LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, febrero, 2023, Volumen 4, Número 1, p. 1475.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v4i1.353
Biotecnología para la extracción de pigmentos vegetales,
para uso industrial
Biotechnology for the extraction of plant pigments, for industrial use
Carlos Rodrigo Jácome Pilco
Facultas de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente
Universidad Estatal de Bolivar
Ecuador
Kelin Brillith Aucatoma Chico
Facultas de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente
Universidad Estatal de Bolivar
Ecuador
Sandy Adaya Agualongo Sinchipa
sanagualongo@mailes.ueb.edu.ec
Facultas de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente
Universidad Estatal de Bolivar
Ecuador
Carmen Rocio Callan Chela
Facultas de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente
Universidad Estatal de Bolivar
Ecuador
Víctor Danilo Montero Silva
Facultas de Ciencias Agropecuarias, Recursos Naturales y del Ambiente
Universidad Estatal de Bolivar
Ecuador
Artículo recibido: día 5 de enero de 2023. Aceptado para publicación: 6 de febrero de 2023.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
Resumen
La biotecnología es la obtención de los compuestos biológicos de gran interés industrial que
adquirido una gran tendencia en los procesos de síntesis químicos. La utilización e
implementación de pigmentos vegetales en el campo de la biotecnología ha desarrollado
diferentes aplicaciones muy amplias que al paso del tiempo se han ido perfeccionando. Las
antocianinas y los carotenoides son los colorantes más importantes de las frutas y verduras
rojas, son aditivos que le dan al producto el color deseado y esperado, pertenecen al grupo de los
flavonoides, también son glucósidos de antocianina con un gran cambio estructural, tienen
propiedades antioxidantes, son efecto que reducen el daño provocado por los radicales libres y
el daño oxidativo relacionado con la actividad, ya que son estructuras muy sensibles a la
temperatura, el pH y la luz, así también empleado nuevas tecnologías las cuales se han ido
documentando en diversos artículos científicos. La utilización de los diferentes métodos de
extracción de pigmentos permite un beneficio correcto permitiéndonos ofertarlos en las
industrias alimentarias y textiles. El objetivo de esta revisión es indagar sobre la biotecnología
en la extracción de pigmentos vegetales, para uso industrial y textil de manera bibliográfica.
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, febrero, 2023, Volumen 4, Número 1, p. 1476.
Palabras clave: biotecnología, pigmentos naturales, extracción, colorantes, industria
alimentaria e industria textil, características
Abstract
Biotechnology is the obtaining of biological compounds of great industrial interest that have
acquired a great tendency in chemical synthesis processes. The use and implementation of plant
pigments in the field of biotechnology has developed different and wide-ranging applications that
have been perfected over time. Anthocyanins and carotenoids are the most important colorants
of red fruits and vegetables, they are additives that give the product the desired and expected
color, they belong to the group of flavonoids, they are also anthocyanin glycosides with a great
structural change, they have antioxidant properties, they are effect that reduce the damage
caused by free radicals and oxidative damage related to the activity, as they are very sensitive
structures to temperature, pH and light, and also used new technologies which have been
documented in various scientific articles. The use of different methods of pigment extraction
allows a correct benefit allowing us to offer them in the food and textile industries. The objective
of this review is to investigate biotechnology in the extraction of plant pigments for industrial and
textile use in a bibliographic way.
Keywords: biotechnology, natural pigments, extraction, colorants, food industry and
textile industry, characteristics
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Como citar: Jácome Pilco, C. R., Aucatoma Chico, K. B., Agualongo Sinchipa, S. A., Callan Chela,
C. R., & Montero Silva, V. D. (2023). Biotecnología para la extracción de pigmentos vegetales,
para uso industrial. LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades 4(1),
1475–1488. https://doi.org/10.56712/latam.v4i1.353
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ISSN en línea: 2789-3855, febrero, 2023, Volumen 4, Número 1, p. 1477.
INTRODUCCIÓN
Desde los inicios de la humanidad, los tintes naturales se han utilizado en una variedad de
actividades, desde la pintura como expresión artística, hasta la alfarería y el teñido de telas y
lanas. También se han utilizado como aditivo en los alimentos, para que se vean mejor. Para los
estudios de tintes de elementos naturales, especialmente plantas, son raros, aunque hay
registros que enumeran las especies y colores que se pueden extraer de ellos, y cómo se
preparan.
Los pigmentos vegetales incluyen muchos tipos diferentes de componentes y colores, entre los
que podemos referirnos principalmente a flavonoides, antocianinas, carotenoides, betalaínas,
clorofilas.
Es por esto que la industria alimentaria utiliza diferentes colorantes alimentarios para dar los
mejores y más atractivos colores a sus productos y así convertirlos en los favoritos de los
consumidores. (Quintriqueo & Gutiérrez, 2012)
En base las normativas vigentes norma general para los aditivos alimentarios (codex stan 192-
1995, idt) han aprendido a utilizar de manera responsable respetando el límite vigente,
especialmente para productos procesados, enlatados y empacados, ya que se ha demostrado
que es de gran utilidad y beneficio para los fabricantes.
El consumo de alimentos procesados con adición de pigmentos químicos tiene una desventaja
para la salud del ser humano, la utilización de colorantes artificiales para la elaboración de
alimentos procesados es alta debido a que muchas plantas procesadoras de alimentos agregan
gran cantidad de colorantes.
Al existir varios tipos de pigmentos orgánicos e inorgánicos, además son empleados en un sin
fin de actividades, como claro ejemplo la industria textil y su empleo de diferentes pigmentos
que intervienen tanto en el proceso de fabricación y posteriormente en el manejo de los residuos,
pueden afectar directamente a la salud del ser humano si no son tratadas.
En el presente trabajo busca recolectar la información más relevante sobre la obtención de
pigmentos empleados en la industria alimentaria y la industria textil de esta manera dar un aporte
para la producción y aprovechamiento de estos pigmentos, ya que al ser naturales no tiene
peligro de ser perjudiciales para la salud del consumidor.
Industria y pigmentos
Para la vida cotidiana el color desempeña uno de los papeles principales debido a que los seres
humanos viven inmersos en todos los ámbitos (Alvarado, 2017). La industria alimentaria utiliza
diferentes colorantes alimentarios para dar los mejores y más atractivos colores a sus productos,
convirtiéndolos así en los favoritos de los consumidores (Cubillos, 2021). Diferentes empresas
incluso han aprendido a utilizar el color estratégicamente para diferentes productos,
especialmente cuando se trata de productos procesados, enlatados y empacados, ya que se ha
demostrado que esto brinda enormes beneficios y ventajas a los productores. (Pichardo Pérez,
2019)
Los crecientes requisitos legales y la concienciación de los consumidores en los últimos años
han animado a las industrias a utilizar una mayor cantidad de pigmentos naturales. Martos,
(2022), dice que en estudios recientes se han centrado en la producción de pigmentos naturales
rentables, también llamados pigmentos de base biológica. Los pigmentos naturales que se
pueden obtener de plantas, animales y microorganismos que son amigables con el medio
ambiente y tienen baja toxicidad. (Zalyhina & Cheprasova, 2021)
Actualmente, existe un gran interés por los aditivos naturales, especialmente los colorantes,
debido a que estos compuestos naturales no tienen efectos secundarios asociados y la mayoría
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de ellos son ingredientes funcionales, actuando como promotores de la salud. Silva & Ferreira,
(2020) dice que entre los colorantes naturales hidrosolubles se encuentran las antocianinas, que
pertenecen a los flavonoides. Estos compuestos, además de ser responsables del color, tienen
funciones como la atracción de agentes polinizadores, el potencial antioxidante (que contribuye
a la protección de las plantas contra ciertas enfermedades) y la protección contra ataques de
herbívoros y estreses abióticos (Silva, 2022). El uso de antocianinas como colorantes
alimentarios está autorizado en varios países, incluidos países de la Unión Europea (E163),
Estados Unidos (que los clasifica como colorantes certificados) y Asia. (Fernandesa, Pereira, &
Sokovic, 2019)
Además de las propiedades colorantes, estas moléculas exhiben propiedades funcionales, (Sen
& Barrow, 2019) actuando como antioxidante, antiinflamatorio, neuro protector, reduce la
incidencia de enfermedades cardiovasculares e interviene contra la obesidad y controla el
síndrome metabólico. (Ranaweera, Ampemohott, & Arachchige, 2020)
Pigmentos naturales
Según Lizbeth Campos Reyes (2018), son materiales insolubles e insolubles que al ser molidos
se mantienen en suspensión con un aglomerante. La generación de color se debe a la estructura
específica del compuesto, esta estructura captura la energía y la excitación generada por un
electrón del orbital exterior en el orbital principal, la energía no absorbida se refleja en radiación
y/o refracción para la visualización de imágenes (López, 2021). Según Medina (2013) el colorante
resultante se puede utilizar para dar color a los alimentos, ya que tiene un color rojo púrpura
intenso y muestra estabilidad en las condiciones comunes de los alimentos, como la
temperatura, la presencia de luz, y la acidez Carotenoides
• Clorofilas
• Pigmentos fenólicos: flavonoides, antocianinas y taninos
• Betalaínas
• Hemopigmentos
• Otros pigmentos naturales
MÉTODO
Se realizó un estudio cualitativo, descriptivo y bibliográfico-documental. La información se
recogió de distintas fuentes como internet, libros, artículos de revista que hablan sobre la
utilización de la biotecnología para la extracción de pigmentos vegetales en la industria, debido
a que es una alternativa viable para la producción de distintos productos a través del uso de
procesos productivos basados en el empleo de recursos renovables como son los pigmentos
vegetales. De esta manera la biotecnología tradicional se la emplea de para la obtención de un
producto útil para la industria.
RESULTADOS
Los pigmentos poseen propiedades esenciales que son ideal para dar color a otra materia prima,
y esta propiedad se conoce como poder colorante. A temperatura ambiente, el tinte debe ser
sólido (estable al calor) (A.C.Prito, L, & Torres, 2020).
Forma y tamaño de las partículas
El tamaño de las partículas interviene en su estabilidad, es así que, mientras más pequeñas serán
su velocidad de sedimentación más lenta. Los pigmentos gruesos impiden su utilización para
acrílicos.
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Resistencia a los diferentes medios agresivos
Los equipos funcionales particulares del pigmento son los causantes de conferirle esta
propiedad, o sea la resistencia al calor, solventes, álcalis, ácidos, etcétera.; el fenómeno estérico
además debería ser considerado (Guerrero, 2018).
Poder cubritivo, opacidad y relación de contraste
El índice de refracción de la segunda sustancia en relación con la primera sustancia es la relación
entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción. El índice de refracción
depende de la longitud de onda de la iluminación. La luz generalmente se subdivide en 2
elementos separados; exhiben 2 índices de refracción diferentes. Utiliza principalmente el
promedio de los dos (Rodríguez, 2017).
Según los estándares ópticos, las partículas de pigmento transparentes de enorme tamaño se
comportan como prismas de vidrio. El objeto se distorsiona porque el rayo se refracta, también
se mueve a diferentes velocidades en el viento y dentro de la partícula (Arrázola & Villalba, 2021).
Composición química de los pigmentos naturales
Según Juan (2013), los colorantes pueden ser naturales si se derivan de plantas, animales o
minerales; sintéticos si son productos modificados química o físicamente.
Proporcionan una variedad de tonos que dependen de su composición y estructura física (Pareja,
2020). Los colorantes se fabrican químicamente y son los colorantes más utilizados en los
alimentos, farmacéutico y cosmético industrias (Abou-Arab, 2011).
Los pigmentos suelen ser obras maestras complejas de la ingeniería química (Abagale, 2013).
Los pigmentos se pueden clasificar según su tonalidad, composición química y propiedades.
Suelen clasificarse según su origen, distinguiéndose así entre pigmentos naturales y sintéticos.
(Birmania, 2017)
Tabla 1. Clasificación de colorantes naturales según la composición química
Naturaleza química
Algunos ejemplos
Color
Tetrapirroloe
Ficobilinas
Azul-verde
Verde
Clorofila
Carotenoides
Carotenoides
Amarillo-anaranjado
Flavonoides
Flavovas
Blanco-crema
Chalconas
Amarillo-blanco
Auronas
Amarillo
Antocianinas
Rojo-azul
Xantonas
Xantonas
Amarillo
Quinonas
Naftoquinonas
Rojo-azul-verde
Derivados indioides e
índoles
Indio
Betalaínas
Azul-rosado
Amarillo-rojo
Pirimidinas sustituidas
Perinas
Blanco-amarillo
Flavinas
Amarillo
Fenoxanizinas
Amarillo-rojo
Fenazinas
Amarillo-púrpura
Nota: esta tabla muestra la clasificación de colorantes naturales según la composición química
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Tipos de pigmentos naturales
Los principales pigmentos naturales se clasifican en tres grupos:
• Carotenoides
• Polifenoles
• Derivados de los tetrapirrólicos.
Tabla 2. Pigmentos naturales
Tipos
Definición
Pigmentos
Carotenoides
Son pigmentos naturales
liposolubles de color
amarillo-naranja que se
encuentran presentes en los
alimentos de origen vegetal
(Moreno & Bautista , 2021).
• Licopeno
• α y β-carotenos
• xantofilas
• zeaxantina
• luteína
• violaxantina
• astaxantina
• crocetina
Polifenoles
Son pigmentos vegetales
responsables de la
coloración rojizo. Influyen
en el sabor, son
astringentes (Fernández
Escobar, 2021).
• Flavonoides
• Antoxantinas
Derivados tetrapirrólicos
Son de origen vegetal por
dos diferentes procesos.
Por modificación de
sustitutos del grupo hemo,
el otro proceso consiste en
la síntesis de la porfirina
siendo una modificación
natural como en el hemo
(Silva Rufino, 2020),
• Clorofilas
• Pigmentos hemo
Nota: el contenido de esta tabla contiene información de los pigmentos naturales
Fuentes de pigmentos vegetales
Según (Hurtado & Cuaran, 2016) los pigmentos vegetales por lo general provine de las platas
(raíces, bayas, cortezas, hojas y madera) entre otras. Los pigmentos vegetales se pueden
clasificar generalmente en pigmentos liposolubles y pigmentos hidrosolubles.
• Pigmentos liposolubles
Clorofilas: son extraídas de plantas y son de color verde; en donde logramos apreciar en licores,
dulces, golosinas.
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Figura 1. Clorofilas
Fuente: tomado de Ramos (2022)
Carotenoide: se obtiene a partir de vegetales que presentan un color naranja, como la zanahoria,
o algunos tipos de algas. (Ramirez, 2018)
Figura 2. Carotenoide
Fuente: tomado de Roach (2015)
Pigmentos Hidrosolubles
Curcumina: Es un colorante de color anaranjado, que tiene la cualidad de haber sido obtenido
mediante la técnica de la fermentación; su principal modo de uso es en algunas bebidas
refrescantes, mermelada, productos para pastelería.
Figura 3. Curcumina
Fuente: tomado de López (2017)
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Proceso de extracciones de pigmentos naturales
Entre las fuentes naturales de color tenemos el rojo, puede ser el pimentón, la remolacha, las
frambuesas o los tomates. El amarillo se encuentra en el azafrán o la caléndula. El color verde
proviene de la clorofila de las hojas (Ruiz, 2019). Hay muchas plantas e insectos que dan color a
los alimentos en la naturaleza, y también pueden extraerse de los vegetales u obtenerse de las
plantas (Trejo Escamilla, 2021). Los microorganismos también son organismos capaces de
producir pigmentos, como los que se encuentran en la levadura, los hongos y otras bacterias.
Las moléculas de pigmentación que producen incluyen carotenoides, melanina, flavinas,
quinonas (Cubillos & Pava, 2020).
Por tanto, sus métodos y procesos de extracción son innumerables, entre los que destacan la
cromatografía, la maceración, el cultivo de microorganismos y levaduras, y los métodos de
secado y posterior trituración de los elementos en cuestión (Puente, 2020).
Para la extracción de pigmentos utilizamos espinacas y alguna otra hoja de otro color, además
de:
• Alcohol de 96 grados.
• Mortero
• Papel de filtro
• Embudo
• Placas Petri
Procedimiento
a) Se añaden las hojas cortadas de las espinacas en el mortero y se agrega un porcentaje
de alcohol minino, luego se tritura hasta que adquiera un color verde intenso.
b) Después se realiza el filtrado de líquido obtenido con el embudo en el que se pone el
filtro, se echa en una placa.
c) Se introduce una tira de papel de filtro que hemos recortado anticipadamente, se
introducen en la placa.
d) Pasados unos minutos veremos la aparición de bandas de colores que señalan los
distintos pigmentos.
Uso de los pigmentos en la industria alimentaria
El uso principal de los pigmentos vegetales es dar color a los alimentos, sin embargo, también
brindan otros beneficios desde su origen, como el alto contenido de antioxidantes que infunden
a los alimentos y para la salud, pueden verse reflejados con propiedades anticancerígenas,
antibacterianas y cardioprotectores (Cruz, 2017).
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Tabla 3. Uso en la Industria
Pigmentos
Curcumina
Carmín
Antocianina
Beta-Caroteno
Clorofila
Carbón Vegetal
Betalaínas
Nota: el contenido de esta bla se basa en el contenido de uso de los pigmentos en la
agroindustria.
Industria textil
Según Pablo Esteban Zaruma Arias (2018) menciona que las industrias textiles generan una gran
cantidad de los colorantes que utilizan en los procesos de teñido que son descargados en aguas
residuales sin un adecuado tratamiento. La industria textil es el mayor consumidor de tintes y
colorantes, con lo que la producción anual de colorantes sintéticos se calcula en 700,000
toneladas (Pichardo, 2019). Se estima que hasta un 50% de los colorantes utilizados en la
industria textil termina en las aguas descargadas por este sector industrial debido a su bajo
grado de fijación en las telas. (Nájera, 2018)
El proceso de fabricación textil consta de muchas operaciones unitarias utilizando diversas
materias primas como algodón, lana, fibras sintéticas, tintes o tinturas. En la industria textil se
utilizan varios tipos de colorantes, que se pueden dividir en dos grandes grupos:
• Los colorantes
• Los pigmentos
Los colorantes son solubles en agua y se definen como compuestos que pueden impartir color
a las fibras sin que se vean afectados por factores como la luz, la temperatura y los jabones no
son biodegradables en el medio ambiente (Diaz, Valdez, & Muro, 2021). Este conocimiento fue
transmitido de generación en generación como un proceso casero. Sin embargo, con el
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desarrollo de la civilización, el proceso de teñido se ha convertido en uno de los sectores
industriales más importantes.
Ventajas y desventajas de usar colorantes en la industria alimentaria
Tanto los colorantes sintéticos como los naturales tienen ventajas y desventajas que deben
tenerse en cuenta cuando se utiliza en la industria alimentaria. Los colorantes artificiales ofrecen
colores más vibrantes que los pigmentos naturales, pero no olvide que pueden representar un
peligro para la salud de los consumidores. (Alvarado, 2017)
• Aportan color a los alimentos que no lo tienen
Debido a sus propiedades naturales, muchos alimentos carecen de color, lo que puede hacerlos
atractivos para las personas, especialmente para los niños, que son aún más visuales, lo que
afecta las ventas de alimentos. Por eso muchos alimentos y comestibles tienen ese color
específico que nos hace comprarlos. (Parra, 2017)
• Mejoran el aspecto de muchos alimentos
Estos elementos no solo brindan un color especial a lo que comemos, sino que también mejoran
considerablemente su aspecto, lo que hace que se antojen aún más.
• Crean expectativas en las personas
Una persona puede consumir un producto solo por su apariencia, es algo que vemos claramente
en los nuevos productos, porque las personas no los reconocen al principio, pero probablemente
sus colores les hagan decidirse a comprarlo, dándole así una oportunidad al producto. (Alvarado,
2017).
DISCUSIÓN
Los pigmentos naturales como las antocianinas tienen un gran potencial para reemplazar los
colorantes artificiales, es por ello que es importante conocer los aspectos bioquímicos de estos
pigmentos incluyendo una amplia gama de colores desde el rojo hasta el azul, por lo que las
antocianinas se muestran como una nueva alternativa para obtener colorantes naturales para
consumo humano (Moina, 2018). Los pigmentos naturales varían ampliamente en su estructura
química y origen. Aunque hay colorantes raros como el ácido carmínico, las sustancias más
comunes en los alimentos se pueden agrupar en las siguientes categorías (Jaimes, 2018). La
importancia del uso de colorantes alimentarios tiene un papel relevante entre los aditivos
alimentarios ya que comúnmente se utilizan para realzar el color natural de los alimentos y otros
para restaurar el color perdido durante la manipulación para su conservación (Mayanquer, 2017).
La industria ha ido creciendo y la extracción de los pigmentos naturales a través de la
biotecnología se ha convertido en una alternativa que evita el uso de colorantes sintéticos, de
esta manera ayuda a prevenir un gran número de enfermedades en la población provocadas por
el consumo excesivo de alimentos procesados con colorantes artificiales. (Moina, 2018).
CONCLUSIÓN
En la industria, la producción biotecnológica de los sabores, pigmentos viene incrementado al
pasar de los años debido al benéfico tanto para la salud humana como en la ganancia, ya que
esta tecnología de color en alimentos es sumamente importante.
La utilización de pigmentos naturales se ha remontado desde antaño, con el fin de dar color a
diversos elementos, en la actualidad los pigmentos son una herramienta para provocar deseo y
llamativo, para su consumo.
La funcionalidad de los colorantes compuestos por antocianinas se aprovecha en la industria.
Posibilidades con una amplia variedad de materias primas para el post-procesamiento un uso
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que representa un mercado próspero para un producto por necesidad y ventajas que tiene.
También encontramos que los tintes naturales tienen las siguientes propiedades: valor
nutricional de las frutas, valor agregado en el mercado.
Es recomendable tener en cuenta que los colorantes naturales debemos almacenar en
condiciones adecuadas ya que los factores como las propiedades se pueden alterar, ya que en
las industrias son utilizadas constantemente para la producción de los alimentos.
En base a la revisión bibliográfica analizada podemos decir que los pigmentos naturales son
componentes que son empleadas en la industria alimentaria, que ayudan a resaltar los colores
características de un producto procesado añadiendo un plus. Una de las mejores formas de
utilizar los tintes es no abusar de ellos. Este es un error que muchas personas no obtienen el tono
que desean de inmediato. Entonces, el color real del tinte aparecerá después de un tiempo, por
lo que es una buena idea esperar un poco para encontrar el color final antes de aplicar la siguiente
pasta de tinte. Tal vez eso es a lo que quieres llegar.
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