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PIGMENTOS Y ANTIOXIDANTES DE ORIGEN VEGETAL
AUTORES
GUILLERMO ARRÁZOLA PATERNINA. PhD
MARCELA VILLALBA CADAVID. MSc
ANA CAROLINA RODRÍGUEZ NEGRETTE. PhD
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
FACULTAD DE INGENIERÍAS
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
MONTERÍA, CÓRDOBA
2021
3
© Pigmentos y antioxidantes de origen vegetal; Fondo Editorial Universidad de Córdoba,
Cra. 6 N° 77 -305 Montería, Córdoba – Colombia
ISBN: 978-958-5104-36-5
Edición 2021
Guillermo Arrázola Paternina. PhD
Marcela Villalba Cadavid. MSc
Ana Carolina Rodriguez Negrette PhD
Diseño y Diagramación: Julio César Álvarez Castillo
Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0
Internacional.
4
Indice
Prólogo ................................................................................................................................................. 7
Introducción ......................................................................................................................................... 7
Capítulo I .......................................................................................................................................... 10
1. Pigmentos vegetales utilizados en la industria de alimentos ......................................................... 10
1.1. Generalidades .............................................................................................................................. 10
1.2. Origen y propiedades .................................................................................................................. 12
1.2.1. Curcumina (E-100) .................................................................................................................. 12
1.2.2. Clorofilas y Clorofilinas (E-140/E-141) .................................................................................. 13
1.2.3. Carotenóides ............................................................................................................................ 15
1.2.2.1. Beta caroteno (E-160 a) ........................................................................................................ 16
1.2.2.2 Bixina, norbixina (Rocou, Annato) (E-160 b) ....................................................................... 17
1.2.2.3 Capsantina, capsorrubina (E-160 c) ....................................................................................... 18
1.2.2.4. Licopeno (E-160 d) ............................................................................................................... 18
1.2.3. Xantófilas ................................................................................................................................. 18
1.2.4. (Rojo de remolacha, betanina, betalaina (E-162) ..................................................................... 19
1.4.5. Antocianos (E-163) .................................................................................................................. 20
Bibliografía………………………………………………………………………………………….23
Capítulo II ........................................................................................................................................ 23
2. Principios activos aprovechados por la industria de aromáticos y especias .................................. 23
2.(1) Algunos Principios activos en las plantas ................................................................................. 24
2.(1).1. Clasificación de las plantas de acuerdo a sus principios activos ........................................... 25
2.(1).2. Proceso de formación de los principios activos .................................................................... 25
2.(1).3. Compuestos activos presentes en hierbas/especias ............................................................... 26
2.(2). Efectos antioxidantes de los principios activos ........................................................................ 27
2.(2). (1) Métodos de aislamiento de antioxidantes de las especias ................................................... 32
2.3. Actividad antimicrobiana ............................................................................................................ 33
2.4. Prevención de enfermedades como el cáncer .............................................................................. 37
Bibliografía ........................................................................................................................................ 39
Capítulo III ....................................................................................................................................... 41
5
3. Compuestos volátiles de la guayaba dulce (Psidium guajava) en la industria de alimentos ......... 41
3.1. Generalidades de la Guayaba dulce (Psidium guajava) .............................................................. 41
3.1.1. Características de los frutos ..................................................................................................... 42
3.2. Compuestos volátiles de la Guayaba (Psidium guayava) ........................................................... 44
3.3. Descripción de algunos compuestos volátiles de la guayaba (Psidium guayava) utilizados en la
industria ............................................................................................................................................. 49
Bibliografía ........................................................................................................................................ 56
Capítulo IV ....................................................................................................................................... 58
4. Uso de sistemas de clarificación y membranas en la industria de jugos ........................................ 58
4.1. Sistemas de clarificación por membrana en la industria de alimentos ........................................ 59
4.1.1. Microfiltración / Clarificación ................................................................................................. 61
4.1.1.1. Ventajas de a microfiltración ................................................................................................ 61
4.1.1.2. Desventajas de la microfiltración .......................................................................................... 61
4.1.2. Clarificación de jugos por ultrafiltración ................................................................................. 62
4.1.3. Osmosis inversa ....................................................................................................................... 65
4.2. Clarificación por flotación de partículas .................................................................................... 65
4.2.1. Electroflotación ........................................................................................................................ 65
4.3. Clarificación enzemática ............................................................................................................. 66
4.4. Investigaciones y aplicaciones de alimentos ............................................................................... 70
Bibliografía ........................................................................................................................................ 74
Capítulo V ......................................................................................................................................... 77
5. Antioxidantes utilizados en la industria de alimentos .................................................................... 77
5.1. Definición ................................................................................................................................... 77
5.1.1. Antioxidantes naturales ............................................................................................................ 78
5.1.2. Antioxidantes artificiales ......................................................................................................... 79
5.2. Los radicales libres y la “Oxidación” ......................................................................................... 79
5.3. Nutrientes y sustancias no nutritivas que actúan como antioxidantes ........................................ 81
5.3.1. Vitamica C ............................................................................................................................... 82
5.3.2. Vitamina E (Tocoferol) ............................................................................................................ 84
5.3.3. Betacaroteno ............................................................................................................................ 85
5.3.4. Flavonoides .............................................................................................................................. 87
5.3.5. Isoflavonas ............................................................................................................................... 89
6
5.3.6. Acido alfa-lipoico .................................................................................................................... 89
5.3.7. Selenio...................................................................................................................................... 89
5.4. Descripción de los antioxidantes más utilizados en la industria de frutas y hortalizas ............... 90
5.4.1. E-300 ácido ascórbico (C6 H8 O6) ............................................................................................ 91
5.4.2. E-301 ascorbato de sodio (C6 H7 O6Na) ................................................................................... 92
5.4.3. E-302 ascorbato calcico (C12 H14O12Ca2 H2O) ........................................................................ 93
5.4.4. E-306 extractos de origen natural ricos en tocoferoles ............................................................ 93
54.5. E-310/E-312 galatos de alquilo ................................................................................................. 93
5.4.6. E-315 ácido eritórbico (C6 H8 O6) ............................................................................................ 94
5.4.7. E-316 eritorbato de sodio (C6 H7 O6 Na.H2O) ......................................................................... 94
5.4.8. E-320 BHA y E-321 BHT ....................................................................................................... 95
5.4.9. E-221/E-228 sulfitos ................................................................................................................ 95
5.5. E-512 Cloruro estannoso ............................................................................................................ 96
Bibliografía ........................................................................................................................................ 97
7
PRÓLOGO
l ideal de los autores del presente libro, es compartir sus experiencias para que
através de él usted logre fácilmente lo que a todos ellos les ha costado tanto:
Apropiarse de conocimientos, abrir su propia empresa, expandirse y tener éxito
profesional.
Adquirir conocimientos, fortalecer las competencias técnicas y cientificas y que sirva como
guía de consulta sobre el tema de Ciencia y Tecnología de vegetales, incluyendo los
pigmentos de origen vegetal, teniendo en cuenta la dispobibilidad para el conocimiento en
el uso de aditivos utilizados en la Industria alimentaria. Además, usted contará con una guía
en línea que le ayudará a resolver todas sus dudas sin costo alguno. Tambien encontrará
temas de las necesidades más demandantes del mercado actual para que usted se de una
idea de que productos o servicios le convienen vender o comprar para su empresa.
Los conservantes de alimentos son sustancias que se agregan a los alimentos para retardar o
prevenir el deterioro de los alimentos causado por microorganismos, en algunos casos
también puede prevenir alteraciones naturales propias de los alimentos. Los conservadores
modernos suelen ser productos sintéticos, como los sorbatos, benzoatos, nitratos y nitritos.
Sin embargo, investigaciones actuales sobre estos conservadores convencionales, ha
arrojado que algunos de estos pueden ser riesgosos para la salud presentándose casos de
(reacciones alérgicas, trastornos gastrointestinales, cáncer), incluso por debajo de los
límites permisibles. Por otro lado, hay una creciente preocupación, sobre el aumento
dramático de microorganismos resistentes a los antibióticos y más tolerantes a los métodos
de procesamiento y conservación de alimentos. De ahí que la búsqueda de aditivos de
fuentes naturales ha generado gran interés. Algunos de los conservadores naturales que se
pueden encontrar son algunos extractos de plantas, aceites esenciales, metabolitos
secundarios purificados, fitoalexina, polisacáridos y otros. Pero, para que estos compuestos
y extractos naturales, puedan ser sustitutos eficaces de los conservadores de alimentos,
deben demostrar una actividad antimicrobiana de moderada a fuerte contra patógenos
alimentarios comunes (Campylobacter sp, Salmonella sp, S. aureus, E. coli, Listeria
monocytogenes, C. botulinum). Y por supuesto demostrar que son seguras para los
consumidores. Esperamos que este libro le agrade y que sus consejos sencillos pronto lo
conviertan en un profesional exitoso.
Autores.
E
8
INTRODUCCIÓN
Muchos alimentos de origen vegetal como el maiz, rábano, tomates, sirven como una fuente
alternativa de nutrición para las personas en países en desarrollo, ya que es una fuente rica
y económica de minerales, vitaminas, proteínas, fibra dietética, flavonoides, polifenoles,
pigmentos foliares antioxidantes como betalaínas, caroteno y clorofila (Arias et al., 2018).
Compuestos importantes como los pigmentos vegetales son responsables del color de los
tejidos vegetales. Estos pigmentos tienen un impacto importante sobre el valor comercial de
los productos, porque los colores establecen el primer contacto con el consumidor. Los
pigmentos vegetales, además pueden tener una influencia en la salud de los consumidores.
Los pigmentos son inestables: se puede ser fácilmente alterados, e incluso destruido
(Schoefs, 2004). Este capitulo tiene el objetivo de proporcionar una breve descripción de
algunos pigmentos vegetales utilizados en la industria de los alimentos. Los pigmentos
vegetales se pueden clasificar generalmente en pigmentos liposolubles y pigmentos
hidrosolubles (Zhoh et al., 2010). Los colorantes naturales y sintéticos que cumplen (USP)
se vienen estudiando e investigando en los últimos años, ya que afectan la aceptabilidad de
los alimentos y están fundamentalmente vinculados a interacciones multisensoriales
incluidas la percepción del sabor y el disfrute significativo de la comida. El creciente
interés de consumidores en los aspectos estéticos, nutricionales y de seguridad de los
alimentos ha aumentado la demanda de pigmentos naturales como betalaínas y caroteno.
Las betalaínas son compuestos solubles en agua que se encuentran en un número limitado
de familias del orden de la planta. Durante siglos, las especias se han utilizado en las
cocinas para añadir sabor y color a nuestros platos. Además, especias y hierbas han recibido
una mayor atención como las fuentes de muchos antioxidantes eficaces. Hay en la
actualidad un interés creciente tanto en la industria y en la investigación científica para las
especias y las hierbas aromáticas, debido a su potente antioxidante y propiedades
antimicrobianas, que superan en la actualidad muchos antioxidantes naturales y sintéticos
utilizados. Estas propiedades se deben a muchas sustancias, incluidas las vitaminas,
flavonoides, terpenoides, carotenoides, los fitoestrógenos, los minerales, etc. y hacer
algunas especias y hierbas o sus componentes antioxidantes como agentes conservantes en
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alimentos (Suhaj, 2006). Las plantas aromáticas también se han utilizado desde la
antigüedad, en sabor a los alimentos, farmacéutica, cosmética y perfumería, debido a de la
presencia de aceites esenciales. Varias actividades biológicas, incluida la propiedades
antimicrobianas y antioxidantes suelen asignarse (a) estos aceites o de algunos de sus
componentes. Es bien sabido que las hierbas, las plantas aromáticas y especias mantienen el
valor nutricional de los alimentos, mejoran las posibilidades de conservación de productos
alimentarios y aumentar su plataforma. También se utilizan para enriquecer el sabor y el
aroma de los distintos alimentos (Ayadi et al., 2009). En el capítulo 3 se abordará el tema
de los compuestos volátiles de la guayaba dulce (Psidium guajava L.) en la industria de
alimentos. Como se sabe las frutas tropicales han cautivado con su apariencia y sabor desde
la antigüedad. A pesar de que se sabe de la existencia de cientos de especies de frutas
tropicales, sólo unas pocas como el banano, los cítricos y la piña han sido consumidas
comúnmente lejos de su lugar de origen; otras como la guayaba también han logrado
aceptación en los mercados internacionales y, dada su importancia económica por la
demanda y la magnitud de su producción, el estudio del flavor de esta fruta ha llamado
recientemente la atención de los científicos. Actualmente, existen en Colombia un sin
número de variedades de guayaba (Psidium guajava), por ejemplo se encuentra: la
coronilla, Palmira ICA-1 y Glum Sali (Quijano & Pino, 2007) entre otras, las cuales
ofrecen un potencial económico promisorio para el mercado doméstico y para los mercados
internacionales ya que son frutos que presentan un gran número de compuestos volátiles
que le otorgan al fruto características organolépticas especiales particularmente en el
aroma, además los beneficios de estos compuestos volátiles pueden ser aprovechados en la
industria de alimentos. La guayaba es una fruta tropical muy popular en climas tropicales,
se aprovecha tanto para consumo fresco como para procesamiento y obtención de diversos
productos como: jugo, néctar, concentrados, jalea, coladas y relleno para dulces. Esta gran
aceptación se debe a su valor comercial, digestibilidad, palatabilidad, sabor agradable y
valor nutritivo: excelente fuente de las vitaminas A, C, tiamina, riboflavina y ácido
nicotínico; así como de los minerales calcio, hierro y fósforo, además de carbohidratos
(Mosqueda & Czyhrinciw, 1964; Yusof & Mohamed, 1987).
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Las características sensoriales de los jugos de frutas dependen de las sustancias que
componen su sabor y aroma, que son sustancias volátiles y la mayoría de ellos en gran
medida afectados por el tratamiento térmico. Así como el aroma, la mayoría de las
vitaminas son también sensibles al calor, principalmente en presencia de oxígeno, pueden
perder o reducir su actividad de cuando se somete a procesos térmicos como de
pasteurización y los procesos de evaporación, además, en muchos casos, promueve un
sabor cocinado en el jugo. La industria de vegetales utiliza hoy día, la tecnología de
membrana, siendo una alternativa a los procesos convencionales de la clarificación de jugo
y concentración. Estos procesos presentan muchas ventajas en relación con los procesos de
separación clásica. En general, la separación se produce a temperatura ambiente, sin
cambio de fase, y sin necesidad de utilizar una fuente termal que resulta en una
considerable economía de energía. Como la separación se lleva a cabo en condiciones
suaves, la calidad del producto final se mejora, por ejemplo, en la industria de jugo o en el
procesamiento de alimentos en general, donde el uso tradicional de calor afecta a las
propiedades sensoriales y nutritivas de los alimentos (Matta et al., 2004). La Clarificación
es un paso importante en el procesamiento de jugo de frutas y suele lograrse mediante
microfiltración, tratamiento enzimático o mediante el uso común de las ayudas como la
bentonita, gel de sílice, polivinilpirrolidona o una combinación de estos compuestos
(Chatterjee et al., 2003). El objetivo del capítulo 4, es presentar una revisión bibliográfica
acerca de los sistemas de clarificación y membranas en la industria de jugos y/o nectares.
Tanto las frutas como las hortalizas (o verduras que, aun siendo sólo un grupo de las
anteriores, es como se las suele denominar de manera popular) son parte fundamental de
nuestra alimentación. Su beneficiosa aportación al conjunto de la salud se hace cada día
más evidente, como queda reflejada en la presente obra. Los alimentos de origen vegetal
incluyen semillas (cereales, legumbres, frutos secos), tubérculos y raíces, que aportan gran
cantidad de energía junto a nutrientes esenciales, y frutas y hortalizas, que son grupos de
enorme interés por los beneficiosos de su ingesta. Su riqueza en vitaminas, elementos
minerales y fibra, hacen que su consumo sea imprescindible para conseguir una
alimentación sana y equilibrada. Los nutrientes antioxidantes presentes en la dieta, además
de los flavonoides, son las provitaminas A (carotenoides), vitamina C (ácido ascórbico) y
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vitamina E (alfa-tocoferol), que previenen la oxidación del colesterol-LDL reduciendo el
riesgo de alteraciones coronarias, además de tener efecto anticancerígeno al inhibir la
formación de sustancias carcinogénicas. El objetivo de este texto no es más que llevar de
manera sintetizada apartes de los diferentes temas tratados, teniendo realmente una
actividad académica.
12
CAPITULO I
1. PIGMENTOS VEGETALES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
1.1 Generalidades
“Pigmentos vegetales” una expresión genérica utilizada para designar de a un gran número
de moléculas de color. Sobre la base de su estructura química, pueden ser clasificados en
cinco (5) familias Tetrapirroles, es decir, (por ejemplo, la clorofila), carotenoides (ß-
caroteno), flavonoides (antocianinas), fenólicos compuestos (teaflavin) y N-heterocíclicos
compuestos (betalaínas). El número de miembros pertenecientes a cada familia es tan alto
que varios volúmenes serían necesario para describir sus propiedades particulares y los
métodos de análisis. Por lo tanto, este capítulo se limitará a los pigmentos de las clorofilas,
carotenoides, betanina, betalaína, antocianos, xantófilas y curcumina. Dentro del grupo de
los pigmentos liposolubles se encuentran principalmente las clorofilas y los carotenoides, y
dentro del grupo de los pigmentos hidrosolubles se encuentran las antocianinas, las
betalaínas y los flavonoides (Valenzuela & Pérez, 2016). Los pigmentos vegetales se
encuentran incluidos en la clasificación general dentro de los pigmentos naturales. Hacer
una distinción neta entre los pigmentos naturales y artificiales es difícil, porque al final lo
natural debe ser tratado químicamente para que sea estable, identificable, uniforme en el
tono. La idea de natural se aplica a la consideración general de ser inocuo para la salud y
permitido sin restricciones, donde además es importante el conocimiento de la ingesta
diaria aceptable para nuestro organismo.
QUÉ ES EL VALOR (I.D.A).
En este punto sobre legislación debemos mencionar el valor I.D.A., que corresponde a las
siglas ingesta diaria aceptable. Mediante este valor se indica la dosis diaria tolerable de una
determinada sustancia, es decir, la cantidad que una persona puede tomar diariamente
durante toda su vida sin que ello le suponga un perjuicio para su salud. Esta cantidad se
expresa en mg por cada kg de peso corporal y día (Sanchez, 2013).
13
No obstante, debe tenerse en cuenta que la I.D.A. no es siempre válida para los bebés
porque su mecanismo de desintoxicación es más débil. Por esto existe una legislación
específica muy severa para los alimentos de los lactantes. La I.D.A. es una noción que
evoluciona y que puede ser revisada y corregida en función de nuevos descubrimientos y
experimentos científicos. Este parámetro es establecido por los Comités de expertos
europeos y mundiales y puede variar ligeramente de un Comité a otro (Sanchez, 2013).
A continuación, se muestra una serie de pigmentos naturales en general, incluidos los de
origen vegetal y de otras fuentes:
Tabla 1. Algunos pigmentos naturales permitidos.
N0 DE LA C.E. NOMBRE DEL COLORANTE COLOR
E-100
E-101
Curcumina
Riboflavina
Amarillo
Amarillo
E-120 Cochinilla, ácido carmínico Rojo
E-140
E-141
Clorofila
Complejos de clorofilas y
Clorofilinas
Verde
Verde
E-150
E-153
Caramelo
Carbón Medicinal vegetal
Marron
Negro
E-160
E-160a
E-160b
E-160c
E-160d
E-160e
E-160f
E-161a
E-161b
E-161c
E-161d
E-161e
E-161f
E-161g
Carotenoides
Betacaroteno
Bixina, norbixina (Rocou, Annato)
Capsantina, capsorrubina
Licopeno
Beta-apo-8 - -carotenol
Ester etílico del ácido
beta-apo-8 tcarotenoico
Xantófilas:
Flavoxantina
Luteina
Criptoxantina
Rubixantina
Violoxantina
Rodoxantina
Cantaxantina
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
Amarillo anaranjado
E-162 Rojo de remolacha, betanina,
Betalaina
Rojo
E-163 Antocianos Rojo, azulados o violeta
Fuente. Aditivos Alimentarios (2008).
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1.2 ORIGEN Y PROPIEDADES
A continuación, se relacionan algunos de los pigmentos de origen vegetal mas utilizados en
la industria de alimentos en Latino America.
1.2.1 Curcumina (E-100)
Es el colorante de la cúrcuma, especia obtenida del rizoma de la planta del mismo nombre
cultivada en la India. Long Linn. (Zingiberaceae), la especie más frecuente de género, es
una hierba perenne ampliamente cultivada en zonas tropicales de Asia. El polvo obtenido
de sus rizomas, llamada la cúrcuma, se utiliza en cocina como colorante y saborizante, con
un aroma característico y sabor amargo, y es uno de los principales componentes del curry,
dándole el color amarillo. El pigmento extraído de la cúrcuma es un compuesto de
compuestos fenólicos, llamado curcumina (Figura 1.1). La cúrcuma y la curcumina se usan
para colorear las grasas hidrogenadas, mantequilla, queso, pastas, helados, galletas y
dulces, entre los otros alimentos. La curcumina está presente en la cúrcuma con un
contenido promedio de 5%. No hay duda de que la cúrcumina es actualmente el colorante
de los alimentos más estudiado, principalmente debido a sus propiedades farmacológicas.
Figura 1.1 Estructura química de la curcumina. Adaptado de Lestari & Indrayanto (2014).
En la tecnología de alimentos se utiliza, además del colorante parcialmente purificado, la
especia completa y la oleorresina; en estos casos su efecto es también el de aromatizante.
La especia es un componente fundamental del curry, al que confiere su color amarillo
intenso característico. Se utiliza también como colorante de mostazas, en preparados para
sopas y caldos y en algunos productos cárnicos. Es también un colorante tradicional de
15
derivados lácteos. Se puede utilizar sin más límite que la buena práctica de fabricación en
muchas aplicaciones, con excepciones como las conservas de pescado, en las que el
máximo legal es 200 mg/kg, las conservas vegetales y el yogur, en las que es 100 mg/kg, y
en el queso fresco, en el que este máximo es sólo 27 mg/Kg (FAO/OMS, 1987).
1.2.2 Clorofilas y clorofilinas (E-140/E-141).
Las clorofilas son los pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales y
de los frutos inmaduros. Son piezas claves en la fotosíntesis, proceso que permite
transformar la energía solar en energía química, y finalmente a partir de ella, producir
alimentos para todos los seres vivos y mantener el nivel de oxígeno en la atmósfera. Por
esta razón han sido estudiadas muy extensamente.
Las clorofilas son los pigmentos verdes naturales más abundantes presentes en las plantas y
se producen en los cloroplastos de las hojas y otros tejidos vegetales. Tienen tinte de color
verde oliva y se obtienen de plantas o partes de plantas como el pasto, alfalfa y ortigas
(Downham & Collins, 2000).
Por otra parte, la clorofila participa en el proceso de la fotosíntesis en las plantas y más de
un centenar de estructuras de sus derivados han sido descritas que vienen de varias fuentes,
entre ellas las plantas, helechos, musgos, algas verdes y de organismos procariotas. Dufossé
et al. (2005) afirma que químicamente, la clorofila no es una molécula aislada, sino que
incluye una familia de sustancias similares entre sí, designado clorofilas purificadas a, b, c,
d. La clorofila a, es la más abundante y más importante de esta familia, que corresponde a
aproximadamente el 75% de los pigmentos de color verde que se encuentran en las
verduras. La clorofila purificada b difiere de la clorofila a por una pequeña variación en la
sustitución en el anillo de pirrol II, la clorofila purificada c y d se encuentran en las algas.
De estas 26 clorofilas son porfirinas que tienen una estructura cíclica tetrapirrol anillo
dispuesto en un plano simétrico, en el que cuatro anillos de pirrol están unidos por puentes
de metileno (-C=) y cuatro átomos de nitrógeno están coordinados con un átomo de
magnesio en el centro (Figura 1.2). Las clorofilas purificadas tienen un quinto anillo
16
isocíclico (ciclopentanona) y contiene una larga cadena fitil (C20H39), cada uno de ácido
propiónico esterificados, que le da hidrofóbico. La hidrólisis fitil en los resultados
derivados de clorofilas purificadas se llama clorofilídeos y la eliminación simultánea de los
resultados de iones Mg2+ en feoforbideos, tantos hidrófilos derivados de la clorofila
(Lanfer-Marquez, 2003).
Figura 1.2 Estructura química de la clorofila, Fuente: Adaptada de Diaz-Uribe et al.
(2018).
El interés por la clorofila en la tecnología alimentaria no estriba tanto en su uso como
aditivo, sino en evitar que se degrade durante el procesado y almacenamiento, la que está
presente en forma natural en los alimentos de origen vegetal. El calentamiento hace que las
clorofilas pierdan el magnesio, transformándose en otras substancias llamadas feofitinas y
cambiando su color verde característico por un color pardo oliváceo mucho menos
atractivo. Este efecto puede producirse en el escaldado de las verduras previo a su
congelación, en el enlatado, etc. También le afecta el oxígeno, la luz y la acidez, resistiendo
mal además los periodos de almacenamiento prolongados.
Las clorofilas, que en los vegetales se encuentran dentro de ciertos orgánulos, son
insolubles en agua, pero solubles en alcohol, con el que pueden extraerse. Las clorofilinas
son derivados algo más sencillos obtenidos por rotura parcial de las clorofilas.
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La sustitución del magnesio por cobre da lugar al colorante E-141, cuyo color es mucho
más estable. Las clorofilas se utilizan poco como aditivos alimentarios, solo
ocasionalmente en aceites, chicle, helados y bebidas refrescantes, en sopas preparadas y en
productos lácteos. Su empleo está limitado, en el queso a 600 mg/Kg, solo el E-140, y en
algunas conservas vegetales y yogures a 100 mg/Kg. Estos colorantes se absorben muy
poco en el tubo digestivo. No se ha establecido un límite máximo a la ingestión diaria de la
clorofila utilizada como aditivo, ya que esta cantidad es despreciable frente a la ingerida a
partir de fuentes naturales. La ingestión admisible del colorante E-141 es de hasta 15
mg/Kg de peso y día, debido a su contenido en cobre (4-6% del peso de colorante). Una
cantidad elevada de cobre puede ser muy tóxica. Sin embargo, las dietas occidentales
habituales son usualmente deficitarias más que excedentarias en cobre, por lo que la
pequeña cantidad que puede aportar este colorante en un uso normal sería probablemente
más beneficiosa que perjudicial.
1.2.3 Carotenóides
Son un amplio grupo de pigmentos vegetales y animales, del que forman parte más de 450
sustancias diferentes, descubriéndose otras nuevas con cierta frecuencia. Se ha calculado
que la naturaleza fabrica cada año alrededor de 100 millones de toneladas, distribuidas
especialmente en las algas y en las partes verdes de los vegetales superiores. Alrededor del
10% de los diferentes carotenóides conocidos tiene actividad como vitamina A en mayor o
menor extensión. Alrededor del 10% de los diferentes carotenóides conocidos tiene mayor
o menor actividad como vitamina A. Los carotenoides son los pigmentos responsables de la
mayoría de los colores amarillos, anaranjados y rojos de frutos y verduras, debido a la
presencia en su molécula de un cromóforo consistente total o principalmente en una cadena
de dobles enlaces conjugados. Están presentes en todos los tejidos fotosintéticos, junto con
las clorofilas, así como en tejidos vegetales no fotosintéticos, como componentes de
cromoplastos, que pueden ser considerados como cloroplastos degenerados (Meléndez-
Martínez et al., 2004). Los carotenóides utilizados en la fabricación de alimentos se pueden
obtener extrayéndolos de los vegetales que los contienen (el aceite de palma, por ejemplo,
contiene un 0,1%, que puede recuperarse en el refinado) o, en el caso del beta-caroteno,
18
beta-apo-8'-carotenal y éster etílico al ácido beta-apo-8'-carotenóico, por síntesis química.
Los dos últimos no existen en la naturaleza (Cubero et al., 2002).
1.2.3.1 Beta caroteno (E-160 a)
La figura 1.3 presenta la estructura del betacaroteno (E–160a). Este es un compuesto
perteneciente al grupo de los carotenoides, los cuales son pigmentos que producen colores
que varían entre el amarillo y el rojo intenso; en la legislación colombiana se reportan como
“hidrocarburos muy insaturados, coloreados de configuración trans. Existen en la
naturaleza en forma de isómeros alfa-caroteno, beta-caroteno y gamma-caroteno”. Se
aislaron por primera vez en la zanahoria (Daucus carota) de donde deriva su nombre.
Pueden encontrarse en diferentes vegetales como tomate, zanahoria, piña, cítricos, flores,
semillas (achiote). Son compuestos del tipo polienos, con dobles enlaces conjugados con
posibilidad de resonancia posicional su fórmula molecular es C40H56, punto de fusión entre
176ºC y 182ºC, masa molar 536,85 (Da) Dalton, longitud de onda de máxima absorbancia a
466 nm y 496 nm e ingesta diaria admisible de 5 miligramos por kilogramo de peso
corporal (Restrepo, 2007).
Figura 1.3 Estructura del betacaroteno. Adaptada de Sies & Stahl (1995).
1.2.3.2 Bixina, norbixina (Rocou, Annato) (E-160 b)
La bixina y la norbixina se obtienen de extractos de la planta conocida como bija, roccou o
annato (Bixa Orellana L.), conocido también con el nombre de achiote. Son compuestos
algo diferentes químicamente entre ellos, siendo la bixina soluble en las grasas e insoluble
en agua y la norbixina a la inversa. Se han utilizado desde hace muchos años para colorear
productos lácteos, y su color amarillo puede aclararse por calentamiento, lo que facilita la
obtención del tono adecuado.
19
El achiote (Bixa orellana L.), una planta nativa de las regiones tropicales
de las Américas, se cultiva en varias regiones del mundo, especialmente en Brasil,
Perú y Kenia. Del pericarpio de la semilla de achiote, se puede obtener
los colores con una amplia gama de tonos, que van desde el amarillo-anaranjado a marrón.
Este color se destaca como la mayoría de los tintes naturales utilizados por las industrias de
alimentos en el mundo, siendo utilizado desde la antigüedad, como colorante para
alimentos, cosméticos y textiles, que representan más del 80% de de mercado de los tintes
naturales, el colorante extraído del achiote es resistente a la proliferación microbiológica
(Dias, 2003).
Figura 1.4 Estructura de bixina y norbixina. Adaptada de Tocchini & Mercadante (2001).
1.2.23.3 Capsantina, capsorrubina (E-160 c)
La capsantina y capsorrubina son los colorantes típicos del pimiento rojo y del pimentón,
siendo España el principal productor mundial. Sus aplicaciones en la fabricación de
embutidos son de sobra conocidas. También se reporta su uso en: cereales para desayuno en
copos o expandidos y/o aromatizados con sabor a frutas, frutas y hortalizas elaboradas,
queso madurado naranja, amarillo y queso blanco marfil; queso fundido sin aromatizar.
El uso de este colorante no se encuentra restringido, aunque se recomienda utilizar menos
de 10mg/kg en productos cárnicos (Quiñonez, 2004).
COOH
HOOC
norbixina
20
1.2.2.3.4 Licopeno (E-160 d)
Es el pigmento responsable del color rojo en los tomates, donde se encuentra en una
concentración de aproximadamente 0,02g/kg de producto fresco. Es insoluble en agua y
etanol, pero presenta una solubilidad en glicerina. En la industria de alimentos es utilizado
en la preparación de salsas, sopas, snacks, etc. (Cubero et al., 2002).
Figura. 1.5 Estructura del licopeno. Adaptado de Meléndez-Martínez et al. (2004).
1.2.3.4. Xantófilas
Las xantófilas son derivados oxigenados de los carotenóides, usualmente sin ninguna
actividad como vitamina A y su origen es variado en los que tenemos las Flavoxantina
(hojas verdes), Luteína (vegetales), Criptoxantina (tomate y naranja), Rubixantina (flores),
y Violoxantina (violetas).
La criptoxantina es una excepción, ya que tiene una actividad como vitamina A algo
superior a la mitad que la del beta-caroteno. Abundan en los vegetales, siendo responsables
de sus coloraciones amarillas y anaranjadas, aunque muchas veces estas estén
enmascaradas por el color verde de la clorofila.
La cantaxantina, se tiende en algunos casos a limitar las cantidades de este producto que
pueden añadirse a los alimentos. Por ejemplo, en Estados Unidos el límite es de 30
mg/libra. En España, las xantofilas se utilizan para aplicaciones semejantes a las de los
carotenóides (excepto en el queso), con las mismas restricciones. Estos colorantes tienen
poca importancia como aditivos alimentarios directos.
21
1.2.4.5 Rojo de remolacha, betanina, betalaína (E-162)
Este colorante consiste en el extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja (Beta vulgaris).
Como tal extracto, es una mezcla muy compleja de la que aún no se conocen todos sus
componentes. A veces se deja fermentar el zumo de la remolacha para eliminar el azúcar
presente, pero también se utiliza sin más modificación, simplemente desecado. Aunque este
colorante resiste bien las condiciones ácidas, se altera fácilmente con el calentamiento,
especialmente en presencia de aire, pasando su color a marrón. El mecanismo de este
fenómeno, que es parcialmente reversible, no se conoce con precisión. Se absorbe poco en
el tubo digestivo. La mayor parte del colorante absorbido se destruye en el organismo,
aunque en un cierto porcentaje de las personas se elimina sin cambios en la orina.
Ante la preocupación del público por el uso de colorantes artificiales, el rojo de remolacha
está ganando aceptación, especialmente en productos de repostería, helados y derivados
lácteos dirigidos al público infantil. En España se utiliza en bebidas refrescantes, conservas
vegetales y mermeladas (300mg/kg), conservas de pescado (200mg/kg), en yogures (hasta
18 mg/Kg) y en preparados a base de queso fresco, hasta 250 mg/Kg. No se conocen
efectos nocivos de este colorante y la OMS no ha fijado un límite a la dosis diaria
admisible.
Figura 1.6 Estructura de la betanina/rojo remolacha. Adaptada de Menor (2019).
22
1.4.5. Antocianos (E-163)
Son un grupo amplio de substancias naturales, bastante complejas, formadas por un azúcar
unido a la estructura química directamente responsable del color. Son las sustancias
responsables de los colores rojos, azulados o violetas de la mayoría de las frutas y flores.
Usualmente cada vegetal tiene de 4 a 6 distintos, pero algunos tienen prácticamente uno
solo (la zarzamora, por ejemplo) o hasta 15. No existe una relación directa entre el
parentesco filogenético de dos plantas y sus antocianos.
Los antocianos utilizados como colorante alimentario deben obtenerse de vegetales
comestibles. La fuente más importante a nivel industrial son los subproductos (hollejos,
etc.) de la fabricación del vino. Los antocianos son los colorantes naturales del vino tinto, y
en algunos casos permiten distinguir químicamente el tipo de uva utilizado. Son,
evidentemente, solubles en medio acuoso. El material extraído de los subproductos de la
industria vinícola, denominada a veces "enocianina", se comercializa desde 1879, y es
relativamente barato. Los otros antocianos, en estado puro, son muy caros.
Los antocianos son substancias relativamente inestables, teniendo un comportamiento
aceptable únicamente en medio ácido. Se degradan, cambiando el color, durante el
almacenamiento, tanto más cuanto más elevada sea la temperatura. También les afecta la
luz, la presencia de sulfitos (E-220 y siguientes), de ácido ascórbico y el calentamiento a
alta temperatura en presencia de oxígeno. El efecto del sulfito es especialmente importante
en el caso de los antocianos naturales de las frutas que se conservan para utilizarlas en la
fabricación de mermeladas.
Se utilizan relativamente poco, solamente en algunos derivados lácteos, helados, caramelos,
productos de pastelería y conservas vegetales (hasta 300 mg/kg), aunque están también
autorizados en conservas de pescado (200 mg/kg), productos cárnicos, licores, sopas y
bebidas refrescantes. Como los demás colorantes naturales, en bastantes casos no tienen
más limitación legal a su uso que la buena práctica de fabricación, aunque esta situación
tiende a cambiar progresivamente. Cuando se ingieren, los antocianos son destruidos en
23
parte por la flora intestinal. Los absorbidos se eliminan en la orina, muy poco, y
fundamentalmente en la bilis, previas ciertas transformaciones. En este momento son
sustancias no del todo conocidas, entre otras razones por su gran variedad, siendo objeto
actualmente de muchos estudios.
La ingestión diaria de estas substancias, procedentes en su inmensa mayoría de fuentes
naturales, puede estimarse en unos 200 mg por persona.
24
BIBLIOGRAFÍA
Aditivos Alimentarios (2008). Disponible en: www.aditivos-alimentarios.com
Cubero, N., Monferrer, A., & Villalta, J. (2002). Aditivos alimentarios, Editorial Madrid:
Mundi-Prensa, Ediciones A. Madrid Vicente, 1-239.
Diaz-Uribe, C. E., Vallejo-Lozada, W., Cantillo-Guzman, Á., Alvis-Padilla, M., & Fajardo-
Rangel, C. (2018). Methylene blue degradation under visible irradiation on TiO2
electrodes sensitized by dye chlorophyll extract from Spinacia Oleracea
plant. Prospectiva, 16(2), 7-12.
Downham, A., & Collins, P. (2000). Colouring our foods in the last and next
millennium. International journal of food science & technology, 35(1), 5-22.
Dufossé, L., Galaup, P., Yaron, A., Arad, S. M., Blanc, P., Murthy, K. N. C., &
Ravishankar, G. A. (2005). Microorganisms and microalgae as sources of pigments
for food use: a scientific oddity or an industrial reality. Trends in Food Science &
Technology, 16(9), 389-406.
FAO/OMS Comité de Expertos en Aditivos Alimenticios (1987). Curcumin and turmeric
oleorresin, in Toxicological Evaluation of Certain Food Additives and Contaminants,
21, 73-79.
Lanfer-Marquez, U. M. (2003). O papel da clorofila na alimentação humana: uma
revisão. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, 39, 227-242.
Lestari, M. L., & Indrayanto, G. (2014). Curcumin. Profiles of drug substances, excipients
and related methodology, 39, 113-204.
Meléndez-Martínez, A. J., Vicario, I. M., & Heredia, F. J. (2004). Estabilidad de los
pigmentos carotenoides en los alimentos. Archivos latinoamericanos de
nutrición, 54(2), 209-215.
25
Menor García, L. (2019). Intensificación de la extracción de betanina en remolacha roja
mediante ultrasonidos y pulsos eléctricos. Tesis de Doctorado. Departamento de
Tecnología de Alimentos. Universidad Politécnica de Valencia.
Restrepo Gallego, M. (2007). Substitution of colorants in food. Revista lasallista de
investigación, 4(1), 35-39.
Sies, H., & Stahl, W. (1995). Vitamins E and C, beta-carotene, and other carotenoids as
antioxidants. The American journal of clinical nutrition, 62(6), 1315S-1321S.
Sanchez, R. (2013). La química del color en los alimentos. Química Viva, (3), 234-246.
Tocchini, L., & Mercadante, A. Z. (2001). Extração e determinação, por CLAE, de bixina e
norbixina em coloríficos. Food Science and Technology, 21, 310-313.
Valenzuela, C., & Pérez, P. (2016). Actualización en el uso de antioxidantes naturales
derivados de frutas y verduras para prolongar la vida útil de la carne y productos
cárneos. Chilena de Nutrición, 43(2), 188-195.
26
CAPITULO II
2. PRINCIPIOS ACTIVOS APROVECHADOS POR LA INDUSTRIA DE
AROMATICAS Y ESPECIAS
2.1 Principios activos en las plantas
Existen en la naturaleza un amplio grupo de vegetales que presentan una característica
común, que es, su elevado contenido en sustancias con propiedades químicas, bioquímicas
y organolépticas específicas, que permiten su utilización como plantas aromáticas,
medicinales, condimentarias, etc. A estas sustancias elaboradas por los vegetales, se les
denomina: “principios activos” y “principios inmediatos”. Los “principios activos”:
alcaloides, heterósidos, flavonoides, etc. son aquellas sustancias, que ejercen una acción
beneficiosa o perjudicial sobre el organismo animal y los vegetales que las elaboran son las
plantas medicinales. Su utilidad fundamental es servir como medicamento, o como base
para su elaboración.
Los “principios inmediatos”: prótidos, glúcidos y lípidos, son sustancias, que no actúan
sobre las funciones fisiológicas del organismo animal, pero que le son imprescindibles para
mantenerse vivos y son la base nutritiva directa de los animales herbívoros e indirecta a
través de estos, de los carnívoros. Los vegetales que elaboran estas sustancias son las
plantas alimenticias y su clasificación y registro debe figurar en el Código Alimentario.
Existen a su vez, otras especies vegetales, que elaboran ambos tipos de sustancias:
principios activos e inmediatos y debido a ello, se utilizan simultáneamente en los campos
terapéutico y dietético. Podemos poner como ejemplo el Papaver somniferum L., esta
planta fundamentalmente medicinal, de la que se obtiene el opio y sus alcaloides: morfina,
codeína, tebaina, etc. ampliamente utilizados en medicina, a su vez, se puede extraer de sus
27
semillas un aceite muy apreciado en repostería fina, además, con el marco obtenido en la
extracción, se elaboran “tortas” de alto valor alimenticio. Las plantas aromáticas son
aquellas plantas medicinales cuyos principios activos están constituidos, total o
parcialmente, por esencias. Su número viene a ser un 0.66% del total de las plantas
medicinales (Muller & Jungbauer, 2009).
Las plantas condimentarías o especias.: Existe un cierto número de plantas aromáticas, por
tanto, medicinales, que el hombre utiliza por sus características organolépticas, que
comunican a los alimentos y bebidas ciertos aromas, colores y sabores, que los hacen más
apetitosos, gratos y sabrosos al olfato, vista y paladar. Son las llamadas plantas
condimentarías, utilizadas en guisos, adobos, aliños y licorería, tales como ajedrea, ajo,
anís, azafrán, cilantro, comino, hinojo, mejorana, menta, orégano, romero, pimiento, salvia,
tomillo, etc. de nuestra varaida especiería, con amplio y creciente campo en la aplicación
en la industria de alimentos, cárnica, conservera, licorera, repostera, etc.
2.1.1 Clasificación de las plantas de acuerdo a sus principios activos
A pesar de que existen varias clasificaciones de las plantas medicinales, la más aceptada de
todas es la que lo hace atendiendo a la naturaleza química de los principios activos que
elaboran en su metabolismo y que no influyen en la fisiología, ni en el normal desarrollo
del vegetal. Según este criterio, la clasificación es la siguiente:
• Plantas con alcaloides: contienen sustancias nitrogenadas y generalmente actúan sobre el
sistema nervioso (belladona, papaver, coca, cólchico, té, vincas, lupino).
• Plantas con glucósidos de distinta naturaleza: cianogenéticos (laurel, almendro y cerezo),
tiociánicos (pimientas y mostaza); fenolgenéticos (gayuba); antraquinónicos (ruibarbo,
hoja de sen, aloe, frángula); saponínicos (regaliz, polígala, zarzaparrilla); flavónicos, (ruda,
lespedeza, genista); aldehídicos, (vainilla, meliloto); cardiotónicos (digital, hoja de adelfa);
amargos (raíz de genciana, achicoria).
28
• Plantas con taninos: tienen en su composición química, grupos fenólicos y propiedades
astringentes (roble, nogal, castaño, quebracho, zumaque, acacia y algarrobo). Se emplean
actualmente en marroquinería.
• Plantas con grasas: aceites de acción purgante (ricino, croton), otros aceites (olivo,
germen de trigo, germen de maíz, soja, aguacate, almendras dulces, avellana); manteca
(palma, cacao) y ceras (grasa de licopodio).
• Plantas con esencias: (anís, ajedrea, árnica, clavo, cilantro, eucalipto, hinojo, hisopo,
lavandas, manzanilla, melisa, menta, romero, salvias, tomillos).
• Plantas con resinas: (pinos, cipreses).
• Plantas con gomas y mucílagos: (malva, flor de altea, lino, zaragatona).
Estos principios activos, no están uniformemente repartidos en los órganos de la planta. En
la hoja, que como dijimos anteriormente es la estructura en la que tiene lugar la
fotosíntesis, se acumulan entre otros, con heterósidos cardiotónicos; alcaloides en la hoja de
coca; esencias en las de plantas aromáticas, tales como: espliego, menta, poleo, tomillo, etc.
El tallo, que es vía de paso entre las raíces y las hojas, en ocasiones contiene principios
activos, normalmente se localizan en la corteza, como en el quino cuyos principios activos
actúan contra el paludismo. La raíz que actúa como órgano de reserva, frecuentemente
acumulan principios activos, como las de genciana y valeriana, con principios amargos y
azúcares la primera y con propiedades sedantes los que se extraen de la raíz de valeriana.
La flor, normalmente contiene también esencias, así como flavonoides, que contribuyen a
su coloración El fruto y la semilla en las umbelíferas, son ricos en esencias, en el caso del
hinojo, anís, comino, etc.
29
2.1.2 Proceso de formación de los principios activos
El proceso de formación de estos principios activos tiene lugar en distintos órganos de la
planta. La raíz en los vegetales superiores bombea el agua que absorbe del suelo, junto con
las sales minerales y los nitratos que constituyen la savia bruta y la reparte por todo el
vegetal. Los principales procesos metabólicos tienen lugar en las hojas, que reciben la savia
bruta a través del tallo y mediante complejos sistemas enzimáticos, elaboran dos tipos de
compuestos, prótidos o proteínas, imprescindibles para la vida y alcaloides con acción
fisiológica específica. En las hojas, a partir del anhídrido carbónico del aire, tiene lugar la
fotosíntesis, mediante la cual el vegetal sintetiza los glúcidos, que constituyen los elementos
de reserva de la planta.
Una parte de los mismos se almacena en diferentes órganos y otra se transforma en
compuestos secundarios tales como: lípidos y aceites; terpenos y componentes aromáticos,
que constituyen las esencias y resinas; heterósidos, que son combinaciones de azúcares y
otras sustancias activas; ácidos orgánicos, etc. La planta medicinal, también elabora en su
metabolismo: taninos, vitaminas y sustancias antibióticas.
Las plantas también elaboran en su metabolismo los taninos, vitaminas, sustancias
antibióticas y concentran los elementos minerales. Es decir, que la planta medicinal utiliza
los cuatro elementos clásicos: agua, tierra, aire y fuego (energía solar = calor y luz) para
elaborar los principios inmediatos o alimenticios, prótidos, glúcidos y lípidos, los ácidos
orgánicos, vitaminas y todos los principios activos o medicinales, así como concentrar los
elementos minerales del suelo.
De estos hechos se desprende el valor alimenticio de ciertos órganos de las plantas
medicinales, cuyos principios activos se acumulan en otros órganos, determinados en cada
especie, llamados drogas. Su aprovechamiento integral, suministra alimento y medicina, es
decir, que tiene un carácter dietético. A continuación, en la tabla 2.1 se relacionan algunos
compuestos activos presentes en hierbas/especias.
30
2.1.3 Compuestos activos presentes en hierbas/especias
Tabla 2.1. Algunos Compuestos activos presentes en hierbas/especias. Fuente. Baudi,2000
Hierba/especia Compuesto activo
Pimienta de jamaica Eugenol.
Albahaca Eugenol, apigenina, limoneno, ácido ursólico, cinamato de metilo,
1,8-cineol, α-terpineno, antocianinas, β-sitosterol, el carvacrol,
ncintronellol, farnesol, geraniol, kaempherol, mentol, ácido p-
cumárico, la quercetina, ácido rosmarínico, rutina, safrol, tanino,
catequina.
Cardamomo Limoneno, ácido cafeico.
Alcaravea Carvona, limoneno, α-pineno, kaempferol.
Clavo Eugenol, isoeugenol, ácido gálico.
Canela Aldehído Cinámico, 2-hidroxicinamaldehído, eugenol.
Cilantro Quercetina, ácido cafeico, cineol, geraniol, borneol, 1,8-cineol,
terpineno-α, β-caroteno, β-pineno, β-sitosterol, ácido cinámico, ácido
ferrulic, γ-terpineno, kaempferol, limoneno, mirceno, ácido p-
cumárico, p-cimeno, la quercetina, rutina, ácido vanílico.
Comino α-pineno, β-pineno, γ-terpineno, p-cimeno, cuminaldehyde, carvona,
1,8-cineol, β-caroteno, β-sitosterol, ácido cafeico, carvacrol, carvaol,
geranial, kaempferol, limoneno, p-cumárico ácido, la quercetina,
taninos, timol.
Eneldo Carvona, limoneno, isorhamnetin, kaempferol, miricetina, la
quercetina, la catequina.
Hinojo α-pineno, β-caroteno, limoneno, la quercetina, ácido benzoico, β-
sitosterol, ácido cafeico, ácido cinámico, el ácido ferúlico, ácido
fumárico, kaempferol, myristicin, 1,8-cineol, ácido p-cumárico, la
quercetina, rutina, ácido vanílico, vainillina.
Ajo Alicina, el disulfuro de dialilo, isotiocianato de alilo.
Jengibre Zingiberone, zingiberena, ingerol, Paradol, la curcumina, shagoal.
Hierba de limón Farnesol, geraniol.
Regaliz Glicirricina.
31
Mejorana Eugenol, limoneno, ácido ursólico, 1,8-cineol, α-pineno, α-p
terpineno, carvacrol, farnesol, geraniol, cimeno, ácido rosmarínico,
esteroles, timol, apigenina.
Mostaza Isotiocianato de alilo, β-caroteno.
Nuez moscada Ácido cafeico, catequina.
Cebolla Quercetina, disulfuros dipropil.
Orégano Apigenina, luteolina, miricetina, la quercetina, ácido cafeico, ácido p-
cumárico, ácido rosmarínico, carvacrol, tomillo.
Paprika α-tocoferol, la capsaicina, dihidrocapsaicina, la luteína, β-caroteno,
ácido ascórbico, la vitamina E.
Perejil Apigenina, luteolina, kaempferol, miricetina, la quercetina, ácido
cafeico.
Piemiento negro Piperidina, piperina, limoneno, α-pineno, β-pineno
Salvia Salvinorina A, salvinorina B, divinorina C.
Piemiento rojo La capsaicina, α-tocoferol, luteína, β-caroteno, ácido ascórbico, la
vitamina E.
Menta de pimienta Limonene, menthol, eriodictyol, hesperitin, apigenin, luteolin.
Romero Romero Carnasol, ácido carnósico, cineol, geraniol, α-pineno, β-
caroteno, apigenina, limoneno, naringina, luteolina, áco cafeico, ácido
rosmarinico, rosmanol, ácido vanillico.
Azafrán Crocetina, crocina, β-caroteno, safranal, todo trans-retinoico, ácido
Estragón Luteolina, isorhamnetin, kaempferol, la quercetina, ácido cafeico.
Té verde (-)-galato de epigalocatequina, (-)-Galato,
Tomillo Timol, el carvacrol, cineol, α-pineno; apigenina, β-caroteno, eugenol,
limoneno, ácido ursólico, luteolina, ácido gálico, ácido cafeico, ácido
rosmarínico, ácido carnósico, hispidulin, cismaritin.
Cúrcuma Curcumina, curcuminoides.
32
2.2. Efectos antioxidantes de los principios activos
Uno de las más importantes características de las hierbas aromaticas y especias es su poder
antioxidane. Algunas tienen antioxidantes específicos como el pimentol de pimienta de
Jamaica; galatos, biflorin, su isómero y eugenol acetato de eugenilo en clavo; carnosol,
ácido carnósico, rosmanol, rosmaridiphenol, rosmadial y rosmariquinone, y varios ésteres
de metilo y etílico de estas sustancias en romero y salvia; Diarilheptanoides, gingerol y
zingerona en jengibre; la curcumina en la cúrcuma y tetradehydrocurcumin; flavonides,
ácido ferúlico ácido, piperina, feruperine amida fenólicos en chile negro, el timol y
carvacrol en los aceites esenciales de Origanum Argelia, los derivados de ácidos fenólicos,
flavonoides, tocoferoles, ácido rosmarínico el carvacrol y el orégano; , etc. Según una base
de datos fitoquímicos (USDA, 2003), el número de diferentes antioxidantes en algunas
plantas pueden alcanzar hasta 40 (de soja 42, el té de 36 años, hinojo 35, orégano 34,
cebolla 32, el tomillo 32, etc.) En esta base de datos, las plantas con el más alto contenido
de antioxidantes son la nuez, nuez de betel, guayaba, coco y otras plantas menos conocidas.
Una lista de algunos de sustancias conocidas con actividad antioxidante en algunas especias
muy comunes se relaciona en la Tabla 2.2, ejemplos de antioxidantes de alimentos según
USDA (base de datos del USDA, 2003).
Tabla 2.2. Productos químicos antioxidantes activos aislados de algunas de las más
comunes y utilizadas especias (USDA, 2003).
Especia (nombre común y
científico)
Antioxidantes (nombre, parte de la planta, cantidad en ppm)
Pimienta negra
(Piper nigrum)
Acido ascórbico, beta-caroteno fruto 0.114-0.128, canfeno fruto,
carvacrol fruto, frutas eugenol, gammaterpineno de frutas, ácido
láurico, linalilo-fruto de acetato, metil-eugenol de frutas, frutas
mirceno, ácido mirístico, myristicin.
Alcaravea
(Carum carvi)
Beta-caroteno de frutas, canfeno, canfeno 0-30, planta carvacrol,
gamma-terpineno fruit12-14, 160, gamma-planta terpineno 0-
270, frutas de ácido láurico 100-110 , frutas mirceno 180-1560,
planta mirceno 0-150, frutas de ácido mirístico 400-444, frutas
myristicin 60-420, planta myristicin 0-120, frutas de ácido
palmítico 000-6658,
frutas quercetina, taninos vegetales, terpinen-4-ol planta 0-120.
Alanina, ácido ascórbico, ácido de frutas, beta-caroteno de frutas
1-38, ácido cafeico-fruto 0-32, frutas campesterol, frutas
33
Ají
(Capsicum frutescens)
capsaicina 100-17,900, frutas capsantina, clorogénico - madre de
ácido, frutas hesperidina, histidinefruit 410-3346, antera
kaempferol, resina de ácido láurico, exudado, savia, frutas
luteína, frutas metionina 240-1958, frutas mirceno, fruta de ácido
mirístico 10-82, mirístico semillas de ácido p - cumárico-ácido
de frutas 0-540, frutas de ácido palmítico 150-1224, semillas de
ácido palmítico, pentadecanoic-ácido de frutas, frutas quercetina
0-63, frutas escopoletina, frutas estigmasterol, terpinen-4-ol de
frutas, frutas tocoferol 0-24 , frutas triptófano 260-2122
Cilantro
(Coriandrum sativum L.)
Pigenina frutas, ácido ascórbico hojas 780-6290, beta-caroteno
hojas 29-228, beta-caroteno semillas, beta-sitosterol frutas,
ácido cafeico frutas, ácido cafeico hojas, canfeno frutas 2-155,
planta de ácido clorogénico-305 -320, terpineno fruto 762-2626,
isoquercitrin fruto, mirceno fruto 13-169, ácido mirístico fruto
200-219, myristicin fruto, p-hidroxibenzoico -
fruto ácido 0-960, p-hidroxi-benzoico planta de ácido 252-333,
ácido palmítico 5000-16,800 de frutas, frutas protocatechuicacid
0-760, protocatéquico planta de ácido 167-179, quercetina fruto,
rhamnetin fruto, rutina fruto, escopoletina , tanino fruto,
terpinen-4-ol frutos 6-80, trans-anetol frutos 1-2, vanílico-fruto
ácido 0-960, ácido vanílico planta 221-347.
Eneldo
(Anethum graveolens)
Alfa-tocoferol hojas 16-147, anetol planta, ácido ascórbico
planta -0-1440, beta-sitosterol plantas, ácido cafeico frutas,
canfeno planta, carvacrol planta, ácido clorogénico, frutas,
vegetales eugenol, ácido ferúlico de frutas, terpineno
frutas 12-77, histidina frutas 3200-3466, isoeugenol planta,
isorhamnetin planta, kaempferol frutas, ácido láurico fruta de
100-108, metionina frutas 1430-1549, mirceno frutas 84-924, de
ácido mirístico frutas 100-108, frutas myristicin, raíz de
myristicin,
ácido palmítico-fruto 5800-6281, quercetina planta, escopoletina
frutas, selenio planta 0.001-0.012, estigmasterol planta, terpinen-
4-ol frutas 12-77, trans-anetol frutas 12-539, vicenin frutas
Jengibre
(Zingiber fofficinale)
6-Gingerol 130-7138 rizoma, 6-shogaol rizoma 40-330, alanina
rizoma 310-1793, ácido ascórbico rizoma 0-317,beta-caroteno
rizoma 0-4, beta-sitosterol planta, el ácido cafeico rizoma,
canfeno rizoma 28-6300, capsaicina planta, ácido clorogénico
planta, cúrcuma planta , delfinidina planta, ácido ferúlico planta ,
gamma-terpineno rizoma 0.4-25, planta kaempferol rizoma 300-
1738, 390-3630 ácido láurico rizoma, metionina rizoma 130-737,
mirceno 2-950, miricetina planta, ácido mirístico rizoma 180-
1650, p-cumárico ácido rizoma 0-19, ácido p-hidroxi-benzoico
planta, ácido palmítico rizoma 1200-11,220, quercetina planta ,
selenio rizoma 10, hoja de ácido shikímico, sacarosa rizoma,
terpinen-4-ol rizoma, triptófano rizoma 120-693, ácido vanílico
planta , la planta de vainillina
34
Mejorana
(Origanum majorana)
Ácido ascórbico planta 514-555, beta-caroteno planta 48-52,
beta-sitosterol planta, ácido cafeico planta, el carvacrol planta
1092-6261, eugenol planta 200-1152, hidroquinona planta,
acetato de linalilo planta 3-17, planta mirceno 18-103,oleanólico,
planta de ácido 0-4700, planta de fenol 1431-8204, ácido
rosmarínico planta 0-33,000, planta de tanino, terpinen-4-ol
planta 1365-7826, planta de trans-anetol 8-43, ácido ursólico
planta 500-2100
Nuez moscada
(Myristica fragrans)
Canfeno semillas 80-640, cianidina planta, eugenol semillas 40-
320, terpineno gamma-semillas 580-4640, isoeugenol semillas
40-320, kaempferol planta, ácido láurico semillas 375-1600,
metil-eugenol semillas 20-900, mirceno semillas 740-5920,
ácido mirístico semillas 60-304,000, hoja myristicin 410-620,
semillas myristicin 800-12,800, ácido oleanólico semillas, ácido
palmitico semillas 25,000-128,000, quercetina planta , terpinen-
4-ol semillas 600-4800
Orégano
(Origanum vulgare)
Canfeno planta 0-1, carvacrol planta 0-12, terpineno gamma-
planta 0-13, acetato linalilo planta 0-50, mirceno 0-5, terpinen-4-
ol planta 0-220, timol planta.
Rojo (dulce), pimiento
(Capsicum annuum)
Alanina frutas 350-4774, alfa-tocoferol frutas 22-284, ácido
ascórbico frutas 230-20,982, beta-caroteno frutas 0-462, beta-
sitosterol de una planta, fruto de ácido cafeico-0 -- 11, de frutas
campesterol, frutas canfeno, frutas capsaicina 100-4000, frutas
capsantina, ácido clorogénico de frutas, frutas eugenol, gamma-
terpineno frutas, frutas hesperidina, frutas histidina 170-2319, de
las semillas lupeol, frutas luteína, frutas metionina 100-1364 ,
frutas mirceno, fruta de ácido mirístico 10-136, pcoumaric-fruto
ácido 0-79, almitic-fruto ácido 500-6820, semillas de ácido
palmítico, pentadecanoic de frutas ácidas, escopoletina de frutas,
frutas selenio 0.001-0.002, frutas estigmasterol, terpinen-4-ol de
frutas, tocoferol frutas 0-24, triptófano frutas 110-1500
Romero
(Rosemarinus officinalis)
Apigenina planta, ácido ascórbico planta 612-673, beta-caroteno
planta 19-21, beta-sitosterol planta, ácido cafeico planta,
canfeno hoja 0-23, canfeno hoja 0-145, canfeno planta 23-2350,
disparar canfeno 355-1435, canfeno disparar 620-1260, disparar
canfeno 1035-2280, ácido carnósico planta, de carnosol hoja
530-9803, carvacrol hoja 0-5, el carvacrol hojas 0-6, hojas de
carvacrol 5-6, planta de carvacrol, planta de ácido clorogénico,
gamma-hoja terpineno 0-4, gamma-terpineno planta 4-400,
gamma-terpineno disparar 25-50, gamma-terpineno disparar 37-
225, gamma-terpineno disparar 105-300, la hoja de hesperidina,
hispidulin planta, isorosmanol flor 0-17, ácido labiatico planta,
luteolina hoja , luteolina planta, luteolina-30-O-(300-O-acetil)-
beta-D-glucurónido de la hoja, luteolina-30-O-(400-O-acetil)-
35
beta-D-glucurónido de la hoja, metil-eugenol, la planta, la hoja
de mirceno 0-7, la hoja de mirceno 0-215, mirceno planta 25-
5605, disparar mirceno 6-13, disparar mirceno 50-100,
oleanólico-0-10,500 planta de ácido, el ácido oleanólico disparar
0-20, hoja rosmadial 0-30, hoja rosmanol 0-92, osmaridiphenol
planta, rosmarínico hoja de ácido 0-3500, rosmarínico planta de
ácido 0-25,000, rosmarínico ácido disparar 0-13,500,
rosmarínico ácido cultivo de tejidos 0-38,957, planta de
rosmariquinone, planta de escualeno, planta de tanino, terpinen-
4-ol hoja 0-40, terpinen-4-ol hoja de 0-85, terpinen-4-ol planta 4-
521, terpinen-4-ol disparar 25-240, terpinen-4-ol disparar 55-
110, terpinen-4-ol disparar 60-190, planta de timol, trans-anetol
planta, ácido ursólico planta 28,000-41,000, ácido ursólico
disparar 0-20
Salvia
(Salvia officinalis)
Alanina planta, apigenina planta, ácido ascórbico hoja 320-350,
beta-caroteno hoja 35-38, beta-sitosterol hoja 5-2450, beta-
sitosterol madre 0-1214, disparar el ácido cafeico, campesterol
frutas , canfeno hoja 20-18,592, ácido carnósico hoja, carnosol la
hoja, la planta carnosol, ácido carnosolico hoja 0-2100, catequina
planta, hlorogenic disparar ácido, frutas colesterol, chrysoeriol
planta, planta de ácido ferúlico, fumárico planta de ácido gálico
planta de ácido gamma-hoja terpineno 15-140 , hispidulin de
hoja, labiatic hoja de ácido, linalilo planta de acetato 0-6048,
disparar luteolina, planta mirceno 0-336, oleanólico hoja 140-
786 ácido, el ácido oleanólico de tallo 0-400, p-cumárico planta
de ácido, el ácido palmítico , semillas de plantas rosmanol,
rosmarínico planta de ácido 0-30,000, rosmarínico ácido disparar
2000-5800, la planta de ácido salicílico, la hoja de selenio, la
hoja de estigmasterol 0-5, planta de tanino 20,000-80,000,
terpinen-4-ol hoja 10-1120 , aceite esencial de timol, ácido
ursólico hoja 1255-1300, ácido ursólico madre 0-200, uvaol
planta, ácido vanílico planta.
Tomillo
(Thymus vulgaris)
4-terpineol planta 73-8320, planta de la alanina, aceite esencial
de anetol, planta apigenina, hoja de ácido ascórbico, beta-
caroteno planta de 24-25, ácido cafeico hoja 0-16,900, planta
canfeno 15-375, carvacrol 8-18,720 planta, planta de ácido
clorogénico, chrysoeriol planta, planta de eriodictiol, planta
eugenol, planta de ácido ferúlico, gálico planta de ácido gamma-
planta terpineno 36-5460, isochlorogenic hoja de ácido,
isoeugenol planta, planta de sothymonin, planta kaempferol,
labiatic hoja de ácido, lauricacid planta de 2300-2484, la planta
de linalilo planta de acetato 15-4680, planta luteolina, planta de
la metionina 1370-1980, mirceno 36-676, planta de ácido
mirístico 1500-1620, planta de naringenina, oleanólico planta de
ácido p-cumárico 0-6300 hoja de ácido 0-420,p-hidroxi-benzoico
planta de ácido palmítico planta de ácido 17,200-18,576,
rosmarínico planta de ácido 0-26,000, rosmarínico-ácidodisparar
36
5000-13,500, planta de hoja de selenio 0-16, planta de tanino
80,000-100,000, planta de timol 15-24,100, triptófano 1860-
2009, ursólico planta de ácido 15,000-18,800, planta de ácido
vanílico.
La cúrcuma
(Curcuma domestica)
Ácido ascórbico rizoma 0-293, beta-caroteno rizoma, el ácido
cafeico rizoma 0-5 curcumina 9-38,888, aceite esencial de
eugenol rizoma 0-2100, ácido p-cumárico rizoma 0-345, ácido
protocatéquico hoja, ácido siríngico hojas, vanillicacid hoja
En la industria de alimentos, el área de saborizantes exieten técnicas para la obtención de
aceites esenciales, aromáticos y medicinales entre los que se pueden contar están:
2.2.1. Métodos de aislamiento de antioxidantes de las especias
Las especias pueden añadirse a los alimentos en varias formas: como especias enteras,
como especias molidas, o como los aislados de sus extractos. Las especias son aromáticas y
picantes ingredientes alimentarios, por lo tanto, se limita su uso directo como antioxidantes.
El procedimiento de extracción se determina por el tipo de los compuestos antioxidantes a
extraer. La selección de un procedimiento de extracción adecuada puede aumentar la
concentración del antioxidante en relación con el material vegetal.
Para los polifenoles y otros antioxidantes en los materiales plantar tres principales técnicas
de extracción se puede utilizar: la extracción de con utilización de disolventes, extracción
en fase sólida y extracción supercrítica. Es conveniente completar la extracción con
muestras secas, congeladas o liofilizadas, ya que algunos antioxidantes son inestables o
pueden ser degradados por la acción de la enzima en el material vegetal sin secar. Asistida
por ultrasonido de extracción es menudo se utiliza para la extracción de material vegetal
utilizando líquidos disolventes. La extracción puede realizarse también en un equipo
Soxhlet, combinando así las técnicas de percolación y la inmersión. Varias técnicas de
extracción han sido patentadas el uso de disolventes con diferentes polaridades, tales como
éter de petróleo, tolueno, acetona, etanol, metanol, etil acetato y el agua. (Mata et al., 2006).
37
2.3. Actividad antimicrobiana
Partes de hojas de plantas como la salvia, tomillo, orégano y otras que pertenecen a la
familia Labiatae han sido añadidas a la carne, pescado y a varios productos alimenticios
desde hace años. Además de mejorar el sabor, determinadas especias y aceites esenciales
ayudan a prolongar la vida de almacenamiento de los alimentos por una actividad
antimicrobiana. Los productos alimenticios naturales, sirven para atraer a los consumidores
que tienden a cuestionar la seguridad de los aditivos sintéticos. Se ha sugerido que algunos
productos químicos sintéticos se convierten en sustancias tóxicas o cancerígenas mediante
el aumento de la actividad de las enzimas microsomales (Farag et al., 1989). También,
algunos productos químicos requieren tener cuidado en la manipulación, ya que son
corrosivos y sus vapores pueden irritar los ojos y el tracto respiratorio. Por el contrario, las
hierbas y sus derivados, tales como extractos y cocciones poseen actividad antimicrobiana
que podría tener efectos beneficiosos, pero no causan problemas de salud para el
consumidor. Recientemente, ha habido un énfasis considerable en estudios con aceites
esenciales, extractos e infusiones de las especias en la inhibición del crecimiento de los
microbios, hoy día existe un número limitado de investigaciones sobre la inhibición efecto
de hidrosoles especias (agua destilada de especias). Las bacterias gram positivas son
generalmente más sensible a las especias y extractos de hierbas que las bacterias gram-
negativas. Una posible explicación de estas observaciones puede estar en las importantes
diferencias que presenan las capas exteriores de las bacterias Gram-negativas y las bacterias
Gram-positivas. Bacterias Gram-negativas poseen un exterior de la membrana y un espacio
único periplásmico no se encuentra en Gram-positivos bacterias (Nikaido, 1996; Duffy &
Power, 2001).
En la resistencia de las bacterias Gram-negativas hacia las sustancias antibacterianas
se relaciona con la superficie hidrófila de la parte exterior de la membrana que es rica en
moléculas de lipopolisacárido, la presentación de una barrera a la penetración de los
antibióticos numerosos moléculas y también se asocia con las enzimas del espacio
periplásmico, que son capaces de romper las moléculas introducidas desde el exterior
(Russell, 1991; Nikaido, 1994; Gao et al., 1999).
38
2.4. Prevención de enfermedades como el cáncer
Las hierbas y las especias utilizadas para sazonar y conservar los alimentos pueden también
contribuir las conductas alimentarias. Por ejemplo, uno de las tasas más altas de mortalidad
por cáncer gástrico en Europa se produce en Italia, sin embargo, se reconoce que las tasas
varían considerablemente entre las regiones del país. Los resultados de un estudio caso-
control que participaron más de 1.200 pacientes con cáncer gástrico y más de 1.100
controles se agrupan en siete áreas de alta y baja las zonas de riesgo señaló a varias
categorías de alimentos asociados con el riesgo de cáncer gástrico.
En concreto, Buiatti et al., (1989) determinó que los individuos que consumían más carne,
salazones, embutidos y quesos condimentados tuvieron el mayor de riesgo para el cáncer
gástrico, mientras que los que consumen más frescos frutas, verduras crudas, la cebolla, el
ajo y las especias se asociados con un menor riesgo. En los países asiáticos, el consumo de
la cúrcuma, un componente de polvo de curry, la cúrcuma, y la mostaza, junto con el
consumo de carne baja, se han reportado a los factores ligados a una menor incidencia de
cáncer de colon. Hoy en día, las estrategias para mejorar la salud son un factor
determinante para la el crecimiento del mercado en la industria alimentaria. Curiosamente,
se ha informado de que alrededor del 77% de los EE.UU. Personas con las edades de 36 y
55 años son cada vez más interesados en la adopción de sanas las conductas alimentarias y
están gravitando hacia la cocina étnica, tales como Asia y el Mediterráneo, basada en la
percepción de beneficios para la salud asociados con este tipo de cocinas. Aunque algunas
cocinas étnicas pueden ser consideradas más saludables que otros, los patrones de consumo
global de alimentos como
así como las técnicas de preparación de alimentos también es probable que se igualmente
importantes.
39
BIBLIOGRAFÍA
Buiatti, E., Palli, D., Decarli, A., Amadori, D., Avellini, C., Bianchi, S., ... y Blot, W.
(1989). Un estudio de casos y controles de cáncer gástrico y dieta en Italia. Revista
internacional de cáncer, 44 (4), 611-616.
Duffy, C. F., & Power, R. F. (2001). Antioxidant and antimicrobial properties of some
Chinese plant extracts. International journal of antimicrobial agents, 17(6), 527-529.
Farag, R. S., Daw, Z. Y., Hewedi, F. M., & El-Baroty, G. S. A. (1989). Antimicrobial
activity of some egyptian spice essential oils. Journal of Food Protection, 52, 665–
667.
Gao, Y., van Belkum, M. J., & Stiles, M. E. (1999). The outer membrane of Gram-negative
bacteria inhibits antibacterial activity of brochocin-C. Applied and Environmental
Microbiology, 65(10), 4329-4333.
Kalemba, D. A. A. K., & Kunicka, A. (2003). Antibacterial and antifungal properties of
essential oils. Current medicinal chemistry, 10(10), 813-829.
Mata, A.T. Proenc, C. Ferreira, A.R. Serralheiro, M.L.M. Nogueira. J.M.F. Araújo, M.E.M.
(2006). Antioxidant and antiacetylcholinesterase activities of five plants used as
Portuguese food spices. Food Chemistry 103 (3), 778-786.
Mueller, M., & Jungbauer, A. (2009). Culinary plants, herbs and spices–A rich source of
PPARγ ligands. Food Chemistry, 117(4), 660-667.
Nikaido, H. (1994). Prevention of drug access to bacterial targets — permeability barriers
and active efflux. Science 264, 382–388.
Nikaido, H. (1996). Outer membrane. In: Neidhardt, F.C. (Ed.), Escherichia coli and
Salmonella typhimurium: Cellular and Molecular Biology. American Society for
Microbiology Press, Washington, D.C., pp. 29–47.
Russell, A. D. (1991). Mechanisms of bacterial resistance to non‐antibiotics: Food additives
and food and pharmaceutical preservatives. Journal of Applied Bacteriology, 71(3),
191-201.
40
Shan, B., Cai, Y. Z., Brooks, J. D., & Corke, H. (2007). The in vitro antibacterial activity of
dietary spice and medicinal herb extracts. International Journal of food
microbiology, 117(1), 112-119.
Shan, B., Cai, Y. Z., Sun, M., & Corke, H. (2005). Antioxidant capacity of 26 spice extracts
and characterization of their phenolic constituents. Journal of agricultural and food
chemistry, 53(20), 7749-7759.
Zaika, L. L. (1988). Spices and herbs: their antimicrobial activity and its determination
1. Journal of Food Safety, 9(2), 97-118.
USDA, 2003
41
CAPITULO III
3. COMPUESTOS VOLATILES DE LA GUAYABA DULCE (Psidium guajava L)
EN LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS
3.1 Generalidades de la Guayaba Dulce (Psidium guajava L)
Guayaba dulce
Clasificación Taxonómica
Nombre común: Guayaba dulce
Nombre Científico: Psidium guajava
Familia: Murtaceae
La guayaba dulce (Psidium guajava) figura 3.1, es la espacie más conocida de las mirtáceas
(Arrázola & Villalba, 2007). Es una variedad formada en Asia, en donde es muy popular su
consumo y cultivo. La planta es de poco vigor, se estima que su producción, a partir del
cuarto o quinto año, puede ser de 62 TM/ha. al año. Puede desarrollarse en diversos tipos
de suelo, con un pH comprendido entre 4.5 y 8.2; pero se comporta mejor cuando el pH
42
oscila entre 6 y 7. Con suelos profundos y ricos en materia orgánica se obtiene buena
calidad de fruta (Casaca, 2005).
Esta fruta originaria de la zona tropical y sub-tropical, está ampliamente distribuida en
América. En Colombia se encuentra en todo el territorio nacional, con un amplio número de
variedades distribuidas en todos los climas, en la zona del Sinú medio se produce de
manera silvestre alcanzando ciertos niveles de producción comercial especialmente en el
área de san Pelayo y Lorica (Córdoba), como también en una parte de San Bernardo del
Viento presentándose la cosecha principal en los meses de mayo-junio, aunque durante
todo el año hay producción, pero en poca cantidad. Esta fruta ha sido seleccionada en
muchos países por su rendimiento, resistencia a insectos, enfermedades y otras
características (Arrázola & Villalba, 2007).
3.1.1 Características de los frutos
Según las diversas variedades, los frutos son de formas distintas: esféricos, elipsoidales o
poliformes. En tamaño varían de 4 a 14 cm de largo por 4 a 6 cm de diámetro y su peso
varía de 1-1.5 libras (Casaca et al., 2005). Su cáscara es cerosa; en algunas variedades de
piel lisa, otras rugosas de color verde amarillento según el cultivar y su grado de
maduración, bajo la cáscara se encuentra una primera capa de pulpa, consistente y firme. La
capa interior es mas blanda, jugosa y cremosa albergando un gran número de semillas de
constitución leñosa y dura. La pulpa puede ser color beige o blanco en ocasiones y en otras
de color rosado.
En los últimos años el (ICA) Instituto Colombiano Agropecuario, ha desarrollado algunas
variedades de guayaba para clima cálido, así como la tecnología para su cultivo, lo cual es
garantía para el éxito en este sector, Entre las variedades de guayaba que se encuentran,
desde el punto de vista comercial se agrupan según la coloración que presenta la pulpa en
blancas y rojas, las principales son:
43
• Puerto Rico: de pulpa blanca, tiene un tamaño de 9 cm de largo y 7 cm de diámetro,
con un peso aproximado de 146,5 gr.
• Rojo Africano: de pulpa rosada, tiene un peso de 61.3-63.5 gr y un tamaño de 6 cm de
diámetro.
• Extranjero: peso de 132.6 gr, tamaño de 8 cm de largo y 7 cm de diámetro.
• Trujillo: peso de 112,3-150.5 g, largo 7cm y diámetro de 6.5 cm (Arrázola & Villalba,
2007).
En la tabla 3,1., se relacionan la composición de la Guayaba dulce, procedente de la Costa
Caribe de Colombia.
Tabla 3.1. Composición química de la parte comestible del fruto de guayaba (100g).
Composición % Otros componentes (mg)
Agua 76.2-90.9 Ácido dehidroascórbico 35.8-290.3
Proteína 0.6-1.6 Ácido ascórbico 53.3-213.3
Grasas 0.35-0.70
Carbohidratos 2.41-14.19
Fibra 2.69-5.15
Cenizas 0.34-0.95
Fuente: Arrázola & Villalba, (2007).
Tabla 3.2. Valores medios obtenidos de las características fisicoquímicas evaluadas en la
Guayaba.
Característica Valor
pH 4.13
Acidez 0.36
Brix 4.10
Indice de Madurez 11.62
Fuente: Villalba et al. (2006).
Cabe resaltar que, en los análisis realizados por Villalba et al. (2006) (Tabla 3.2) se
encontró un valor atípico de contenido de sólidos solubles en la guayaba dulce (4.10),
posiblemente la fruta evaluada no estaba en su estado de madurez comercial, dado que
teóricamente para dicha fruta en estado de madurez óptimo los sólidos solubles están
44
alrededor de 8. Autores como Meyer & Paltrinieri (1993), reportan valores de pH en
guayaba (3.3) cercanos a los determinados por Villalba et al., (2006).
3.2 Compuestos volátiles de la guayaba (Psidium guajava)
Entre los muchos atractivos y atributos deseables que crean la demanda para las frutas de
los trópicos y subtropicales, su sabor característico resulta mucho más visible a los
consumidores. Además, estos frutos son a menudo de bajo costo, muy rico en vitaminas, y
puede ser utilizado en una amplia gama de productos alimenticios (Quijano & Pino, 2007).
El flavor es considerado principalmente como la conjunción del sabor y olor del alimento,
los compuestos volátiles que constituyen el aroma son los mayores contribuyentes al
carácter particular del flavor (Duque, 1999). La guayaba (Psidium guajava) es de gran
importancia comercial debido a su sabor y aroma. Es nutricionalmente importante debido a
su excelente fuente de vitamina C, niacina, riboflavina y vitamina A. Los tipos y cantidades
de azúcares determinan su sabor característico (Soares et al., 2007). La impresión del aroma
de la fruta es a menudo descrita como "de membrillo banana" (Chen et al., 2006). En
general, los azúcares totales aumentan inicialmente y luego disminuyen durante la
maduración. Sin embargo, las proporciones relativas de su composición química cambian
de acuerdo al cultivar y las condiciones del medio ambiente tales como el clima y el suelo.
Dependiendo de la variedad, el compuesto del sabor se puede acumular en diferentes
proporciones durante la maduración, por lo que puede dar lugar a frutos con aroma y
sabores diferentes (Soares et al., 2007).
Se han publicado algunos estudios que cubren el tema de compuestos volátiles en la
guayaba. Uno de los primeros informes sobre los componentes volátiles de la guayaba fue
dado por MacLeod & Troconis (1982), quienes describieron que la mezcla de 2-metilpropil
acetato, acetato de hexilo, benzaldehido, etil decanoato, β-cariofileno y α-selineno tenía un
aroma agradable entre los 40 compuestos volátiles identificados en las guayabas de
45
Venezuela. Pino et al. (2001), identificó 204 compuestos que concentraban el aroma de
fresa en frutos de guayaba, de los cuales el etanol, α-pineno, (Z)-3-hexenol, (E)-β-
cariofileno, y el ácido hexadecanoico fueron los componentes principales. La presencia de
muchos de los ésteres alifáticos y los compuestos terpénicos se cree que contribuyen al
sabor único de los frutos de guayaba
También se caracterizaron 173 componentes volátiles en la guayaba de Costa Rica por GC-
sniffing. Los componentes principales fueron β-cariofileno, α-terpineol, α-pineno, selineno-
α, β-selineno, δ-cadineno, 4,11-selinadiene y α-copaene. Una vez más los ésteres alifáticos
y compuestos terpénicos se cree que contribuyen al sabor único de esta fruta. Jordan et al.
(2003), estudió el perfil aromático en guayabas comerciales e identificado un total de 51
componentes, como los principales componentes en esencia de la guayaba y el puré de fruta
fresca por GC-MS las principales diferencias entre los aromas de la esencia de guayabas
comerciales y el puré de la fruta fresca podrían estar relacionado con la presencia de ácido
acético, 3-hidroxi-2-butanona, 3-metil-1-butanol, 2,3-butanodiol, ácido 3-metilbutanoico,
(Z)-3-hexen-1-ol, 6-metil-5-hepten-2-ona, limoneno, el octanol, octanoato de etilo, 3-
phenylpropanol, el alcohol cinamil, α-copaene, y un componente desconocido.
Soares et al. (2007), estudió el efecto de las etapas de maduración en la composición
química y los compuestos volátiles de la Guayaba blanca (Psidium guajava), esta
investigación fue realizada durante tres etapas diferentes. El comportamiento de los
compuestos volátiles en las tres etapas de la maduración fue: en frutos inmaduros y
semimaduros, eran en su mayoría los aldehídos, tales como (E)-2-hexenal y (Z)-3-hexenal.
En los frutos maduros, ésteres, como Z-3-hexenilo y E-3-hexenilo y sesquiterpenos
cariofileno, a-humuleno y b-bisabollene estaban presentes también. Los compuestos
identificados y cuantitativos de distribución están representadas en la tabla 3.3. Los
resultados se muestran como promedio de tres ejemplares de tres extracciones diferentes de
seis frutos cada uno. El perfil cromatográfico de los frescos guayabas maduras revela que
contiene 18 compuestos volátiles.
46
Tabla 3.3. Compuestos volátiles probables de la guayaba (Psidium guajava) en sus tres
etapas de madurez.
KI Immature Intermediate Mature MW ID
Carbonyl compounds (E)-2-hexenal 854* 16.81 15.23 1.13 98 a,b,c
(Z)-3-hexenal 857* 7.96 1.11 0.86 98 a,b,c
Esters Ethyl hexanote 996 2.8 0.34 1.75 144 a,b,c
trans-3-Hexenyl acetate 1003 nd 0.66 17.8 142 a,b,c
cis-3-Hexenyl acetate 1005 nd nd 21.78 142 a,b,c
Methyl benzoate 1092 nd 2.08 136 a,c
Methyl octanoate 1123 2.6 0.54 1.35 158 a,c
3-Phenylpropyl-acetate 1368 nd nd 2.74 178 a,b,c
Monoterpenes Limonene 1027 tr nd 3.99 136 a,b,c
cis-Ocimene 1036 nd nd 3.81 136 a,b,c
m-Cymenene 1083 nd nd 1.04 132 a,b,c
Sesquiterpenes Caryophylene 1419 nd tr 12.96 204 a,b,c
α-Humulene 1453 tr tr 7.85 204 a,b,c
β-Acoradiene 1464 nd nd 0.87 204 a,b,c
β-Bisabollene 1509 nd 0.3 5.46 204 a,b,c
β-Urcumene 1480 nd nd 0.69 202 a,b,c
cis-p-Bisabollene 1495 nd nd 0.78 204 a,b,c
trans-p-Bisabollene 1517 nd 0.87 204 a,b,c KI: Kovats index *Chyaui et al. (1992); MW: molecular weight; nd: not identified; tr: trace: < 0.05;
ID: identification aby CC/MS, bKovats index and cliterature McLfferty and Stauffer (1989). Fuente
Soares et al. (2007).
Chen et al. (2006), determinaron los componentes volátiles de Psidium guajava L. cv.
Chung-Shan-Yueh-Pa (guava), fueron identificados 65 compuestos. Los principales fueron:
α-pineno, 1,8-cineol, β-cariofileno, aldehídos C6 nerolidol, globulol, alcoholes C6,
hexanoato de etilo y (Z)-3-hexenilo. La presencia de aldehídos C6, Alcoholes C6,
hexanoato de etilo, (Z)-3-hexenilo, terpenos y 1,8-cineol se cree que contribuyen al sabor
único de la guayaba.
47
Quijano & Pino (2007), aislaron los constituyentes volátiles de tres variedades de guayaba
colombianas: Coronilla (comúnmente guayaba común), Palmira ICA-1 (comúnmente
llamada guayaba pera) y Glum Sali (comúnmente llamada guayaba manzana), donde se
identificaron 97 compuestos, 19 de ellos se reportan por primera vez en la guayaba. Cada
variedad posee una composición típica, caracterizada por una relación específica de los
componentes mayoritarios y las clases presentes de sustancias. Las variedades Palmira
ICA-1 y Coronilla poseen mayor cantidad de compuestos volátiles que la variedad Glum
Sali, particularmente ésteres, mientras que en la variedad Glum Sali predominan el hexanal,
2E-hexenal y los ácidos. Los compuestos volátiles mayoritarios fueron el acetato de 3Z-
hexenilo, acetato de 3-fenilpropilo, acetato de (E)-cinamilo y hexanal.
3.3 Descripción de algunos compuestos volátiles de la guayaba (Psidium guajava)
utilizados en la industria
• (E)-2-Hexenal: C6 H100
Figura 3.2. Estructura molecular del (E)-2-Hexenal
Hexenal pertenece al grupo de los aldehídos α, β-insaturados que son altamente reactivos
con compuestos orgánicos y se sospecha que son mutágenos o carcinógenos genotóxicos.
Hexenal, también conocido como "hoja de aldehído 'es de especial interés, ya que está
naturalmente presente en numerosas frutas y también se utiliza como aditivo alimentario
para sazonar. Hexenal se utiliza en cerca de 80 tipos diferentes de comida. Se encuentra en
concentraciones de hasta 18 ppm de manzana y de hasta 25 ppm en el té negro. Las
mayores concentraciones naturales, llegan a 76 ppm, se registraron en los plátanos y
guayabas (Dittberner et al., 1996). Algunos de estos compuestos, producidos en toda la vía
48
de la lipooxigenasa, tienen importantes funciones en defensa de las plantas con una acción
de protección hacia la proliferación microbiana en las zonas heridas. Por otra parte,
aldehídos como hexanal, y 2 - (E)-hexenal han demostrado poseer una notable actividad
contra varios hongos, bacterias gram-positivas y gram-negativas. Así, estos aldehídos
podrían ser buenos candidatos para el empleo como agentes antimicrobianos contra las
bacterias responsables de infecciones en seres humanos o que podrían encontrar
aplicaciones generales como conservantes de alimentos, también puede ser una buena
alternativa a otros desinfectantes altamente tóxicos para los equipos del hospital. Sin
embargo, la explotación práctica como los antimicrobianos en los alimentos tiene que ser
apoyada por la comprensión de los mecanismos de acción de estos compuestos (Patrignani
et al., 2008).
Aldehídos de 6 átomos de carbono, tales como (Z)-3-hexenal, (E)-2-hexenal, y n-hexanal,
son compuestos volátiles formados por hidroperóxido liasa (HPL) y en las plantas
terrestres. Son compuestos fungicidas y bactericidas, y también están compuestos de
señalización para inducir las respuestas de defensa en las plantas (Kishimoto et al., 2008).
• (Z)-3-hexenal
Figura 3.3. Estructura molecular del (Z)-3-hexenal
Cis-3-hexenal, también conocido como (Z)-3-hexenal y aldehído de la hoja, es un líquido
incoloro y un compuesto con un aroma intenso olor de hierba verde de la hierba recién
cortada y hojas verdes. Es uno de los principales compuestos volátiles en los tomates
maduros. Se produce en pequeñas cantidades por la mayoría de las plantas y actúa como un
49
material que atrae a muchos insectos depredadores. También es una feromona en muchas
especies de insectos.
Cis-3-hexenal es un aldehído, relativamente inestable e isomeriza en el trans-2-conjugado
hexenal. Los relacionados con el alcohol cis-3-hexen-1-ol es mucho más estable. Tiene un
olor similar pero más débil y se utiliza ampliamente en los saborizantes y en los perfumes.
Los compuestos volátiles cis-3-hexenal, que se encuentra en la mayoría de hojas de la
planta, se sabe que poseen actividades biológicas que participan en la resistencia a
enfermedades e insectos. Este compuesto, que es también un componente valioso de sabor
en la industria de alimentos, está formado en vivo por la degradación de los ácidos grasos
poliinsaturados de ácido a-linolénico a través de la acción secuencial de 1-3-lipoxigenasa y
1-3-hidroperóxido liasa. Así, las actividades de estas dos enzimas y el nivel de 18:3 de
precursores se prevé que es un determinante proximal de cis-3-niveles de hexenal en las
plantas (Hong et al., 2004).
• Ethyl hexanoato: CH3(CH2)4COOC2H5
Figura 3.4. Estructura molecular del Ethyl exanoato
Hexanoato de etilo es un compuesto de fragancia típica de licor chino y sake japonés con
una demanda anual de más de 2000 toneladas. En la actualidad, la síntesis de hexanoato
etílico se basa principalmente en los métodos químicos, pero su aplicación es algo
obstaculizada por la preocupación ambiental del proceso, así como la creciente demanda de
compuestos de sabores naturales. Por el contrario, la síntesis enzimática parece ser una
alternativa prometedora debido a las condiciones de reacción leve y ser respetuosos del
medio ambiente (Han et al., 2009).
50
• Benzoato de metilo: C6 H5 COOCH3
Figura 3.5. Estructura molecular del Benzoato de metilo.
El Benzoato de metilo es un ester, está formado por la condensación de metanol y ácido
benzoico. Es un líquido incoloro o ligeramente amarillo, líquido que es insoluble en agua,
pero miscible con disolventes orgánicos. Benzoato de metilo tiene un olor agradable,
recuerda mucho de la fruta del árbol de feijoa (Acca sellowiana) y se usa en perfumería.
También se usa como disolvente y como plaguicida utilizado para atraer a los insectos,
además es un importante intermediario en la preparación de tintes, perfumes, productos
agroquímicos y farmacéuticos. Convencionalmente, se sintetizan a través de la
esterificación del ácido benzoico con metanol cuando el ácido sulfúrico se utiliza como
catalizador. Más tarde, catalizadores ácidos sólidos como AlCl3, FeCl3, y Ti (SO4)2 fueron
utilizados para catalizar esta reacción (Wu et al., 2008). Es utilizado ampliamente en la
industria alimentaria como conservante de alimentos importantes para inhibir diversas
bacterias, levaduras y hongos en un medio ácido y está ampliamente distribuido en el
medio ambiente, que pueden ser detectados en diversos medios, como el aire, las aguas
superficiales y los suelos (Hong et al., 2009).
51
• Acetato de butilo: C6H12O2
Figura 3.6. Estructura molecular del acetato de butilo
El acetato de butilo es un disolvente importante en la industria química. Es utilizado
principalmente en procesos de revestimiento y pintura, también se ha aplicado en las
industrias farmacéuticas y de las formulaciones cosméticas como un saborizante artificial
en los últimos años. Además, debido a su agradable sabor y olor a fruta Peras (Syzygium
malaccense), también se utiliza como componente en los sabores sintéticos de frutas.
Debido a su baja toxicidad e impacto ambiental, acetato de butilo se ha convertido en un
sustituto importante disolventes tóxicos y teratógenos como acetato de etilo etoxi. Es
convencionalmente sintetizado a partir de la esterificación directa de n-butanol con ácido
acético. Sin embargo, la esterificación ofrece a menudo un equilibrio de reacción limitada,
y la conversión es generalmente baja, debido al límite impuesto por la termodinámica del
sistema de reacción (Liu et al., 2005).
• Limoneno: 1-metil-4-(prop-1-en-2-il)-ciclohexeno. C10H16
Figura 3.7. Estructura molecular del limoneno
El limoneno es una sustancia química presente en las cápsulas de la cáscara de los
52
Cítricos, se clasifica como un terpeno cíclico. Es un líquido incoloro a temperatura
ambiente con un olor muy fuerte de naranjas. Toma su nombre del limón, como la corteza
del limón, como otros frutos cítricos, contiene cantidades considerables de este compuesto
químico, que es responsable de gran parte de su olfato (Pakdel et al., 2001). Tiene un gran
número de aplicaciones industriales. En general, los terpenos se producen en casi todas las
plantas y son derivados del isopreno. El número de unidades de isopreno en la molécula de
terpeno clasifica los terpenos como Hemiterpenos, monoterpenos, diterpenos,
sesquiterpenos, triterpenos, tetraterpenos, politerpenos, etc. se llaman terpenoides derivados
de terpenos, especialmente los derivados oxigenados tienen usos importantes en sabores y
perfumes. Su toxicidad en los mamíferos es relativamente baja. Muchos terpenos aparecen
generalmente reconocidos como seguro (GRAS) que son seguros para la alimentación y
aromatizantes (Stanciulescu & Ikura, 2006).
El limoneno ha sido ampliamente utilizado en la fabricación de resinas de terpeno y como
materia prima para la fabricación de carvona, que es un producto de alto valor. Carvona se
utiliza para intensificar el sabor de menta en dentífricos, desodorantes y productos
farmacéuticos. Limoneno también se ha utilizado como material de partida para los
compuestos farmacéuticos, tales como el alcohol perilílico y sus derivados, y aditivos.
Debe tenerse en cuenta la pureza de limoneno para estas aplicaciones debe ser el grado de
pureza de la investigación. Limoneno también puede ser utilizado como un precursor de
plastificante en la industria del neumático y también como precursor de adhesivos de alta
temperatura y alta presión. Éteres de Limoneno se utilizan por su sabor y aromas en
perfumes, cosméticos y alimentos (Stanciulescu & Ikura, 2006). El limoneno es inflamable
a una temperatura superior a 48ºC, pero no tóxico. Su solubilidad en agua es muy baja,
siendo su densidad de 0,84g/mL. Debe mantenerse en un lugar fresco, seco y bien
ventilado, fuera de la luz solar directa y el envase perfectamente cerrado para evitar su
oxidación. En los últimos años ha adquirido una singular importancia debido a su demanda
como disolvente biodegradable. Aparte de disolvente industrial también tiene aplicaciones
como componente aromático y es ampliamente usado para sintetizar nuevos compuestos.
53
Puesto que es un derivado de los cítricos, el limoneno se considera un agente de
transferencia de calor limpio y ambientalmente inocuo con lo cual es utilizado en muchos
procesos farmacéuticos y de alimentos.
• Hexanal: C6H12O
Figura 3.8. Estructura molecular del Hexanal
El hexanal es un aldehído muy utilizados en la industria de saborizantes para producir
sabores afrutados. Este compuesto químico es utilizado en técnicas de los envases activos
para modificar el medio ambiente en los sistemas de envasado para conservar mejor la
calidad y prolongar la vida útil de los productos hortícolas frescos (Utto et al., 2005).
Fumigación de 6-48/h utilizando vapores de Hexanal ha resultado un éxito en el control del
crecimiento de varios agentes patógenos de post-cosecha, pero el efecto sobre la fisiología
de producto no ha sido reportado (Utto et al., 2008).
• α y β pinenos: C10H16
Figura 3.9. Estructura molecular del α y β pineno
54
Pinenos (α y β) son bicíclicos monoterpenos hidrocarburos. α-pineno es el componente
principal de pasta celulósica de la mayoría de las coníferas y es un componente de la
madera y los aceites de la hoja de una amplia variedad de otras plantas. β-pineno es
isómero con α-pineno y acompaña en la mayoría de las fuentes de los hidrocarburos.
Pinenos (α y β) son componentes importantes de la trementina y de gran valor comercial
como precursores para la fabricación de sabores y fragancias. De las 13.761 toneladas
métricas de productos de pasta celulósica producidos como en la pulpa y el papel de los
Estados Unidos, entre el 20 y el 25% es utilizado por el sabor y fragancia industria (Yoo et
al., 2001). Recientes estudios de mercado han indicado que los consumidores prefieren los
productos etiquetados como "naturales", el término dando a los clientes una connotación
positiva, mientras que "artificial" tiene un impacto negativo. Esta tendencia ha obligado a
las empresas a dirigir su atención hacia los sabores de origen natural. Por esta razón, la
transformación microbiana de la α-y β-pineno es de interés potencial considerable para su
aplicación en el sabor y fragancia industrias. Muchos estudios con pinenos se han dirigido a
encontrar la vía de degradación microbiana (Yoo et al., 2001).
55
BIBLIOGRAFÍA
Arrázola, G., Villalba, M. (2007). Frutas, hortalizas y tubérculos, perspectivas de
agroindustrialización. Primera edición. Alpha comunicación estratégica. Pág. 58-60.
Casaca, A. (2005). El cultivo de la guayaba. Proyecto de modernización de los servicios de
tecnología agrícola. PROMOSTA. Costa Rica.
Chen, H., Sheu, M., & Wu, C. (2006). Characterization of volatiles in guava (Psidium
guajava L. cv. Chung-Shan-Yueh-Pa) fruit from Taiwan. Journal of Food and Drug
analysis, 14(4), 398-402
Dittberner, U., Schmetzer, B., Gölzer, P., Eisenbrand, G., & Zankl, H. (1997). Genotoxic
effects of 2-trans-hexenal in human buccal mucosa cells in vivo. Mutation
Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 390(1-2), 161-165.
Duque, C., & Morales, A. (1999). Del Olor a Lulo y Otros Aromas Tropicales. Revista
Química e Industria Vol. 20 No. 1.
Han, S. Y., Pan, Z. Y., Huang, D. F., Ueda, M., Wang, X. N., & Lin, Y. (2009). Highly
efficient synthesis of ethyl hexanoate catalyzed by CALB-displaying Saccharomyces
cerevisiae whole-cells in non-aqueous phase. Journal of Molecular Catalysis B:
Enzymatic, 59(1-3), 168-172.
Hong, H., Liang, X., & Liu, D. (2009). Assessment of benzoic acid levels in milk in
China. Food Control, 20(4), 414-418.
Hong, M., Zilinskas, B. A., Knipple, D. C., & Chin, C. K. (2004). cis-3-Hexenal production
in tobacco is stimulated by 16-carbon monounsaturated fatty
acids. Phytochemistry, 65(2), 159-168.
Jordán, M. J., Margaría, C. A., Shaw, P. E., & Goodner, K. L. (2003). Volatile components
and aroma active compounds in aqueous essence and fresh pink guava fruit puree
(Psidium guajava L.) by GC-MS and multidimensional GC/GC-O. Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 51(5), 1421-1426.
Kishimoto, K., Matsui, K., Ozawa, R., & Takabayashi, J. (2008). Direct fungicidal
activities of C6-aldehydes are important constituents for defense responses in
Arabidopsis against Botrytis cinerea. Phytochemistry, 69(11), 2127-2132.
Liu, K., Tong, Z., Liu, L., & Feng, X. (2005). Separation of organic compounds from water
by pervaporation in the production of n-butyl acetate via esterification by reactive
distillation. Journal of Membrane Science, 256(1-2), 193-201.
MacLeod, AJ y de Troconis, NG (1982). Componentes volátiles del sabor de la
guayaba. Fitoquímica, 21 (6), 1339-1342.
56
Meyer, M., & Paltrinieri, G. (1993). Manual de elaboración de frutas y hortalizas. México:
Editorial trillas.
Pakdel, H., Pantea, D. M., & Roy, C. (2001). Production of dl-limonene by vacuum
pyrolysis of used tires. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 57(1), 91-107.
Patrignani, F., Iucci, L., Belletti, N., Gardini, F., Guerzoni, M. E., & Lanciotti, R. (2008).
Effects of sub-lethal concentrations of hexanal and 2-(E)-hexenal on membrane fatty
acid composition and volatile compounds of Listeria monocytogenes, Staphylococcus
aureus, Salmonella enteritidis and Escherichia coli. International journal of food
microbiology, 123(1-2), 1-8.
Pino, J. A., Marbot, R., & Vázquez, C. (2001). Characterization of volatiles in strawberry
guava (Psidium cattleianum Sabine) fruit. Journal of Agricultural and Food
Chemistry, 49(12), 5883-5887.
Quijano, C. E., & Pino, J. A. (2007). Characterization of volatile compounds in guava
(Psidium guajava L.) varieties from Colombia. Revista CENIC. Ciencias
Químicas, 38(3), 367-370.
Soares, F. D., Pereira, T., Marques, M. O. M., & Monteiro, A. R. (2007). Volatile and non-
volatile chemical composition of the white guava fruit (Psidium guajava) at different
stages of maturity. Food chemistry, 100(1), 15-21.
Stanciulescu, M., & Ikura, M. (2006). Limonene ethers from tire pyrolysis oil: Part 1:
Batch experiments. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 75(2), 217-225.
Utto, W., Mawson, A. J., & Bronlund, J. E. (2008). Hexanal reduces infection of tomatoes
by Botrytis cinerea whilst maintaining quality. Postharvest Biology and
Technology, 47(3), 434-437.
Utto, W., Mawson, A. J., Bronlund, J. E., & Wong, K. K. Y. (2005). Active packaging
technologies for horticultural produce. Food New Zealand, 5(2), 21-32.
Villalba, M., Yepes, I. M., & Paternina, G. S. A. (2006). Caracterización fisicoquímica de
frutas de la zona del Sinú para su agroindustrialización. Temas agrarios, 11(1), 15-
23.
Wu, D., Chang, W., Wen, X., Xiao, F., Li, J., Zhao, N., ... & Sun, Y. (2008). Synthesis of
methyl benzoate by methoxycarbonylation of acetophenone with dimethyl carbonate
over solid base catalysts. Fuel processing technology, 89(8), 803-807.
Yoo, S. K., Day, D. F., & Cadwallader, K. R. (2001). Bioconversion of α-and β-pinene by
Pseudomonas sp. strain PIN. Process Biochemistry, 36(10), 925-932.
57
CAPITULO IV
4. EL USO DE SISTEMAS DE CLARIFICACIÓN Y MEMBRANAS EN LA
INDUSTRIA DE JUGOS.
Los productores de jugos de frutos, para poder suplir productos más saludables, de buen
sabor y a precios competitivos tienden a usar cada vez más, principios de procesamiento
que tiendan a asegurar un daño mínimo sobre el alimento de forma de maximizar la
preservación de las características sensoriales y nutricionales de la materia prima, así como
una rápida producción con un rendimiento óptimo. Castro B. et al., (2010). La tendencia en
la producción de jugos de frutas a nivel internacional, es suplir productos cada vez más
saludables, de buen sabor y aroma y a precios competitivos usando principios de
procesamiento que maximicen la preservación de las características sensoriales y
nutricionales y posibiliten una rápida producción y un rendimiento óptimo.
Se puede lograr una buena clarificación del jugo por filtración a través de Tierras
Diatomeas o Perlitas. Ambas sustancias tienen excelentes cualidades filtrantes, pero
originan en el producto sabores secundarios, involucran costos significativos porque no
pueden se reusadas y se deben descartar luego de sus usos, muchas veces a alto costo. La
filtración por membranas presenta ventajas sobre procesos tradicionales de clarificación,
concentración y deacidificación de jugos, en economía de producción, calidad del producto,
condiciones de trabajo y residuos a disponer, siendo una tecnología limpia en franco
desarrollo y aplicación en la industria alimentaria mundial. Ahora la filtración por
membranas semipermeables engloba un grupo de tecnologías, mediante las cuales especies
en solución se separan, concentran o fraccionan. Estas membranas actúan como una barrera
selectiva, permitiendo que algunas especies (moléculas, partículas, microorganismos), con
ciertas características específicas (tamaño, velocidad de difusión, carga eléctrica) las
atraviesen, mientras que otras son rechazadas).
Actualmente para la clarificación de jugos dentro de los procesos de separación por
membranas la ultrafiltración es el modo dominante. Estas membranas esencialmente
58
retienen los materiales (en especial polisacáridos) que son los responsables de los
fenómenos de turbidez y sedimentación que afectan al jugo almacenado.
Otras variables son los Fenómenos de transporte en los procesos de membrana se han
estudiado en teoría con el laboratorio de los módulos de membrana de escala
continuamente alimentado con zumo de fruta, cerveza, vino y otras bebidas. En una amplia
gama de tipos de corte, éstas pueden ser consideradas como fluidos no newtonianos
comportarse reológicamente de acuerdo con una ecuación de la ley de potencia (Sin et al.,
2006).
La dependencia de la viscosidad aparente y, por tanto, del coeficiente de difusión en la
concentración también se ha tenido en cuenta. La polarización de concentración es un
fenómeno típico de las la operación de la membrana que debe mantenerse dentro de
aceptables límites. La permeabilidad hidráulica de la membrana, número de Reynolds
generalizado y fluido propiedades reológicas se demostró que jugar un papel crucial en el
rendimiento del sistema. Ambos, el coeficiente de difusión y la velocidad de flujo libre son
críticos para evaluar el desempeño de la membrana (Sin et al., 2006).
Algunas ventajas que ofrece el proceso de utilizando membranas son: reducción del tiempo
de la clarificación, la simplificación del proceso de aclaración, un aumento en la cantidad
de aclarar jugo; la posibilidad de funcionar a temperatura ambiente y la preservación de la
frescura del jugo, aroma y valor nutricional y la mejora de la calidad del producto final a
través de la eliminación de sustancias extrañas y una mejora en la producción proceso. Un
estudio comparativo de la ultrafiltración y la concentración térmica de jugo de naranja se
llevó a cabo. Los resultados obtenidos en las pruebas experimentales mostraron que los
jugos concentrados por la tecnología de membrana conservaron su color y la mayor parte
de su aroma, mientras que ocurrió lo contrario con la concentración térmica.
Así, fue posible sugerir un enfoque integrado proceso de membrana que se inicia con el
jugo para la obtención zumos concentrados de alta calidad y de alta valor nutricional. La
fase fibrosa residual, que no pasa en la membrana porosa, podría estabilizarse y volver a
utilizar para la preparación de las bebidas enriquecidas con fibra. La concentración de jugo
59
de piña por ósmosis inversa precedida por la microfiltración, el jugo fresco se hidroliza con
una combinación de enzimas pectolíticas y celulolíticas de los preparados de antes de la
membrana de filtración (Severo et al., 2007).
4.1 Sistema de clarificacion por membrana en la industria de alimentos
Los procesos con membranas se han convertido en la mejor herramienta en las industrias de
alimentos en los últimos 25 años. Las principales aplicaciones de membranas son en la
industria láctea (cerca del 40%, de los cuales más del 10% son usadas en la estandarización
de proteínas lácteas), seguidas de las bebidas (vino, cerveza, jugos de frutas, etc.) y los
productos del huevo (2%). Otros campos emergiendo son: jugos y concentrados de frutas y
vegetales, aguas residuales, co-productos (recuperación y reciclaje de sangre en mataderos)
y fluidos técnicos (Daufin et al., 2001).
Las técnicas de filtración por membrana han adquirido gran auge para numerosas
aplicaciones, incluyendo muchas en la industria de alimentos. El mayor uso se encuentra en
las bebidas. En la industria de bebidas se están utilizando las técnicas de filtración por
membrana para la clarificación de vinos, jugos y para la recuperación de azúcares en
exceso (Avilés, 2006). De acuerdo a Severo et al. (2007), el proceso de membrana se ha
utilizado para aumentar el tiempo de almacenamiento y concentrado de jugo de frutas. Se
ha estudiado la la estabilidad física, química y microbiológica de aclarar de jugo de acerola
(Malpighia punicifolia L), obtenido por proceso de membrana. se puede observar un
aumento en la concentración de vitaminas en los zumos de frutas de fruto de la acerola
tratados por procesos de membrana. Los procesos de membrana son esencialmente un
proceso de separación basado en propiedades moleculares. Una membrana es una lámina
fina de material que actúa como un filtro muy específico que dejará pasar unas sustancias
(usualmente agua u otro líquido importante), mientras que retiene otras, como sólidos
suspendidos y otras materias. El flujo impulsor a través de la membrana se debe a la
aplicación de una fuerza motriz, como puede ser la aplicación de baja o alta presión, el
mantenimiento de un gradiente de concentración a ambos lados de la membrana o la
60
introducción de un potencial eléctrico. De esta forma se rompe el equilibrio entre fases, el
cual trata de compensar el flujo atravesando la membrana. La filtración por membrana se
utiliza para purificar o concentrar disoluciones y suspensiones o bien para fraccionar una
mezcla de varios solutos y se puede utilizar como una alternativa a la floculación, las
técnicas de purificación de sedimentos, la adsorción (filtros de arena y de carbón activado,
intercambiadores iónicos), extracción o destilación (Sánchez, 2007).
Dentro de la tecnología de membrana encontramos técnicas como la microfiltración y
ultrafiltración, cuyo principio es la separación física. Es el tamaño de poro de la membrana
lo que determina hasta qué punto son eliminados los sólidos disueltos, la turbidez y los
microorganismos. La microfiltración y la ultrafiltración son procesos dependientes de la
temperatura, que retienen sólidos disueltos y otras sustancias del agua en menor medida que
la nanofiltración y la ósmosis inversa (Daufin et al., 2001).
Con la ultrafiltración, se separan los coloides, partículas y especies solubles de elevada
masa molecular (1000-80000 u.m.a). Para la eliminación completa de los virus, se requiere
la ultrafiltración, mientras que con la microfiltración solo se eliminarían parte de ellos. Los
poros de las membranas de ultrafiltración pueden retirar de los fluidos partículas de 0.001 a
0.1 µm aproximadamente. La ultrafiltración también puede aplicarse para el pretratamiento
de agua antes de la nanofiltración o de la ósmosis inversa (Daufin et al., 2001). Ejemplos de
campos en los que se aplica la ultrafiltración son:
- La industria de productos lácteos (leche, queso).
- La industria alimentaria (proteínas).
Las membranas usadas para la microfiltración tienen un tamaño de poro de 0.1 – 10 µm.
Estas membranas de microfiltración retienen todas las bacterias. Parte de la contaminación
viral es atrapada en el proceso, a pesar de que los virus son más pequeños que los poros de
la membrana de microfiltración. Esto es debido a que los virus se pueden acoplar a las
bacterias. La microfiltración sirve para filtrar un efluente, extrayendo un filtrado estéril y
libre de sólidos suspendidos y permite retener partículas tales como coloides, levaduras,
bacterias, emulsiones, etc. Para separar partículas de tamaño más importante, no es
61
necesario utilizar la filtración tangencial, y entramos de nuevo en el campo de la filtración
clásica (Sánchez, 2007).
Algunos ejemplos de aplicaciones de la microfiltración son: Aclaración de zumos de
frutas, vinos y cerveza; Separación de bacterias del agua (tratamiento biológico de aguas
residuales); Tratamiento de efluentes; Separación de emulsiones de agua y aceite;
Esterilización por frío de bebidas y productos farmacéuticos; Pre-tratamiento del agua para
nanofiltración y ósmosis inversa; Separación sólido-líquido para farmacias e industrias
alimentarias. Los procesos de membranas son atractivos para el procesamiento de jugos de
frutas debido a la preservación de sus características nutricionales y sensoriales. Estos
procesos tienen ventajas tales como la de obtener jugos con alta calidad, por la disminución
de turbidez y la posible esterilización (Campos et al., 2002).
4.1.1 Microfiltracion / clarificación
Dado que los procesos térmicos en gran medida afectan a las características de los zumos
de frutas, la microfiltración puede ser una alternativa a la preservación y la conservación de
los zumos de frutas, ya que no implican el uso de tratamiento térmico (Carneiro et al.,
2002). Otros tratamientos utilizados es la micro filtración Cruzada (CMF) la cual ha sido
aplicado con éxito en algunos jugos muy termosensibles, resultando en el jugo clarificado
microbiológicamente estabilizado que conserva la mayor parte del aroma original de la
fruta (Vaillant et al., 2005).
4.1.1.1 Ventajas de la microfiltración: En relación con los procesos térmicos son el uso
de temperaturas suaves y las condiciones de presión, que mantienen la calidad nutricional y
los atributos sensoriales de los productos (Carneiro et al., 2002). La microfiltración puede
reducir el consumo de enzimas, eliminar los agentes clarificantes y problemas asociados
(Wang et al., 2005).
4.1.1.2 Desventajas de la microfiltración: Es la disminución del flujo de permeado a lo
largo del tratamiento (incrustaciones), causado por la retención de algunos componentes de
los piensos en la superficie de la membrana o en los poros de la membrana. (Carneiro et al.,
62
2002) los flujos de jugo permeado son bajos en comparación con los observados con agua
pura, un resultado directo de ensuciamiento de la membrana (Riedl et al.,1998).
La mayoría de los trabajos publicados sobre la clarificación de los jugos por membrana se
ha realizado utilizando polisulfona anisotrópica. Sin embargo, otros tipos de materiales
como polímeros de poliamida, Fluoropolimero-Mers, y el polipropileno también se han
utilizado (Riedl et al., 1998).
El uso de la ultrafiltración como una alternativa simplifica la operación de proceso y
resultado en el aumento en la producción de jugos, mejor calidad del producto y la
prevención de filtrado de las ayudas que son costosos y plantean problemas de eliminación
(He et al., 2007). Durante la microfiltración de jugos de pulpa la pudrición es causada por
pectinas, taninos, proteínas, almidón, hemicelulosa y celulosa. Por lo tanto, es importante
llevar a cabo acciones para minimizar las incrustaciones, como la hidrólisis enzimática
antes de la filtración por membrana (Carneiro et al., 2002).
4.1.2 Clarificación de jugos por ultrafiltración
De acuerdo con Cheryan (1986), la ultrafiltración tiene como principio básico la separación
de moléculas de acuerdo al tamaño o valor de corte por peso molecular (Molecular Weight
Cutoff; MWCO) de la membrana, produciendo un permeado y un retentado. En el proceso
de ultrafiltración se aplica presión en la alimentación y la solución fluye paralela (cross-
flow o filtración tangencial) a la superficie de la membrana y el permeado pasa a través de
ella. Algunas veces se puede realizar en el sistema contra flujo de la solución, minimizando
el ensuciamiento y la concentración de la polarización (Avilés, 2006). Para que el proceso
de ultrafiltración sea un método de clarificación conveniente este debe procesar grandes
volúmenes de filtrado en un corto periodo de tiempo manteniendo o mejorando la calidad
del mismo. Mientras mayor sea el tamaño del poro, generalmente mayor es el flujo debido
a la baja resistencia. Si hay partículas presentes, el flujo no aumenta proporcionalmente al
tamaño del poro debido al ensuciamiento de la membrana (Avilés, 2006).
63
Además de la eficiencia del proceso, la calidad del jugo se debe mantener para que sea un
método eficaz de aclaración. Esto se logra cambiando el tamaño del poro de la membrana
o reduciendo el peso molecular-off (MWCO). A medida que aumenta el tamaño de poro,
los componentes de menor peso molecular atraviesan la membrana, dando lugar a un color
más oscuro, mayor turbidez y la formación de neblina. En ensayos de jugos de manzana
(UF) mostraron diferencias en la turbidez, color, Browning, fenoles totales y aroma /
compuestos de sabor en función de la (MWCO) utilizados, membranas polisulfonadas con
un corte molecular (MWCO) de 50 kDa.
Las principales alteraciones en las muestras de jugo que es almacenado a temperatura
ambiente, se produjeron en la turbidez, color, la bruma y los atributos sensoriales. Las
temperaturas más altas de almacenamiento pueden causar un mayor deterioro de la calidad
debido a la mayor velocidad de reacción. La polimerización de los fenoles y la interacción
con otros componentes (proteínas, por ejemplo) puede llevar a la bruma y la turbidez en
jugos de frutas (De Brujin et al., 2003).
En adición al flujo, el tamaño del poro de la membrana o MWCO puede influir en la calidad
del jugo. Al aumentar el tamaño del poro, compuestos de bajo peso molecular como
azúcares, componentes de color y precursores potenciales de turbidez son más propensos a
pasar por la membrana causando efectos adversos a la calidad del producto (Avilés, 2006).
La producción de jugo de manzana clarificado y estable es un tema de interés para las
industrias de bebidas. El paso que sigue siendo una aclaración de largo y discontinuo
implica la adición de una gran cantidad de enzimas pectolíticas y aclarar los agentes (como
la gelatina) para el zumo recién exprimido para inducir la precipitación de las proteínas y
otras materias en suspensión en 15-20 h. Tratamientos de clarificación fueron seguidas por
una etapa de separación por lo general consiste en la decantación y la filtración clásica en el
filtro-prensa (Lea, 1995). El desarrollo de los procesos de separación por membrana para
sustituir el enfoque tradicional ha permitido la automatización de toda la producción que
resulta en menores requerimientos de mano de obra y un tiempo de proceso
considerablemente más corto que el proceso tradicional (Rao et al., 1987; Ben Amar et al.,
1990). Sin embargo, el rendimiento de los procesos de separación por membrana, se ve
64
influida por el flujo de permeado disminuyendo con el tiempo, que es debido a la
membrana de las incrustaciones. En algunos casos, la disminución del flujo de permeado
hace que los procesos de separación por membrana, poco atractivo para la clarificación de
jugo de manzana (Araya et al., 2008).
Las componentes que no son de azúcar en el jugo como proteínas, polisacáridos, ceras y
gomas son conocidas como causantes de ensuciamiento en la membrana. Dos fenómenos
limitantes que pueden ocurrir al trabajar con procesos de filtración por membranas son la
polarización de la concentración y el ensuciamiento. La polarización de la concentración es
una acumulación en la superficie de la membrana de los compuestos rechazados. Esta
acumulación ocurre en forma de un gradiente de concentración adyacente a la membrana.
Esto causa una disminución el flujo y la retención y un aumento en el ensuciamiento. El
ensuciamiento es una deposición de material tanto del lado del retenido como dentro de los
poros de la membrana. Al trabajar con procesos de filtración por membrana se puede
determinar la constante de permeabilidad (Ap), la cual es la cantidad de permeado que pasa
por un área en un tiempo determinado al aplicarle resión. Al medir este valor se determinan
las condiciones óptimas de operación del proceso (Avilés, 2006).
4.1.3 Osmosis inversa
Consiste en aplicarle a la disolución concentrada una presión superior a la osmótica,
produciéndose el paso de disolvente (agua) desde la disolución más concentrada a la más
diluida hasta alcanzar un nuevo equilibrio. Usando esta técnica, se elimina la mayor parte
del contenido en sales del agua.
La ósmosis inversa es un proceso impulsado por la presión de membrana que puede ser una
alternativa para la concentración de jugo, ya que no implican un cambio de fase o el uso de
altas temperaturas. Las principales ventajas de la concentración de ósmosis inversa son la
consecución de productos de alta calidad debido a las bajas temperaturas operación, lo que
resulta en el mantenimiento del aroma, nutrición, y los compuestos de sabor, menor
65
consumo de energía y la utilización de instalaciones compactas, de fácil operación (Terrine
et al., 2010).
4.2 Clarificación por flotación de partículas
Durante los últimos años, la clarificación de procesos basados en la flotación de partículas
ha ganado popularidad en la industria alimentaria. En Canadá, el sistema de «Clarifruit» fue
desarrollado para la producción de jugo de manzana clarificado, este nuevo método
aumenta el rendimiento 2-5% en 2 horas o menos. El sistema se basa en la flotación de las
partículas en suspensión con un flujo saturado de nitrógeno. El principal inconveniente de
estos sistemas es que por lo general gran cantidad de floculante o agente clarificante se
requiere antes de la etapa de flotación para obtener una clrificación eficiente del jugo de
manzana (Araya et al.,2008).
4.2.1 Electroflotación
La Electroflotación (EF) podría representar una alternativa viable para la clarificación de
jugo de manzana. EF es un proceso de separación sólido / líquido sobre la base de la
suspensión de las partículas por burbujas de gas (hidrógeno y oxígeno) generados en la
superficie de los electrodos, que están inmersos en el jugo de manzana, por la aplicación de
una corriente. En comparación con las técnicas de flotación, el EF tiene la ventaja de
generar pequeñas burbujas de gas de tamaño homogéneo, lo que daría lugar a un proceso de
clarificación más eficiente. Por otra parte, también es posible controlar la concentración de
burbujas en el sistema mediante la variación de la densidad de corriente (Pinelo et al.,
2010).
4.3 Clarificación enzimática
Las enzimas son proteínas que biocatalizan complejos de gran especificidad y eficiencia,
producidos por las células de organismos vivos, que aumentan la velocidad de las
reacciones biológicas a través de vías bien definidas y cuya actividad está sujeta a
regulación (Schmidt & Pennacchiotti, 2001).
66
Las propiedades de las enzimas derivan del hecho de ser proteínas y de actuar como
catalizadores. Al ser proteínas, las enzimas están sujetas al efecto de condiciones
fisicoquímicas tales como:
• Temperatura: los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas, por
cada 10°C de incremento, la velocidad de reacción se duplica. Sin embargo, al ser
proteína, a partir de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar. La
temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima
(Conn et al, 1976).
• pH: la mayoría de las enzimas son muy sensibles a los cambios de pH. Desviaciones
de pocas décimas por encima o por debajo del pH óptimo pueden afectar
drásticamente su actividad. Como ligeros cambios del pH pueden provocar la
desnaturalización de la proteína, los seres vivos han desarrollado sistemas más o
menos complejos para mantener estable el pH intracelular: los amortiguadores
(Doran, 1998).
• Cofactores: son sustancias no proteicas que requieren las enzimas para su función y
colaboran en la catálisis. El cofactor pueder ser órganicos como los prostéticos
(citocromos, hemo, flavina, retinal, etc.) y las coenzimas (NAD, NADP, FAD, ATP,
CoA, Vitaminas), o inorgánicos como los iones o moléculas inorgánicas (Cu++,
Fe++, Zn++, Ca++, Mn++, Na+, K+) (Gacesa & Hubble, 2000).
• Concentración de enzima: la actividad enzimática de forma general es directamente
proporcional a la concentración de la enzima (Conn et al., 1976).
• Concentración de sustrato: incrementos muy altos de sustrato no afectan la
velocidad de la actividad enzimática, esta se hace independiente de la concentración
de sustrato (Gacesa & Hubble, 2000).
67
Las enzimas vuelven los procesos eficientes y menos costosos, en muchos casos, ya que
tienen un alto grado de especificidad y adaptabilidad (suaves condiciones de trabajo)
(Carrera, 2003; Cortés, 2004).
Para los productos clarificados, filtración y homogeneidad son dos características
importantes, que son alcanzados por la eliminación completa de todos los sólidos en
suspensión. Los sólidos en suspensión son principalmente polisacáridos (pectina, celulosa,
hemicelulosa, lignina y almidón), proteínas, tanino, los metales y los microorganismos. Po
ejemplo el jugo de zapote crudo obtenido después de la extracción con agua caliente es
turbio, de color marrón amarillento, muy viscoso y tiende a resolver durante el
almacenamiento, que requieran el uso de enzimas para aclarar el jugo (Sin et al., 2006).
Ahora bien, la turbidez y la viscosidad de zumo de Banano son causadas principalmente
por los polisacáridos en el jugo como la pectina y el almidón. La separación de pectinas en
el proceso de clarificación es más difícil debido a su estructura molecular. Para el control
de pectina utilizando enzima pectinasa efectivamente podría aclarar los zumos de frutas
(Ceci & Lozano, 1998), la Pectinasa hidroliza la pectina y causa complejos de proteínas a
flocular. El jugo resultante tiene una cantidad mucho menor de pectinas y una menor
viscosidad, que facilita el proceso de filtración posterior. La clarificación enzimática se ve
influenciada por una serie de variables, como la concentración de la enzima, temperatura y
tiempo de incubación del tratamiento (Lee et al., 2006).
Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas
industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales, con
una gran variedad de actividades para ser utilizadas en la elaboración de alimentos. En tabla
4.1 se presentan algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la
industria de vegetales.
68
Tabla 4.1. Aplicaciones de las enzimas en la industria de Alimentos. Fuente:
Enzima Fuente Aplicaciones
α-amilasa
bacteriana
Bacillus cereus, circulans,
megateriam y polymyxa;
Streptomyces sp.
Degradación del almidón en maltosa
y jarabes de glucosa para ser usados
en alimentación y bebidas y en la
producción de alcohol.
α-amilasa
fúngica
Aspergillus oryzae y niger Licuefacción del almidón, frutas y
verduras (Carrera, 2003).
α-galactosidasa Aspergillus niger, Mortierella
vinacea, Saccharomyces
cerevisiae
Capaz de hidrolizar oligosacáridos
en el refinado de azúcar.
Normalmente usada en el
procesamiento de soja, alimentos
para animales a base de soja y
suplementos dietéticos.
β-glucanasa Bacillus subtilis y circulan;
Aspergillus niger y oryzae;
Penicillium emersonni y
Saccharomyces cerevisiae
Hidrólisis de polisacáridos en la
extracción del zumo de frutas y otros
productos a partir de plantas, por
ejemplo, aromas (Gacesa & Hubble,
2000).
Celulasa Trichoderma reesei y
longibrachiatum; Aspergillus
niger, oryzae, phoenicis y
wentii y Mucor miehei
Es capaz de hidrolizar la celulosa.
Usada en el procesado de las frutas y
verduras (Gacesa & Hubble, 2000).
Glucosa
isomerasa
Actinoplanes missouriensis;
Bacillus coagulans;
Streptomyces albus,
olivaceus, olivochromogenes
y phaechromogenes; y
Arthobacter sp.
Isomerización de glucosa en jarabes
ricos en fructosa.
Glucosa
oxidasa
Aspergillus niger;
Penicillium glaucum, notatum
y chrysogenium
Convierte la glucose (dextrosa) en
ácido glucónico. Normalmente usada
en la industria alimentaria y de
bebidas para detener el
descoloramiento no enzimático y
para actuar como localizador de
oxígeno.
Naraginasa Aspergillus niger Eliminación del sabor amargo de los
69
zumos cítricos.
Pectinasa Aspergillus niger, ochraceus
y oryzae; Rhizopus oryzae;
Trichoderma reesei y
Penicillium simplicissium
Una enzima capaz de hidrolizar la
pectina de la fruta. Normalmente
usada en la producción de jugos de
frutas y vino (Cortés, 2004).
Pululanasa Klebsiella aerogenes y
Bacillus sp.
Desramificación del almidón durante
la formación de jarabes de glucosa
Papaína Papaya (Carica papaya) Capaz de una amplia especificidad
de hidrólisis de proteínas sobre una
extensa gama de pH. Normalmente
usada como ablandador de carne y
en la producción de alimentos para
animales domésticos
Bromelina Piña (Ananas comosus) Es empleada como agentes para
obtener carne tierna.
Ficina Higuera (Ficus carica) Producción de extractos de
levaduras, cerveza resistente a la
congelación, panadería, cuero,
textiles, farmacéuticos y procesado
de alimentos para animales y
hombres incluyendo el
ablandamiento de carnes.
4.4 INVESTIGACIONES Y APLICACIONES EN ALIMENTOS.
La Tecnología de membrana está aumentando su importancia en las refinerías de
oligosacáridos, por ejemplo, en la separación de los compuestos de mayor peso molecular
por ultrafiltración (UF) y microfiltración. En este campo, bajo MWCO UF y nanofiltración
(NF) puede proporcionar una alternativa comercial a la cromatografía para la purificación y
concentración de oligosacáridos (Vegas et al., 2008). La aplicación del proceso de
microfiltración para los zumos de frutas produce dos fracciones: un aclarado y el
(permeado) y una pasta de concentrado fibroso (retenido) que ya se aplica en escala
industrial de frutas como la manzana, pera, uva, naranja y limón. (Carneiro et al., 2002).
70
Existen resultados de jugo de melón clarificado que fue muy similar a la de jugo inicial, a
excepción de sólidos insolubles y los carotenoides, que se concentraron en el retenido. El
flujo de permeabilidad media fue relativamente alto (alrededor de 80 L/ h), con extracción
continua de retenido en una relación de reducción volumétrica de 3 (Vaillant et al., 2005).
La aplicación de CMF al zumo de melón aún no ha sido reportada. Se ha encontrado que el
jugo claro se presenta propiedades físico-químicas y nutricionales que son comparables con
el jugo de melón fresco, excepto por la ausencia de sólidos en suspensión y los
carotenoides, que se mantuvo totalmente concentrado en el retenido. El jugo clarificado
también se puede concentrar en las bajas temperaturas por la OE hasta un máximo de 550 g
TSS kg-1; para obtener un concentrado de jugo de melón, que también preserva las
principales características físico-químicas y nutricionales (Vaillant et al., 2005).
La concentración de jugo de piña por ósmosis inversa precedida por la microfiltración fue
estudiada y evaluada industrialmente. El jugo fresco se hidroliza con una combinación de
enzimas pectolíticas y de celulolíticas de los preparados antes de la membrana de filtración.
El jugo de hidrolizado fue aclarado por microfiltración con un Diametro 0,3 mm de la
membrana polietersulfona en tres transmembranas a presiones de 20, 40 y 60 bar. A estas
presiones, los sólidos solubles contenidos aumentaron de 8,3°Brix hasta 16,0 °Brix,
26,2°Brix y el 30,8°Brix, el aumento de la acidez de 8,4 g de ácido cítrico /100 g de hasta
14,9 g, 30,1 gramos y 34,7 g cítrico acid/100 g, y el contenido de sólidos totales también
aumentaron de 8,1%, hasta 16,0, 26,0 y 30,9% para los jugos concentrados a 20, 40 y 60
bar, respectivamente (Severo et al., 2007).
En trabajos previos, se estudió la influencia del tamaño de los poros de la membrana y la
presión transmembrana en la clarificación de jugo de piña (Carvalho et al., 2000; Cameiro
et al., 2001). El proceso de aclaración de zumo de piña por microfiltración de flujo cruzado
asociado con un tratamiento enzimático fue considerada muy eficaz debido a la gran
reducción de la turbidez y la viscosidad, y por que no muestran cambios significativos en el
pH, la acidez, el azúcar y el contenido de sólidos solubles del jugo el cual fue independiente
de la presión transmembrana aplicada y el proceso utilizado, la microfiltración o
71
ultrafiltración, el análisis microbiológico del jugo de piña microfiltrada demostró que
estaba de acuerdo con los requisitos de la legislación brasileña para los zumos y bebidas
(Carneiro et al., 2002). Se ha evaluado el potencial de la destilación osmótica (DO) el
proceso de concentración para aclarar el jugo de kiwis en escala de laboratorio, teniendo en
cuenta el impacto sobre la calidad del producto, especialmente en términos de contenido de
ácido ascórbico y el total de actividad antioxidante (TAA). encontrandose que en el bajo
contenido de sólidos solubles totales (SST), la concentración de la decadencia de flujo de
evaporación es más atribuible a la dilución de la solución de extracción, mientras que, a
partir de un valor de TSS de 35 Brix, el flujo de evaporación depende principalmente de la
viscosidad del jugo y, en consecuencia, sobre la concentración de jugo (Cassano & Drioli,
2007). Ahora la Microfiltración (MF) ha reemplazado a la imposición de multas y de los
métodos convencionales de filtración para clarificar los zumos de frutas. La filtración por
membrana se ha aplicado a aclarar naranja pera y limón, carambola, kiwi, guayaba, piña y
jugos de fruta de la pasión. Se encontró que Tras la aclaración con MF, el jugo de cereza
mantiene una alta concentración de ácido ascórbico y se convierte en un atractivo color rosa
claro (Wang et al., 2005).
Al aclarar zumo de manzana mediante filtración por membrana sin hidrólisis enzimática y
el tratamiento previo de pasteurización se encontró que el pretratamiento enzimático y la
pasteurización de zumo de manzana tuvieron una influencia profunda en el permeado de
flujo y ensuciamiento de la membrana (He et al., 2007). UF y NF se han aplicado a la
recuperación de los oligosacáridos de la soja, en la separación de los fructooligosacáridos y
la en la transformación de la leche humana para la fabricación de soluciones de
oligosacáridos biológicamente activos con un contenido de lactosa reducida. NF y
membranas UF también fueron utilizados en punto muerto y los estudios de flujo cruzado
para la eliminación de los monosacáridos de galactooligosaccharide contiene soluciones
utilizando modelos de soluciones y mezclas de reacción, así como para la separación de los
oligosacáridos pectato de ambos compuestos de alto peso molecular (no pectato
hidrolizada) y compuestos de bajo peso molecular (ácido monogalacturonic y sacarosa.
Cerámica UF y las membranas NF se han utilizado para purificar los oligosacáridos de la
72
leche caprina en un tratamiento de dos pasos, mientras que un proceso en cascada similar se
ha utilizado para fraccionar oligoglucouronans utilizando un módulo de disco giratorio
(Vegas et al., 2008).
La aplicación de enzimas en los alimentos está regulada por organismos internacionales
como el Comité de Expertos en Aditivos para Alimentos (JEFCA) DE FAO/WHO y el
Codex de Químicos para Alimentos (FCC), que han estudiado y elaborado los lineamientos
para la aplicación de enzimas como aditivos, o como ayudantes de proceso. AMFEP en
Europa y ETA en EUA trabajan a nivel regional e internacional para armonizar las
regulaciones sobre enzimas. AMFEP, se asegura de que las enzimas utilizadas en alimentos
se obtengan a partir de microorganismos no patógenos y no tóxicos; y cuando la enzima se
obtiene por ADN recombinante, las características del microorganismo donador y receptor
se estudian profundamente (Cortés, 2004).
73
REFERENCIAS
Araya-Farias, M., Mondor, M., Lamarche, F., Tajchakavit, S., & Makhlouf, J. (2008).
Clarification of apple juice by electroflotation. Innovative Food Science & Emerging
Technologies, 9(3), 320-327.
Avilés S. (2006). Evaluación del uso combinado de membrana y reservativo para mejorar
la calidad de un cordial de parcha (passiflora edulis variedad flavicarpa). Tesis de
grado. Maestro en ciencias y Tecnología de Alimentos. Universidad de Puerto Rico.
Ben Amar, R., Gupta, B. B., & Jaffrin, M. Y. (1990). Apple juice clarification using
mineral membranes: fouling control by backwashing and pulsating flow. Journal of
food science, 55(6), 1620-1625.
Cameiro, L., Gomes, ES., Furtado, Matta, V.M., & Cabral, L.M.C. (2001). Processamento
de suco de abacaxi C.Vs.m ooth cayenne por microfiltrado e pasteurizado termico, IV
Simp6sio Latino-Americano de Ciencia de Alimentos, Campinas, SP, 277.
Campos, D. C. P., Santos, A. S., Wolkoff, D. B., Matta, V. M., Cabral, L. M. C., & Couri,
S. (2002). Cashew apple juice stabilization by microfiltration. Desalination, 148(1-3),
61-65.
Carneiro, L., dos Santos Sa, I., dos Santos Gomes, F., Matta, V. M., & Cabral, L. M. C.
(2002). Cold sterilization and clarification of pineapple juice by tangential
microfiltration. Desalination, 148(1-3), 93-98.
Carrera, J. (2003). Producción y aplicación de enzimas industriales. Facultad de Ciencias
Agropecuarias, 1(1), 9-15.
Carvalho, L.M.J., Silva, C.A.B., Deliza, R., Cabral, L.M.C., & Abadio, F.B.D. (2000).
Preferencia do consumidor por sucos de abacaxi clarificados. In: XVII Congress0
Brasileiro de Ciencia e Tecnologia de Alimentos. 8 a 1 O/8/00, Fortaleza, Ceara.
Livro de Resumos, v.
Cassano, A., & Drioli, E. (2007). Concentration of clarified kiwifruit juice by osmotic
distillation. Journal of Food Engineering, 79(4), 1397-1404.
Castro B., Cascardo C., Moreno D., Xavier L. (2010). Procesamiento de jugos de frutas por
membranas semipermeables.
Ceci, L., & Lozano, J. (1998). Determination of enzymatic activities of commercial
pectinases for the clarification of apple juice. Food Chemistry, 61(1-2), 237-241.
Cheryan, M. (1986). Ultrafiltration handbook. Technomic Publishing Co. Inc..
74
Conn, E. E., Stumpf, P. K., Bruening, G., & Doi, R. H. (1976). Bioquímica
fundamental (No. 572 572 C6B5 1976 CONN6 1976). Limusa.
Daufin, G., Escudier, J. P., Carrére, H., Bérot, S., Fillaudeau, L., & Decloux, M. (2001).
Recent and emerging applications of membrane processes in the food and dairy
industry. Food and Bioproducts Processing, 79(2), 89-102.
De Bruijn, J. P. F., Venegas, A., Martınez, J. A., & Bórquez, R. (2003). Ultrafiltration
performance of Carbosep membranes for the clarification of apple juice. LWT-Food
Science and Technology, 36(4), 397-406.
Doran, P. (1998). Principios de ingeniería de los bioprocesos. Editorial Acribia. Zaragoza,
España, 468.
Gacesa, P. y Hubble, J. 2000. Tecnología de la Enzimas. Acribia. Zaragoza. España. 327p.
He, Y., Ji, Z., & Li, S. (2007). Effective clarification of apple juice using membrane
filtration without enzyme and pasteurization pretreatment. Separation and purification
technology, 57(2), 366-373.
Lea, A. G. H. (1995). Apple juice. In D. Hicks (Ed.), Production and packaging of non-
carbonated fruit juices and fruits beverages (pp. 153−196). New York: Van Nostrand
Reinhold
Lee, W. C., Yusof, S. A. L. M. A. H., Hamid, N. S. A., & Baharin, B. S. (2006).
Optimizing conditions for enzymatic clarification of banana juice using response
surface methodology (RSM). Journal of food Engineering, 73(1), 55-63.
Pinelo, M., Zeuner, B., & Meyer, A. S. (2010). Juice clarification by protease and pectinase
treatments indicates new roles of pectin and protein in cherry juice turbidity. Food
and bioproducts processing, 88(2-3), 259-265.
Rao, M. A., Acree, T. E., Cooley, H. J., & Enis, R. W. (1987). Clarification of apple juice
by holllow fiber ultrafiltration: Fluxes and retention of odor-active volatiles. Journal
of Food Science, 52(2), 375–377.
Riedl, K., Girard, B., & Lencki, R. W. (1998). Influence of membrane structure on fouling
layer morphology during apple juice clarification. Journal of Membrane
Science, 139(2), 155-166.
Sánchez, F. (2007). Estudio y diseño de una planta de producción de membranas cerámicas
de coste reducido. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona.
86p.
75
Schmidt Hebbel, H., & Pennacchiotti Monti, I. (2001). Las enzimas en los alimentos: su
importancia en la Química y la Tecnología de los alimentos. Edición digital.
Severo Jr, J. B., Almeida, S. S., Narain, N., Souza, R. R., Santana, J. C. C., & Tambourgi,
E. B. (2007). Wine clarification from Spondias mombin L. pulp by hollow fiber
membrane system. Process Biochemistry, 42(11), 1516-1520.
Sin, H. N., Yusof, S., Hamid, N. S. A., & Rahman, R. A. (2006). Optimization of
enzymatic clarification of sapodilla juice using response surface
methodology. Journal of food engineering, 73(4), 313-319.
Terrine K; Gurak P; Cabral L, Matta V, Reynes M, Dornier M y Abreu F. (2010) Cashew
apple fruit (anacardium occidentale L. juice concentration by reverse osmosis. École
Nationale Supérieure des Industries Agricoles et Alimentaires, Montpellier, France.
Vaillant, F., Cisse, M., Chaverri, M., Perez, A., Dornier, M., Viquez, F., & Dhuique-Mayer,
C. (2005). Clarification and concentration of melon juice using membrane
processes. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 6(2), 213-220.
Vegas, R., Moure, A., Domínguez, H., Parajó, J. C., Alvarez, J. R., & Luque, S. (2008).
Evaluation of ultra-and nanofiltration for refining soluble products from rice husk
xylan. Bioresource technology, 99(13), 5341-5351.
Wang, B. J., Wei, T. C., & Yu, Z. R. (2005). Effect of operating temperature on component
distribution of West Indian cherry juice in a microfiltration system. LWT-Food
Science and Technology, 38(6), 683-689.
76
CAPITULO V
5. ANTIOXIDANTES UTILIZADOS EN LA INDISTRIA DE ALIMENTOS
5.1 Definicion
El término antioxidante se entiende como cualquier sustancia que evite la oxidación
(DRAE, 2009). El Código Alimentario los define como aquellas sustancias que por
separado o mezcladas entre sí, pueden utilizarse para impedir o retardar, en los alimentos y
bebidas las oxidaciones catalíticas y procesos que llevan a enranciamientos naturales
provocados por la acción del aire, luz o indicios metálicos. De una manera más breve
también se pueden definir como los aditivos que se usan para conservar los alimentos
retrasando el deterioro, que puede llevar a la rancidez o la decoloración, debida a la
oxidación. Los antioxidantes son sustancias que ayudan a prevenir la oxidación de las
células y pueden proceder de extractos naturales, alimentos con alta composición en activos
o de productos químicos. La oxidación celular destruye las células, y esta se produce como
consecuencia de la acción de los llamados radicales libres. Los antioxidantes empleados en
la preservación de alimentos pueden ser clasificados, según su origen, en dos tipos: los
naturales y los sintéticos. Entre los antioxidantes naturales que más se emplean como
preservantes se encuentran: el ácido ascórbico, el alfa-tocoferol y diversos derivados del
ácido rosmarínico. Tales compuestos pueden ser obtenidos: mediante extracción directa
desde sus fuentes naturales (donde existen en abundancia), o bien, mediante síntesis
química. Entre los antioxidantes no-naturales o sintéticos más empleados por la industria de
alimentos destacan: butil-hidroxitolueno (BHT; E 321), butil-hidroxianisol (BHA; E 320),
tert-butil-hidroquinona (TBHQ), etoxiquina (EQ), galato de propilo (E 310) y quelantes de
metales como EDTA y ácido cítrico.
Los antioxidantes pueden actuar por medio de diferentes mecanismos:
• Deteniendo la reacción en cadena de oxidación.
77
• Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o en el espacio de cabeza de
los envases.
Además, se conocen otras sustancias que actúan junto con los antioxidantes que se
denominan en el código alimentario como sustancias sinérgicas o agentes quelantes
(Cubero et al., 2002). En Chile Speisky et al., (2012) realizaron una primera base de datos
de más de 120 especies y variedades de frutas procedentes de la parte sur de Sudamérica,
en donde se reporta su contenido de antioxidantes como "oxygen radical absor-bance
capacity" (ORAC), indicando que el maqui (Aristotelia chilensis), la murtilla (Ugni
molinae) y el calafate (Barberis microphylla) poseían la mayor cantidad de antioxidantes,
siendo estas frutas endémicas de Chile. Posteriormente Gironés-Vilaplana et al., (2014),
describieron 5 frutos originarios de Latino América (açaí, maqui, papaya, noni y achuva)
con gran poder antioxidante. Sin embargo, la mayoría de estos frutos no han sido utilizados
en la conservación de carne ni productos cárnicos.
5.1.1 Antioxidantes naturales
Son aquellas sustancias que se encuentran presentes en la naturaleza, tales como el ácido
ascórbico (vitamina C) presente en muchos cítricos y los tocoferoles presentes en las grasas
vegetales, de ahí su frecuente uso en la producción de alimentos (Marchese, 2008). Estos
compuestos se pueden encontrar en frutas y hortalizas que se consumen en fresco y se
denominan nutrientes antioxidantes, cuyo consumo ayuda a reducir ciertas enfermedades,
las vitaminas C y E, el betacaroteno y el mineral selenio-pueden contribuir a aliviar los
síntomas del síndrome de fatiga crónica.
Estos nutrientes forman un verdadero equipo de fuerzas especiales que ayuda a las células a
defenderse de los radicales libres, las moléculas inestables que, además de producirse
naturalmente en el organismo, aumentan su número como consecuencia de los malos
hábitos, como fumar, tomar el sol y beber alcohol. Los radicales libres roban los electrones
de las moléculas sanas del cuerpo con el fin de mantener su propio equilibrio. Los
78
antioxidantes neutralizan a los radicales libres ofreciéndoles sus propios electrones y, en
consecuencia, protegen de los daños a las moléculas sanas (Agatston, 2004). Dentro de
estas sustancias se pueden englobar un grupo de vitaminas, minerales, colorantes naturales
y otros compuestos de vegetales y enzimas (sustancias propias de nuestro organismo que
intervienen en múltiples procesos metabólicos), que bloquean el efecto perjudicial de los
denominados radicales libres (Zudaire, 2004). Los antioxidantes son sustancias químicas
con acciones preventivas frente al estrés oxidativo (Montaña et al., 2003). Se denominan
antioxidantes todos aquellos elementos que tienen como función eliminar de nuestro
organismo los radicales libres (Lázaro, 2001). La mayoría de los antioxidantes se encuentra
en alimentos vegetales, lo que explica que incluir frutas, legumbres, verduras y hortalizas o
cereales integrales en nuestra dieta sea tan beneficioso (Asuero, 2001).
Dado que ciertos compuestos (acido ascórbico y tocoferoles) son antioxidantes muy
populares y su demanda no puede ser totalmente satisfecha mediante fuentes naturales, se
producen artificialmente. Hoy en día se puede copiar la estructura molecular de estos
compuestos con tal precisión que no hay diferencias en la estructura ni en los efectos de la
copia. Esto significa que estas sustancias "idénticas a las naturales" son en esencia iguales
que las originales (Marchese, 2008).
5.1.2 Antioxidantes artificiales
Estos compuestos se han creado con la necesidad de proteger a los alimentos de las
degradaciones oxidativas, ya que los antioxidantes naturales se degradan durante la
elaboración de estos.
5.2 Los radicales libres y la "oxidación"
La oxidación supone transferencia de electrones, es decir, pérdidas de cargas negativas. Se
produce mediante la participación de enzimas (catalasas y deshidrogenasas) que se
encuentran en las mitocondrias y actúan en varias etapas de la cadena respiratoria. Los
79
antioxidantes son sustancias químicas con acciones preventivas frente al estrés oxidativo.
Los radicales libres que se producen normalmente como consecuencia de la actividad
aeróbica celular, poseen un electrón impar muy reactivo, con potencialidad de dañar a un
gran número de moléculas biológicas (Montaña et al., 2003). Los radicales libres se
producen como resultado de la oxidación celular. Un número limitado y controlado de estos
elementos resulta beneficioso para el organismo, por su papel que desempeñan en el
organismo dentro del sistema inmunológico, dado que son capaces de eliminar
microorganismos patógenos. Cuando el número de radicales libres aumenta y se
inestabiliza produce resultados negativos. Así, por ejemplo, se ha visto la relación que
existe entre estas moléculas y ciertas enfermedades de carácter degenerativo, como
alteraciones del aparato circulatorio, del sistema nervioso y otras enfermedades muy
graves, como el cáncer, el SIDA o el envejecimiento precoz. Estos resultados negativos se
producen porque los radicales libres alteran el ADN de las células, impidiendo la
renovación celular o alterando su normal funcionamiento (Lázaro, 2001). Recientemente,
se ha podido atribuir el efecto de una dieta rica en frutas y hortalizas al alto poder de acción
contra los radicales libres o capacidad antioxidante que éstas exhiben. En efecto, los
antioxidantes naturales como las vitaminas C y E, compuestos fenólicos (que incluyen los
flavonoides), carotenoides y antocianinas poseen la capacidad de contrarrestar el efecto en
el organismo de los radicales libres, resultantes de las reacciones oxidativas que acompañan
el metabolismo y que pueden inducir cáncer, enfermedades cardiovasculares o
inmunodefíciencias, cataratas oculares, aterosclerosis, diabetes, artritis, envejecimiento y
disfunciones cerebrales (Pérez, 2003).
El desarrollo de muchas enfermedades crónicas y degenerativas, como el cáncer, la
enfermedad coronaria, el Alzheimer y el Parkinson, entre otras, podría estar causado, en
parte, por el estrés oxidativo. Las especies reactivas del oxígeno, los radicales libres,
pueden dañar a las proteínas, las grasas y el material genético. A pesar de que el cuerpo
humano ha desarrollado sistemas específicos para eliminar a estas sustancias peligrosas,
estos no son eficaces al cien por cien. La alimentación rica en hortalizas y frutas se
considera como una gran ayuda en la lucha contra los radicales libres, ya que algunos de
80
sus nutrientes y fitoquímicos se han revelado como potentes antioxidantes (Piñeiro, 2009).
Además, cabe destacar que la respiración en presencia de oxígeno es esencial en la vida
celular de nuestro organismo, pero como consecuencia de la misma se producen unas
moléculas, los radicales libres, que ocasionan a lo largo de la vida efectos negativos para la
salud a través de su capacidad de alterar el ADN (los genes), las proteínas y los lípidos o
grasas ("oxidación"). En nuestro cuerpo existen células que se renuevan continuamente (de
la piel, del intestino) y otras que no (células del hígado, neuronas). Con los años, los
radicales libres pueden producir una alteración genética sobre las primeras contribuyendo a
aumentar el riesgo de cáncer (mutación genética) o bien, reducir la funcionalidad de las
segundas (disminuye el número de mitrocondrias), lo que es característico del
envejecimiento (Zudaire, 2004). Los antioxidantes retrasan el proceso de envejecimiento
combatiendo la degeneración y muerte de las células que provocan los radicales libres. La
incapacidad de nuestro cuerpo para neutralizar los radicales libres a los que nos exponemos
diariamente nos obliga a recurrir a alimentos con las propiedades antioxidantes con
capacidad de neutralizarlos (Pineda et al., 1999).
Hábitos tan comunes como practicar ejercicio físico intenso, el tabaquismo, el consumo de
dietas ricas en grasas y la sobreexposición a las radiaciones solares, así como la
contaminación ambiental, Aumentan la producción de radicales libres (Asuero, 2001).
5.3 Nutrientes y sustancias no nutritivas que actúan como antioxidantes
Los estudios sobre antioxidantes se centran principalmente en la vitamina C, Vitamina E,
Beta-carotenos, flavonoides, Selenio y Zinc (Zudaire, 2004), que previenen la oxidación del
colesterol-LDL reduciendo el riesgo de alteraciones coronarias, además de tener efecto
anticancerígeno al inhibir la formación de sustancias carcinogénicas (Montaña et al., 2003).
A continuación, se presentan los compuestos de mayor relevancia y las características de
aquellos que encontramos en las frutas y verduras.
81
5.3.1 Vitamina C
La ingesta de vitamina C recomendada actualmente es de 50-60 mg/día, aunque los
expertos recomiendan que debería aumentarse, para cubrir las necesidades diarias de
vitamina C, provitamina A y otras hidrosolubles, se necesita tomar de 2 a 3 piezas de fruta
al día (Montaña et al. 2003). La vitamina C es soluble en agua, lo que significa que su
exceso se elimina a través de la orina. Su más alta concentración en los órganos corporales
se halla en las glándulas suprarrenales, partes del ojo, músculos y grasa corporal. Es la más
vulnerable ya que la destruyen múltiples factores como; el contacto con el oxígeno, el agua
clorada, el cobre de las tuberías, el contacto con la luz, la cocción (la destruye en un 40%),
la larga conservación y almacenamiento, dejar los vegetales en remojo y el humo del
cigarrillo (Lázaro, 2001).
La vitamina C es uno de muchos antioxidantes, al igual que otros dos antioxidantes bien
conocidos como la vitamina E y el betacaroteno. Los antioxidantes son nutrientes que
bloquean parte del daño causado por los radicales libres, subproductos que resultan cuando
el cuerpo transforma alimentos en energía (Guorong et al., 2009).
Fuentes alimentarias: guayaba, kiwi, mango, piña, caqui, cítricos, melón, fresas, bayas,
pimientos, tomate, brasicáceas (verduras de la familia de la col), frutas y hortalizas en
general.
En la (tabla 5.1) se muestra el contenido en vitamina C de algunas frutas
Tabla 5.1. Vitaminas hidrosolubles en frutas y hortalizas.
Hortaliza
Ác. Fólico
(µg)
Vitamina
C (mg) Fruta
Ác. Fólico
(µg)
Vitamina
C (mg)
Acelga 140,0 20,0 Albaricoque 5,0 7,0
Alcachofa - 7,6 Arándano 6,0 17,0
Apio 14,0 7,0 Cereza 8,0 8,0
Berro 214,0 87,0 Chirimoya - 18,0
Berenjena 31,0 5,0 Ciruelas 3,0 3,0
Calabaza 25,0 47,0 Dáctiles 21,0 3,0
Cebolla 16,0 28,0 Frambuesa 45,0 25,0
Col Bruselas 90,0 120,0 Granada* 9,0 4,0
82
Col lombarda 39,0 55,0 Kiwi* 35,0 89,0
Endibia 330,0 10,0 Mandarina 21,0 35,0
Espárrago 86,0 21,0 Manzana 1,0 4,0
Espinaca 78,0 52,0 Melocotón 3,0 8,0
Guisante 0,0 25,0 Melon 30,0 25,0
Judías verdes 60,0 24,0 Níspero 18,0 13,0
Lechuga 34,0 12,0 Papaya* 29,0 82,0
Perejil 170,0 190,0 Pera 11,0 3,0
Pimientos 11,0 131,0 Piña 11,0 20,0
Puerro 127,0 20,0 Plátano 22,0 10,0
Tomate 28,0 26,0 Sandía 12,0 40,0
Zanahoria 10,0 6,0 Uva 6,0 4,0
Fuente: Montaña et al., (2003).
Figura. 5.1. Estructura de la vitamina C. Adaptada de Pérez (2003).
A continuación, se relacionan algunos compuestos con actividad antioxidante:
5.3.2 Vitamina E (tocoferol)
La vitamina E (tocoferoles y tocotrienoles), de los cuales el más activo es el a tocoferol,
está presente en semillas, aceites de semillas, aceites vegetales, granos de cereales y frutas
y hortalizas (Montaña et al., 2003), ademas es un antioxidante que previene las
enfermedades, activa la circulación y acelera la cicatrización (Fiorentino et al., 2009).
Protege las membranas celulares de la oxidación mediante la protección de sus ácidos
grasos. Una falta de esta vitamina parece ser que produce cambios degenerativos en las
83
células de algunos tejidos como las de los músculos y el corazón (Lázaro, 2001).
Efectos beneficiosos de la vitamina E (Martínez et al. 2001):
• Quimiopreventivo, al ser antioxidante de los lípidos de la membrana celular, impidiendo
la iniciación y promoción de la carcinogénesis.
• Estimulador de la función inmune, al aumentar la producción de anticuerpos humorales y
células mediadoras de la respuesta inmune.
Fuentes alimentarias: aceite de germen de trigo, aceite de soja, germen de cereales o
cereales de grano entero, aceites de oliva, vegetales de hoja verde y frutos secos.
Figura. 5.2. Estructura vitamina E. Adaptada de Pérez (2003).
A continuación, se relacionan algunas vitaminas liposolubles (Tabla 5.2) encontradas en
frutas y hortalizas.
Tabla 5.2. Vitaminas liposolubles en frutas y hortalizas.
Hortaliza
Vitamina A
(Eq. Retinol, µg)
Vitamina E
(mg) Fruta
Vitamina A
(Eq. Retinol, µg)
Vitamina E
(mg)
Acelga - 0,03 Albaricoque 218,0 0,70
Alcachofa 16,7 0,19 Arándano 5,0 -
Apio 8,3 - Cereza 20,0 0,10
Berro 500 1,00 Chirimoya 0,0 -
Berenjena 5,17 1,00 Ciruelas 25,0 0,70
Calabaza 75 0,10 Dáctiles 1,4 -
Cebolla 3,3 0,05 Frambuesa 0,0 0,20
Col 35,8 0,90 Granada* 0,0 -
84
Bruselas
Col
lombarda 2,5 0,20 Kiwi* 16,0 -
Endibia 73,3 - Mandarina 44,0 0,22
Espárrago 52,5 2,00 Manzana 9,0 0,54
Espinaca 589,2 1,60 Melocotón 105,0 0,50
Guisante 50 5,00 Melon 223,0 0,10
Judías
verdes - 0,20 Níspero 53,5 -
Lechuga 59,2 0,50 Papaya* 22,0 -
Perejil 673,3 1,70 Pera 2,0 1,50
Pimientos 94 0,80 Piña 13,0 0,10
Puerro 122,5 0,70 Plátano 33,0 0,20
Tomate 106,7 0,80 Sandía 26,0 0,30
Zanahoria 1333 0,50 Uva Trazas 0,70
Fuente: Montaña et al. (2003).
5.3.3 Betacaroteno
Precursor de la vitamina A. El betacaróteno es un carotenoide. Se trata de un pigmento
vegetal que, una vez ingerido, se transforma en el hígado y en el intestino delgado en
vitamina A. Es un componente antioxidante que favorece la no aparición del cáncer,
especialmente el de pulmón, boca y estómago. También se ha demostrado que previene la
aparición de enfermedades del corazón. Además, como se transforma en vitamina A,
resulta una manera adecuada de beneficiarse de las propiedades de esta vitamina, sin el
peligro de intoxicación que puede suponer una sobreingestión de la misma (Lázaro, 2001).
Entre los carotenoides comunes se encuentran el α caroteno, β caroteno, γ caroteno, y
criptoxantina, a los que se les denomina provitaminas A y son responsables del color
amarillo-anaranjado de algunas frutas y verduras. El β caroteno es el más importante como
provitamina A. Su transformación a vitamina A se produce en la pared intestinal, se
absorbe pasando a almacenarse en el hígado, desde donde se va eliminando por hidrólisis
hacia el torrente circulatorio. La vitamina A mantiene un equilibrio fisiológico con la
vitamina D y con la E que puede romperse por una ingesta excesiva de alguna de ellas,
desencadenando acciones antagónicas (Montaña et al., 2003).
85
El beta-caroteno pertenece a la familia de los carotenoides presentes en los vegetales. El
organismo es capaz de transformarlo en vitamina A, de ahí su denominación "provitamina
A". El beta-caroteno posee conjuntamente las propiedades de la vitamina A y la de los
antioxidantes que actúan sobre los radicales libres. Más recientemente se ha reconocido su
acción sobre la prevención de las cataratas, su efecto beneficioso en procesos inflamatorios
y los relacionados con el proceso de envejecimiento. Por otro lado, podría jugar un
importante papel dentro de la prevención de ciertas patologías degenerativas, aunque se
necesitan más estudios (Zudaire, 2004).
La razón principal del extendido interés por el β caroteno son las evidencias que relacionan
esta vitamina con la prevención y tratamiento del cáncer, aunque todavía sus mecanismos
de acción no son bien conocidos, además de prevenir la oxidación de la fracción LDL-
colesterol (Martínez et al. 2001). Un exceso de betacaróteno lleva a un estado de
hipercarotenodermia, que se caracteriza por una coloraciónamarillenta de la piel, que es
inocua y desaparece sin secuelas cuando se deja de ingerir alimentos ricos en betacarotenos
(Lazaro, 2001).
Fuentes alimentarias de beta-caroteno: verduras de color verde o de coloración rojo-
anaranjado-amarillento y ciertas frutas (albaricoques, cerezas, melón y melocotón).
5.3.4 Flavonoides
Comprenden a los flavonoles, los antocianidoles y a las flavonas, colorantes naturales con
acción antioxidante que constituyen el grupo más importante de la familia de los
polifenoles, muy presentes en el mundo vegetal. Se ha demostrado que son factor protector
del sistema cardiovascular. Además, activan las enzimas glutation peroxidasa y catalasa,
antioxidantes naturales presentes de forma natural en nuestro organismo (Asuero, 2001).
Los flavonoides son compuestos fenólicos constituyentes de la parte no energética de la
dieta humana. Se encuentran en vegetales, semillas, frutas y en bebidas como vino y
cerveza. Se han identificado más de 5.000 flavonoides diferentes. Aunque los hábitos
86
alimenticios son muy diversos en el mundo, el valor medio de ingesta de flavonoides se
estima como 23 mg/día, siendo la quercitina el predominante con un valor medio de 16
mg/día. Estos contienen en su estructura química un número variable de grupos hidroxilo
fenólicos y excelentes propiedades de quelación del hierro y otros metales de transición, lo
que les confiere una gran capacidad antioxidante3, 4. Por ello, desempeñan un papel
esencial en la protección frente a los fenómenos de daño oxidativo, y tienen efectos
terapéuticos en un elevado número de patologías, incluyendo la cardiopatía isquémica, la
aterosclerosis o el cáncer (Martínez et al., 2002).
Estudios realizados con compuestos polifenólicos y especialmente los flavonóides
demuestran su capacidad antioxidante y su significativa contribución en la dieta, así como
su efecto en la prevención de diversas enfermedades tales como: enfermedades
cardiovasculares, cancerígenas y enfermedades neurológicas (KuskoskI et al., 2004). Los
flavonoides constituyen el grupo más importante dentro de los polifenoles, siendo los más
hallados en las plantas, con bajo peso molecular que comparten el esqueleto común de
difenil piranos. Esta estructura básica les permite presentar una multitud de sustituciones y
variaciones dando lugar a flavonoles, flavonas, flavanonas, flavanololes, isoflavonoides,
catequinas, calconas, dihidrocalcona, antocianidinas, leucoantocianidinas o, flavandiol,
proantocianidinas o taninos condensados (taninos no hidrolizables). Dentro de todos ellos,
las flavonas (p.e. apigenina, luteolina y diosmetina) y los flavonoles (p.e. quercetina,
mirecitina, kampferol) son los compuestos más abundantes en los vegetales, donde se
encuentran preferentemente en las capas más superficiales de verduras, frutas, cereales y
otras semillas, para proteger de la oxidación los tejidos de las capas inferiores (Zavaleta et
al., 2005).
En un principio, fueron consideradas sustancias sin acción beneficiosa para la salud
humana, pero más tarde se demostraron múltiples efectos positivos debido a su acción
antioxidante y eliminadora de radicales libres. Aunque diversos estudios indican que
algunos flavonoides poseen acciones prooxidantes, éstas se producen sólo a dosis altas,
constatándose en la mayor parte de las investigaciones la existencia de efectos
87
antiinflamatorios, antivirales o antialérgicos, y su papel protector frente a enfermedades
cardiovasculares, cáncer y diversas patologías (Martínez et al., 2002).
Los flavonoides y otros compuestos fenólicos presentes en este tipo de frutas han
demostrado poseer efectos anticarcinogénicos, antiinflamatorios, antihepatotóxicos,
antibacterianos, antivirales, antialérgicos y antitrombóticos. Algunos autores han reportado
que los flavonoides de la manzana presentan una fuerte actividad antioxidante contra
células cancerígenas de colon e hígado (Pérez, 2003). Los polifenoles son efectivos
donadores de hidrógenos, particularmente los flavonoides. Su potencial antioxidante es
dependiente del número y de la posición de los grupos hidroxilos y su conjugación, así
como de la presencia de electrones donadores en el anillo estructural, debido a la capacidad
que posee el grupo aromático de soportar el desapareamiento de electrones por
desplazamiento del sistema de electrones (KuskoskI et al., 2004).
Los criterios químicos para establecer la capacidad antioxidante de los flavonoides, son:
• Presencia de estructura O-dihidroxi en el anillo B; que confiere una mayor
estabilidad a la forma radical y participa en la deslocalización de los electrones.
• Doble ligadura, en conjunción con la función 4- oxo del anillo C41-42.
• Grupos 3- y 5-OH con función 4-oxo en los anillos A y C necesarios para ejercer el
máximo potencial antioxidante.
Siguiendo estos criterios, el flavonoide quercitina es el mejor, ya que reúne los requisitos
para ejercer una efectiva función antioxidante (Martínez et al, 2002).
Figura. 5.3. Estructura básica de los flavonoides y sistema de numeración. Adaptada de
Pérez (2003).
Fuentes alimentarias: brasicáceas, verdura de hoja verde, frutas rojas, moradas y cítricos.
88
5.3.5 Isoflavonas:
Están presentes en la soja y algunos de sus derivados como el tofu y el tempeh. Existen
estudios científicos que han demostrado que las mujeres asiáticas que consumen
habitualmente soja, presentan una menor incidencia de cáncer de mama y matriz que las
occidentales (Zudaire, 2004).
5.3.6 Acido alfa-lipoico.
Es un carotenoide extraído de algunas verduras y frutas, que ayuda a neutralizar los efectos
de los radicales libres en nuestro organismo potenciando las funciones antioxidantes de las
vitaminas C, E y del enzima glutatión peroxidasa. Abunda en el tomate crudo, pero está
más incluso más disponible en el tomate frito (Asuero, 2001).
5.3.7 Selenio:
Micronutriente antioxidante necesario para la actividad de la enzima glutatión peroxidasa
(Montaña et al., 2003). Frena el efecto nocivo de los radicales libres ya que forma parte de
la glutation peroxidasa, una enzima antioxidante propia del organismo. Ésta asegura la
destrucción del peróxido de hidrógeno, que se forma como consecuencia de la oxidación.
La función del selenio es evitar este proceso, al actuar sobre las células y las membranas
celulares. Este compuesto está vinculado con el sistema inmunológico porque es capaz de
aumentar la producción de glóbulos blancos. Por ello se estudia su acción protectora frente
al cáncer, las enfermedades cardiovasculares y el envejecimiento. Otras funciones
relevantes en las que participa son la neutralización del efecto de los metales pesados y
su participación en el metabolismo de los lípidos o grasas (Zudaire, 2008). Se le
relaciona con un menor riesgo de aparición de tumores de piel, hígado, colon y mama. Así
mismo está vinculado al funcionamiento de la glutation peroxidasa (Zudaire, 2004).
Fuentes alimentarias: carne, pescado, marisco, cereales, huevos, frutas y verduras, frutos
secos como la almendra marañon (Anacardium occidentale L)
5.4 Descripción de los antioxidantes más utilizados en la industria de frutas y
89
hortalizas
Sería imposible que existiera un verdadero mercado único de productos alimenticios, si no
hubiera normas armonizadas, que autorizaran y establecieran las condiciones del uso de
aditivos. En 1989, la Unión Europea adoptó una Directiva Marco (89/107/CEE), que
establecía los criterios para la evaluación de aditivos y preveía la adopción de tres
directivas técnicas específicas: la Directiva 94/35/CE relativa a los edulcorantes; la
Directiva 94/36/CE relativa a los colorantes y la Directiva 95/2/CE, relativa a los aditivos
alimentarios distintos de los colorantes y edulcorantes. Estas tres directivas establecen la
relación de aditivos que se pueden utilizar (excluyendo otros), los alimentos a los que se
podrían añadir y los contenidos máximos admisibles. El número E utilizado para la
nomenclatura de los aditivos indica que, este ha sido aprobado por la Unión Europea. Para
que pueda adjudicarse un número E, el Comité Científico tiene que evaluar si el aditivo es
seguro. El sistema de números E se utiliza además como una manera práctica de etiquetar
los aditivos permitidos en todos los idiomas de la Unión Europea.
A continuación, se muestra una tabla de los antioxidantes empleados como aditivos en la
industria alimentaria.
Tabla 5.3. Algunos Antioxidantes permitidos por la Unión Europea.
Antioxidantes
E 300 Áciso ascórbico
E 301 Ascorbato sódico
E 302 Ascorbato cálcico
Ésteres de ácidos grasos del ácido ascórbico
E 304 (i) Palmitato de ascorbilo
(ii) Estearato de ascorbilo
E 306 Extractom rico en tocofenoles
E 307 Alfa-tocofenol
E 308 Gammma-tocofenol
E 309 Delta-tocofenol
E 310 Galato de propilo
E 311 Galato de octilo
E 312 Galato de dodecilo
E 315 ácido eritórbico
E 316 Eritorbato sódico
90
E 320 Butilhidroxianisol (BHA)
E 321 Butilhidroxitoluol (BHT)
5.4.1 E-300 Ácido ascórbico (C6H8O6)
• E-301 Ascorbato sódico.
• E-302 Ascorbato calcico.
• E-304 Esteres de ácidos grasos de ácido ascórbico.
• E-304i) Palmiato de ascorbilo.
• E-304ii) Estearato de ascorbilo.
El ácido L-ascórbico es la vitamina C (Cubera et al., 2002); sin embargo, éste no puede ser
referido como suplemento vitamínico cuando en la etiqueta es descrito usando su
codificación E300 (Aditivos Alimentario, 2008).
Se obtiene industrialmente mediante reacciones químicas y procesos microbiológicos
(Cubero et al, 2002), a través de la fermentación bacteriana de la glucosa, seguido por una
oxidación química (Aditivos Alimentarios, 2008).
El ácido ascórbico y sus sales son muy solubles en agua (excepto el palmitato de ascorbilo
que es más soluble en grasas). Presenta un punto de fusión alrededor de los 190° C. Actúa
como reductor oxidándose a la forma dehidroascórbico (Cubero et al, 2002). Sus nombres
químicos son Ácido L-ascórbico, Ácido ascórbico, 2,3-Dideshidro-L-treo-hexono-1,4-
lactona, 3-Ceto-L-gulofuranolactona, además es un Sólido cristalino inodoro, blanco o
ligeramente amarillento que se utiliza como antioxidante y secuestrante, frecuentemente
combinado con HIDROXIANISOL BUTILADO, HIDROXITOLUENO BUTILADO O
GALATO DE PROPILO, que son regenerados en su presencia (Badui,2002). Se le
considera un regenerador de antioxidantes por su actividad como reductor (Cubero et al.,
2002). En algunos casos puede presentar efectos de reversión, lo que, debido a su carácter
hidrosoluble, hace que sea más empleado en productos vegetales o cárnicos que en grasas o
aceites. En este último caso deben usarse los esteres como el palmitato de ascorbilo. El E-
300 contribuye a evitar el oscurecimiento de la fruta cortada en trozos, por eso la limitación
91
de su uso está basada más en evitar el enmascaramiento de una mala manipulación que en
razones de seguridad (Cubero et al., 2002). La vitamina C y sus distintas sales se añaden a
refrescos, mermeladas, conservas vegetales y zumos, para su protección, ejemplo de esto es
su empleo en las conservas de aceitunas sin hueso (Aditivos Alimentarios, 2008).
5.4.2 E-301 Ascorbato de sodio (C6H7O6Na)
Se conoce químicamente como enolato de ceto-gulafuranolactona-L-sodio; L-ascorbato
sódico, vitamina C-sodio. Es un sólido cristalino inodoro, blanco o casi blanco, que se
oscurece al exponerse a la luz. Es la sal sódica del ácido ascórbico (vitamina c) es soluble
en agua y tiene una gran afinidad por el oxigeno, lo que la convierte en un útil antioxidante
y conservante, así como una buena fuente de vitamina C. Se utiliza principalmente como
mejorador del pan. Previene el pardeamiento de las frutas, así como la formación de
nitrosaminas en las carnes (Aditivos Alimentarios, 2008).
5.4.3 E-302 Ascorbato calcico (C12H14O12CA2H2O)
Se conoce químicamente como Ascorbato de calcio dihidrato, Sal cálcico de 2,3-
dideshidro-L-treo-hexono-1,4-lactona dihidrato. Es un polvo cristalino inodoro, blanco o
ligeramente amarillo grisáceo pálido. La sal cálcica del ácido ascórbico, se encuentra de
forma natural en la mayoría de frutas y vegetales. Comercialmente es producida a través de
la fermentación bacteriana de la glucosa, seguida por una oxidación química. Previene el
pardeamiento en las frutas, así como la formación de nitrosaminas en las carnes (Aditivos
Alimentarios, 2008). Las otras sales del acido ascórbico no se utilizan en frutas y vegetales
y se emplean en grasas y productos grasos debido a su afinidad con estos.
5.4.4 E-306 Extractos de origen natural ricos en tocoferoles
• E-307 Alfa-tocoferol
• E-308 Gamma-tocoferol
• E-309 Delta-tocoferol
92
Pertenecientes a la familia de la vitamina E. Se encuentran fundamentalmente en los frutos
secos, las semillas de girasol y los brotes de soja y maíz, y se utilizan esencialmente para
conservar aceites vegetales, margarina y productos derivados del cacao. Estas sustancias
son antioxidantes naturales, pero se sintetizan artificialmente para emplearlos como
aditivos en la industria alimentaria (Cubero et al., 2002).
5.4.5 E-310/E-312 GALATOS DE ALQUILO
• E-310 Galalo de propilo.
• E-311Galato de octilo.
• E - 3 1 2 Galalo de dodecilo.
Se utilizan mezclados con BHA y BHT para la protección de grasas y aceites comestibles,
con la excepción del aceite de oliva. De esta forma combinada también puede utilizarse en
repostería, galletería y conservas o semiconservas de pescado y en queso fundido (Cubero
et al., 2002).
5.4.6 E-315 Ácido eritórbico (C6 H8O6)
Sólido cristalino, blanco o ligeramente amarillo, que se oscurece gradualmente cuando se
expone a la luz. Químicamente se conoce como -Lactona del ácido D-eritro-hex-2-enoico,
Ácido isoascórbico, Ácido D-isoascórbico (Aditivos Alimentarios, 2008). Es el isomero
óptico del ácido ascòrbico. No tiene función vitamínica. El ácido eritórbico y sus sales
derivadas son fuertes agentes reductores.
Debido a su mayor estabilidad en medios ácidos se utiliza más como retardador de
oxidaciones y decoloraciones en productos vegetales que en otros alimentos de carácter
más neutro como aceites o grasas, también se utiliza como reductor del nitrito en productos
cárnicos (Cubero et al., 2002).
Figura 5.4. Estructura del ácido eritorbico
93
Figura 5.5. Estructura del eritorbato de sodio
5.4.7 E-316 Eritorbato de sodio (C6 H7O6 NaH2O)
Sólido cristalino blanco, que se conoce químicamente como Isoascorbato de sodio, D-
Isoascorbato de sodio, Sal sódica de 2,3-dideshidro-D-eritro-hexono-1,4-lactona, Enolato
sódico de 3-ceto-D-gulofurano-lactona monohidrato (aditivo alimentario). Se obtiene de la
fermentación del almidón de grado alimentario y presenta un efecto antioxidante muy
similar al ascorbato de sodio (Cubero et al., 2002). Es la sal sódica del ácido eritórbico, un
isómero sintético de la vitamina C (que sólo posee 1/20 de la actividad de dicha vitamina)
(aditivo alimentario). Al igual que el ácido ascórbico, el eritorbato sódico es un fuerte
agente reductor y muy soluble en agua. Es muy estable en forma seca, pero en solución es
fácilmente oxidado cuando se expone al aire y se ve acelerado este proceso por metales
pesados como hierro y cobre. Una forma de aplicación del eritorbato sódico es en
atmósferas modificadas (Cubero et al, 2002).
5.4.8 E-320 BHA y E-321 BHT
Otras dos sustancias empleadas como antioxidantes son el BHA (butilhidroxianisol, E-320)
y el BHT (butilhidroxitolueno, E-321). Que se utilizan para la protección de grasas y
aceites, el TBHQ (Terbutilhidroquinona) se usa para el mismo fin, pero no está certificado
por la Unión Europea más si se permite su uso en Estados Unidos
5.4.9 E-221/E-228 Sulfitos
94
• E-221 Sulfltu sódico.
• E-222Sulfito ácido de sodio.
• E-223 Meta bisulfito sódico.
• E-224 Metabisulfito potásico.
• E-226 Sulfilo ácido de calcio.
• E-227 Sulfito ácido de potasio.
Estos compuestos tienen uso como conservantes y también se les atribuye una capacidad
antioxidante. Su acción antioxidante evita coloraciones extrañas y no deseadas provocadas
tanto por pardeamiento enzimático (acción contra la polifenoloxidasa) o no enzimáticos
(reacción de Maillard). Se puede emplear en vegetales, frutas y verduras desecadas, zumos
de frutas, jarabes, concentrados, purés, etc (Cubero et al., 2002).
5.5 E-512 Cloruro estannoso
Puede utilizarse como aditivo exclusivamente para espárragos enlatados, aunque
prácticamente no se utiliza. El estaño se absorbe muy poco en el tubo digestivo, lo que
contribuye a su escasa toxicidad (Marchese, 2008). En Colombia el uso de antioxidantes
está regulado por el Ministerio de salud en la tabla 5.4 se muestran algunos productos.
Tabla 5.4 Antioxidantes empleados en los productos derivados de frutas
Productos derivados de frutas Antioxidante empleado
Jugos y pulpas de frutas,
Ácido ascórbico limitado por Buenas Prácticas de
Manufactura (BPM).
Cuando se declare como vitamina C en el producto, se
debe adicionar mínimo el 60% de la recomendación
fijada en la resolución No 11488 de 1984.
concentrados de frutas,
nectares de frutas y
refrescos de frutas
Fuente: Republica de Colombia. Ministerio de salud. Resolución numero 7992 de 1991.
Se debe tener en cuenta que la inocuidad de la mayor parte de los antioxidantes sintéticos
95
(como BHA, BHT, EQ, TBHQ y ciertos galatos) ha sido crecientemente cuestionada,
especialmente en las últimas décadas, como resultado de estudios que dan cuenta que, al ser
administrados en forma prolongada y en altas dosis, algunos de estos compuestos pueden
ser mutagénicos y/o carcinogénicos en animales de experimentación. Sin embargo, en la
actualidad, dada la efectividad, el bajo costo y la aún controversial evidencia de riesgo real
en humanos, los antioxidantes sintéticos siguen siendo empleados por sobre los
antioxidantes naturales como principales preservantes en la industria de alimentos. Aunque
se requiere aún de más investigaciones, la evidencia existente al día de hoy indica que, al
emplearlos en dosis menores a la IDA (Ingesta Diaria Aceptable), el uso prolongado de
aquellos antioxidantes sintéticos que son considerados GRAS (Generally Recognized As
Safe) no debería suponer un riesgo apreciable para la salud de la población.
96
BIBLIOGRAFÍA
Aditivos Alimentarios (2008). Disponible en: www.aditivos-alimentarios.com
Agatston Arthur (2004). La dieta South Beach. 405 páginas.
Asuero, A. (2001). Antioxidantes, los más recientes benefactores de la salud. Revista
consomer. Pag. 18-19.
Cubero, N., Monferrer, A., & Villalta, J. (2002). Aditivos alimentarios. Mundi-prensa,
pp.240.
DRAE, 2009
Fiorentino, A.; Mastellone, C.; Scognamiglio, M.; Cefarelli, G.; Caputo, R.; Monaco, P.
(2009). D-Tocomonoenol: A new vitamin E from kiwi (Actinidia chinensis)
fruits. Food Chemistry, 115(1), 187–192.
Gironés-Vilaplana A, Baena N, Villaño D, Speisky H, García-Viguera C, Moreno D.
(2014). Evaluation of Latin-America fruits rich in phytochemicals with
biological effects. J Funct Food; 7:599-608.
Guorong, D.; Mingjun, L.; Fengwang, M.; Dong, L. (2009). Antioxidant capacity and the
relationship with polyphenol and Vitamin C in Actinidia fruits. Food Chemistry
113(2), 557–562.
Kuskoski, E. M., Asuero, A. G., García-Parilla, M. C., Troncoso, A. M., & Fett, R. (2004).
Actividad antioxidante de pigmentos antociánicos. Food Science and
Technology, 24, 691-693.
Lázaro, R. (2001). Alimentación contra el envejecimiento. Revista consumer. Pag. 18-21.
Marchese (2008). Los sitios de la cocina de Pasqualino Marchese. Disponible en :<
http://www.pasqualinonet.com.ar/Antioxidantes.htm>
Martínez, A., Haza, A. I., & Morales, P. (2001). Frutas y verduras como agentes
preventivos en la dieta. I. Actividad antioxidante. Alimentaria, (319), 27-31.
Martínez-Flórez, S., González-Gallego, J., Culebras, J. M., & Tuñón, M. (2002). Los
flavonoides: propiedades y acciones antioxidantes. Nutrición hospitalaria, 17(6),
271-278.
97
MINISTERIO DE SALUD. RESOLUCION NUMERO 7992 DE 1991 (21 de julio de
1991) Por la cual se reglamenta parcialmente el Título V de la Ley 09 de 1979,
en lo relacionado con la elaboración, conservación y comercialización de Jugos,
concentrados, néctares, pulpas, pulpas Azucaradas y refrescos de frutas.
Montaña, M.; Sánchez, M. y Torija M. (2003). Nutrición y salud “Frutas y verduras fuente
de salud.” Monografía elaborada con el apoyo de la Fundación Sabor y Salud).
Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid. Madrid, España.
Speisky H, López- Alarcón C, Gómez, M, Fuentes J, Sandoval-Acuña C. (2012). First
Web-Based database on total phenolic and oxigen radical absorbance capacity
(ORAC) of fruits produced and consumed within the South Andes Region of
South America. J Agric Food Chem; 60:8851-59.
Pérez, A. (2003). Consumo de frutas y hortalizas: efecto benéfico de los compuestos
antioxidantes sobre la salud. Centro Nacional de Ciencia y Tecnología de
Alimentos.
Pérez Trueba, G. (2003). Los flavonoides: antioxidantes o prooxidantes. Revista Cubana de
Investigaciones Biomédicas, 22(1):48-57.
Pineda Alonso, D., Salucci, M., Lázaro, R., Giusseppe, M., & Ferro-Luzzi, A. (1999).
Capacidad antioxidante y potencial de sinergismo entre los principales
constituyentes antioxidantes de algunos alimentos. Revista Cubana Alimentación
y Nutrición, 13(2), 104-111.
Piñeiro, E. (2009). Los alimentos más antioxidantes. Disponible en internet en
http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2009/06/26/186257.php
Zavaleta, J., Muñoz, A. M., Blanco, T., Alvarado-Ortiz, C., & Loja, B. (2005). Capacidad
antioxidante y principales ácidos fenólicos y flavonoides de algunos
alimentos. Horizonte médico, 5(2).
Zudaire, M. (2004). Antioxidantes, arma contra el envejecimiento y las enfermedades
degenerativas. Disponible en internet en
http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/aprender_a_comer_bien/adulto_y_
vejez/2001/08/20/37228.php
Zudaire, M. (2008). Acción antioxidante del selenio. Disponible en internet en
http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/aprender_a_comer_bien/compleme
ntos_dieteticos/2009/10/19/103286.php
