Natural colorants for food use
Verónica
Paola Villota García[1], =
Marina
Leonor Bonilla Lucero[2], =
José
Homero Segura Mestanza[3], =
Raquel
Leticia Coba Carrera[4]
& =
Brito
Moina Hanníbal Lore=
nzo[5]
Recibido:
10-02-2019 / Revisado: 18-03-209 /Aceptado: 04-04-2019/ Publicado: 01-06-20=
19
The research was aimed at obtaining natural food d=
ye
from spinach, watercress, and broccoli for food use. As the first point, a
physicochemical characterization of the raw material was made; Afterwards, =
the
drying process was carried out in three instruments: trays, lyophilizer,
and atomizer. In order to find the ideal drying temperature in each equipme=
nt,
drying curves were made at a temperature of 50 0C, 55 0C
and 60 0C for spinach and watercress, while for broccoli the pro=
cess
was carried out at temperatures of 40 0C, 50 0C and 6=
0 0C,
in the drying by atomization, it was worked within a range of 115 0C-130
0C. As a third step, milling was carried out for the process of
lyophilization an drying by trays, then the Soxhlet extraction method was
applied where nine grams of spinach, watercress, and broccoli were entered,
this method is a type of solid-liquid extraction in which a dissolution of
ethanol-water 3:1 was employed, subsequently we proceeded stored it at a
temperature of -4 0C, the physiochemical characterization of nat=
ural
food dye was also performed, where tests were done shu=
ch
as: the refractive index, test on the spectrophotometer for the identificat=
ion
of chlorophyll; with these analyses it was determined that the best method =
of
drying is by trays at temperature for the spinach and watercress of 50
Keywords: Food production, Coloring, Natural, Watercress, Brocc= oli, Spinach, Drying, Lyophilization, Extraction.
Res=
umen.
La
investigación tuvo como objetivo obtener colorantes vegetales a partir de
espinaca, berro, y brócoli para uso alimenticio. Como primer punto se hizo =
una
caracterización fisicoquímica de la materia prima; después se realizó el
proceso de secado que se efectuó en tres equipos: bandejas, liofilizador, y
atomizador. Para encontrar la temperatura ideal de secado en cada equipo se
realizó curvas de secado a temperatura de 50 0C, 55 0=
C y
60 0C para la espinaca y berro, mientras que para el brócoli se
efectuó a temperaturas de 40 0C, 50 0C y 60 0C,
en el secado por atomización se trabajó dentro de un rango de 1150C-1300C.
Como tercer paso se procedió a la molienda para el proceso de liofilizado y
secado por bandejas, después se aplicó el método de extracción Soxhlet en d=
onde
se ingresó nueve gramos de espinaca, berro, y brócoli, este método es un ti=
po
de extracción sólido-líquido en el cual se empleó una disolución de etanol-=
agua
3:1, posteriormente se procedió a almacenarlo a una temperatura de -4 =
0C, también se realizó la caracterización
fisicoquímica de los colorantes naturales donde se hizo ensayos como: el ín=
dice
de refracción, ensayos en el espectrofotómetro para la identificación de la
clorofila; con estos análisis se determinó que el mejor método de secado es=
por
bandejas a temperatura para la espinaca y berro de 50 0C, y para=
el
brócoli fue a 40 0C, presentando mejor rendimiento. Además, se
efectuaron pruebas según la norma oficial mexicana nom-119-ssal-1994 en el
laboratorio SAQMIC donde se estableció que se obtuvo un colorante de calida=
d,
ya que cumple con parámetros de la normativa. Finalmente, se realizó la
validación del producto de yogurt natural Tony y crema chantilly para esta
validación hay que tener encuenta la purificaci=
ón del
etanol para obtener excelentes resultados.
Palabras
claves: Producción de alimentos, Colorante=
, Natural,
Berro, Brócoli, Espinaca, Secado, Liofilización, Extracción.
Introducción.
El color es=
una
característica sensorial muy importante en todo tipo de alimento, existen d=
os
tipos de colores que son: naturales y sintéticos. Los artificiales o sintét=
icos
han sido utilizados por industrias alimentarias
Por tal mot=
ivo
la legislación ha cambiado debido a la presión que existe en el mercado por=
consumir
alimento más saludable; los distintos gobiernos han implantado normas que h=
an
sido utilizadas para garantizar la calidad, inocuidad; regulando un problema
que ha estado presente a nivel mundial. El mayor problema de estos colorant=
es
artificiales son las enfermedades y desordenes que se los han atribuido (Da=
wson,
2008, pág: 67) tales como los carcinógenos de c=
olon
(Osman et al, 2004, págs: 128-132), además se h=
an
relacionado con la hiperactividad de niños (Breakey
et al, 2002, págs. 87) reacciones alérgicas y problemas digestivos e
insomnio.
De tal form=
a un
colorante sintético se define como tintes solubles en agua formando
precipitados sobre un sustrato inerte. En contraste los colorantes naturales
son aquellos que se originan en la naturaleza estos, pueden ser obtenidos de
vegetales, animales, sin poseer ninguna modificación química (Scooter et al=
., 2002:pp.131). Estos colorantes naturales son respetuos=
os con
el medio ambiente, no sofisticados y se obtienen de fuentes renovables, su
preparación implica menos reacciones químicas (Downham=
y Collins, 2000: p.5).
Actualmente=
la
sociedad tiende a consumir productos naturales o mínimamente procesados; Lo=
que
ha ocasionado que los pigmentos sintéticos sean rechazados porque perjudica=
n la
salud. Por lo tanto, se está desarrollando nuevas tecnologías que permitan =
la
obtención de pigmentos a partir de colorantes naturales, logrando que estas
sean eficientes y que permitan obtener un color que combine con el producto
final. Por estos factores los colorantes naturales son utilizados de
preferencia porque poseen una actividad antioxidante, lo que desempeña un p=
apel
primordial en prevenir enfermedades como la diabetes, cáncer, cardiovascula=
res,
y neuronales.
De tal forma
esto origina en la industria alimenticia un aumento de la demanda en la
utilización de colorantes naturales, debido a que, muchos consumidores
solicitan más información sobre el principio de los ingredientes utilizados
procediendo al incremento de colorantes naturales a nivel global, según las
últimas encuestas el 53% de los consumidores europeos revisan las etiquetas=
de
los productos antes de comprarlos esta porcentaje se compara con el 84% de =
su
contraparte asiática (Chung et al., 2000:pp. 132). La demanda mundial =
de
colorantes naturales en todo el mundo es de unas 10.000 toneladas, lo que
equivale al 1% del consumo mundial de colorantes sintéticos (Sivakumar et al., 2011:p.1=
16). Se
espera que esta tendencia siga aumentando.
Metodologia.
La obtención de colorantes naturales a partir de la espinaca, berro =
y brócoli
fue en el laboratorio de Laboratorio de Química Orgánica, Operaciones
Industriales, Operaciones Unitarias y Laboratorio de Instrumental de la Facultad de Ciencias de la Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo, ubicada en la Panamericana Sur km 1½, d=
e la
ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo.
Se obtuvo colorante natural
(espinaca, berro, y brócoli), y mediante la observación directa de los hech=
os
se tomó datos de la aplicación (secado
Las muestras analizadas fue=
ron
secadas en el equipo de bandejas
Resultados.<=
/span>
En las siguientes tablas se presentan una matriz de comparación de los tres tipos de secado utilizados = para la obtención de los tres colorantes naturales, para su comparación esta mat= riz se basó en las variables: Temperatura, Tiempo de secado, Rendimiento del secador, Porcentaje de Humedad eliminada y Colorante extraído.
Tabla 1 Matriz comparativa del secado por bandejas, liofilización y atomización para el berro
|
Variables |
Método de Secado para el berro |
||
|
Bandejas |
Liofilización |
Atomización |
|
|
Tiempo (h) |
9 |
4,5 |
1,11 |
|
Conservación de Clorofila a temperatura adecuada |
Excelente color verde concentrado |
Mal color verde-amarillo |
Verde oscuro no concentrado |
|
Temperatura (0C) |
50 |
50 |
130 |
|
Extracción en Equipo Soxhlet(Concentración) |
Excelente |
Malo |
Bueno |
|
Aplicación en yogurt y chantilly |
Excelente |
Malo |
Bueno |
|
Rendimiento |
8,8 % |
2,0 % |
5,8 % |
|
Humedad |
0,00=
347
kg de agua/kg de sólido seco |
0,00025 kg de agua/ kg de sólido seco |
0,00416kg de agua / kg de solido seco |
Fuente: Hannibal Brito=
, 2018
Se realizó tres tipos de se= cado (bandejas, liofilización y atomización) de berro fresco, a diferentes temperaturas, posteriormente se efectuó la extracción de su pigmento median= te el método Soxhlet, que consistió en armar cartuchos de 9 g de berro utiliza= ndo una relación 3-1 etanol-agua como solvente.
Luego de la experimentación= se encontró que el mejor método para la obtención de estos colorantes es el mé= todo de secado por bandeja a una de temperatura de 50 0C para la espinaca, este método es muy importante para la conservación de la clorofila, este proceso debe llevarse a cabo con severidad pues según Hendr= y, (1996) en su estudio ¨Chlorophylls and chlorophyll<= /span> derivatives, in Natural Food Colorant.¨ menciona que el color es un parámetro muy fundamental ya que influye en la salud y madurez del producto para la conservación de la clorofila, además Schwartz y Lorenzo, (1990), en= su estudio “Critical Reviews in Food Science and Nutrition” indican que la perdida de Mg en la clorofila produce el cambio oxidativo, por esta razón se necesita un adecuado método de secado que ayude en el proceso de conservaci= ón de la clorofila.
Tomando en cuenta lo anteri=
or, la
temperatura de conservación de la clorofila en los métodos de liofilización=
y
atomización que se ha realizado como procesos de secado no son adecuados, e=
n la
liofilización se observó que por el cambio brusco de temperatura la clorofi=
la
se degrada es decir al tener congelada la materia a suministrar esta tiene =
un
cambio drástico de temperatura por esta razón no favorece a la conservación=
de
clorofila, en el atomizado se hicieron las respectivas pruebas que necesitan
una temperatura de 115-130 0C en este rango de temperatura la
clorofila no se conserva debido a que baja la intensidad del color del polvo
atomizado, entonces la atomización y liofilización no son adecuados porque =
no
conservan la clorofila.
Tabla 23456= Metales pesados en colorantes
|
Determinaciones |
Unidad |
Espin=
a |
Berro |
Brócoli |
|
Arsénico |
mg/Kg |
< 0,01 |
< 0,01 |
< 0,01 |
|
Plomo |
mg/Kg |
4,9 |
8,6 |
2,4 |
|
Zinc |
mg/Kg |
1,8 |
3,6 |
2,6 |
|
Sólidos Totales |
% |
41,47 |
41,94 |
41,37 |
|
Mohos y Levaduras |
UFC/mL |
ausencia |
ausencia |
ausencia |
Fuente: Hannibal Brito=
, 2018
Posteriorme=
nte
se realizaron análisis en el laboratorio SAQMIC (Servicios Analíticos Químicos y Microbiológicos)
donde se determinó Arsénico, Zinc,
Plomo, solidos totales, mohos y levaduras, estos parámetros se comparan
con la normativa oficial mexicana nom-119-ssa1-1994, obteniendo un colorante de
calidad ya que cumplió con todos los parámetros, pero la desventaja de esta
normativa es que solo tiene parámetros para
el arsénico (como As); no más de 3 mg/kg; Plomo (como Pb); no=
más
de 10 mg/kg. Es por eso que se toma como referencia también a la norma técnica colombiana NTC 409 (Segun=
da
actualización) en esta normativa toma en cuenta al Zn: no más de 100 mg/Kg;
Arsénico: no más de 3 mg/Kg, entonces con estas normativas se complementa el
análisis del producto. Sin embargo la norma europea tiene muchos parámetros=
y
factores que no consideran ninguna de las dos normas antes mencionadas como:
contenido de etanol, metanol, hexano, metiletilcetona<=
/span>,
propanol, y hexano en la extracción del colorante, pero
en ninguna de estas normas se toma encuentra el contenido de mohos y levadu=
ras,
en el caso de los colorantes de espinaca, berro, brócoli fueron analizados =
y su
resultado es ausencia de estos, por tal motivo
pueden aplicarse de forma segura sin la presencia de contaminación e=
n el
producto a nivel microbiológico, en cualquier tipo de producto alimenticio =
con
la prueba de la identificación de la clorofila por espectrofotómetro nosotr=
os
garantizamos la presencia del mismo en el colorante de espinaca, berro, y
brócoli ya que es un componente muy
importante para la salud
Conclusiones.
· =
Con
la caracterización fisicoquímica de la espinaca, berro y brócoli se determi=
na
los parámetros fisicoquímicos que servirán como una orientación a la
investigación.
· =
A
través de la evaluación de los tres métodos de secado, se estableció que el
método más adecuado es el secado por bandejas a temperatura de 50 0C
para la espinaca, berro y 40 0C para el brócoli.
· =
La
determinación del rendimiento de los colorantes naturales se hizo en base al
proceso de secado, en donde el mejor método es el de bandejas por su diseño,
eficiencia, y conservación de clorofila de colorante.
· =
Mediante
una evaluación de los colorantes obtenidos de espinaca, berro, y brócoli, en
base a la normativa oficial mexicana nom-119-ssal-1994, se estableció que se
obtiene un colorante de calidad, ya que cumple con parámetros de la normati=
va.
· =
La
validación de los colorantes obtenidos se realizó en el yogurt y crema
chantilly, en cualquiera de estos productos se puede aplicar el colorante y
este necesita de -4 0C para la conservación de la clorofila, dan=
do
excelentes resultados.
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on.
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Villota García, V. P., Bonilla Lucero, M., Segura Mestanza, J., Coba Carrera, R., & Brito Moina, H. L. (2019). Colorantes naturales para uso alimenticio. Ciencia Digital, 3(2.4), 88-98. https://doi.org= /10.33262/cienciadigital.v3i2.4.510
El artículo que se publica es de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El artículo qu=
eda
en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o total en
otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1] Escue=
la
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador=
. veritopaovg@espoch.edu.ec
[2] Escuela Superior Politécni=
ca
de Chimborazo, Facultad de Ciencias Pecuarias. Riobamba, Ecuador.
marina.bonilla@espoch.edu.ec
[3] Hospital de especialidades Abel Gilber=
t Ponton=
,. Guayaquil,
Ecuador. Johomer31s@gmail.com
[4] Escuela Superior Politécni= ca de Chimborazo, Facultad de Recursos Naturales. Riobamba, Ecuador. raquel.co= ba@espoch.edu.ec
[5] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias. Riobamba, Ecuador. hbrito@espoch.edu.ec
www.cienciadigital.org
=