UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD TECNOLÓGICA Programa de Doctorado Doctorado de Ciencia y Tecnología Tecnología de Alimentos
INFORME LABORATORIO 1
MEDIDA DE COLOR DE LOS ALIMENTOS
CURSO
:
PROPIEDADES FISICAS Y ESTRUCTURALES DE LOS ALIMENTOS
ALUMNO
: ALEJANDRO COLOMA PAXI
PROF PROFES ESOR ORA A
: Dra. Dra. MARI MARIA A JOSE JOSE GAL GALOT OTTO TO LOP LOPEZ EZ
Santiago, Julio 2010
MEDIDA DE COLOR DE LOS ALIMENTOS ALEJANDRO COLOMA 1 1 Estudiante del Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos Universidad de Santiago de Chile, Avda. Libertador Bernardo O`Higgins 3363 Estación Central · Santiago · Chile · Teléfono/Fax 7764796
RESUMEN La manzan manzanaa es una fruta fruta que posee posee gran gran potenc potencial ial comerc comercial ial,, sin embargo embargo el fenóme fenómeno no de parde pardeami amient ento o enzimático es un problema de primera magnitud magnitud que causas de pérdida de calidad y valor valor comercial, durante el pelado, cortado, así como en sus derivados y productos procesados (zumo, extractos). Por lo que se platea determinar determinar la magnitud magnitud de variación variación de color en un instante instante de una hora al ser expuesto expuesto a la atmosfera. atmosfera. Los controles realizados incluyeron la determinación instrumental instrumental del color a través de los parámetros L*; a*; b* (CIE Lab). Los resultados obtenidos demuestran la existencia de diferencias significativas entre la muestra inicial y la muestra pardeada.
INTRODUCCION El color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le envían los fotorreceptores de la retina del ojo y que a su vez vez inte interp rpre reta tan n y dist distin ingu guen en las las dist distin inta tass longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético. El color es uno de los parámetros de calidad más impo import rtan ante te de un alim alimen ento to.. Ejer Ejerce ce una una gran gran influencia a la hora de elegir un alimento dado que es el primer atributo que percibe el consumidor, pero también será utilizado como parámetro de control por el fabricante o productos de alimentos durante el procesado, transporte y almacenamiento. En la vida vida diar diaria ia,, esta estamo moss rode rodead ados os por por la natura naturalez lezaa y por objeto objetoss que tienen tienen colore coloress bien bien conocidos, por ejemplo: la manzana roja, el cielo azul, el pasto verde, la casa blanca, el carro gris, la puerta café, etc. Sin embargo existen diferencias de observación que pueden definir el mismo color de manera manera difere diferente nte,, ya que la percep percepció ción n visual visual de cada persona varía de acuerdo a su conocimiento, criterio, sensibilidad o experiencia, por lo que para una persona el color del cielo puede ser “azul cielo”; para otra es “azul claro”; o bien; para otra “azul pastel”, aquí ya se está agregando un atributo más al color, por lo que la expresión verbal de los colores es subjetiva y compleja, ya que también hay factores que intervienen en la apariencia de éstos, como son:
la fuente de luz; el observador; el tamaño; el fondo; el ángulo de observación; entre otros. Sin embargo ¿Cómo se puede medir el color numéricamente? ¿se puede expresar de manera exacta? En muchos productos naturales como en la manzana, pera, plátano es característico observar que cuando cortamos y exponemos su carne a la acción del aire, vemo vemoss que que en unos unos inst instan ante tess se oscu oscure rece ce,, este este pro proce ceso so se llam llamaa oxid oxidac ació ión n o pard pardea eami mien ento to pues es el resu result ltad ado o de la acci acción ón del del enzimático, pues oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos de la fruta, en concreto sobre los los feno fenole les. s. En la reac reacci ción ón inte interv rvie iene ne como como catalizador una enzima, la polifenol oxidasa (PFO), por la cual los fenoles se combinan con el oxígeno para transformarse en quinonas, que se polimerizan o reac reacci cion onan an con con grupo ruposs amin amino o de dife difere rent ntes es compue compuesto stoss forman formando do compue compuesto stoss colori coloridos dos que que reci recibe ben n el nomb nombre re de mela melani nina nass y que que tien tienen en propiedades antimicrobianas, y que podrían ser un meca mecani nism smo o de defen defensa sa de los los vege vegeta tale less cont contra ra infecciones. El fenó fenóme meno no de pard pardea eami mien ento to de frut frutos os y de vege vegeta tale less dura duran nte el crec crecim imie ient nto, o, reco recogi gida da y alma almace cena namie mient nto, o, así así como como de sus sus deri deriva vado doss y pro produ duct ctos os proc proces esad ados os (zum (zumo, o, extr extrac acto tos) s) es un pro probl blem emaa de prim primer eraa magn magnit itud ud en la indu indust stri riaa alimentaria. En general, este fenómeno se reconoce
como una de las principales causas de perdida de calidad y valor comercial. Este pardeamiento puede producir cambios importantes tanto en la apariencia (col (color orac ació ión n oscu oscura ra)) como como en las las prop propie ieda dade dess organolépticas de vegetales comestibles. Además el fenóme fenómeno no de pardea pardeamie miento nto suele suele ir asocia asociado do al despre desprendi ndimie miento nto de olores olores y deteri deterioro oro del valor valor nutricional. El estudio de los factores que provocan el pardeamiento de los frutos destinadas al consumo human humano o ha cent centrad rado o a aten atenci ción ón de numer numeros osos os inv investi estig gado adores res en ka acti activ vidad idad de enz enzimas imas involucradas en estos procesos fisiológicos y, sobre todo todo,, de la pilf pilfen enol ol oxid oxidas asaa (PPO (PPO), ), que que ha sido sido iden identi tifi fica cada da como como la prin princi cipa pall resp respon onsa sabl blee del del pardeamiento detectado en diversos tejidos vegetales (Remacha et al., 2002) En 1931 1931,, al CIE CIE (Com (Comis isió ión n Inte Intern rnac acio iona nall de I ´Eclairage) propuso el diagrama RGB (red, green, blue) para representar cuantitativamente el color de un objeto en términos de la cantidad de cada uno de los primarios que lo componen (figura 1). Debido a que el sistema RGE presenta ciertos inconvenientes de índole matemáticos la CIE propone más tarde el sistema sistema tricromati tricromatico co XYZ, llamadas llamadas coordenadas coordenadas triestimul triestimulo, o, el inconveni inconveniente ente fundament fundamental al de este sistema es la falta de uniformidad, en sentido de cuanti cuantific ficar ar diferen diferencia ciass entre entre muestr muestras as y estánd estándar ar (Galotto, 2010). En 1976 la CIE define un espacio de colo colorr L*a* L*a*b* b* para para obvi obviar ar el inco inconv nven enie ient ntee anterior.
MATERIALES Y METODOS Materia Prima Malus domestica domestica) se Los Los fru frutos tos de manza anzana na ( Malus adquir adquirier ieron on en el mercad mercado o local local de la ciudad ciudad de Santiago (Chile), seleccionados utilizando siempre el mismo criterio, es decir, similar estado de madurez, tamaño, firmeza y color. Los frutos se conservaron a 7,0 ± 1,0 °C hasta su evaluación. Luego se cortaron de forma manual en forma forma de rodajas de 0,5 ± 0,1 cm.
Determinación de valores triestímulo Los valores res triestímul mulo de las mue muestra se determinaro determinaron n con el colorímet colorímetro ro Konica-Min Konica-Minolta, olta, modelo CR-410 (Figura 1).
Fig. 1. Instrumento de medición Este equipo es de lectura directa sobre muestra, para lo cual las rodajas de manzana fueron puestos sobre una base base plana plana de fondo fondo blanco blanco y somet sometido idoss a pru prueb ebaa. Los aná anális lisis fuer fuero on real realiizad zados en sextuplic sextuplicado ado informand informando o los valores medios y su desviación estándar. estándar. Fue utilizado el ilumínate C y el observador de 2°. Los valores triestímulo triestímulo X, Y, Z representan las ordenadas de las curvas respectivas y se interpretan como las fracciones de los respectivos colores estándar necesarios para conseguir el color dado
Determinación de coeficientes tricromáticos Los Los valo valores res trie triest stím ímul ulo o son son inde indepe pend ndie ient ntes es y requerirían gráficos tridimensionales para determinar cada cada colo colorr se recu recurr rree a un arti artifi fici cio o mate matemá máti tico co introduciendo otras tres magnitudes x,y,z definidas para los colores colores del espectro, espectro, por las expresiones expresiones siguientes: X (1) x = X + Y + Z Y (2) y = X + Y + Z Z (3) z = X + Y + Z Donde Donde x, y, z llamados llamados coeficientes tricromáticos, suma suman n la unid unidad ad,, o sea sea x + y + z = 1 luego constituye un sistema determinado por dos valores indepe independi ndient entes, es, pues pues el tercer tercero o es funció función n de los otros dos. Normalmente se eligen los valores x e y como independientes para determinar z a partir de
aquellos, así esos valores x e y son suficientes para definir el color.
Determinación de la longitud de onda dominante La long longit itud ud de onda onda domi domina nant ntes es es un punt punto o cual cualqu quie iera ra de la supe superf rfic icie ie del diag diagra rama ma de cromat cromatici icidad dad,, la longi longitud tud de onda onda domina dominant ntee se calcul calculaa trazan trazando do una linea recta que pase por el punto punto x,y (coefi (coeficie ciente ntess de cromat cromatici icidad dad)) para para la muestra y el blanco (0.33, 0.33) en un diagrama de cromaticidad. Esta recta corta a la curva lugar del espectro en un determinado punto cuya longitud de onda onda cono conoce cemo moss y que que es la long longit itud ud de onda onda dominante del color.
Las caracterís características ticas cromáticas cromáticas de pardeamien pardeamiento to de una manzana vienen definidas por las coordenadas colorimétricas o de cromaticidad cromaticidad que son la claridad claridad (L*) (L*),, comp compon onen ente te de colo colorr rojo rojo/v /ver erde de (a*) (a*),, componente de color amarillo/azul (b*) y por sus magnitudes derivadas que son la croma (C*), el tono (H*) y la cromacidad [(a*,b*) ó (C*, H*)]. Es decir que este sistema de color o espacio CIELab se basa en una una repr repres esen enta taci ción ón cart cartes esia iana na secu secuen enci cial al o continuada de 3 ejes ortogonales L*, a* y b* (Fig. 2) Donde la coordenada L* representa la claridad (L* = 0 negro y L* = 100 incoloro), a* componente de colo colorr rojo rojo/v /ver erde de (a*> (a*>0 0 rojo rojo,, a*<0 a*<0 verd verde) e) y b* componente de color amarillo/azul (b*>0 amarillo, b*<0 azul).
Claridad Su símb símbol olo o es L* y se defi define ne segú según n la func funció ión n matemática siguiente:
Y = 116 Y
n
1 3
−16
(4) Directamente relacionada con la sensación visual de luminosidad.
Componente de color rojo/verde Su símbolo es a* y se define según la función matemática siguiente:
X Y − X n Y n 1 3
a* = 500 500
1 3
Su símbolo es b*. y se define según la función matemática siguiente:
Y Z b* = 200 200 Y − Z n n 1 3
1 3
(6)
El conjunto a*, b* recibe el nombre de Cromaticidad y junto con la Claridad definen el color de un estímulo.
Croma
Determinación de coordenadas L*, a*, b*
L*
Componente de color amarillo/azul
(5)
El símbolo del tono es C* y se define según la función matemática siguiente: *
C
=
a*
2
+ b*
2
(7)
Tono El símbolo del tono es H*, su unidad es el grado sexa sexage gesi sima mall (º), (º), y se defi define ne según egún la func funció ión n matemática siguiente:
b H = a r c a *
*
(8)
*
Diferencia de tono entre manzanas no pardeada y la pardeada El símbolo es ΔH* y se define según la función matemática siguiente:
1 / 2 2 2 2
H∆ * E= ∆ * L− ∆ * − ∆ C*
(9)
Difere Diferenci nciaa de color color globa globall entre entre man manzan zanas as no pardeada y la pardeada El símbolo es ΔE* y se define según las funciones matemáticas siguientes :
El Crom Croma, a, C*, C*, tien tienee el valo valorr 0 para para estí estímu mulo loss acromáticos y, por lo general, no pasa de 150 aunque puede superar ese valor para estímulos monocromáticos. El Tono angular, H*, varía entre 0º y 360º y para estímulos acromáticos (a* = 0, b* = 0) es una magnitud no definida.
RESULTADOS Y DISCUSIONES
1 / 2 2 2 2
E∆ L= ∆ * + ∆ a* + ∆ b*
(10)
1 / 2 2 2 2
En el Cuad Cuadro ro 1 se pres presen enta ta los los resu result ltad ados os de la determ determina inació ción n de los valore valoress tricro tricromát mático icoss de la manaza manaza no pardea pardeada da (t=0) (t=0) y pardea pardeada da (t=1), (t=1), en donde se observa que los valores de las coordenadas X, Y, Z disminuyen cuando el tiempo de exposición se incrementa a una hora, esto nos da clara muestra que hubo hubo variac variación ión por efecto efecto de pardea pardeamien miento to enzimático en las manzanas
Cuadro 1: Valores tricromáticos de la manzana pardeada y no pardeada Rep.
L= ∆ * + ∆ C* H+ ∆ *
X n , , Y n , , Z n corresponden a la suma para cada longitud de onda de cada una de las coordenadas del sistema iluminante – observador. Para iluminante C y observador 2º: X n=98,074 Y n=100 Z n=118,23 Para iluminante C y observador 10º: X n=97,287 Y n=100 Z n=116,147
Manza nzana no pa pardeada (t=0)
Manzana pardeada (t=1 h)
X
Y
Z
X
Y
Z
1 2
55,25 54,18
59,96 58,96
41 , 41 41 , 26
44,46 44,03
45,75 45,44
24,34 25,11
3
57,66
62,10
44 , 23
49,00
50,68
29,00
4
58,23
62,76
44 , 73
50,09
52,02
30,53
5
58,12
62,45
43 , 56
47,57
48,79
26,64
6
55,67
60,10
41 , 43
46,47
47,98
26,76
En el Cuadro 2 se presenta los resultados de cálculo de coeficiente de cromaticidad, en donde se observa que para para manzan manzanas as recién recién cortad cortadas as tienes tienes valore valoress promedios de x = 0.352; y = 0,381; 0,381; z = 0,267, 0,267, esto signi signific ficaa que este este color color en concre concreto to contie contiene ne un 35,2% de x, un 38,1% de y, un 26,7% de y. Como x se corres correspon ponde de de modo modo aprox aproxima imado do al rojo, rojo, y al verde y z al azul, se puede pensar que se trata de un verderojizo de un factor de luminancia Y a mitad del blanco y el negro. Como x + y + z = 1, se deduce que son suficientes dos de los valore valoress colori colorimét métric ricos os relati relativos vos;; en la práctica los dos utilizados son x e y. Con estos dos valores es posible construir un diagrama bidimensional como el siguiente.
Cuadro 2: Coeficientes de cromaticidad Figura 2: Espacio de color CIELAB
Rep.
1 2
Manzana no no pa pardeada (t=0) x y z 0,353 0,351
0,383 0,382
0,264 0,267
Manzana pardeada (t=1 h) x y z 0,388 0,384
0,399 0,397
0,212 0,219
3 4 5 6 ẍ
s
0,352 0,351 0,354 0,354 0,352 0,0014
0,379 0,379 0,380 0,382 0,381 0,0017
0,270 0,270 0,265 0,264 0,267 0,0028
0,381 0,378 0,387 0,383 0,383 0,0037
0,394 0,392 0,397 0,396 0,396 0,0025
0,225 0,230 0,217 0,221 0,221 0,0063
En la Figura 3 se presenta la representación gráfica de los los valo alores res prome romed dios ios de coefi oefici cien ente te de cromatidad de la manzana no pardeada y la manzana pardeada por exposición al aire natural, el punto de la izquierda corresponde al blanco (0.33, 0.33), en el medio es de la manzana sin pardearse (0.352, 0.382) y en la derecha esta lo que corresponde a la manzana pardeada (0.383, 0.396), en donde se observa clara muestr muestraa de variac variación ión de color color con refere referenci nciaa al blanco, así lo mismo entre las dos muestras.
Pardeada
575 nm
475 nm
En el Cuad Cuadro ro 4 se pres presen enta ta los los resu result ltad ados os de pará paráme metr tros os CIE CIE Lab, Lab, dond dondee se obse observ rvaa que que la claridad disminuye de 82,40 ± 0,85 a 75,08± 1,64, esto nos afirma que el tiempo de exposición al aire libre afecta en el color de la manzana por efecto de pardeamiento enzimático, el componente croma aumenta de 29,42± 0,50 a 35,83± 0,91, esto nos indica que se ha oscurecido la muestra y similarmente ocurre con el tono. El fenóm fenómeno eno de pardea pardeamie miento nto de fruto frutoss y vegeta vegetales les durante el crecimiento, almacenamiento y procasado, es un prob proble lema ma de prim primer eraa magn magnit itui uid d en la indu indust stri riaa alimentaria y se reconoce como una de las principales causas de pérdida de calidad. Este pardeamiento produce cambio cambioss impor importan tantes tes tanto tanto en la aparie aparienci nciaa (color (colores es oscuros)como en las propiedades organolépticas (sabor, textur textura) a) de vegeta vegetales les comest comestibl ibles, es, y además además suele suele ir asociado al desprendimiento de olores y efectos negativos sobre el valor nutricional (Amiot y col., 1992; Chen y col., 2000).
Cuadro 4: Parámetros de color CIE Lab Parámetros Claridad (L*) Componente de color rojo /verde (a*) Componente de color amarillo /azul (b*) Croma (C*) Tono (H*)
Fig 3. Representación en el diagrama de cromaticidad CIE el color de la Manzana fresca ( ___ ) y pardeada (----)
En el Cuadro 3 se presenta los resultados de longitud de onda dominante y longitud de onda complementaria para las las manzanas no pardeada y la manzana pardeada, en donde se observa la variación de amba ambass cara caract cter erís ísti tica cas, s, la long longit itud ud de onda onda dominante dominante aumenta aumenta y la complement complementaria aria también también aumenta.
Cuadro 3: Longitud de onda dominante y longitud de onda complementaria Manzana No pardeada
Longitud de onda dominante 570 nm
Longitud de onda complementaria 440 nm
Manzana no pardeada 82,40 ± 0,85 -8,10 ± 0,61
Manzana pardeada 75,08± 1,64 -1,58± 0,50
28,27± 0,57
35,79± 0,94
29,42± 0,50 -74,03± 1,17
35,83± 0,91 -87,46± 0,99
En el Cuad Cuadro ro 5 se pres presen enta ta la dife difere renc ncia ia de tono tono y diferencia global de color entre las muestras de manzana pardeada pardeada y la no pardeada, pardeada, la variación variación se dió en 12,37 puntos lo que nos demuestra una clara diferencia de color entre las muestras por efecto de pardeamiento enzimático. enzimático.
Cuadro 5: Diferencia de tono y deferencia global de color entre manzanas la pardeada y la no pardeada Repeticiones 1 2 3 4 5 6 Promedio Desv. estándar
CONCLUSIONES
Diferencia de tono (∆ H*) 13,98 13,28 11,61 10,59 13,06 11,70 12,37 1,27
Diferencia global de color (∆ E*) 8,69 8,61 6,95 6,46 7,63 7,29 7,60 0,90
El tiem tiempo po de expo exposi sici ción ón de las las manz manzan anas as al medi medio o ambiente afecta en la coloración de las manzanas por la presencia aire que ocasiona el pardeamiento enzimático, provocando oscurecimiento. E cromaticidad se observa una clara diferencia de cambio color, variando de 570 a 575 nm de longitud de onda dominante, lo que correponde a un color pardeamiento. Los parámetros CIE Lab muestra un efecto significativo en el cambio de color de la manzanas.
REFERENCIAS Castelluc Castellucci, ci, F. 2006. Determina Determinación ción de la Característ Características icas Cromáticas según CIELab. Secreataría de la asamblea General. Director General de la OIV. http://www.gusgsm.com/book/export/html/454 http://www.tesisenxarxa.net/TDX-0329107130937/index_cs.html ANEXOS:
C*, croma CROMATICIDAD b*, amarillo
b*=28,27
C*=29,42
H*=-74,03° a* rojo
-a*, verde
H*, tono a*=-8,10 -b*, azul
Fotografía de la muestra
L*, Claridad=82,4
LUMINOSIDAD
b*, amarillo
-a*, verde
a* rojo
-b*, azul
Fotografía del equipo
