c c c c c a) Determinar el fundamento de extracción de colorantes naturales. b) Extraer el colorante crudo del achiote (bixina) como un ejemplo de extracción de colorantes naturales. c Los colorantes son sustancias de color intenso que pueden usarse para producir un alto grado de coloración cuando se dispersan en otros materiales o se hacen reaccionar con los mismos por medio de un proceso que, cuando menos temporalmente, destruye la estructura cristalina de las sustancia. Este último punto es la característica que distingue a los colorantes de los pigmentos, que casi siempre se aplican en forma de agregados a cristales insolubles. La Mayoría de los colorantes naturales son de origen vegetal; pueden ser compuestos puros o productos de extracción. Estos últimos son obtenidos de materias primas alimentarías y pueden ser asociados a otras moléculas. Entre los más importantes encontramos a los carotenoides, que son un grupo de compuestos solubles en lípidos, ampliamente distribuidos en el reino vegetal. Tienen dos funciones, principales en las plantas durante la fotosíntesis y como materia colorante en flores y frutos, aparecen como colores amarillos, mientras en los frutos son también naranja o rojo. La bixina es el principal pigmento del achiote, es un carotenoide natural soluble en aceite que se forma naturalmente en la superficie de la semilla de Bixa Orellana L. seed. Este pigmento natural se puede obtener mediante separación por métodos de cromatografía. Su punto de ebullición es de 198 C. Es soluble en acetona, cloroformo y soluciones acuosas alcalinas, es insoluble en agua, ligeramente soluble en alcohol etílico, propilenglicol, etc. La bixina es muy estable entre 60 ± 80 C e inestable por encima de 80 C. El colorante crudo es de color rojo ± anaranjado y posee un sabor amargo. Existen preparaciones de bixina, los extractos solubles en agua, la norbixina es muy soluble en agua. La elaboración de soluciones (0.5 ± 4% de norbixina) por hidrólisis alcalina es una práctica comercial usual y es frecuentemente llamado annato de simple poder. Tales productos son usados para dar color al queso, pasteles, sopas y otros productos de bajo contenido de grasas y se obtiene usando soluciones de hidróxido de potasio como diluyente. El método de extracción del pigmento denominado solución de hidróxido de potasio, se realiza a través de una reacción química, donde un átomo de hidrogeno del grupo carboxílico del compuesto bixina es reemplazado por un átomo de sodio del hidróxido de sodio, formándose una sal llamada
bixinato de sodio. Luego se acidifica la solución de bixina de sodio con acido clorhídrico 1.5 N para lograr precipitar un colorante constituido por bixina. La norbixina es un pigmento carotenoide soluble en agua formado de bixina mediante hidrólisis alcalina. c c c 4
80g de semilla de achiote
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Balanza analítica
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Estufa
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Centrífuga
4
Cocina
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Olla
4
NaOH al 1% (100 mL)
4
HCl 1.5N (20 mL)
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Agua destilada ! "#$$%& "&
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$$%& se eliminaron las semillas negras, húmedas y fermentadas o con rasgos de enfermedad
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c"#$$%&)Se realiza la primera extracción del pigmento utilizando 40 ml de agua y 1 ml de NaOH al 50% para solubilizar fácilmente el principio colorante del achiote, agitar constantemente a temperatura ambiente durante 10 minutos hasta agotar la semilla.
4
c"#$$%& * A los sólidos insolubles (semillas desgastadas) se le realiza la segunda extracción del pigmento utilizando 30 ml de agua y 0.5 ml de NaOH al 50% para solubilizar fácilmente el principio colorante del achiote, agitar constantemente a temperatura ambiente durante 10 minutos hasta agotar la semilla.
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c"#$$%& + A los sólidos insolubles (semillas desgastadas) se le realiza la segunda extracción del pigmento utilizando 30 ml de agua y 0.5 ml de NaOH al 50% para solubilizar fácilmente el principio colorante del achiote, agitar constantemente a temperatura ambiente durante 10 minutos hasta agotar la semilla.
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!$%& luego se procedió a separar la solución de extracto llamada solución de bixinato de sodio de las semillas agotadas y se lavó con 50mL de agua destilada (4veces), con la finalidad de arrastrar los restos de colorante adheridos a la semilla.
4
* # se filtró al vacío, se lavó con agua destilada o se clarificó para eliminar los restos de sales que contengan la bixina.
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$ se secó el sólido a temperatura de 70ºC por 30 minutos.
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Pudimos determinar que es un carotenoide ácido, ya que su punto isoeléctrico es de 2.9, pH que permite su extracción (A. Cubero, 2002) el cual también puede ser afectado por los excesos de calor y luz.
4
Según las investigaciones de la Lic. Olga Murillo, en las zonas rurales de Costa Rica se produce pasta de achiote por métodos empíricos. El procedimiento de extracción normalmente utilizado por los productores rurales consta de las siguientes etapas: 1. c"#$$%&las semillas se cocinan en agua caliente por un período hasta de 24 horas. 2. * #$%&los residuos vegetales se separan de la solución acuosa coloreada mediante filtración mecánica. Los residuos se lavan con abundante agua, para separar la mayor cantidad posible de colorante de las semillas. 3. &$&#$%&se lleva a cabo con la finalidad de reducir el contenido de humedad y concentrar el del colorante. Considerando los procedimientos realizados en clase podemos apreciar que nuestro procedimiento es más complejo que el método empírico encontrado, es por ello que la obtención de norbixina de manera empírica no es recomendable porque los rendimientos de extracción son bajos, ya que se utiliza el agua como disolvente, en el cual la norbixina es poco soluble, esta a su vez se degrada por efecto de las altas temperaturas aplicadas durante la extracción, lo que no sucede con nosotros al mantener controlada la temperatura. La calidad del colorante se encuentra estandarizada, y la obtenida por este método no coincide con ese estándar.
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Observamos que luego de haberlo secado, tiene un alto poder colorante del mismo modo una buena estabilidad, propiedades de alta resonancia que se deben al grupo carbonilo y sus dobles enlaces conjugados. (Guy Linden y Denis Lorient).
* c â Aprendimos a extraer el colorante de la materia prima denominada achiote, mediante el método. â De las semillas del achiote (Bixa Orellana L.) se obtuvo un compuesto químico llamado nor-bixina, la cual es materia prima de colorantes ampliamente utilizados en la industria alimenticia. â Extrajimos una cantidad de 0.8g, 0.1g, 0.3g, y 0.4g de bixina en cuatro muestras respectivamente Se obtuvo un rendimiento para la extracción de bixina de 2.5 %.
. .* Cubero, A; Monferrer, A y Villalta, J. 2002 . ³ADITIVOS ALIMENTARIOS´. tecnología de Alimentos. España, Editorial Mundi Prensa. Madrid. Licda. Olga Marta Murillo G. Tecnóloga de Alimentos, Dirección de Mercadeo y Agroindustria Área Desarrollo de Producto. Disponible en la siguiente pagina web : http://www.mercanet.cnp.go.cr/Desarrollo_Agroid/documentospdf/Achiote_FTP.pdf Guy Linden y Denis Lorient), BIOQUÍMICA AGORINDUSTRIAL, Acribia S.A ZARAGOZA.
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