parte 1-6 percepcion.wmv https://www.youtube.com/watch?v=aB8K1eSJ67s

Contenido: 2. Aplicación de pigmentos en alimentos. • 2.1 Teoría del color. • 2.2 Pigmentos naturales. • 2.3 Colorantes sintéticos.

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Color Sensación subjetiva resultado de:  Radiación electromagnética (400-700 nm)  Fisiológicas  Psicológicas

Color (componente físico) • Fenómeno de superficie Luz incidente reflexión

Adsorción, reflexión, dispersión, transmisión

Objeto opaco Un cuerpo opaco cuando absorbe gran parte de la luz que lo ilumina y refleja una parte más o menos pequeña. Cuando el objeto absorbe todos los colores contenidos en la luz blanca, el objeto parece negro Objeto traslucido Opaco: No deja pasar la luz. Transparente: Deja pasar la luz sin difuminarla. Translúcido: Deja pasar la luz difuminándola. 6

Interacción de la luz con la materia

Absorción

Luz transmitida IT

Reflexión (IR) Reflectancia Transmitancia Absorbancia

R = IR/Io T = IT/Io A = - Log T/ Log Io/IT 7

La visión

traducir las vibraciones electromagnéticas de la luz en un determinado tipo de impulsos nerviosos que se transmiten al cerebro a través del nervio óptico. •bastones: responsables de la percepción en blanco y negro, así como de la forma y del tamaño de los objetos •conos: responsables de captar el color

Distribución de conos en la retina

curvas de sensibilidad espectral de los tres tipos de conos para cada estímulo de color S= corto, M=medio L =largo

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Sistemas de colores

Modos de color (identificación objetiva del color)

• Modelo de Albert Munsell (1858 - 1918) basado en: Tono - Saturación - Valor (HSV) • ubica de forma precisa los colores en un espacio tridimensional.

Modelo de Albert Munsell • Matiz o Hue o color: – permite diferenciar entre el rojo, el verde, el amarillo, etc. Dentro de un circulo cromático con una variación continua de un color al otro. – Münsell definió al color rojo, amarillo, verde, azul y púrpura como matices principales y los ubicó en intervalos equidistantes conformando el círculo cromático. Luego introdujo cinco matices intermedios: amarillo - rojo, verde amarillo, azul - verde, púrpura azul y rojo púrpura.

• Valor o chroma – Define la claridad de cada color o matiz. – Este valor se obtiene mezclando cada color con blanco o bien negro y la escala varía de 0 (negro puro) a 10 (blanco puro).

• Intensidad: – Los colores de baja intensidad son llamados débiles y los de máxima intensidad se denominan saturados o fuertes.

Modos o modelos de color • RGB (modelo aditivo) – se basa en la creación de colores mediante la adición de cantidades variables de luz roja, verde y azul. • CMYK (modelo de color sustractivo) – se basa en los tres colores primarios: cian, magenta y amarillo. Éstos se denominan colores sustractivos porque cuanto más color se agrega, más se acerca al negro.

RGB

Pantone® • Identificación de colores impresos con tintas o color sólido • Catálogo comercial de números cromáticos en función de la superficie o material en el que se va a aplicar el color: • • • • •

M para acabado mate, U y UP para papel texturado TC y TCX para tejidos Q para plásticos opacos T para plásticos transparentes .

Modelo Cielab La CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) • Modelo estándar de medida. • Cambia la forma de notación y representa un avance sobre los modelos anteriores • Dimensiona la totalidad del espectro visible. • Es independiente del dispositivo de salida, • El componente de luminosidad (L) oscila entre 0 y 100. El componente a (eje verde - rojo) y el componente b (eje azul amarillo)

funciones de igualación o correspondencia del color y definen un observador estándar, denominado observador colorimétrico estándar CIE 1931 (CIE 1931 Standard Colorimetric Observer), al que se suele llamar observador de 2º. Los valores del triestímulo XYZ análogos a los tres tipos de conos difieren entre sí sólo por su luminancia y constituyen el espacio CIE 16

CIE (XYZ) • Modelo o espacio cromático • Abarca todos los colores que puede percibir el ojo humano. • Commission Internationale d'Eclairage 17

Métodos para determinar el color • Instrumentales – Espectro de absorción – colorímetros (Hunter Lab)

• sensoriales

Espacio de color L*, a*, b*, C*, h*

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Colorantes

https://www.youtube.com/watch?v=pCuSkoyID5I

Compuesto químico ya sea natural o sintético que tiene la propiedad de dar color. Origen natural “pigmentos” Sintéticos se les llama colorantes y lacas

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Colorantes • Naturales – producidos, acumulados y extraídos de tejidos vegetales, tejidos animales y minerales • Idénticos a los naturales: – producidos por síntesis química, – estructura idéntica a la de colorantes naturales. • Sintéticos – Producidos por síntesis química – no se encuentran en fuentes naturales

Clasificación de colorantes naturales Grupo

Subgrupo

Isoprenoides

Carotenoides Xantofilas

Tetrapirrólicos

Clorofilas Porfirinas Pigmentos hemo

Benzopiranos

Antocianinas flavonas Flavonoides Taninos

Polímeros complejos

Melanoidinas Caramelos

Otros

Iso-alorazina Fenalon Betalaínas Antraquinona Carbón Inorgánicos

Cromóforos • Absorben selectivamente la luz visible debido a cambios en la energía molecular (resonancia) • La absorción de energía luminosa induce un salto desde un estado energético basal o fundamental (E1) a un estado de mayor energía (E2) • El color que percibimos corresponde a las longitudes de onda de luz que transmite

Los cromóforos se presentan en una de dos formas:

1. Sistemas conjugados pi. Los niveles de energía que alcanzan los electrones son orbitales pi generados a partir de series de enlaces simples y dobles alternados, como sucede en los sistemas aromáticos. Azoicos, licopeno, β-caroteno y antocianinas.

24

2. Complejos metálicos Surgen de la división de orbitales "d" al vincular metales de transición con ligantes o complejos metálicos. clorofila, hemoglobina, hemocianina etc.

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Longitud de onda

Color de luz que absorbe

Color complementario

390-435

Violeta

Verde -amarillo

435-480

Azul

Amarillo

480-490

Azul verdoso

anaranjado

490-500

Verde-azulado

Rojo

500-560

verde

Púrpura

580-595

Amarillo

Azul

595-650

Anaranjado

Azul verdoso

650-780

Rojo

Verde azulado

Ventajas y desventajas Sintéticos • • • • • •

Firmeza de color Amplio intervalo de tinte Bajo costo en su uso Alta efectividad Homogeneidad entre lotes No presenta aromas o sabores

• Produce efectos en la salud

Pigmentos naturales

• Baja toxicidad • Propiedades – – – –

Antioxidantes Antiinflamatorias Antivirales Antimicrobianas

• Carece de fuerza de color • Presenta aromas y sabores no deseados 27

Pigmentos naturales • carotenoides • clorofilas • flavonoides • betalainas • taninos • mioglobina y hemoglobina • quinonas, xantonas, etc.

Azafrán

Sintéticos • Azo (mono, di y triazo) se caracterizan por poseer un grupo cromóforo -N=NTartracina Amarillo -anaranjado Azorrubina, carmoisina Amaranto

Rojo cochinilla, rojo Ponceau Rojo 2G Rojo Allura Negro brillante Marrón

23 Colorantes con IDA establecida • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Amarillo alimentos 5, 3 Azorrubina, rojo alimentos 3 Azul brillante 2 Cantaxantina, carotenoides Caramelo clase II, III, IV Clorofilas cupricas Curcuma Rojo alimentos 13, FD&C 14 Extracto de annato Extracto de cochinilla Extracto de piel de uva (Antocianinas) Indigotina, azul 2 FD&C Luteína Óxidos de hierro Ponceau 4R, cochinilla A Riboflavinas Rojo Allura Tartrazina Verde alimentos 3

Colorantes que pueden ser utilizados de acuerdo con BPF

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Azafrán Carbón vegetal Caramelo Clase I Clorofilinas Dióxido de titanio Licopeno Paprika Rojo betabel

Pigmentos • Tejido vegetal  plástidos  Vacuolas

• Tejido animal • Solubilidad o solubles en agua o solventes orgánicos (asociados a lípidos)

Pigmentos naturales fuente

Agente activo

Achiote

Bixina (carotenoide)

azafrán

Crocetina (carotenoide)

betabel

Betalaína

cúrcuma

Curcuma

cochinilla

Ác. Carmínico

Pimiento rojo

Capsantina

enocianina

Polimero de antocianina

zanahoria

B-caroteno

cempasúchil

Luteína

Plantas verdes

clorofila

Carotenoides

Pigmentos isoprenoides • Estructura química – 8 unidades de isopreno (C5H8) – Tetraterpenoides (C40)

• • • •

Carotenos: hidrocarburos Xantofilas: carotenos con hidroxilo o ceto Cíclicos (1 o 2 anillos) Líposolubles

Carotenoides • Carotenos – Cadenas isoprenoides

• Xantofilas – forma oxidada se presentan como ácidos, aldehídos o alcoholes

Carotenoides • • • • •

420 compuestos color amarillo a anaranjado y rojo tejidos fotosintéticos (hojas, frutos, flores) Solubles en etanol, metanol y éter libres o disueltos en la fracción lípidica – asociados a proteínas – carbohidratos y ác. grasos

Xantofilas • Hidroxil – – – – – –

Criptoxantina Zeaxantina Luteina Capsantina Astaxantina Cantaxantina

• Epoxi – – – – –

Violaxantina Mutatoxantina Luteoxantina Auroxantina Neoxantina

• Dicarboxilico – crocetina – bixina

criptoxantina CH 3

CH 3

CH 3

Physalis H3C

CH 3

CH 3

CHH3 3 C

CH 3

OH

CH 3

Se encuentra en zonas amarillo del melón, nectarinas, manzanas, maíz, papaya, las guayabas, las naranjas (βcriptoxantina), también en alimentos de origen animal como la yema del huevo y mantequilla.

Capsantina

OH

O HO

Astaxantina • Crustáceos • Asociada a proteínas • Cocción provoca desnaturalización de la proteína y liberación de astaxantina

R ____________________ Crocina gentibiosa Crocetina H ____________________

Azafrán (Croccus sativus L.)

40

Bixina o achiote • E-160b colorante natural obtenido del árbol Bixa-orellana, comprende tres formas: • Extracto crudo o annato • bixina es la fracción liposoluble y • norbixina la fracción hidrosoluble. 41

Xantofilas o carotenos

b-caroteno - zanahorias

Licopeno - jitomates

Luteina - cempasúchil

b-apo-8’-carotenal - sintético aprobado

Cantaxantina - sintético aprobado

Astaxantina - crustáceos

Astaceno - crustáceos

oxidación

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Clorofila • Pigmento porfirínico • fotosintético • Anillo de porfirina – 4 pirroles – Unidos por puentes metino – Ión Mg 2+

• Fitol (alcohol 20C)

Clorofila • Clorofila a, b, c y d R CH2=CH

CH3

CH2CH3 N

Mg N

Clorofila a R= CH3 metilo

N CH3

N

CH3

Clorofila b R= CH=O formilo

CH

C

CH2 COOCH3 CH2 COOC20H39

O

Clorofila • Cloroplastos asociada a lípidos, proteínas y lipoproteínas • Insoluble en agua, soluble benceno, éter, acetona, etc) • sensible a: – – – – –

luz, O2 y peróxidos, T° pH y enzimas

Clorofila Clorofila verde

-Mg

- fitol pH álcalino

verde olivo

verde brillante hidrosoluble

-Mg

pH ácido

Feofitina

Clorofílina

- fitol

Feofórbido Marrón hidrosoluble

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Betalaínas

Betalaínas • Pigmentos glucósidos hidrosolubles • Derivados de la 1,7diazoheptametina • • • • •

– Betacianinas (rojos) – Betaxantinas (amarillos) Betabel (remolacha) Amaranto Tuna roja Pitaya Higos

Estructura general Betacianinas (rojo) la resonancia incluye a los grupos R y R’

Betaxantinas (amarillo) la resonancia no incluyen a los grupos R y R’

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Betalaínas • Autorizado por el Codex Alimentarius Commission (2004) • Estables a pH entre 4 a 7, con un máximo entre pH 5 y 6, pero se ionizan en medio ácido y sufren cambios de color a un pH por debajo de 3.5 • En condiciones alcalinas el color cambia a amarillo oscuro por la degradación de betanina. • Sensibles a la luz siempre y cuando también estén expuestas al oxígeno

Flavonoides (benzopiranos) • Pigmentos amarillos – Aglucona derivada de 2-fenilbenzopirona: • Flavonol, flavona, isoflavona, flavanona, flavononol, chalcona, biflavonilos

– Azucar: • Glucosa, ramnosa, galactosa, arabinosa, xilosa, etc. unidas a los C 7, 5 y 4’

Agluconas O

HO

flavona

HO

flavonol

HO

O

O

HO

O

HO

O

O

HO OH

HO

isoflavona

OH

O

HO

O

flavononol O

HO

flavonona

HO

O

flavonoles

flavandioles

isoflavonas 54

Flavonoides • Color amarillo pálido: • Peras, fresas, manzanas, cerezas, duraznos, naranjas, etc. • Responsables de astringencia en té – – – – –

Quercetina: cebolla y miel Kaempferina : Fresas Miricetina: uvas Herperidina: limones, naranjas, mandarinas Naringina: toronjas, naranjas amargas

Antocianinas • Glucósidos de las antocianidinas • Hidrosolubles • Gama de rojos al azul • Vacuolas de frutos, vegetales y cereales • Funciones en la planta: – Atracción de polinizadores – Protección contra radiación UV – Contaminación viral y microbiana

Pigmentos derivados del benzopirano B

2- fenilbenzopirilium o ión flavilio A= anillos benzopirilo B= bencénico

Antocianidinas

A

Antocianinas

Esterificado con mono-di o trisacáridos: -- glucosa, galactosa, xilosa, rutinosa, gentobiosa, etc.

Aglucón

Sustitución glucosídica en posiciones 3 y 5

_________________________________ R1

R2

H OH OCH3 OH OCH3 OCH3

H H H OH OH OCH3

pelargonidina cianidina peonidina delfinidina petunidina malvinidina

______________________

D-glucosa D-galactosa D-xilosa L-ramnosa L-arabinosa rutinosa soforosa sambubiosa gentiobiosa

Acilación (esterificación de grupos OH de azúcares) ______________________

Acido cinámicos p-cumárico ferrulico cafeico Acidos alifáticos acético malónico succínico 59

Factores de color • Sustituyentes químicos OH en el anillo fenólico intensifican el color azul Metoxilos intensifican el color rojo

• pH – ácido : catión estable flavilio rojo (I) – pH>5: base anhidra quinoidea azul (II) – Básico: base carbaniol incolora (III)

Antocianinas pH > 7 Rojo intenso (I) pH 2

pH >5

Pseudo-base carbaniol Formas incoloras

pH

Purpura (II) Base quinoidea

ácido : catión estable flavilio rojo (I) pH>5: base anhidra quinoidea azul (II) Básico: base carbaniol incolora (III)

Estabilidad de antocianinas • Sensibles al calor • Forman complejos o sales con: – Na, K, Ca, Mg, Fe, Sn, Cu

• Son hidrosolubles y se pueden perder por lavado • Evitar presencia de oxígeno • Sulfitos tienen efecto decolorante

Proantocianidinas (PAC’s) • Polimerización por oscurecimiento enzimático • Pigmentos de elevado peso molecular • Astringentes • Reaccionan con proteínas • Amarillo a café oscuro – – – – –

Manzana Nuez de cola Cacao Té negro vino

Taninos • • • •

Compuestos fenólicos incoloros o amarillo-café Contribuyen a la astringencia Antioxidantes Sustratos de oscurecimiento enzimático en café, cacao, té negro

Hidrolizables

(ácido gálico)

(ácido elágico)

Condensados

(Dímeros de antocianidinas)

Mioglobina Grupo hemo

• • • •

Proteína globular Soluble en agua Almacena O2 16945 Da Fracción proteica Globina

Grupo hemo -(His 93)-

El color depende de:

N

•estado de oxidación del Fe •ligando en la sexta posición •estado de la globina COO•presión parcial de O2 •pH

N CH3

CH3

N N

COO-

Fe

2+

N

CH2

N CH3

H3C H2C

O2

Mioglobina O2 Mioglobina Rojo purpura Fe2+ Ox Red Ox

Ox Red

Oximioglobina Rojo brillante Fe2+ Red

Metamioglobina Café Fe3+

Sulfomioglobina verde

Ox Red

Colemioglobina verde

Ácido carmínico

cactáceas del género Opuntia y Nopalea

Dactylopius coccus Cochinilla grana

O. ficus-indica

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Ácido carmínico

Aluminio o Calcio ácido carmínico complejo del ácido carmínico con aluminio

kg de los insectos genera aproximadamente 50 g de carmín. 69

Rojo carmín (E-120, C.I. 75470, Natural Red 004) • Originario de México y Mesoamérica, los aztecas lo llamaban nocheztli o sangre de nopal, • se obtiene de la cochinilla hembra (Dactylous coccus, Costa) que vive en las pencas del nopal de tuna (Opuntia ficus-indica). • En 1982, la FAO y la OMS, autorizaron el uso del carmín y derivados en alimentos

Rojo carmín (E-120, C.I. 75470, Natural Red 004) • colecta y deshidratación de la cochinilla • Extracción mediante con ácido sulfúrico • Precipitación con de sulfato de potasio y aluminio (KAl(SO4)2•12H2O) y óxido de magnesio y calcio (CaMgO2), formando un complejo insoluble en agua (laca). • El carmín hidrosoluble se obtiene solubilizado el complejo a pH alcalino, por adición de amoniaco, y posterior secado

Caramelización • Ocurre a Temp. superiores al punto de fusión • pH ácidos/alcalinos • Se acelera con ácidos carboxílicos y sales • Reacciones: – Deshidratación  derivados furfural – Polimerización  melanoidinas – Otras  aldehídos, cetonas,pirazinas, etc

Caramelo • Mezcla compleja compuestos en forma coloidal. • Temperatura superior al punto de fusión • Líquido o sólido café oscuro • sabor a azúcar quemada/ amargo • Soluble en agua

Caramelización: fragmentación melanoidinas Azucares

O

C2H5

Ácidos sacáricos

O

CH3

Furfural

N

Furanos, furanonas,lactonas Pironas, aldehídos, cetonas Ácidos, ésteres, pirazinas

N

CH3

CH3

N

CH2CH3

N

CH3

CH3 OH O

Etil-maltol

OH

H3C

N

CH3

H3C

N

O

maltol

2,3,5-trimetilpirazina

2,5-dimetilpirazina 2-etil5(6)dimetilpirazina

Amoniaco y SO2 • Favorecen la producción de pigmentos obscuros de elevado peso molecular • Usos – Bebidas de cola

Color • absorbancia de caramelo al 0.1% (w/v) en agua, • celda de 1-cm a 430 y 610 nm • base al contenido de sólidos

Caramelo tipo I • Simple o cáustico sin aditivos • Estable en solución alcohólica al 75% • Usos – Tequila, – Ron – Etc.

Caramelo tipo II • Sulfatado • En presencia de ácidos o bases y SO2 • Usos – Extractos vegetales – Aderezos – coñac

Caramelo tipo III (Amoniacal) • • • • •

En presencia de ácidos o bases y sales de Amonio Color oscuro e intenso Estable en soluciones salinas al 20% Estable a pH 3 Usos – Cerveza – Salsas y aderezos – Productos horneados

Clase IV • Sulfato- amonio • En presencia de ácidos o bases, SO2 y sales de amonio • Color oscuro e intenso • Estable en soluciones salinas al 20% • Estable a pH menor a 2 • Usos – Bebidas de cola – saborizantes

Colorantes artificiales Colorantes FD&C • Colorante puro en polvo o gránulos (deben disolverse para su uso) • Tinturas: disolución 85% colorante puros

Pigmentos de laca grado alimentario • tinturas FD&C mezcladas con hidróxido de aluminio • solubles en lípidos y en algunos solventes orgánicos • Se suspenden en vehículos (glicerina, propilenglicol o la sacarosa), cubiertas duras de los caramelo, caramelos duros, chicle, chocolate, etc.

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Colorantes sintéticos • FD&C (colors for use in foods, drugs and cosmetics) • D&C (colors for use in drugs and cosmetics when in contact with mucous, membranes or ingested) • Ext. D&C (colors for use in products applied externally).

Colorantes sintéticos aprobados para su uso en alimentos FD&C

Nombre común

Amarillo 5 FD&C

Tartrazina

Amarillo 6 FD&C Azul 1 FD&C Azul 2 FD&C Rojo 3 FD&C

Clase química

Azo

Límite máximo1 (mg/kg)

30-300

Amarillo ocaso Azo

30 a 300

Azul brillante

Trifenilmetano

100-300

Indigotina

Indigoide

6-500

Xanteno

2-100

Eritrosina

Rojo 40 FD&C

Rojo Allura

Azo

20-300

Verde 3 FD&C

Verde rápido

Trifenilmetano

100-500