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Antocianinas Mono
Antocianinas Mono
Antocianinas Mono
ANTOCIANINAS
Mendoza, Iván
2021
INTRODUCCIÓN
Las antocianinas representan los principales pigmentos solubles en agua visibles al ojo humano.
Pertenecen al grupo de los flavonoides y su estructura básica es un núcleo de flavón, el cual
consta de dos anillos aromáticos unidos por una unidad de tres carbonos (Figura 1). El nivel de
hidroxilación y metilación en el anillo “B” de la molécula determina el tipo de antocianidina, que
es la aglicona de la antocianina. Aunque se han descrito doce diferentes antocianidinas, las más
comunes en plantas son: pelargonidina, cianidina, delfinidina, peonidina, petunidina y malvidina.
Las tres primeras son más frecuentes en frutos, en tanto que el resto lo son en flores. En las
plantas las antocianidinas no se acumulan como tal, sino en su forma glucosilada; esto es, unidas a
algún azúcar y en cuyo caso se denominan antocianinas. El azúcar presente en la molécula les
confiere una gran solubilidad y estabilidad, generalmente se une a la antocianidina en la posición
3 del grupo fenólico, pero puede también hacerlo en las posiciones 5 y 7. Con base en el número
de azúcares presentes en su estructura, las antocianinas se clasifican en: monoglucósidos (un
azúcar), diglucósidos (dos azúcares) y triglucósidos (tres azúcares). Los tipos de azúcares presentes
pueden ser: monosacáridos, disacáridos o trisacáridos. Los monosacáridos más comunes son:
pentosas como arabinosa y xilosa, o bien hexosas, de las cuales la Dglucosa es la más frecuente,
aunque también pueden estar presentes galactosa o ramnosa. Los disacáridos más frecuentes son
gentobiosa, soforosa, sambubiosa y rutinosa. Los trisacáridos reportados pueden ser lineales
como la gentotriosa, o bien ramificados como xilosilrutinosa o glucosilrutinosa (Strack y Wray,
1989). En algunos casos, los azúcares están acilados con grupos derivados del ácido acético o
alguno de los cuatro ácidos cinámicos (p-cumárico, caféico, ferúlico o sináptico). Se ha observado
que la presencia de estos grupos acilo en la molécula de antocianidina le confiere estabilidad ante
condiciones extremas de pH y temperatura. Cuando en la molécula de antocianina se encuentran
únicamente azúcares, se denominan no aciladas; si además de los azúcares están presentes uno o
varios radicales acilo, se catalogan como aciladas (Salinas et al., 2010). Fuentes. Las antocianinas
están presentes en diferentes órganos de las plantas, tales como frutas, flores, tallos, hojas y
raíces (Brouillard, 1982). Estos pigmentos son normalmente encontrados disueltos
uniformemente en la solución vacuolar de células epidérmicas. Sin embargo, en ciertas especies,
las antocianinas son localizadas en regiones discretas de la vacuola celular, llamadas
antocianoplastos (Pecket y Small, 1980). La principal fuente de antocianinas son frutas rojas,
principalmente bayas y uvas rojas, cereales, principalmente maíz morado, vegetales y vino rojo
entre las bebidas (Harbone, 1993; Escribano-Bailon et al., 2004). Extracción. La extracción de
antocianinas es comúnmente llevada a cabo con metanol o etanol conteniendo una pequeña
cantidad de ácido (15%, HCl 1M) con el objetivo de obtener la forma del catión flavilio, el cual es
estable en un medio altamente ácido. No hay diferencia significativa en lecturas de absorbancia o
eficiencia de extracción entre el etanol y metanol (Abdel-Aal y Hucl, 1999). Es preferible usar
etanol ya que es menos tóxico, particularmente en usos alimenticios y ensayos clínicos.
Adicionalmente, si los extractos contienen materiales lipídicos, la adición de un solvente orgánico
tal como hexano al extracto puede eliminar algunas sustancias que contenga dichos materiales. El
ácido puede causar hidrólisis parcial de las fracciones acil en antocianinas aciladas, especialmente
en aquellas con ácidos dicarboxílicos tales como ácido malónico, por lo que el uso de ácidos
débiles es deseable, tal como ácido tartárico o cítrico para mantener los sustituyentes
dicarboxílicos intactos (Castaneda-Ovando et al., 2009; EscribanoBailon et al., 2004). El pH
también ha mostrado que tiene una influencia significante sobre el color de los extractos de
antocianinas, las lecturas de absorbancia y la recuperación del extracto. A valores de pH más bajos
(pH < 2), los extractos de trigo azul y morados exhibieron un cambio de color rojo a rojo oscuro
ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO
Se encontró que Rhus typhina L. (zumaque de Virginia) contenía una rica variedad de
compuestos de tipo antocianina, con al menos 6 picos distintos visibles en un
cromatograma UPLC (Ultra Performance Liquid Chromatography), detectado a 520 nm.
De estos, seis picos principales, nombrados como 1-6, representaron más del 91% de la
absorbancia total a 520 nm, siendo los compuestos 4 y 6 las dos principales antocianinas
presentes (45,3% y 14,9%, respectivamente).
Figura 1. Análisis
cromatográfico de Rhus typhina L, donde se identificó 6 antocianinas
Figura
3. Espectro UV – Vis del compuesto 5
La estructura básica de una antocianina simple está conformada por dos anillos aromáticos
unidos por una estructura de tres carbonos, naturalmente está esterificada a uno o varios
azúcares. El espectro IR, que se muestra en la figura 4, presentó las bandas más
significativas correspondientes a 3274,34 (OH inter o intramolecular), 1078,76 (C-O éter
formando anillo o éter arílico), 802,67 (CO-C éter arílico o cíclico).
Podemos ver las vibraciones características de anillos fenólicos que pueden encontrarse
ocultas en las bandas que aparecen en los 1747,19 – 1392,71 cm-1. Todas estas
características sugieren una estructura similar a un flavonoide del tipo antocianina.
Aplicaciones
Las antocianinas (perteneciente a los flavonoides) se emplean ampliamente en la industria
alimentaria; poseen colores atractivos brillantes, y gracias a que son solubles en agua es
fácil su incorporación en sistemas acuosos alimenticios. El interés por los pigmentos
antocianinos es debido a que han sido usados habitualmente como colorantes alimentarios
naturales por su baja o nula toxicidad, pues varios colorantes sintéticos han sido prohibidos
debido a que causan alergias o son cancerígenos, por ejemplos los colorantes azoicos.
Además, los pigmentos obtenidos de las antocianinas poseen propiedades nutricionales y
farmacéuticas, beneficiosas para la salud.
En la figura se puede apreciar que el espectro del vino joven presenta un máximo a 520 nm,
correspondiente al color rojo, y unas componentes amarillas (420 nm) y azul (620 nm). Por
esta razón, el vino presenta un color rojo intenso con tonalidades violáceas. El vino de 5
años, presenta una componente roja menor y una componente amarilla mayor, luego
presentará un color rojo teja. Finalmente, el vino de 20 años presentará una componente
roja de color muy pequeña y una componente amarilla relativamente más alta. Por tanto, su
color se acercará al marrón. Esta es la evolución inevitable, el color del vino tinto, así como
su evolución en el tiempo están determinados por su composición química, especialmente
por su composición en compuestos fenólicos.
Hasta el momento se han descrito los antocianos como pigmentos de color rojo, pero en
realidad pueden presentar otras coloraciones en función del pH y también en función de su
interrelación con otros polifenoles. Por tanto, los antocianos presentan un enorme abanico
de colores que trataremos de mostrar a continuación. La figura muestra el equilibrio entre
las diferentes formas químicas de los antocianos en función del pH.
Figura 6.
Estructura de las antocianinas a diferentes pH.
Por otra parte, las antocianinas extraídas de plantas comestibles son ingredientes
farmacéuticos potenciales, ya que poseen efectos antidiabéticos, anticancerígenos,
antiinflamatorios, antimicrobianos y antiinflamatorios. También juegan un rol fundamental
quizá en la reducción de enfermedades coronarias, cáncer, diabetes, y comportamiento
cognitivo. Todos estos efectos preventivos y terapéuticos se asocian a sus propiedades
antioxidantes. Estos atributos de las antocianinas resultan de interés en estudios de
extracción para poder utilizar posteriormente el producto en aplicaciones tecnológicas y
medicinales.
Se
ha demostrado que Rhus typhina L., una planta utilizada por los pueblos indígenas con
fines medicinales durante siglos, contiene compuestos de antocianina muy inusuales, de
entre los compuestos hallados, la piranoantocianina 1 presenta una importante actividad
antiinflamatoria.
Los experimentos antiinflamatorios indicaron que el compuesto 5 (o glucósido de sumadina
A), una piranoantocianina única de Rhus Hirta, mostró la actividad más fuerte con una
reducción significativa de interleucina-8 (la cual es una citocina relacionada con respuestas
proinflamatorias) inducida por TNF-α (el factor de necrosis tumoral es una proteína del
grupo de las citocinas liberadas por las células del sistema inmunitario que interviene en la
inflamación)
Biosíntesis
Los precursores de las antocianinas son bien conocidos (Springob et al., 2003). Se ha establecido
experimentalmente que al anillo A de las antocianinas se sintetiza por la ruta del ácido malónico
con la condensación de tres moléculas de malonil-CoA, mientras que el anillo B se sintetiza por la
ruta de ácido shikímico. El ácido shikímico da paso a la fenilalanina que por acción de una
fenilalanina amonia liasa (PAL), y después de una pérdida de NH3 se convierte en ácido p-
coumárico. El p-coumaril-CoA luego participa en una reacción de condensación con las tres
moléculas de malonilCoA para formar una chalcona de 15 C, reacción propiciada por una chalcona
sintetasa. Este compuesto intermedio de 15 C es transformado en una flavanona en una reacción
catalizada por una chalcona isomerasa. Finalmente, la flavanona es transformada en la
correspondiente antocianidina por una reacción de hidroxilación en el carbono 3 seguida por una
deshidratación. La molécula de antocianidina se estabiliza por glicosilación del heterociclo;
reacción en la que interviene una glicosil transferasa y posterior posibles reacciones de metilación
de los hidroxilos seguidas de acilaciones.
A pesar de las ventajas que las antocianinas ofrecen como posibles sustitutos de los colorantes
artificiales, su incorporación a matrices alimenticias o productos farmacéuticos y cosméticos son
limitadas debido a su baja estabilidad durante el procesamiento y el almacenamiento (Wrolstad,
2000; Cevallos-Casals y Cisneros Zeballos, 2004). Factores como su misma estructura química, pH,
temperatura, presencia de oxígeno y ácido ascórbico, concentración y actividad de agua de la matriz
determinan la estabilidad del pigmento
Luz: Fennema (2000) señala que la luz afecta las antocianinas de dos formas diferentes, es esencial
para su biosíntesis pero también acelera su degradación. Las antocianinas preservan el color
mantenidas en la oscuridad menciona.
Oxígeno y ácido ascórbico: La naturaleza insaturada de la estructura de las antocianinas las
convierte en susceptibles al oxígeno molecular. El oxígeno amplifica el impacto de otros procesos
de degradación, por ejemplo la remoción de oxígeno protege contra la degradación térmica (Rein,
2005).
Sistemas enzimáticos: Otra causa de degradación de las antocianinas son las reacciones enzimáticas
que tienen lugar en forma natural en el fruto; las enzimas tienen carácter de β-glucosidasa e
hidrolizan el enlace glucosídico en el átomo de carbono 3, produciendo el correspondiente aglicón,
que puede posteriormente entrar en una secuencia de reacciones secundarias de degradación, la
pérdida de intensidad del color se debe entonces al descenso de la solubilidad de las antocianidinas
y su transformación en productos incoloros (Longo y Vasapollo, 2006).
El calor desplaza el equilibrio hacia la chalcona y la reacción inversa es más lenta que la reacción
directa. Por ejemplo, la chalcona del1, 3, 5-diglicósido tarda 12 h en alcanzar el equilibrio. Como
quiera que la determinación de la cantidad de pigmento restante generalmente se basa en
determinaciones de las sales de flavilio, se introduce un error si no se da tiempo suficiente para
alcanzar el equilibrio. El mecanismo preciso para la degradación de la antocianina no se ha
esclarecido totalmente. Se han sugerido tres rutas. El cumarín 3,5-diglicósido es el producto común
de la degradación de las antocianidinas (cianinida, peonidina, delfinidina, petunidina y malvidina)
3,5-diglicósido