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Antocianinas Mono

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

ANTOCIANINAS

ALUMNOS : MELGAR LAZARO, Karen Raquel

HUAMAN LOPEZ, Manuel

Mendoza, Iván

PROFESOR: Dr CASTRO MANDUJANO, Nino

2021
INTRODUCCIÓN

Las antocianinas son un grupo de pigmentos de color rojo, hidrosolubles, ampliamente


distribuidos en el reino vegetal (Fennema, 1993). Químicamente las antocianinas son
glucósidos de las antocianidinas, es decir, están constituidas por una molécula de
antocianidina, que es la aglicona, a la que se le une un azúcar por medio de un enlace β-
glucosídico. La estructura química básica de estas agliconas es el ión flavilio (Badui,
2006), también llamado 2-fenilbenzopirilio (Wong, 1995), que consta de dos grupos
aromáticos: un benzopirilio (A) y un anillo fenólico (B); el flavilio normalmente funciona
como un catión (Badui, 2006). Las agliconas libres raramente existen en los alimentos,
excepto posiblemente como componentes traza de las reacciones de degradación (Fennema,
1993). De todas las antocianidinas que actualmente se conocen (aproximadamente 20), las
más importantes son la pelargonidina, delfinidina, cianidina, petunidina, peonidina y
malvidina, nombres que derivan de la fuente vegetal de donde se aislaron por primera vez;
la combinación de éstas con los diferentes azúcares genera aproximadamente 150
antocianinas. Los carbohidratos que comúnmente se encuentran son la glucosa y la
ramnosa, seguidos de la galactosa, xilosa y la arabinosa, ocasionalmente, la gentobiosa, la
rutinosa y la soforosa. El color de las antocianinas depende de varios factores intrínsecos,
como son los sustituyentes químicos que contenga y la posición de los mismos en el grupo
flavilio; por ejemplo, si se aumentan los hidroxilos del anillo fenólico se intensifica el color
azul, mientras que la introducción de metoxilos provoca la formación del color rojo (Badui,
2006). Las antocianinas son interesantes por dos razones. La primera por su impacto sobre
las características sensoriales de los alimentos, las cuales pueden influenciar su
comportamiento tecnológico durante el procesamiento de alimentos, y la segunda, por su
implicación en la salud humana a través de diferentes vías (De Pascual-Teresa y Sánchez-
Ballesta, 2008). Las antocianinas son de interés particular para la industria de colorantes
alimenticios debido a su capacidad para impartir colores atractivos (Konczack y Zhang,
2004). Recientemente, diversos materiales conteniendo antocianinas están siendo
incorporados a productos alimenticios, donde tales productos requieren investigación a
futuro para demostrar sus efectos fisiológicos. Actualmente, las antocianinas de maíz
morado y azul están siendo usadas para la producción de tortillas azules coloreadas
naturalmente. La incorporación de antocianinas como colorantes alimenticios, además de
mejorar la apariencia total, son muy benéficas para nuestra salud. Diversos estudios
presentan evidencia científica que los extractos ricos en antocianinas pueden mejorar la
agudeza visual, mostrar actividad antioxidante, atrapar radicales y actuar como agentes
quimioprotectores. Las antocianinas también juegan un papel en las propiedades
antidiabéticas tales como control de lípidos, secreción de insulina y efectos vasoprotectivos
(Shipp y Abdel-Aal, 2010). Las propiedades funcionales de las antocianinas abren una
nueva perspectiva para la obtención de productos coloreados con valor agregado para el
consumo humano. El objetivo de esta revisión es ofrecer un panorama actualizado de las
propiedades funcionales de las antocianinas, de su potencial como ingredientes alimenticios
y su impacto sobre la salud.
ANTOCIANINAS

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).

Los compuestos de antocianina 1 a 6 individuales se aislaron y purificaron mediante una


combinación de cromatografía ultrarrápida RP-C18

Figura 1. Análisis
cromatográfico de Rhus typhina L, donde se identificó 6 antocianinas

Las estructuras tentativas de estos 6 compuestos, determinados por MS/MS y espectros de


absorción UV–Vis se muestran a continuación.

Figura 2. Estructuras de antocianinas identificadas. Izquierda, antocianinas con estructuras


comunes; Derecha, sistema de 5 anillos de piranoantocianinas marcadas A  E.
Las antocianinas identificadas en este estudio son muy inusuales porque:

(i) Se componen principalmente de los derivados 7-O-metilo de cianidina y


delfinidina, a diferencia de las 3’-O-metil agliconas peonidina y petunidina que
se encuentran más comúnmente.
(ii) La mayoría posee un resto galoilo, un grupo acilo poco común.
(iii) Dos de las principales agliconas encontradas son derivados de 4-vinil-catecol
piranoantocianidina, extendiendo así el sistema aromático conjugado en dos
anillos adicionales.
(iv) Las piranoantocianidinas contienen un sustituyente de glucosa en el anillo E
(presumiblemente como resultado de la adición de ácido m-gluco-cafeico a la
antocianina), siendo así las primeras piranoantocianinas sustituidas con glucosa
en anillo E de origen natural reportadas.
(v) Estas dos nuevas piranoantocianidinas son las primeras 4-vinil-catecol
piranoantocianidinas que se encuentran en las plantas.

Se encontró que el compuesto 5 era la versión de delfinidina del compuesto 6. Este


compuesto 5, el cual es un producto natural nuevo, también posee el inusual espectro de
absorción de antocianina UV-Vis característico de las piranoantocianinas, con un cambio
hipsocrómico de casi 10 nm en la longitud de onda de absorción máxima típica de los
derivados de delfinidina más comunes.

Figura
3. Espectro UV – Vis del compuesto 5

El compuesto 5 correspondiente a una fórmula molecular C43H41O23, se identificó como 7-


O-metil-delfinidin-3-O-(2’’galoil)-β-D-galactopiranósido- 4-vinilcatecol-3’’-O- β-D-
glucopiranósido.

El H1 RMN del compuesto 5 presenta señales a desplazamientos cercanos a 4 ppm


correspondientes a los hidrógenos presentes en los azúcares de glucosa y galactosa, así
como también los hidrógenos del grupo –OCH3 a 4.09 ppm. A 6.39 ppm se encuentra como
una señal simple los hidrógenos del anillo aromático del grupo galloyl. El hidrógeno en el
C11 perteneciente al anillo pirano se encuentra a 7.17 ppm.
Figura 4. RMN 1H 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.

Figura 5. Espectro IR de una antocianina

Las antocianinas y sus aplicaciones como colorantes naturales de alimentos y bebidas

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.

La incorporación de antocianinas como colorantes alimenticios se debe a que además de


mejorar la apariencia total, son muy benéficas para nuestra salud. Existen varios estudios
que presentan evidencia científica que los extractos ricos en antocianinas pueden mostrar
actividad antioxidante, atrapar radicales y actuar como agentes quimioprotectores.

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.

Figura 6. Las diferentes


absorciones del vino en relación a su tiempo de añejamiento

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.

El compuesto 5, mostrado anteriormente, ahora en un nuevo trabajo fue encontrado en


Rhus hirta L., junto con otros compuestos fenólicos y antocianinas. Se evaluó la actividad
antiinflamatoria de los compuestos aislados y de descubrió que el compuesto 5 no solo
presentaba una buena actividad antiinflamatoria, sino que además fue el compuesto con
mayor actividad de entre todos los compuestos presentes.

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)

Esta actividad antiinflamatoria puede deberse a sus constituyentes polifenólicos,


especialmente a las piranoantocianinas naturales. y antocianinas 7-metoxilada.
ESTRUCTURA

Las antocianinas se consideran flavonoides porque tienen el


esqueleto carbonado C6C3C6 característico. La estructura química
básica del grupo flavonoide y su relación con la antocianina se
muestran en la derecha (Fig 1).

Dentro de cada grupo existen muchos compuestos diferentes,


dependiendo su color de los sustituyentes en los anillos A y B. La
estructura básica de las antocianinas es el 2-fenilbenzopirilio de la
sal de flavilio Las antocianinas existen como glucósidos de
polihidroxi y/o polimetoxiderivados de la sal. Las antocianinas
difieren en el número de grupos hidroxilo y/o metoxilos presentes, los tipos, los números y los
sitios de unión de los azúcares a la molécula y las clases y número de ácidos alifáticos o aromáticos
que están unidos a los azúcares de la molécula. Los azúcares más comunes son glucosa, galactosa,
arabinosa, xilosa y di y trisacáridos homogéneos o heterogéneos formados por combinación de
estos azúcares. Los ácidos que participan más comúnmente en la acilación de los azúcares son el
cafeico, p-cumárico, sinápico, p-hidroxibenzoico, ferúlico, malónico, málico, succínico y acético.
Cuando se hidroliza la mitad azúcar de una antocianina, la aglicona (el producto no azúcar de la
hidrólisis) se conoce con el nombre de antocianidina. El color de antocianinas y antocianidinas
resulta de la excitación de la molécula por la luz visible. La facilidad con la que la molécula es
excitada depende de la movilidad relativa de los electrones de la estructura. Los dobles enlaces, que
son abundantes en antocianinas y antocianidinas, son excitados más fácilmente y su presencia es
esencial para el color. Las antocianinas presentes en la naturaleza contienen diversas
antocianidinas, pero en los alimentos ordinariamente sólo existen seis. Deberá tenerse en cuenta que
el aumento de sustituyentes en la molécula da como resultado un color más profundo. La
profundidad del color es el resultado de un cambio batocrómico (mayor longitud de onda), lo que
significa que la banda de absorción de la luz en el espectro visible se desplaza del violeta hacia el
rojo. El cambio opuesto se conoce como desplazamiento hipsocrómico. Los efectos batocrómicos
son causados por grupos auxócromos, grupos que por sí mismos no tienen propiedades cromóforas,
pero que producen una profundización del tono cuando se unen a la molécula. Los grupos
auxócromos son donadores de electrones y en el caso de las antocianidinas son los grupos hidroxilo
y metoxilo. Como quiera que la capacidad donadora de electrones es mayor en los grupos metoxilo
que en los grupos hidroxilo, producen un desplazamiento batocrómico superior al de los grupos
hidroxilo. Las antocianidinas son menos solubles en el agua que sus correspondientes glicósidos
(antocianinas) y, por tanto, no se encuentran libres en la naturaleza. Las que hemos indicado,
excepto la forma 3-dioxi, que es amarilla, probablemente sean productos de hidrólisis formados
durante los procedimientos de aislamiento. El grupo libre 3-hidroxilo de la molécula de
antocianidina desestabiliza el cromóforo; por tanto, el grupo 3-hidroxilo está siempre glicosilado.
La glicosilación adicional es más probable que ocurra en el grupo C-5 y puede producirse también
en el C-7, -3', -4' y/o -5' hidroxilo.

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.

FACTORES QUÍMICOS QUE DETERMINAN EL COLOR Y LA ESTABILIDAD DE LAS


ANTOCIANINAS

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).

Temperatura: La estabilidad de las antocianinas en los alimentos se ve notablemente afectada por la


temperatura. En las velocidades de degradación también influyen la presencia o ausencia de
oxígeno y, como ya hemos señalado, el pH y la conformación estructural. En general, las
características estructurales que conducen a un aumento de la estabilidad del pH también llevan a la
estabilidad térmica. Las antocianidinas altamente hidrolizadas son menos estables que las
metiladas, glicosiladas o acetiladas.

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

Efecto del pH : El pH tiene efecto en la estructura y la estabilidad de las antocianinas. La acidez


tiene un efecto protector sobre la molécula. En soluciones acuosas a valores de pH inferiores a dos,
básicamente 100% del pigmento se encuentra en su forma más estable o de ión oxonio o catión
flavilio (AH+ ) de color rojo intenso. A valores de pH más altos ocurre una pérdida del protón y
adición de agua en la posición 2, dando lugar a un equilibrio entre la pseudobase carbinol o
hemicetal y la forma chalcona, o de cadena abierta. Tanto el hemicetal como la chalcona, son
formas incoloras y bastante inestables. A valores de pH superiores a 7 se presentan las formas
quinoidales (A, A-) de color púrpura que se degradan rápidamente por oxidación con el aire
(Hutchings, 1999).
Bibliografía

 Las antocianinas como colorantes naturales y compuestos bioactivos: revisión. Gloria


Astrid Garzón. 2008
 Química de los alimentos. Fenneman.
 Propiedades funcionales de las antocianinas. Miguel Aguileira.2010
 Propiedades físicas, antocianinas y capacidad antioxidante del atomizado de Mashua
(Tropaeolum Tuberosum) encapsulado con maltodextrina. Orellano Gonzales.2017
 Abdel-Aal E-S., Abou-Arab A. A., Gamel T. H., Hucl P., Young J. C. y Rabalski I. 2000
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Hucl P. 1999. A Rapid Method for Quantifiying Total Anthocyanins in Blue Aleurone and
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