La extracción de color es una actividad que se ha realizado desde los inicios de la humanidad, en esta investigación se busca conocer cómo se realiza esta extracción de color en las plantas, a través de la realización de una investigación documental sobre el tema, una entrevista a un especialista y la técnica de cromatografía que nos permiten separar los compuestos de una mezcla con base en la solubilidad, peso molecular y la atracción de las moléculas. Como resultado observamos como las plantas contienen pigmentos con los cuales pueden elaborarse colorantes; los cuales pueden clasificarse según su solubilidad y origen y obtenerse mediante diversas técnicas en materia vegetal, animal o mineral. Esta investigación me ha permitido conocer cómo se realiza la extracción de color, su papel como un aditivo importante en la industria alimenticia y cómo conocer sobre el tema además puede ayudar a nuestra salud.
Los alimentos que consumimos suelen tener colorantes, muchos de ellos sintéticos, los cuales pueden causar problemas de salud o alterar el comportamiento de las personas; por lo que generar y utilizar pigmentos naturales para crear colorantes podría evitarlo y promover consumos sanos y amigables con nuestro planeta.
Adicionalmente, es de muchos conocido que la industria textil genera una gran contaminación con la utilización de colorantes sintéticos, algunos de ellos tóxicos, cuyo impacto ecológico podría disminuir si utilizáramos colorantes extraídos directamente de las plantas.
Por mencionar un ejemplo de ello, de acuerdo a un artículo publicado por Greenpeace (2012), la industria de la moda requiere entre 16 y 20 litros de agua para pintar una camiseta, de esos el 80% del color se queda en la camiseta, mientras el resto se desecha. Lo que genera que la industria global de textiles, es decir, quienes elaboran la ropa que usamos, desecha entre 40,000 y 50,000 mil toneladas de tintes en los sistemas de agua del mundo.
Las primeras evidencias del uso de colorantes naturales se localizaron en China en el año 2600 A.C. Después en Egipto en la tumba del Rey Tutankhamon se encontraron pigmentos de colores.
En la época de los Romanos, la barcaza de Cleopatra y Julio César, era púrpura, así como Alejandro Magno, emperador, llevaban vestimentas del mismo color, por lo que algunos colorantes como éste eran considerados un lujo, ya que eran difíciles de producir y simbolizaban poder.
Por lo tanto desde los inicios de la humanidad, los colorantes naturales se han utilizado en una variedad de actividades, desde la pintura como expresión artística, la alfarería y el teñido de telas, pieles y lanas, o como aditivos a los alimentos.
Dentro de las actividades artísticas, en México durante la época prehispánica ya se conocía el uso de los pigmentos naturales, muestra de ello son los múltiples códices que mostraban la visión del mundo de los pueblos indígenas.
Estos códices estaban elaborados con colorantes a base de plantas, animales y minerales. Ejemplos de algunos de ellos son: el códice Fejérváry – Mayer, los manuscritos prehispánicos del Grupo Borgia, o el Códice Laud.
No se conoce con exactitud quién los elaboró pero en ellos se plasmaron elementos de la cultura nahua del altiplano, nahua – cholulteca, mixteca y maya.
Fig. 1. Códice Borgia
Fig. 2. Códice Fejérváry – Mayer
También existen rastros de su uso en vasijas, murales, figurillas y restos varios de las culturas prehispánicas.
Se han utilizado como aditivo en los alimentos, para que se vean mejor.
Un aditivo alimentario es una sustancia que se agrega a los alimentos para conservarlo o hacerlo más atractivo cambiando su color, olor o sabor.
Pero no debemos pensar que la coloración de alimentos es algo nuevo, ya que se practicaba en tiempos de los romanos y de los egipcios.
Durante la Edad Media, para variar la apariencia de su alimentación, se añadían colorantes naturales como el ocre, los extractos de acelgas, de zanahorias o de hierbas.
A principios del siglo XIX, con la creciente evolución de la Química, los alimentos eran coloreados con cromato de plomo, sulfito de mercurio, arseniato de cobre o brea de hulla. (Voss, et al, 2006), los cuales fueron prohibidos en 1887 con la primera ley de los colorantes, ya que se probó sus efectos tóxicos.
Fue después, en la segunda mitad del siglo XIX, cuando fueron descubiertos los colorantes sintéticos azoicos de tintes luminosos, que en un principio fueron utilizados para la coloración de los productos textiles y que, posteriormente, se introdujeron en los alimentos.
Estos son fáciles de ubicar en las etiquetas de los alimentos procesados ya que debido a su importancia se han tenido que crear leyes que eviten el uso de aditivos tóxicos.
En México, la dependencia encargada de regular los compuestos como aditivos alimentarios es la COFEPRIS.
Las principales normas que rigen el uso aditivos alimentarios en nuestro país son:
Extraer el pigmento de las plantas y saber por qué tienen esos colores.
Elegí este tema porque desde que era muy pequeño me gustaba mojar hojas y flores con agua para sacarles color, quiero saber si es posible extraer colorantes de ellos y si se pueden utilizar en algo.
Si se logra extraer colores de las plantas, entonces se podrá disminuir el consumo de colorantes artificiales.
Para aprender sobre la extracción de color realicé tres tipos de investigación, una de tipo documental en artículos y videos sobre el tema, otra de campo, acercándome a un especialista dedicado a su estudio y, finalmente, la investigación de tipo experimental en la aplicación de las diversas técnicas de extracción de pigmentos vegetales y la cromatografía para evidenciar la concentración de los mismos en las diferentes frutas y verduras en las que probé la extracción.
Un colorante es una sustancia que al aplicarse a un sustrato (tela, cuero, papel o alimento) le brinda color.
Los pigmentos son las moléculas encargadas en absorber luz y reflejan una parte de ella de color especifico (el que percibimos o vemos), dando lugar a una gran variedad de colores; por lo que son las sustancias con las que son hechos los colorantes, suelen clasificarse de diversas formas.
Los pigmentos pueden ser:
Los pigmentos sintéticos presentan algunas ventajas frente a los naturales como bajo costo, gran actuación y alta disponibilidad; sin embargo, presentan alta toxicidad y baja biodegradabilidad, ya que provienen del petróleo.
Según su origen, los pigmentos pueden clasificarse en:
Los pigmentos orgánicos a su vez se clasifican según las células que le dan origen en:
Para mi investigación me concentré en los pigmentos de origen vegetal.
Los pigmentos en las plantas tienen varias funciones, una de las principales es el permitir la realización de la fotosíntesis, es decir ayudar a las plantas a alimentarse al capturar la luz del sol y transformarla en las sustancias que necesitan para vivir, otra es encargarse de la fotoprotección, es decir, cambiar su color para atraer o alejar insectos y alentar o acelerar la polinización.
Los pigmentos vegetales también pueden clasificarse en:
Dentro de los pigmentos vegetales que pueden disolverse con agua, encontramos:
Los colorantes de curcumina podemos encontrarla en refrescos, mermeladas, mantequillas, quesos, productos de pastelería y panadería, curry, té, salchichas y platos preparados a base de arroz. No presenta toxicidad, a menos que quien lo consuma tenga una predisposición alérgica.
Pigmentos como este los podemos encontrar en el hígado, verduras, sopas, salsas, pasta, productos lácteos y también es producida por la flora intestinal. Se considera inocuo, es decir, no es dañino a la salud.
Es un pigmento que está presente en productos de pastelería, chicle, yogur, salsas, postres. Se considera inocuo y recientemente en algunos estudios se ha constatado acción anticancerígena.
El pigmento lo encontramos en bebidas, queso, confituras, helados y productos lácteos aromatizados. Sin efectos secundarios.
Dentro de los pigmentos vegetales que pueden disolverse con agua, encontramos:
La clorofila es utilizada en productos como chicles, dulces, verduras, confituras, licores, entre otros. Se considera inocuo.
Los carotenos se convierten en nuestro cuerpo en vitamina A. Se estabilizan mediante el ácido ascórbico, o mejor conocido vitamina C, presente en los cítricos y son antioxidantes.
Aparece en mantequillas, margarinas, queso, mahonesa, helados, postres, mazapán. Sin efectos secundarios.
Como podemos identificar, los pigmentos son frecuentemente utilizados como aditivo en los alimentos; para recuperar su color, perdido tras un procesado industrial o para acentuar el color original o darle un color más atractivo.
Para conocer más sobre el tema realicé una entrevista a la Ingeniera Química Mariana Pérez Montoya quien me apoyó contestando las siguientes preguntas:
Claro que sí, existen varias técnicas dependiendo el uso o la aplicación que tú quieras, las técnicas más sencillas se basa en obtener las plantas. el betabel, o la zanahoria, la planta lo que tú quieras y primero lo vas a vas a reducir su tamaño, ya sea que rompas las hojas que tú cortes o piques los vegetales, y una vez que los tengas puedes ponerlos a hervir, entonces en el agua queda el color; otra técnica es que, después de reducirlo lo puedes poner en un mortero para macerarlo, es decir, lo puedes reducir en forma de polvo o como pasta, a la cual le puedes poner un poco de alcohol, el actuara como solvente, permitiendo la extracción del pigmento de las plantas. Después de eso tienes dos opciones dejarlo reposar o colocar en una jeringa la solución, esperar a que exista una separación de fases; una de ellas será tu colorante.
Para ello hay una técnica muy sencilla, llamada cromatografía, una vez que has macerado las plantas en las que has realizado la extracción, le vas a poner alcohol y con una hoja de opalina o papel filtro vas a cortar un triángulo o tiras, lo vas a colocar dentro de la solución, vas a ver como el color se empieza a subir por el papel y notaras cuál es la tonalidad o la fuerza que tiene el color esa es una formación de medir su concentración; en otra, utilizando una jeringa, absorbes la solución y una vez que se asienta quitas el alcohol, dejando únicamente fase de color, eso te permitirá conocer los milímetros que tú tienes eso es otra forma de saber cuánta cantidad de color tienes.
Los colorantes los puedes emplear en la industria cosmética, por ejemplo como agregados para maquillajes, cremas, champú, etcétera. También la puedes usar en la industria de los alimentos. Por ejemplo, ¿tú sabías que el salmón no es rosita? es blanco, sin embargo le agregan colorante para que se vea rojito y a nosotros nos guste. Tú podrías darle color a tus alimentos, como hacer tortillas de colores.
La diferencia entre los colorantes es su composición química, ya que a pesar de que todos tienen el mismo origen, es decir, provienen de vegetales, su molécula química es diferente y como su composición química es diferente, la concentración a la cual la podemos obtener a través de solventes también lo será.
Una vez que conocí sobre los pigmentos que tienen las plantas y las técnicas que podía utilizar para extraerlos, quise realizar una extracción.
Para ello utilicé los siguientes MATERIALES:
• Mortero y pistilo
• Tubos de ensayo
• Rejilla
• Probeta
• Pipeta
• Bascula gramera
• Tabla para picar
• Alcohol
• Agua
• Círculos de papel filtro
• Tiras de papel filtro de 1 cm de ancho x 20 cm de largo.
Para la extracción de pigmentos en las plantas, sea a través de sus hojas, flores, raíces o frutos, utilicé dos métodos:
Para poder observar la distribución y concentración de los pigmentos, utilicé adicionalmente una técnica llamada CROMATOGRAFÍA que permiten separar los compuestos de una mezcla con base en la solubilidad, peso molecular y la atracción de las moléculas.
Los pigmentos se extraen fácilmente con disolventes como el alcohol y la acetona. Algunos incluso solo con agua.
PROCEDIMIENTO:
Para la extracción de los pigmentos primero pesé los materiales orgánicos a utilizar, utilizando de 10 a 15 g. de cada uno para valorar de cuál sustrato se obtiene más pigmento.
– Extracción por MACERACIÓN
– Extracción por EBULLICIÓN
3. Dejamos enfriar el agua y lo filtré usando un círculo elaborado en papel filtro. Así logré separar la pasta del líquido obtenido con el solvente.
Realicé el procedimiento con diversos vegetales, flores y f
Después de realizar la extracción con diversos materiales vegetales, pude obtener pigmentos de mora, rosas, zanahorias, espinaca, cúrcuma, betabel y col morada, obtuve material suficiente para realizar una cromatografía de los mismos.
En función a lo elaborado, los pigmentos con mayor concentración en las tiras de papel filtro fueron: el betabel y la cúrcuma, es decir, la betalaína y la curcumina. Obteniendo coloraciones rojo y amarillo intenso, tanto que los guantes que usaba quedaron manchados.
Además, la espinaca nos dejó ver que tiene diversos pigmentos.
Tal como me dijo la IQ Mariana Pérez, al dejar reposar las mezclas se veía claramente la separación de fases, dejando el alcohol en la parte superior y el pigmento en la parte inferior. Separé los pigmentos y los coloque en unos botecitos, los cuales probé como colorantes realizando un dibujo.
Obtuve un indicador de cambio de PH con la col morada que sufre cambios en presencia de sustancias alcalinas, los cuales hace evidentes cambiado de color obteniendo colores rosa con vinagre, verde esmeralda con bicarbonato y un azul con jugo de limón.
Durante el procedimiento de extracción pude notar que en algunos materiales como las flores, las rosas, es mejor dejar secar para una mejor maceración o en su defecto deshidratar, ya que a menor presencia de agua es más fácil de manejar.
Algunos vegetales requieren una mayor cantidad de material para extraer pigmento concentrado como las zanahorias, mientras otros son altamente generadores de pigmento como el betabel y la cúrcuma.
Noté que al intentar macerar las zanahorias, era tan duras que no podía reducir para hacer pasta, por lo que busqué otra opción para obtener su pigmento: utilizar agua caliente, moler en la licuadora o hervir.
Además pude notar que la col morada no solo brinda un pigmento, sino que debido a los cambios que puede sufrir en presencia de sustancias alcalinas, es un indicador ideal para los cambios de PH, los cuales hace evidentes cambiado de color.
Entiendo además la importancia de saber que algunos pigmentos en nuestro cuerpo se convierten en nutrientes como la vitamina A o B2; haciendo importante la ingesta de alimentos de diversos colores.
He logrado la extracción de pigmentos para crear colorantes por lo que lo planteado en mi hipótesis es posible pero necesito saber cómo estabilizarlos para usarlos en algo más que en actividades artísticas y que esto genere el impacto en el medio ambiente que quiero.
Hay empresas en México y en el mundo explorando ya esas posibilidades.
Después de la revisión de la información y mi experimentación, aprendí que:
Color extraction is an activity that has been carried out since the beginning of humanity, in this research it is sought to know how this color extraction is carried out in plants, through the realization of documentary investigation on the topic, an interview with a specialist and the chromatography technique that allow us to separate the compounds of a mixture based on solubility, molecular weight and the attraction of molecules.
As a result, we observe how plants contain pigments with which dyes can be made; which can be classified according to their solubility and origin and obtained by some techniques in vegetable, animal or mineral matter.
This investigation has allowed me to learn how color extraction is performed, its role as an important additive in the food industry and how knowing about the subject can also help our health.
