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3 Contenido: 2. Aplicación de pigmentos en alimentos. 2.1 Teoría del color. 2.2 Pigmentos naturales. 2.3 Colorantes sintéticos. 3

4 Color Sensación subjetiva resultado de: Radiación electromagnética ( nm) Fisiológicas Psicológicas

5 Color (componente físico) Fenómeno de superficie Luz incidente reflexión Adsorción, reflexión, dispersión, transmisión

6 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

7 Interacción de la luz con la materia Absorción Luz transmitida I T Reflexión (I R ) Reflectancia Transmitancia Absorbancia R = I R /Io T = I T /Io A = - Log T/ Log Io/I T 7

8 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

9 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 9

10 Sistemas de colores

11 Modos de color (identificación objetiva del color) Modelo de Albert Munsell ( ) basado en: Tono - Saturación - Valor (HSV) ubica de forma precisa los colores en un espacio tridimensional.

12 Matiz o Hue o color: Modelo de Albert Munsell 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.

13 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. RGB 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.

14 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.

15 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)

16 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

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

18 Métodos para determinar el color Instrumentales Espectro de absorción colorímetros (Hunter Lab) sensoriales

19 Espacio de color L*, a*, b*, C*, h* 19

20 Colorantes Compuesto químico ya sea natural o sintético que tiene la propiedad de dar color. Origen natural pigmentos Sintéticos se les llama colorantes y lacas 20

21 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

22 Clasificación de colorantes naturales Grupo Isoprenoides Tetrapirrólicos Benzopiranos Polímeros complejos Otros Subgrupo Carotenoides Xantofilas Clorofilas Porfirinas Pigmentos hemo Antocianinas flavonas Flavonoides Taninos Melanoidinas Caramelos Iso-alorazina Fenalon Betalaínas Antraquinona Carbón Inorgánicos

23 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

24 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

25 2. Complejos metálicos Surgen de la división de orbitales "d" al vincular metales de transición con ligantes o complejos metálicos. clorofila, hemoglobina, hemocianina etc. 25

26 Longitud de onda Color de luz que absorbe Color complementario Violeta Verde -amarillo Azul Amarillo Azul verdoso anaranjado Verde-azulado Rojo verde Púrpura Amarillo Azul Anaranjado Azul verdoso Rojo Verde azulado

27 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 Pigmentos naturales Baja toxicidad Propiedades Antioxidantes Antiinflamatorias Antivirales Antimicrobianas Produce efectos en la salud Carece de fuerza de color Presenta aromas y sabores no deseados 27

28 Pigmentos naturales carotenoides clorofilas flavonoides betalainas taninos mioglobina y hemoglobina quinonas, xantonas, etc. Sintéticos Azo (mono, di y triazo) se caracterizan por poseer un grupo cromóforo -N=N- Azafrán Tartracina Amarillo -anaranjado Azorrubina, carmoisina Amaranto Rojo cochinilla, rojo Ponceau Rojo 2G Rojo Allura Negro brillante Marrón

29 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. Azafrán 2. Carbón vegetal 3. Caramelo Clase I 4. Clorofilinas 5. Dióxido de titanio 6. Licopeno 7. Paprika 8. Rojo betabel

30 Tejido vegetal plástidos Vacuolas Tejido animal Solubilidad Pigmentos o solubles en agua o solventes orgánicos (asociados a lípidos)

31 Pigmentos naturales fuente Achiote azafrán betabel cúrcuma cochinilla Pimiento rojo enocianina zanahoria cempasúchil Plantas verdes Agente activo Bixina (carotenoide) Crocetina (carotenoide) Betalaína Curcuma Ác. Carmínico Capsantina Polimero de antocianina B-caroteno Luteína clorofila

32 Carotenoides

33 Pigmentos isoprenoides Estructura química 8 unidades de isopreno (C 5 H 8 ) Tetraterpenoides (C 40 ) Carotenos: hidrocarburos Xantofilas: carotenos con hidroxilo o ceto Cíclicos (1 o 2 anillos) Líposolubles

34 Carotenoides Carotenos Cadenas isoprenoides Xantofilas forma oxidada se presentan como ácidos, aldehídos o alcoholes

35 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

36 Xantofilas Hidroxil Criptoxantina Zeaxantina Luteina Capsantina Astaxantina Cantaxantina Epoxi Violaxantina Mutatoxantina Luteoxantina Auroxantina Neoxantina Dicarboxilico crocetina bixina

37 criptoxantina Physalis CH CH CH 3 CH H 3 C CH 3 CH 3 CH 3 CHH 3 3 C OH 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.

38 Capsantina OH O HO

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

40 R Crocina gentibiosa Crocetina H Azafrán (Croccus sativus L.) 40

41 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

42 Xantofilas o carotenos b-caroteno - zanahorias Licopeno - jitomates Luteina - cempasúchil b-apo-8 -carotenal - sintético aprobado Cantaxantina - sintético aprobado Astaxantina - crustáceos oxidación Astaceno - crustáceos 42

43 Clorofila Pigmento porfirínico fotosintético Anillo de porfirina 4 pirroles Unidos por puentes metino Ión Mg 2+ Fitol (alcohol 20C)

44 Clorofila Clorofila a, b, c y d CH 2 =CH R CH 2 CH 3 CH 3 N N N Mg N CH 3 Clorofila a R= CH 3 metilo CH 3 Clorofila b R= CH=O formilo C CH CH 2 COOCH CH 3 2 COOC 20 H 39 O

45 Clorofila Cloroplastos asociada a lípidos, proteínas y lipoproteínas Insoluble en agua, soluble benceno, éter, acetona, etc) sensible a: luz, O 2 y peróxidos, T ph y enzimas

46 Clorofila Clorofila -Mg verde ph ácido Feofitina verde olivo - fitol ph álcalino - fitol Clorofílina verde brillante hidrosoluble -Mg Feofórbido Marrón hidrosoluble

47 47

48 Betalaínas

49 Betalaínas Pigmentos glucósidos hidrosolubles Derivados de la 1,7diazoheptametina Betacianinas (rojos) Betaxantinas (amarillos) Betabel (remolacha) Amaranto Tuna roja Pitaya Higos

50 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 50

51 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

52 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

53 Agluconas HO O HO O isoflavona flavona HO O HO O HO O HO O flavonol HO O OH HO O OH flavononol HO O flavonona HO O

54 flavonoles flavandioles isoflavonas 54

55 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

56 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

57 Pigmentos derivados del benzopirano 2- fenilbenzopirilium o ión flavilio A= anillos benzopirilo B= bencénico A B Antocianidinas

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

59 Aglucón Sustitución glucosídica Acilación en posiciones 3 y 5 (esterificación de grupos OH de azúcares) R 1 R 2 H H pelargonidina D-glucosa Acido cinámicos OH H cianidina D-galactosa p-cumárico OCH 3 H peonidina D-xilosa ferrulico OH OH delfinidina L-ramnosa cafeico OCH 3 OH petunidina L-arabinosa OCH 3 OCH 3 malvinidina rutinosa Acidos alifáticos soforosa acético sambubiosa malónico gentiobiosa succínico 59

60 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)

61 Antocianinas Rojo intenso (I) ph 2 ph >5 ph > 7 Pseudo-base carbaniol Formas incoloras Purpura (II) Base quinoidea ph ácido : catión estable flavilio rojo (I) ph>5: base anhidra quinoidea azul (II) Básico: base carbaniol incolora (III)

62 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

63 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

64 Taninos Compuestos fenólicos incoloros o amarillo-café Contribuyen a la astringencia Antioxidantes Sustratos de oscurecimiento enzimático en café, cacao, té negro Hidrolizables Condensados (Dímeros de antocianidinas) (ácido gálico) (ácido elágico)

65 Mioglobina Grupo hemo Proteína globular Soluble en agua Almacena O Da Fracción proteica Globina

66 Grupo hemo El color depende de: -(His 93 )- N estado de oxidación del Fe ligando en la sexta posición estado de la globina presión parcial de O 2 ph COO- COO- CH 3 CH 3 N N CH 2 N N Fe 2+ N C H 3 CH 3 H 2 C O 2

67 Mioglobina Mioglobina Rojo purpura Fe 2+ O 2 Oximioglobina Rojo brillante Fe 2+ Ox Ox Red Ox Red Sulfomioglobina verde Metamioglobina Café Fe 3+ Red Ox Red Colemioglobina verde

68 Ácido carmínico cactáceas del género Opuntia y Nopalea O. ficus-indica Dactylopius coccus Cochinilla grana 68

69 Ácido carmínico Aluminio o Calcio ácido carmínico complejo del ácido carmínico con aluminio kg de los insectos genera aproximadamente 50 g de carmín. 69

70 Rojo carmín (E-120, C.I , 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

71 Rojo carmín (E-120, C.I , 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

72 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

73 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

74 Caramelización: fragmentación melanoidinas Azucares Ácidos sacáricos Furfural Furanos, furanonas,lactonas Pironas, aldehídos, cetonas Ácidos, ésteres, pirazinas O C 2 H 5 O CH 3 N CH 3 N CH 3 N CH 2 CH 3 OH OH H 3 C N CH 3 H 3 C N CH 3 N CH 3 O O Etil-maltol maltol 2,3,5-trimetilpirazina 2,5-dimetilpirazina 2-etil5(6)dimetilpirazina

75 Amoniaco y SO 2 Favorecen la producción de pigmentos obscuros de elevado peso molecular Usos Bebidas de cola

76 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

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

78 Caramelo tipo II Sulfatado En presencia de ácidos o bases y SO 2 Usos Extractos vegetales Aderezos coñac

79 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

80 Clase IV Sulfato- amonio En presencia de ácidos o bases, SO 2 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

81 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. 81

82 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).

83 Colorantes sintéticos aprobados para su uso en alimentos FD&C Nombre común Clase química Límite máximo 1 (mg/kg) Amarillo 5 FD&C Tartrazina Azo Amarillo 6 FD&C Amarillo ocaso Azo 30 a 300 Azul 1 FD&C Azul brillante Trifenilmetano Azul 2 FD&C Indigotina Indigoide Rojo 3 FD&C Eritrosina Xanteno Rojo 40 FD&C Rojo Allura Azo Verde 3 FD&C Verde rápido Trifenilmetano