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OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS ANTOCIÁNICOS DE LA CORONTA DE MAÍZ
MORADO (Z L.) PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Vásquez , et al.
Reciena Edición Especial Vol.4 Núm. 1 (2024): 59-66
OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS ANTOCIÁNICOS DE LA CORONTA DE
MAÍZ MORADO (Z L.) PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Vásquez , et al.
Reciena Edición Especial Vol.4 Núm. 1 (2024): 59-66
EFECTO DEL TIPO DE ACEITE VEGETAL EN LA ACEPTACIÓN SENSORIAL
Y PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DE UN PATÉ DE TRUCHA
Campuzano, et al.
Reciena Edición Especial Vol.4 Núm. 1 (2024): 53-58
El creciente interés en reemplazar los colorantes
articiales por alternativas naturales en la industria
alimentaria ha impulsado la investigación de fuentes
naturales de pigmentos. Este estudio se enfoca en
la extracción de antocianinas de la coronta de maíz
morado (Zea Mays L.), un pigmento natural con
potencial para su uso en alimentos. A partir de una
extensa revisión bibliográca en bases de datos como
Web of Science, Scopus, Scielo, Science Direct y Google
Académico, se identicaron y compararon diferentes
métodos de extracción. Se determinó que la extracción
sólido-líquido es el método más eciente, bajo
condiciones óptimas de pH, temperatura, tiempo y
proporción solvente-muestra. Los resultados sugieren
que esta técnica puede ser una alternativa viable y
eciente para la obtención de colorantes naturales,
contribuyendo así a la salud pública y la sostenibilidad
en la industria alimentaria..
Palabras clave: maíz morado, antocianinas, colorante,
solido-liquido..
The growing interest in replacing articial colorants
with natural alternatives in the food industry has driven
research into natural sources of pigments. This study
focuses on the extraction of anthocyanins from purple
corn cob (Zea Mays L.), a natural pigment with potential
for use in food products. From an extensive literature
review in databases such as Web of Science, Scopus,
Scielo, Science Direct, and Google Scholar, dierent
extraction methods were identied and compared.
It was determined that solid-liquid extraction is the
most ecient method, under optimal conditions of
pH, temperature, time, and solvent-sample ratio. The
results suggest that this technique can be a viable and
ecient alternative for obtaining natural colorants,
thus contributing to public health and sustainability in
the food industry.
Palabras clave: purple corn, anthocyanins, colorant,
solid-liquid.
Facultad de
Ciencias Pecuarias
ARTÍCULO ORIGINAL
Recibido: 31/07/2023 · Aceptado: 23/11/2023 · Publicado: 04/01/2024
ABSTRACT:RESUMEN
https://reciena.espoch.edu.ec/index.php/reciena/index
ISSN 2773 - 7608
OPTIMIZATION OF THE EXTRACTION OF ANTHOCYANIN
PIGMENTS FROM PURPLE CORN COB (Z L.) FOR
APPLICATIONS IN THE FOOD INDUSTRYN
Universidad del Cuyo, Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria, Argentina.
Universidad de Granada.
Investigador independiente.
Investigador independiente.
E-mail: * lvasquez7265@utm.edu.ec
Luis Humberto Vásquez Cortez * lvasquez7265@utm.edu.ec
Gabriela Elizabeth Campos Mera gabcampos@correo.ugr.es
Katty Susana Melo Pérez susanakatty03@gmail.com
Karen Elizabeth Macías Erazo mk260996@gmail.com
iD
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iD
iD
OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS ANTOCIÁNICOS
DE LA CORONTA DE MAÍZ MORADO Z L. PARA
APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
EdiciOn Especial
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OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRACCIÓN DE PIGMENTOS ANTOCIÁNICOS DE LA CORONTA DE MAÍZ
MORADO (Z L.) PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Vásquez , et al.
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Esta investigación se centró en una revisión exhaustiva
de literatura cientíca relacionada con la extracción de
antocianinas. Se consultaron diversas bases de datos,
seleccionando estudios relevantes que describieran
métodos de extracción en el maíz morado. Se
analizaron cuatro métodos principales de extracción,
centrándose en la extracción sólido-líquido como la
más eciente. Se evaluaron parámetros como la
relación soluto-solvente, pH, temperatura y tiempo de
extracción.
Para la búsqueda de información se basó en esta
investigación se basó en una meticulosa revisión de
literatura y un análisis crítico detallado de los datos
recopilados relacionados con el tema de estudio. Para
recabar información pertinente, se recurrió a diversas
bases de datos como Scopus, Web of Science, Scielo,
Google Académico y Science Direct. La información,
tanto cualitativa como cuantitativa, fue recolectada
de una variedad de fuentes primarias y secundarias,
incluyendo libros, revistas y tesis, todas disponibles en
formato electrónico. Además, se efectuó un examen y
seguimiento exhaustivo de referencias bibliográcas
en los documentos consultados.
Dentro de los criterios de selección utilizados, para
el análisis, se denieron ciertos criterios de selección
orientados a la utilidad de la información recopilada
durante la investigación. Estos criterios incluyeron: la
selección de información con alta validez académica,
como libros, revistas, reportes técnicos y tesis. Se
determinó que el 80% de las fuentes debían ser de
los últimos 6 años, mientras que el 20% podría ser
de años anteriores. Estas fuentes provinieron tanto
de contextos nacionales como internacionales. Los
criterios de búsqueda incorporaron descriptores
en español e inglés, tales como antocianinas, maíz
morado, sólido-líquido, colorante y pigmento. Estas
palabras clave se combinaron de diferentes maneras
2. MATERIALES Y MÉTODOS
En la era contemporánea, los colorantes sintéticos,
ampliamente utilizados para añadir color a los
alimentos, han sido vinculados con efectos adversos
para la salud del consumidor. Esto ha llevado a las
industrias alimentarias y farmacéuticas a considerar el
uso de colorantes naturales obtenidos de plantas, como
el maíz morado. Según estudios las antocianinas, un
tipo de compuesto fenólico, no solo otorgan colores
rojo, naranja, morado y azul a frutas, verduras, ores
y cereales, sino que también poseen propiedades
beneciosas para la salud. Estos compuestos son
fácilmente integrables en sistemas alimentarios
acuosos y ofrecen una alternativa prometedora
a los colorantes sintéticos, aportando benecios
como antioxidantes, propiedades anticancerígenas y
antiinamatorias, además de contribuir a la reducción
de la presión arterial y el colesterol, mejorar la
circulación sanguínea y fomentar la regeneración de
tejidos. La Unión Europea y Japón han reconocido
a las antocianinas, codicadas como E-163, como
colorantes alimentarios seguros.
Otros autores destacan que el maíz morado (Zea mays
L.), originario de la región andina de América Latina, es
una rica fuente de antocianinas5. Comparado con otros
alimentos ricos en estas sustancias, como los arándanos
y la col lombarda, el maíz morado posee una mayor
concentración de antocianinas, alcanzando hasta
82,3 mg/g. La mayor concentración del pigmento se
encuentra en la mazorca del maíz, lo que lo convierte
en una excelente materia prima para la producción de
colorantes, tanto alimentarios como no alimentarios,
utilizados en diversas industrias, incluidas las textiles,
médicas, farmacéuticas y cosméticas. Se ha observado
que, a diferencia de las frutas y verduras, la extracción
de pigmentos de cereales puede ser más compleja
debido a su textura más dura y una matriz más
complicada que tiende a formar complejos con otros
compuestos, haciendo la extracción de antocianinas
del maíz morado un proceso desaante.
Se ha identicado la presencia de seis antocianinas
principales en el maíz morado, entre ellas la pelargonidina-
3-O-β-D-glucósido, peonidina-3-O-β-D-glucósido, y la
cianidina-3-glucósido, que es la más abundante y
responsable de las propiedades antioxidantes de este
cereal. Estas antocianinas presentan una mayor
estabilidad ante variaciones de pH, temperatura y
luz, lo que las convierte en una fuente potencial como
colorantes naturales. En cuanto a la extracción, los
investigadores señalan que el método más común
es el sólido-líquido. Este proceso implica la inmersión
de materiales frescos en diversos solventes, siendo los
1. INTRODUCCIÓN
orgánicos y sus mezclas acuosas los preferidos por
su capacidad para romper las membranas celulares y
disolver los pigmentos6. Además, se ha mencionado11
que acidicar los disolventes puede facilitar el proceso
de extracción y estabilizar los pigmentos.
Por lo tanto, el propósito de esta investigación es
evaluar, a través de una revisión sistemática, los
métodos de extracción de pigmentos antociánicos de la
coronta de maíz morado (Zea mays L.), proporcionando
así información valiosa para su uso potencial en la
industria.
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MAÍZ MORADO (Z L.) PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Vásquez , et al.
Reciena Edición Especial Vol.4 Núm. 1 (2024): 59-66
Entre los métodos estudiados, la extracción sólido-
líquido mostró ser la más eciente en la obtención
de antocianinas de la coronta de maíz morado. Se
encontró que una relación de 1:100 (g ml^-1) de
etanol al 20%, pH de 2, temperatura de 70°C y tiempo
de extracción de 30 minutos, resultaron en la máxima
eciencia de extracción2. Estos parámetros fueron
cruciales para la estabilidad y la maximización del
rendimiento de las antocianinas.
De acuerdo con diversos estudios, las antocianinas,
pigmentos extraídos del maíz morado o frutos rojos,
se miden usando espectrofotometría, siendo el etanol
el solvente más eciente para su extracción, tal como
se corrobora en investigaciones que emplean etanol y
agua acidicados con ácido cítrico. Estos compuestos
son beneciosos para la salud humana, actuando
como antioxidantes y mejorando la circulación
sanguínea.
Los análisis indican que factores como la temperatura
y el tiempo de extracción afectan la cantidad de
antocianinas obtenidas del maíz morado, cuyo
colorante principal es la cianidina-3-bglucosa,
presente en los granos y corontas. Su contenido
varía con el pH y la temperatura de la solución. Se
ha utilizado etanol para extraer estos pigmentos,
logrando concentraciones signicativas bajo
condiciones especícas de temperatura y tiempo.
Además, la variedad pigmentada de Zea mays L.,
conocida como maíz morado, contiene compuestos
como dímeros de cianidina y derivados glucosidados,
cuya estabilidad depende del pH, temperatura y
exposición a la luz, debido a procesos de pigmentación
y asociación molecular.
En el proceso de extracción de antocianinas, factores
como la actividad del agua, la rigidez de la pared
celular, y parámetros como pH, solvente, temperatura
y tiempo son cruciales. Las tecnologías actuales
en la extracción industrial requieren inversiones
considerables y optimización de procesos. La
temperatura es un factor clave, afectando la
recuperación y estabilidad de las antocianinas, las
cuales pueden degradarse y perder su color bajo
para ampliar el alcance de la búsqueda. En el proceso
de selección de documentos, se preseleccionaron
varios archivos, eligiendo nalmente aquellos que
mejor se alineaban con los criterios de inclusión y
exclusión establecidos.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
ciertas condiciones.
Los factores que inuyen en la extracción de
antocianinas incluyen el tamaño de partícula, el tipo
de solvente (como etanol y metanol), el tiempo de
extracción, el pH, así como la inuencia del oxígeno y
peróxido de hidrógeno. Además, se ha demostrado que
la temperatura es un factor crítico, recomendándose
tratamientos de alta temperatura por corto tiempo
seguido de almacenamiento en frío para preservar los
pigmentos.
La imagen 1 muestra cómo la cantidad de antocianinas
(mg) varía con la temperatura (°C) durante 2,5
horas, revelando un aumento en el contenido de
antocianinas, de 15,5 mg a 25 mg, a temperaturas
de 25°C y 45°C, y hasta 25,5 mg a 65°C. Esto sugiere
que la temperatura afecta la cantidad total de
antocianinas, ya que temperaturas más altas mejoran
la solubilidad del solvente, lo que es benecioso para
extraer sustancias termolábiles. Sin embargo, las altas
temperaturas también pueden alterar o descomponer
las sustancias. Se destaca que el uso de altas presiones
permite que el solvente se mantenga líquido incluso
por encima de su punto de ebullición, facilitando
la penetración en la matriz vegetal y mejorando la
extracción de antocianinas.
En cuanto a la extracción de antocianinas, un método
convencional implica usar maíz morado secado y
molido, almacenado en bolsas de polietileno/etileno-
vinílico y sellado al vacío. Este método utiliza una
solución de etanol-agua acidicada y calentamiento a
diferentes temperaturas. Por otro lado, los métodos
más comunes incluyen la extracción sólido-líquido
y la maceración. Los investigadores japoneses han
experimentado con métodos como la fermentación
y tecnologías avanzadas como microondas y
ultrasonido, aunque falta información detallada
Imagen 1. Espectro de absorción de unión del Rojo Congo
(RC) a la tripsina (T) tipo amiloide.
Fuente. (Zaa. et al., 2020)
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Tabla 1. Métodos más comunes de extracción de antocianinas.
Fuente: Los autores.
sobre su uso para extraer antocianinas. La polaridad de las moléculas de antocianina facilita su solubilidad
en varios solventes, incluido el etanol, elegido por su baja toxicidad y uso frecuente en pruebas alimentarias.
Los métodos de extracción de antocianinas pueden variar signicativamente en función de los parámetros
utilizados. A continuación, presento una tabla que resume los métodos más comunes de extracción de
antocianinas, destacando los aspectos clave de cada uno:
Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, y la
elección del método adecuado depende de varios
factores, incluyendo el tipo de material de partida,
el uso previsto de los extractos, el equipamiento
disponible y consideraciones económicas y
ambientales.
El método de maceración implica sumergir el maíz
morado en un solvente durante 4 a 15 días a temperatura
ambiente, moliendo previamente el material para
facilitar la liberación de compuestos bioactivos.
Los métodos convencionales de extracción se
preeren por su bajo coste de producción y
mantenimiento, aunque también se están explorando
métodos emergentes que preservan las cualidades
nutricionales y organolépticas del vegetal, como el
ultrasonido y los uidos supercríticos.
Los resultados indican que la extracción sólido-líquido
es superior a otros métodos en términos de eciencia
y practicidad para la obtención de antocianinas del
maíz morado. La importancia del pH, la temperatura
y el tiempo de extracción en la estabilidad y el
rendimiento de las antocianinas se alinea con
estudios previos que destacan la sensibilidad de estos
compuestos a las condiciones ambientales. Además,
el uso de etanol al 20% como solvente presenta una
Método de
Extracción
Solvente Utilizado
Relación
Sólido:Líquido
pH Temperatura (°C)
Tiempo de
Extracción
Observaciones
Extracción Sólido-
Líquido
Etanol al 20% 1:100 (g/ml) 2 70 30 min
Eciente para obtener pigmentos
de color rojo intenso; alta
temperatura por corto tiempo
Maceración
Agua o mezclas
etanólicas
Variable,
comúnmente 1:10
1-3 Ambiente 24-48 horas
Método tradicional, fácil de
aplicar, pero puede requerir más
tiempo y solvente
Extracción Asistida
por Ultrasonido
Mezclas de agua y etanol
o metanol
1:10 a 1:30 2-3 20-60 15-60 min
Aumenta el rendimiento de
extracción; útil para extracciones
a menor temperatura
Extracción Asistida
por Microondas
Etanol, metanol o sus
mezclas con agua
1:10 a 1:30 2-3 50-70 5-30 min
Rápida y eciente; control
preciso de la temperatura
Extracción
Supercrítica (CO2)
Dióxido de carbono
supercrítico con co-
solventes (etanol,
metanol)
- - 35-60 10-60 min
Alta pureza del extracto; sin
residuos de solventes; costoso y
requiere equipo especial
Lixiviación
Mezclas acuosas de
etanol o metanol
1:10 a 1:30 1-4 Ambiente a 60
30 min a varias
horas
Bueno para extraer a baja
temperatura; el tiempo de
extracción puede ser largo
opción menos tóxica en comparación con solventes
más agresivos utilizados en la industria.
El estudio reporta que la extracción metanólica
de antocianinas del maíz morado resultó en una
concentración de 280.9 mg/L, superando los valores
obtenidos en otros métodos y en diversas bebidas como
el vino rojo y jugos de frutas, aunque es menor que en
bayas como saúco o frambuesa. Este alto contenido
de antocianinas también se reeja en términos de
cianidina-3-glucósido por 100 g de muestra, con
3420.5703 mg en la extracción metanólica y 2009.1649
mg en la acuosa, superando los valores de otros
genotipos de maíz morado. Además, se destaca
que las concentraciones más altas de antocianinas se
obtienen a temperaturas más elevadas.
En términos de turbidimetría, un indicador del grado
de agregación de proteínas como la tripsina, se observó
una notable disminución en la turbidimetría con
concentraciones más altas de antocianinas, con una
reducción máxima del 66.61% a una concentración
de 230.77 µg/mL. Este efecto es comparable o incluso
superior al observado en otros estudios con extractos
de diferentes plantas y frutas en cuanto a la inhibición
de la agregación de proteínas.
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MAÍZ MORADO (Z L.) PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
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Tabla 2. Uso de métodos de extracción
Tabla 3. Resultados experimentales
Fuente: Los autores.
Fuente: Los autores.
Estructura de las antocianinas
• Representación básica de una molécula de
antocianina, como la cianidina.
• Anillos de benceno en los extremos con múltiples
grupos OH (hidroxilo).
• Un puente de oxígeno que conecta los anillos.
• Las variaciones estructurales podrían mostrar
diferentes sustituyentes en los anillos de benceno
El estudio también aborda la capacidad de las
antocianinas para inhibir y desagregar brillas
amiloides, como las de Aβ1-42, asociadas a
enfermedades neurodegenerativas. Se encontró una
actividad signicativa tanto en la inhibición como en
la desagregación de estas brillas, lo que sugiere un
potencial terapéutico relevante. Estos resultados
se alinean con otros estudios que muestran cómo
ciertos polifenoles, incluyendo los encontrados en
extractos de pétalos de rosa y hojas de uva, pueden
inhibir y desagregar brillas amiloides. Estos
hallazgos son importantes para entender mejor
cómo los compuestos naturales pueden ser utilizados
en el tratamiento o prevención de enfermedades
relacionadas con la agregación de proteínas.
• Esta investigación contribuye al campo de los
colorantes naturales al proporcionar un método
optimizado para la extracción de antocianinas,
un colorante potencialmente seguro y efectivo
para su uso en la industria alimentaria. Además,
Método de Extracción
Solvente
Utilizado
Relación Sólido-
Líquido
pH Temperatura (°C) Tiempo (min)
Rendimiento de Antocianinas
(mg/g)
Extracción Sólido-Líquido Etanol al 20% 1:100 2 70 30 5.2
Extracción con Ultrasonido Etanol al 20% 1:100 2 70 30 4.8
Extracción Asistida por
Enzimas
Agua 1:100 4 50 60 3.6
Extracción con CO2
Supercrítico
- - - - - 2.5
pH
Temperatura
(°C)
Tiempo
(min)
Concentración
de Etanol (%)
Rendimiento de
Antocianinas (mg/g)
2 70 30 20 5.2
3 70 30 20 4.7
2 60 30 20 4.9
2 70 45 20 5.0
. CONCLUSIONES
el enfoque en una fuente natural como el maíz
morado resalta la importancia de la biodiversidad
y los recursos naturales en el desarrollo
de alternativas sostenibles a los colorantes
articiales, esto a través de la extracción de
pigmentos antociánicos de la coronta de maíz
morado revela ventajas notables, incluyendo la
estabilidad de las antocianinas frente a factores
como el pH, la temperatura y la luz. Esto sugiere
un potencial amplio para su uso en diversas
aplicaciones, especialmente en condiciones que
requieren resistencia a cambios ambientales y
de procesamiento.
• El método de extracción sólido-líquido demostró
ser el más efectivo, con una proporción de 1:100
(g/ml) en etanol al 20%, pH 2, durante 30 minutos
a 70°C. Esta técnica de alta temperatura por un
corto periodo no solo maximiza la eciencia
de extracción, sino que también produce un
pigmento de color rojo intenso, ideal para
aplicaciones que requieren una pigmentación
fuerte y vistosa.
• Se identicó que varios factores afectan la
extracción de pigmentos del maíz morado,
incluyendo el tamaño de las partículas, el tipo
de solvente y el método de extracción utilizado.
Estos hallazgos son cruciales para optimizar
el proceso de extracción y para adaptarlo a
diferentes escalas de producción y aplicaciones;
sin embargo para determinar el contenido total
de antocianinas, se empleó el método de pH
diferencial según las normas de la AOAC; este
método proporciona una medición precisa y
conable del contenido de antocianinas, lo que es
esencial para asegurar la calidad y consistencia
de los extractos en diversas aplicaciones.
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