a menos que el sistema sea modificado. Los sistemas químicos pueden incluir cambios en el estado de la materia o un grupo de reacciones químicas.

La estabilidad termodinámica se aplica a un sistema particular. La reactividad de una sustancia química es una descripción de cómo podría reaccionar a través de una variedad de sistemas químicos potenciales.

2.4. Clorofila

Las clorofilas son pigmentos verdes que tienen un anillo de porfirina unido a un átomo de magnesio. Se reconocen dos tipos principales de clorofilas, a y b, que difieren por la presencia de un grupo metilo y aldehído, respectivamente. Ambas clorofilas se degradan en condiciones ácidas a feofitina por la pérdida del magnesio generando un color pardo olivo.

3

2.5. Antocianinas

Las antocianinas son glucósidos de las antocianidinas, pertenecen a los flavonoides, el grupo flavilo está formado por dos anillos aromáticos A y B unidos por una cadena de 3 carbonos, con sustituciones glicosídicas en las posiciones 3 y/o 5 con mono, di o trisacáridos como la glucosa, galactosa, xilosa, ramnosa y arabinosa; además los residuos de azúcares pueden estar acetilados con ácidos orgánicos alifáticos o aromáticos.

2.6. Extracción de Clorofila

Se reportara con las siguientes formulas el contenido de pigmentos en relación al contenido de clorofilas a, b y total, midiendo la absorbancia a 664 y 647 nm, diluyendo con agua la muestra para obtener una lectura entre 0.6 y 0.8 en ambas absorbancias.

Clorofilaa=((12.7∗A664)−(2.69∗A647 ))

10∗pesode lamuestra engramos (mgg )Clorofilab=

((22.9∗A647 )−(4.68∗A664 ))10∗pesode lamuestra engramos (mgg )

Clorofila total=( (20.2∗A647)−(8.02∗A664 ))

10∗peso de lamuestra en gramos (mgg )

2.7. Extracción de antocianinas

Se reportara según la siguiente formula el contenido de antocianinas totales midiendo la absorbancia a 529 nm

Antocianinas totales=A529∗100mL∗449.2

23900∗pesode lamuestraen gramos (mgg )

Antocianinas totales=A529∗100∗449.2

23900∗pesode lamuestraen gramos (mg∗mLg )

3. Parte Experimental

3.1 Materiales y Reactivos Espinaca Tabla de picar Mortero Varilla de vidrio Espectrómetro Papel Whatman

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110 ml de Acetona-fosfato 24 tubos de ensayo Colorante artificial verde Calentador Baño de Agua caliente 2 ml Clorofila Col morada Bicarbonato de Sodio Vinagre Vidrio de reloj Espinacas, col morada Solución amortiguadora universal de citrato-fosfato-borato Ácido bórico, Ácido fosfórico, Ácido cítrico, HCl, NaOH Solución amortiguadora de acetona-fosfato Buffers de referencia pH 4 y 7 2 Pipetas de 5mL 2 Probetas graduadas de 100 mL 2 Tubos de centrífuga de 30-50 mL 3 vidrios de reloj 5 Vasos de precipitados de 250 mL Cuchillo Gasa Gradilla para tubos Piseta Propipeta Recipiente para baño de hielo Recipiente para baño maría Varilla de vidrio

3.2 Procedimientos

a) Procedimiento de extracción de clorofila

1.- Se corta la espinaca y posteriormente se empieza con el molido de la espinaca en un recipiente de vidrio.

2.- Una vez molida la espinaca se la mezcla con acetona-fosfato.

3.- Se procede a filtrar la mezcla a través de gasas y papel Whatman a otro recipiente

4.- Las mezclas obtenidas del filtrado se las lleva al Espectrómetro con la cual se obtendrá la absorbancia de las mezclas.

5.- Conservar las muestras.

b) Procedimiento de tratamiento térmico en la estabilidad de pigmentos naturales y artificiales.

1.- Preparar 12 tubos de ensayos en 6 con extracto de clorofila y los otros 6 con colorante.

2.- Los 12 tubos de ensayo se los separara en 2 grupos de de 6(3 con extracto de clorofila y 3 con colorante).

5

3.- El primer grupo de las muestras se tapa con papel film.

4.- Se las compara mediante visualización y con el uso del papel ph.

5.- El segundo grupo de las muestras son sometidas a un baño maría y posteriormente se les aplica centrifugado.

6.- Se enfría los tubos calentados.

7.- Se compara las muestras mediante visualización y con el uso del papel ph.

c) Procedimiento de tratamiento térmico en la estabilidad de antocianinas

1.- Picar finamente la col morada

2.- Mezclar la muestra de col morada con 100 ml de agua.

3.- Colocar 3 mezclas (A, B, C) con 10 gramos de col picada con agua destilada en 3 vasos de precipitado.

4.- Al vaso precipitado A se adiciona 0,5 gramos de bicarbonato de sodio.

5.- Al vaso precipitado B se adiciona 15 ml de vinagre.

6.- Cubrir cada vaso de precipitado con un vidrio de reloj.

7.- Someter a un baño maría las 3 mezclas durante 3 minutos.

8.- Sacar las muestras del baño maría y comparar las muestras mediante visualización

6

3.3. Diagramas de ingeniería

Figura 1 - Diagrama extracción de clorofila (Elaboración Propia)

7

Figura 2 - Efecto del pH y tratamiento térmico en la estabilidad de pigmentos naturales y artificiales (Elaboración Propia)

8

Figura 3 - Diagrama del Efecto del pH y tratamiento térmico en la estabilidad de antocianinas (Elaboración Propia)

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4. Resultados (Datos y Cálculos)

4.1. Datos registradosRealizar los cálculos necesarios con las mediciones realizadas

Los datos registrados para el pigmento verde extraído de la espinaca se detallan en la tabla 1. La tabla 2 muestra los datos obtenidos del pigmento artificial verde. La tabla 3 muestra datos registrados del pigmento extraído de la col morada

Absorbancia ProporciónClorofila 664 647 Colorante agua

1.455 0.962 1 11.210 0.781 1 20.977 0.652 1 30.709 0.525 1 4

Tabla 1 – Datos registrados del pigmento verde extraído de la clorofila

AbsorbanciaPigmento artificial 664 647

Blanco 0.683 0.774Verde diluido 0.677 0.512

Verde concentrado 1.437 0.940

Tabla 2 – Datos registrados del pigmento verde artificial

Muestra

Color Resultante

Tiempo

A

10 g col + 100 ml agua destilada + 0.5

bicarbonatoAzul 3 min

B10 g col + 100 ml agua

destilada + 15 ml vinagre Rosada 3 min

C 10 g col + 100 ml agua destilada

Morada 3 min

10

AbsorbanciaMuestra 529 647Blanco 0.294 0.265

C 0.542 0.328A 2.094 0.29B 0.826 0.685

Tabla 3 – Datos registrados de los experimentos de la col morada

4.2. Cálculos

4.2.1 Extracción de Clorofila

Se recurren a las siguientes ecuaciones para el cálculo de las clorofilas a, b y total:

Clorofilaa1(mgg )= [ (12.7∗A664 )−(2.69∗A647)]10∗pesode muestraen gramos

∗FD1

Clorofilaa1(mg )= [ (12.7∗1.455 )−(2.69∗0.962 ) ]10∗50

∗2

Clorofilaa1=0.063562(mgg )Clorofilaa2(mgg )= [ (12.7∗A664 )−(2.69∗A647)]

10∗pesode muestraen gramos∗FD2

Clorofilaa2(mgg )= [ (12.7∗1.21 )−(2.69∗0.781 ) ]10∗50

∗3

Clorofilaa2=0.0795966(mgg ) Clorofilaa3(mgg )= [ (12.7∗A664 )−(2.69∗A647)]10∗pesode muestra engramos

∗FD3

Clorofilaa3(mgg )= [ (12.7∗0.977 )−(2.69∗0.652 ) ]10∗50

∗4

11

Clorofilaa3=0.085232(mgg )

Clorofilaa4(mgg )= [ (12.7∗A664)−(2.69∗A647)]10∗peso demuestra en gramos

∗FD4

Clorofilaa4(mgg )= [ (12.7∗0.709 )− (2.69∗0.525 ) ]10∗50

∗5

Clorofilaa4=0.0759205 (mgg )

ClorofilaaPromedio (mgg )=Clorofilaa1+Clorofilaa2+Clorofilaa3+Clorofilaa44

ClorofilaaPromedio (mgg )=0.063562+0.0795966+0.085232+0.07592054

ClorofilaaPromedio=0.0760777 (mgg )

Clorofilab1(mgg )= [ (22.9∗A647)−(4.28∗A664)]10∗pesode muestraen gramos

∗FD1

Clorofilab1(mgg )= [ (22.9∗0.962 )−(4.28∗1.455)]10∗50

∗2

Clorofilab1=0.0632096(mgg )12

Clorofilab2(mgg )= [ (22.9∗A647)−(4.28∗A664) ]10∗pesode muestraen gramos

∗FD2

Clorofilab2(mgg )= [ (22.9∗0.781 )−(4.28∗1.21)]10∗50

∗3

Clorofilab2=0.0762366(mgg )

Clorofilab3(mgg )= [ (22.9∗A647 )−(4.28∗A664) ]10∗pesode muestraen gramos

∗FD3

Clorofilab3(mgg )= [ (22.9∗0.652 )−(4.28∗0.977)]10∗50

∗4

Clorofilab3=0.085993(mgg )

Clorofilab4(mgg )= [ (22.9∗A647 )−(4.28∗A664)]10∗peso demuestra en gramos

∗FD4

Clorofilab4(mgg )= [ (22.9∗0.525 )−(4.28∗0.709)]10∗50

∗5

Clorofilab4=0.0898798 (mgg )

13

ClorofilabPromedio (mgg )=Clorofilab1+Clorofilab2+Clorofilab3+Clorofila b44

ClorofilabPromedio (mgg )=0.0632096+0.0762366+0.085993+0.08987984

ClorofilabPromedio=0.078829(mgg )

Clorofila total 1(mgg )= [ (20.2∗A647 )−(8.02∗A664)]10∗pesode muestraen gramos

FD1

Clorofila total 1(mgg )= [ (20.2∗0.962 )−(8.02∗1.455) ]10∗50

∗2

Clorofila total 1=0.03105(mgg )

Clorofila total 2(mgg )= [ (20.2∗A647 )−(8.02∗A664)]10∗pesode muestraen gramos

FD2

Clorofila total 2(mgg )= [(20.2∗0.781 )−(8.02∗1.21) ]10∗50

∗3

Clorofila total 2=0.036432(mgg )

Clorofila tota l 3(mgg )= [ (20.2∗A647)−(8.02∗A664)]10∗pesode muestraen gramos

FD3

Clorofila total 3(mgg )= [ (20.2∗0.652 )−(8.02∗0.977)]10∗50

∗4

14

Clorofila total 3=0.0426788(mgg )

Clorofila total 4(mgg )= [ (20.2∗A647)−(8.02∗A664)]10∗peso demuestra en gramos

FD4

Clorofila total 4(mgg )= [ (20.2∗0.525 )−(8.02∗0.709) ]10∗50

∗5

Clorofila¿ tal 4=0.049188(mgg )

Clorofila total Promedio (mgg )=Clorofilab1+Clorofilab2+Clorofilab3+Clorofilab44

Clorofila total Promedio (mgg )=0.03105+0.036432+0.0426788+0.0491884

Clorofila totalPromedio=0.0399844 (mgg )Espectro de absorción en el intervalo de 400 nm a 700 nm.

Las respectivas barridas de las clorofilas A y B se muestran en la figura 4

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Figura 4 Longitudes de onda obtenidas para las muestras de pigmentos

4.2.2. Efecto del pH y tratamiento térmico en la estabilidad de pigmentos

Tubo pH de la solución

amortiguadora

Colorante Tratamiento térmico

1 3 Extracto de Clorofila

No

2 5 Extracto de Clorofila

No

3 8 Extracto de Clorofila

No

4 3 Color artificial No5 5 Color artificial No6 8 Color artificial No7 3 Extracto de

ClorofilaSí

8 5 Extracto de Clorofila

Sí

9 8 Extracto de Clorofila

Sí

10 3 Color artificial Sí11 5 Color artificial Sí12 8 Color artificial Sí

Tabla 4 –Descripción de la muestra y tratamiento de 12 tubos de ensayo

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Figura 5 – Tubos luego del tratamiento, del 1 al 6 de izquierda a derecha respectivamente

Figura 6 – Tubos luego del tratamiento, del 7 al 12 de izquierda a derecha respectivamente

Sea según la tabla 4 en la que se especifica el tratamiento, contenido de pH y colorante usado, y las figuras 5 y 6 se puede observar diferencias organolépticas como las que se citan a continuación:

Los tubos con la clorofila extraída de la espinaca, sufren cambios significativos frente al medio ácido o base en el que se encuentren.

Ésta divergencia del color se ahonda aún más cuando los tubos con clorofila se someten a un tratamiento térmico aplicando calor; se observa que las muestras con pH menor son las que más tienden a desaparecer el color extraído.

Los tubos con pigmentos artificiales no sufren estas variaciones en función del medio (ácido o base), ni tampoco cuando son sometidos a calor.

4.2.3. Extracción de antocianinas

Para el siguiente cálculo se recurre a la siguiente ecuación para cada muestra:

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Antocianinas totales(mgg )= A529∗100ml∗449.223900∗pesomuetra engramos

Antocianinas totalesmuestra A (mgg )=2.094∗100ml∗449.223900∗10

Antocianinas totalesmuestra A=0.393567 (mgg )

Antocianinas totalesmuestra B(mgg )=0.826∗100ml∗449.223900∗10

Antocianinastotalesmuestra B=0.155247(mgg )

Antocianinas totalesmuestraC (mgg )=0.542∗100ml∗449.223900∗10

Antocianinas totalesmuestraC=0.101869 (mgg )

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Figura 7 – Muestras A, B, C de izquierda a derecha respectivamente

Debido a las figura 7 se observa las diferencias en color que se obtienen de las tres muestras, las cuales se explican a continuación

Las muestras de antocianinas inmersas en un medio con bicarbonato de sodio diluido y al ser aplicadas calor presentan un color Azulado.

Las muestras de antocianinas que son sumergidas en vinagre y luego de ser aplicadas calor, presentan un color Rosado.

Las muestras de antocianinas que son inmersas en un medio con Agua destilada y luego sometidas a calor en un baño maría, presentan una coloración Morada, como inicialmente eran las hojas.

5. DiscusiónA partir de la práctica realizada se llegó a los siguientes puntos de discusión:

El colorante natural tiene menor resistencia térmica. Tiene mayor solubilidad que un colorante artificial. En un medio ácido un colorante natural pierde su coloración. Se obtiene mayor obtención de agentes colorantes cuando se muele la muestra

espinaca dentro de un vaso precipitado lleno de acetona que en un mortero separado.

6. ConclusionesMediante el presente laboratorio se observó las características que adquirieron los pigmentos obtenidos a través de col morada y espinaca sometidos a pruebas de

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estabilidad térmica y de PH; para ello se probó con diferentes muestras diluidas en diferentes sustancias, donde se observó una diferenciación en el color de la clorofila extraída de la espinaca en comparación con el del colorante artificial el cual era más oscuro, además de que las muestras con la clorofila extraída de la espinaca, sufrieron cambios significativos frente al medio ácido o base en el que se encontraban al igual que al momento de aplicar un tratamiento térmico; en el cual se observó que las muestras con pH menor eran en las que más tendía a desaparecer el color extraído .En el caso del pigmento de la col morada se obtuvo una variación de colores que incluyeron azul, rosado y morado, con disoluciones de bicarbonato, vinagre y agua respectivamente.

Por otra parte se determinó las antocianinas totales para las diferentes muestras de clorofila y de col morada, mediante la absorbancia obtenida mediante un equipo de espectrofotómetro, teniéndose los siguientes valores para el pigmento de clorofila y de col morada.

Muestras obtenidas en laboratorio

Muestra Clorofilaa1 0.063562a2 0.079596a3 0.085232a4 0.075920a promedio 0.076077b1 0.063209b2 0.076236b3 0.085993b4 0.089879b promedio 0.078829Total promedio 0.039984Muestra col moradaAntocianinas totales muestra A (dilución en bicarbonato de sodio)

0.039357

Antocianinas totales muestra B (dilución en vinagre)

0.155247

Antocianinas totales muestra C (dilución en agua)

0.101869

Tabla 5 Antocianinas Totales obtenidas para muestras de pigmentos de clorofila y col morada.

Mediante la anterior tabla se concluye finalmente que se obtuvo mayor cantidad de antocianinas a partir de la col morada que de la espinaca, además que dentro del grupo de clorofilas la muestra B tuvo mayor participación de antocianinas que la muestra A.

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7. Bibliografía

Winter, C. K.; Jara, E. A. and James, R. Assessing and Understanding ArsenicExposure. Food Technology. 2015, 69, 1.

Belitz, H. D. Química de los Alimentos; Acribia Editorial, 3ª Edición, 2012

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