Departamento de Ingeniería de Procesos y Gestión Industrial




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fecha de publicación07.02.2016
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Universidad Nacional de Tucumán


Departamento de Ingeniería de Procesos y Gestión Industrial




TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS. CARACTERÍSTICAS ESPECTRALES.
Objetivos.

-Emplear técnicas adecuadas para extraer pigmentos naturales, factibles de caracterizar por sus propiedades físicas.

Introducción
En el reino vegetal existe un predominio general de los colores primarios: amarillo, rojo, azul; aunque se observa también en gran abundancia el verde. Estos colores son conferidos a los vegetales por determinados compuestos químicos definidos, llamados pigmentos. El color particular que presenta un determinado órgano vegetal depende generalmente del predominio de uno u otro o la combinación de ellos. Se debe tener claro que cuando un vegetal presenta un color blanco, es debido a la falta de tales pigmentos. La luz solar que incide sobre ellas no es absorbida selectivamente como ocurre en las partes coloreadas, sino que es transmitida o reflejada prácticamente sin sufrir modificación. 

El color verde tan uniformemente presente en los vegetales es debido a la presencia de dos pigmentos estrechamente emparentados llamados clorofila a y clorofila b. Asociados con las clorofilas, existen también otras dos clases de pigmentos: amarillos y  amarillo-anaranjados que son las xantofilas y los carotenoides.

Entre los caracteres externos de los vegetales, el más notable y característico es probablemente el color.  El color no es únicamente un carácter llamativo de la vegetación, sino que, además, algunos de los pigmentos que lo condicionan están estrechamente ligados a las actividades fisiológicas del propio vegetal. Por consiguiente, el estudio de cómo las plantas viven  y se desarrollan requiere el previo conocimiento de los pigmentos vegetales.

Extractos naturales de plantas y su aplicación industrial

Las plantas y subproductos agroalimentarios son una gran fuente de productos naturales biológicamente activos. Existen multitud de constituyentes químicos con un ampliao rango de estructuras y propiedades físicoquímicas y biológicas. Muchos de los beneficios de las plantas y subproductos agroalimentarios son conocidos y utilizados desde la antigϋedad como antimicrobianos, insecticidas, antioxidantes, etc. Estos efectos son debidos a compuestos sintetizados por las células de las plantas que no son estrictamente necesarios para el crecimiento o reproducción pero cuya presencia ha sido demostrada genéticamente, fisiológicamente o bioquímicamente. Se denominan metabolitos secundarios.

Las técnicas de extracción permiten obtenerlos y concentrarlos para su uso en diferentes aplicaciones (medicina, alimentación, perfumería, etc.).

Entre las aplicaciones más importantes en la industria alimenticia, se destacan los extractos naturales en la producción de alimentos funcionales.

Los alimentos funcionales son aquellos que además de nutrientes, han demostrado científicamente que afectan beneficiosamente a una o varias funciones del organismo de manera que proporcionan un mejor estado de salud y bienestar. Estos alimentos, además, ejercen un papel preventivo ya que reducen los factores de riesgo que provocan la aparición de enfermedades.

Extractos y compuestos antioxidantes naturales

Los alimentos son sistemas complejos en los cuales, diferentes mecanismos pueden contribuir a los procesos oxidativos.

Los antioxidantes se utilizan como aditivos alimenticios para ayudar a preservar los alimentos. Previenen la rancidez, la pérdida del color y el deterioro de aroma y sabor.

Ejemplo de ellos son: ácido ascórbico (E300), propil gallato (E310), tocoferol (E306), butilhidroxianisol (BHA) (E320), butilhidroxitolueno (BHT) (E321), aceites esenciales y sus componentes.

Una alternativa a los antioxidantes sintéticos son las especias y hierbas utilizadas habitualmente para dar sabor a los platos, que son una fuente excelente de compuestos fenólicos que actúan como antioxidantes.

Antioxidantes naturales

Dentro de los antioxidantes naturales existen algunos hidrosolubles y otros liposolubles:

Un ejemplo de hidrosoluble es el ácido ascórbico que se encuentra en frutas, verduras y hortalizas. Es una sustancia termolábil.

En liposolubles se encuentran los carotenoides, formados por unidades de isopreno. En este grupo los carotenos poseen sólo átomos de C y H (Figura 1).



Figura 1. Carotenos

Las xantofilas son hidrocarburos oxigenados. Existen más de 600. Un ejemplo de estas sustancias se observa en la figura 2.



Figura 2. Xantofila
Metodología de extracción de compuestos de interés para la industria alimenticia

Existen métodos por distintos tipos de destilación: directa, inyección de vapor, arrastre de vapor, Clevenger, etc.

Mediante extracción por solventes: percolación, maceración, infusión con agua caliente, enfleurage con grasas en frio o en caliente.

Nuevas tecnologías de extracción como: Fluídos supercríticos, membranas, pulsos eléctricos, microondas, ultrasonidos, etc.

PARTE EXPERIMENTAL

Extracción de pigmentos de Zanahoria



Pesar aproximadamente 10 g de zanahoria rallada y prensada en un balón de 250 cm3. Adicionar 25 cm3 de alcohol metílico y 50 cm3 de cloruro de metileno en el balón y conectar éste a un refrigerante a reflujo.

Refluir la mezcla a través de un baño de vapor durante 5 minutos con frecuente agitación para mezclar las fases. Filtrar la mezcla en filtro Buchner. Reservar el filtrado.

Transferir la pasta a un matraz de 100 cm3 y extraer nuevamente con porciones de 50 cm3 de cloruro de metileno y refluir por 5 minutos.

Enfriar, filtrar y mezclar los filtrados. Transferir los filtrados a una nueva ampolla de decantación y agregar 10 cm3 de agua destilada.

Pasar la capa orgánica a un matraz y decantar la capa acuosa superior. Lavar la capa orgánica nuevamente con agua destilada y agitar de nuevo con 50 cm3 de agua en una ampolla de decantación, si las capas tardan en separarse bien, agregar un poco de NaCl. Retener la capa orgánica y lavar con agua otra vez. Pasar la capa orgánica a un matraz conteniendo 1 ó 2 g de sulfato de sodio anhidro. Agitar el matraz y decantar la solución a un segundo matraz, evaporar el cloruro de metileno con baño de vapor, en campana y agregando pequeños núcleos de ebullición.

Inmediatamente que el solvente se ha evaporado, sacar el matraz del calor y disolver el residuo con 20 cm3 de éter de petróleo (corte: 30 - 60° C). Graficar el espectro de absorción de esta solución desde 400 a 550 nm.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1-Curso Práctico de Química Orgánica. Brewster, R. Q.; Vanderwerf, C. A.; McEwen, W.1965.

2- Rose, A. en Weissberger: “Techniques of Organic Chemistry”. Vol. 4. 1-174 (Mc Graw-Hill)

3-Prácticas de Laboratorio en Química Orgánica. Guzmán, B.; Ybarra, M. I.; Coronel, C.; Schabes, F.; Mesurado, M. González, M.; Fiori Bimbi, M. V. Tecnografic. 2009.

4-Experimentación en Química. Práctica 8. Universidad del País Vasco. http://cvb.ehu.es/open_course_ware/castellano/tecnicas/expe_quim/practica8.pdf

5- Rose, A. Ind. Eng. Chem. 33 (1944) 594.

6- www.quimicaorganica.net

7- Obtención y aplicación de extractos naturales. Saiz Abajo, M. J.; Lopez Giral, N. CNTA. España, 2010.



GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO 2012 - INGENIERÍA INDUSTRIAL



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