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EL COLOR Y LOS PIGMENTOS BIOLÓGICOS Qué son los pigmentos Los pigmentos, en biología, son las moléculas químicas que pueden reflejar la luz visible, transmitirla, o las dos cosas a la vez. Lo que otorga el color de un pigmento es la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz y de la reflexión de otras. Muchas estructuras biológicas, como la piel, los ojos y el pelo, contenen son células con pigmentos en su interior que reflejan la luz llamadas cromatóforos. La función de los pigmentos Muchos pigmentos son catalizadores. Aceleran o facilitan las reacciones químicas, aunque que no se agotan en las mismas. Por ejemplo, muchos de los carotenoides son catalizadores. Estos pigmentos son un grupo que poseen diferentes colores, como rojos, naranjas y amarillos. Suelen aparecen con frecuencia en los organismos vivos. Algunos carotenoides que están relacionados con la síntesis de la vitamina A, y tienen un importante papel en la visión y el crecimiento. Otros intervienen en la fotosíntesis, y trasfieren a la clorofila la energía de la luz que absorben para su conversión en energía química. Estos pigmentos son sintetizados por todas las plantas verdes, hongos y bacterias, mientras que los animales los adquieren con la comida.

Vista microscópica de los cloroplastos, los cuales contienen la clorofila, presentes en una hoja de planta.

Imagen: wikipedia

La importancia de los pigmentos en la naturaleza Existe una sustancia muy importante en las plantas y las hojas de los árboles es la clorofila. La clorofila absorbe la luz en las longitudes de onda del espectro luminoso del violeta, y del naranja al rojo. Convierte esta energía luminosa en energía química mediante la fotosíntesis y refleja la luz de la parte del verde y amarillo. Por este motivo la clorofila parece verde. Algunas sustancias que tienen funciones biológicas importantes actúan también como pigmentos. Por ejemplo, las moléculas transportadoras de oxígeno que se encuentran en la sangre le dan también su color característico. Algunos de estos pigmentos cumplen otras funciones como la hemoglobina, que es responsable de la coloración roja de las nalgas, los órganos genitales y las caras de los babuinos de vital importancia durante la fase de cortejo.

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Atunes. El color oscuro del dorso compensa la iluminación más intensa desde arriba. Por otro lado, el color claro del vientre rompe la silueta con la iluminación del sol cuando

es mirado desde abajo. Imagen: wikipedia

Otros pigmentos, sirven para el camuflaje de plantas y animales. En este caso, el color sirve para engañar a los posibles depredadores y a las presas. Mediante ciertos sistemas de coloración los organismos se ocultan mimetizándose con su ambiente. Los peces tropicales de increíbles colores los usan también para comunicarse entre ellos, advirtiendo del peligro, ocultándose o mostrándose cuando es conveniente, en pro de la supervivencia. Composición química de los pigmentos Los pigmentos, desde el punto de vista químico, se dividen en dos grandes grupos.

Los que contienen nitrógeno, como las hemoglobinas, las clorofilas, los pigmentos biliares y un pigmento de color oscuro llamado melanina. La melanina es el agente químico responsable de las variaciones del color de la piel humana. Los pigmentos indigoides están relacionados con las melaninas, como el pigmento índigo de las plantas. La riboflavina (vitamina B12), es uno de los muchos pigmentos de color amarillo pálido a verde y producen variados grupos de plantas.

Los pigmentos sin nitrógeno, como los carotenoides y los pigmentos vegetales flavonoides. En las hojas, los flavonoides dejan pasar de forma selectiva determinadas longitudes de onda de la luz, importantes para la fotosíntesis, mientras que impiden la entrada de luz ultravioleta que destruye los núcleos celulares y las proteínas. Los flavonoides desempeñan también un destacado papel en la coloración de las flores, y originan pigmentaciones rojas y azules. Los brillantes colores otoñales se producen por la conversión de unos flavonoides sin color, llamados flavonoles, en formas coloreadas, llamadas antocianinas. Las quinonas proporcionan muchos pigmentos amarillos, rojos y naranjas, incluidos varios tintes de gran utilidad que se obtienen de insectos que se alimentan de plantas con quinonas.

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Vegetales, química y color Muchos vegetales y frutas presentan un fuerte color debido a que contienen una clase de compuestos químicos llamados carotenoides. Estos compuestos tienen una zona llamada choromoforo, que absorbe y emite determinadas longitudes de onda, generando el color que percibimos. Los cromóforos están formados por una secuencia lineal de dobles enlaces (representados como C=C), mucho más fuertes que los enlaces simples (representados como C-C), de modo que los átomos permanecen más cercanos entre sí. En general, es necesario al menos siete dobles enlaces conjugados para que un carotenoide produzca color. Además, cuanto mayor sea el número de enlaces conjugados, mayor es la longitud de onda de la luz absorbida y también más rojo es el vegetal.

(*) Imagen 1

El tomate es rojo debido al carotenoide licopeno, que contiene 11 dobles enlaces conjugados. Puedes contar estos enlaces en la foto incluida al final de este párrafo, están seleccionados en rojo (los átomos de carbono se han omitido, sólo se muestran los enlaces). Este compuesto es generado por la planta para protegerse de la oxidación del aire. De modo que también es un buen antioxidante útil para nosotros, protegiendo nuestras células frente a la acción de los radicales libres (antioxidantes potentes), que son uno de los principales responsables de las enfermedades cardiovasculares, el cáncer y el envejecimiento. El pigmento presente en las zanahorias es el betacaroteno, con 9 dobles enlaces conjugados linealmente, menos que en el licopeno así que en lugar de rojas son naranjas (menor longitud de onda que el rojo, compruébalo en la foto del espectro de luz). Este compuesto es también un potente antioxidante y además en nuestro cuerpo es transformado en Vitamina A, muy importante para el mantenimiento de una piel sana, buena vista y un sistema inmunitario fuerte. Las espinacas, el perejil y las plantas en general son verdes debido a que contienen clorofila, un pigmento que permite a la planta llevar a cabo la fotosíntesis, transformando

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energía solar y dióxido de carbono en energía química en forma de carbohidratos y oxígeno. Éste es un proceso esencial para la vida. La estructura de la clorofila es muy complicada, de modo que digamos simplemente que contiene un gran anillo con un átomo de magnesio en el centro. Curiosamente, la estructura de la hemoglobina (la que transporta oxígeno en nuestra sangre) es muy similar a la de la clorofila, aunque tiene un átomo de hierro en lugar de magnesio en el centro. La clorofila enmascara los demás colores en los vegetales y a medida que su cantidad decrece el resto de colores se hacen más evidentes. Ésto explica por ejemplo por qué los tomates son inicialmente verdes y después se vuelven rojos cuando maduran.

http://sobrecolores.blogspot.com/2011/09/el-color-y-los-pigmentos-biologicos.html

Tintes Naturales

Antecedentes

Antes del advenimiento de los tintes sintéticos a mediados de la década de los 1850, solamente los tintes que provenían de sustancias naturales estaban disponibles para aquellos que teñían textiles, hilos, canastas u otros materiales.

Existen dos tipos primarios de pigmentos naturales utilizados para teñir: pigmentos solubles en aceite y pigmentos solubles en agua. Los pigmentos solubles en aceite tal como la clorofila o los carotenoides se dan en todas las plantas en varias cantidades. La clorofila produce un color verde a verde oliva y los carotenoides (como los que hay en las zanahorias naranjas) producen pigmentos amarillos a rojos. Un gran rango de flavonoides solubles en agua también da un color el cual da color a y tiene una función en muchas flores, frutas y vegetales. Ejemplos de pigmentos flavonoides son el rosado-púrpura hallado en la remolacha y el amarillo en cáscara de a cebolla. La antocianina roja a azul es un flavonoide hallado en muchas plantas. Entre otras funciones la antocianina ayuda a algunas plantas a protegerse de los efectos de la de células de la radiación ultravioleta.

A manera de regla, los tintes naturales se extraen de plantas al pulverizarlas, desmenuzarlas o cortarlas. Las partes de la planta luego son colocadas en agua calentada a una temperatura justo por debajo del punto de ebullición hasta que el color se haya transferido al agua. Cuando el color es añadido a un material saturado en mordiente, el tinte se adhiere entonces a la fibra del material. Los mordientes ayudan a que los colores se adhieran permanentemente en las fibras.

Ya que muchos mordientes son muy tóxicos, se recomienda que se utilice sulfato de amonio de aluminio con los estudiantes. Esta forma de alumbre es comúnmente utilizada como un agente curtimbre. Los nativo-americanos utilizan un gran número de mordientes que se dan en la naturaleza los cuales incluyen : alumbre natural el cual se precipita sobre algunos suelos que se secan, ácidos tánicos de zumaque (bayas, ramas u hojas), lejía hecha de cenizas de madera, orina, una mezcla de excrementos de oveja con agua y humo.

Cuando piense en recolectar materiales naturales para los tintes, recuerde que las plantas del Parque Nacional de Great Sand Dunes están protegidas. Si usted recolecta plantas, asegúrese que sea una acción legal. De forma alternativa, utilice plantas de una tienda de comestibles. Algunas de las plantas fundamentales pueden ser señaladas en una excursión, pero no pueden ser recolectadas. Abajo se halla una lista de plantas que

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pueden ser utilizadas para teñir, algunas han sido utilizadas por siglos por los nativos americanos.

Planta Color del tinte Parte de la Planta

De origen silvestre

Guaco negro hojas hervidas

Chamiso blanco amarillo flores verde corteza interna

Girasol amarillo flores

Frambuesa silvestre rosado bayas

Chicoria amarillo flores

Enebro de las montañas rocosas [Sabina] púrpura raíces

Chamiso hediondo (Artemisia sp.) amarillo-verde toda la planta

Punchón musgo-verde hojas, flores

De la tienda

Cebolla Amarillo claro cáscaras

Arándano azul bayas

Planta de Girasol blue semillas

Remolacha rosado profundo raíces

Espinacas oliva oscuro-verde hojas

Procedimiento

La cantidad de material necesaria para una olla de tinte varía. Para cuatro onzas de tela o hilo, utilice 12 onzas del material de la planta, una onza de alumbre y ¼ de onza de crémor tártaro en cuatro cuartos de galón de agua. Remoje la madeja de hilo blanco o tela en agua simple por 24 horas antes de teñir.

Método empleando una olla*

Crear el tinte 1. Ponga el agua en la olla, agregue las partes de la planta desmenuzadas (colocadas en una bolsa de malla). 2. Cocínelas a fuego lento de ½ a 1 hora (justo por debajo del punto de ebullición). 3. 3. Filtre el material (remueva la bolsa de malla).

Tiña las fibras 4. Añada alumbre y crémor tártaro al agua y mezcle (el crémor tártaro ayuda a mantener las fibras suaves). 5. Coloque las fibras/hilos previamente humedecidos 6. Cocine hasta que los materiales se hallen un poco más oscuro que el color deseado, removiendo y sumergiendo ocasionalmente. 7. Remuévalos del calor.

Remueva las fibras del baño y séquela 8. Enjuague (empezando con agua tibia) hasta enfriar. 9. Cuelgue para que seque.

http://www.handsontheland.org/grsa/resources/curriculum/elem_sp/lesson24.htm

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PIGMENTOS NATURALES

Existen dos tipos de pigmentos naturales: orgánicos e inorgánicos. Los pigmentos orgánicos provienen de plantas y animales. Los pigmentos inorgánicos se elaboran con tierras y minerales. Según su origen tienen diferentes métodos de extracción.

Algunos colores de origen curioso son:

Índigo: uno de los pigmentos más conocidos, utilizado para teñir telas. Es el color que da el azul a los jeans. Este pigmento se obtenía de la planta del mismo nombre, Indigofera tinctoria, cultivada en la India desde tiempos antiguos. En la América colonial fue común su elaboración. El proceso artesanal tiene varios pasos: macerar las hojas de la planta y dejarlas en un recipiente con agua para que se fermenten. Después de unos días se revuelven y se dejan reposar de nuevo para que el sedimento quede en el fondo del recipiente. Para terminar, se filtra y seca.

Amarillo indio: pigmento que también tiene su origen en la India. Para realizarlo, se recogía y calentaba orina de vacas que habían sido alimentadas con hojas de mango. Se dejó de producir de esta manera hace más de 100 años.

Carmín: es un pigmento rojo que se obtiene pulverizando el insecto llamado cochinilla (Dactylopius coccus). En Perú y México se procesa tradicionalmente desde hace cientos de años. Los incas lo usaban para teñir algodón y alpaca, en la actualidad se utiliza para dar color a lápices labiales, caramelos, helados y pinturas. Las hembras de esta especie de insecto se cultivan en pencas y cactus. Cuando están en el estado apropiado, se recogen y secan al sol. Luego se cocinan en agua para separar la sustancia de la que se obtiene el color: el ácido carmínico.

Negro de humo y negro hueso: estos dos pigmentos se obtienen desde la prehistoria y la época romana respectivamente. El negro de humo es un polvo que se elabora con el hollín producido al quemar aceites y grasas. El negro hueso, como su nombre lo dice, se obtiene calcinando o quemando huesos, como los cuernos de algunos animales.

Siena natural: tierra natural de color amarillo que contiene hierro y manganeso. Su nombre se deriva de la ciudad de Siena, en Italia, donde se obtenía el material. Así como otras tierras y minerales de color, este pigmento solo necesita pasar un proceso de secado y pulverizado para producir un fino polvo apto para la pintura.

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¿Cómo se hacen los pigmentos sintéticos?

Los pigmentos sintéticos o artificiales se producen en laboratorios por medio de reacciones químicas. Uno de los primeros pigmentos fabricados de esta manera fue el blanco de plomo o albayalde, hace más o menos 2400 años.

El blanco de plomo fue común en la prehistoria griega y hasta el siglo XIX fue el único pigmento blanco que usaron los artistas para la pintura al óleo.

Al antiguo proceso para su elaboración le llaman “procedimiento holandés”. Consistía en introducir rejillas de plomo y vinagre (ácido acético) en una olla de barro. Estos elementos lentamente reaccionaban hasta formar carbonato de plomo, el nombre químico de este pigmento. En la actualidad se produce con otros métodos, es un pigmento muy tóxico y tiene restricciones para su uso y aplicaciones.

Los procesos actuales para fabricar pigmentos sintéticos pueden incluir métodos más complejos ya que son elaborados en grandes cantidades y buscando minimizar tanto los costos como el impacto ambiental.

Para obtener un pigmento específico se estudia cuáles compuestos químicos reaccionan juntos y reproducen el color. Los nombres técnicos de estas sustancias químicas son cromóforos y auxócromos. Los cromóforos son los responsables de generar el color y los auxócromos tienen la propiedad de intensificar la acción de los cromóforos. Industrialmente, factores como la temperatura, la presión o el uso de catalizadores, se combinan en el laboratorio para generar o acelerar los procesos.

Para buscar más: ● Mayer, Ralph. “Materiales y técnicas del arte”. Madrid: Ediciones Blume, 1993. ● Materiales para artistas: http://www.materialesparartistas.com ● El arte de los pigmentos: http://www.elartedelospigmentos.com

Pigmentación

La pigmentación es la coloración de una parte determinada del organismo de un ser vivo por el depósito en ella de pigmentos. Tales principios son sustancias con propiedades cromáticas e intervienen en numerosos procesos biológicos, tanto en los vegetales como en los animales. En los primeros destacan la clorofila y los carotenoides y en los segundos, la melanina y los pigmentos respiratorios.

El color verde de las plantas o el rojo de la sangre están estrechamente ligados a la funcionalidad biológica de las células que contienen los pigmentos correspondientes, los cuales desempeñan un destacado papel en dos procesos vitales: la fotosíntesis y el transporte de oxígeno a los tejidos animales, respectivamente.

Flora

La clorofila es un pigmento de color verde cuyo núcleo molecular contiene varios anillos con nitrógeno unidos por un átomo de magnesio. Existen varias clases cuya presencia

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difiere según el grupo de plantas de que se trate; algunas bacterias también poseen clorofila. Gracias a esta sustancia, que se localiza en orgánulos específicos de la célula, los cloroplastos, se verifica la fotosíntesis, proceso por el que se elabora materia orgánica a partir de anhídrido carbónico, CO2, y agua, y en el que la fuente de energía es la luz solar. Los carotenoides se encuentran en una gran diversidad de órganos vegetales y a menudo están enmascarados por la clorofila. Destacables son también los pigmentos antociánicos, responsables del color de los pétalos de las flores.

Fauna

En los animales, los pigmentos tienen funciones protectoras (fenómenos de camuflaje, mimetismo, etc.), de reconocimiento de sexos y comunicación, respiratoria y otras. La melanina, presente en la piel de los vertebrados, resulta determinante para su coloración cutánea y se ubica en células dérmicas especializadas llamadas cromatóforos de forma genérica y para el caso específico de la melanina se denominan melanóforos. Otras células de este tipo son los lipóforos que contienen carotenoides, o los clóforos que presentan diversos tipos de pigmentos rojos.

La agrupación de varios anillos con nitrógeno unidos a un átomo de hierro, lo que se conoce como grupo hemo, y ligados a su vez a una molécula proteica da origen a la hemoglobina, gracias a la cual los animales terrestres captan el oxigeno del aire y los acuáticos al que se halla disuelto en el agua, y lo transportan a los tejidos, donde se cede y sirve de combustible a las células.

Químico

Desde el punto de vista químico, los pigmentos se diferencian en función de que sean sintéticos o naturales, de su distinta coloración, de su naturaleza orgánica o inorgánica, etc. Además de los mencionados, cabe reseñar los del grupo de las traguinonas, de color rojo vivo; las flavonas, de tono amarillo; o las pterinas, de coloración variable: la leucopterina, blanca, la eritropterina, roja, y la xantropterina, amarilla.

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Colorante alimentario

Los colorantes alimentarios son un tipo de aditivos alimentarios que proporcionan color a los alimentos (en su mayoría bebidas), si están presentes en los alimentos se consideran naturales y si por el contrario se añaden a los alimentos durante su pre-procesado mediante la intervención humana se denominan artificiales. Suelen causar su efecto colorante en los alimentos ya en pequeñas cantidades (apenas concentraciones de centenas de ppm). En la actualidad la industria alimentaria emplea los colorantes alimentarios con el objeto de modificar las preferencias del consumidor.1 El color es uno de los principales atributos para la preferencia de un alimento.

Historia

Es muy probable que se emplearan los colorantes alimentarios de forma artificial antes de las referencias documentales que poseemos al respecto. La industria alimentaria pudo haber sentido la atracción por el uso de colorantes cuando se publicaron los trabajos de Sir William Henry Perkin en el año 1856. Previo a estas investigaciones la estabilidad de

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los colorantes y su empleo eran completamente ineficientes. En 1886 el Congreso de los Estados Unidos aprobó el uso de colorantes amarillos en la elaboración de la mantequilla y ya en 1900 muchos alimentos poseían colorantes. En 1912 el investigador alemán Bernard C. Hesse publica una serie de trabajos en los que recomienda el uso de colorantes en la industria alimentaria siempre que éstos no dañen la salud. Por aquel entonces la industria ya disponía de medio millar de diferentes compuestos químicos denominados colorantes artificiales.

Finalidad

El consumidor medio asocia ciertos colores a ciertos sabores, pudiendo influir el color de la comida en el sabor percibido, en productos que van desde las golosinas hasta el vino.2 Por este motivo, la industria alimentaria añade colorantes a sus productos, a veces con el fin de simular un color que es considerado «natural» por el consumidor, como por ejemplo el rojo a las cerezas confitadas (que de otra forma serían beis), pero a veces por estrategia comercial, como el kétchup verde que Heinz lanzó el año 2000.

Aunque la mayoría de los consumidores saben que los alimentos con colores brillantes y artificiales (como el kétchup verde mencionado antes o cereales infantiles como los Froot Loops) seguramente contienen colorantes alimentarios, muchos menos conocen que alimentos aparentemente «naturales» como las naranjas o el salmón también están a veces coloreados para darles un aspecto mejor y más homogéneo.3 Las variaciones de color a lo largo del año y los efectos del procesado y almacenaje hacen a menudo comercialmente ventajoso el mantenimiento del color esperado o preferido por los consumidores. Algunas de las principales razones son:

Compensar la pérdida de color debida a la luz, el aire, los cambios de temperatura, la humedad y las condiciones de almacenaje.

Enmascarar las variaciones naturales del color. Mejorar los colores presentes naturalmente. Dar identidad a los alimentos. Proteger los sabores y vitaminas del daño ocasionado por la luz. Decoración, especialmente de pasteles y golosinas.

Colorantes alimentarios naturales

Polvo de cúrcuma.

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La producción comercial de colorantes alimentarios naturales va en aumento, en parte debido a la preocupación de los consumidores respecto a los colorantes artificiales. Algunos ejemplos son:

Caramelo (E150), elaborado con azúcar caramelizada, usado en productos de cola y también en cosméticos.

Annato (E160d), un tinte rojo anaranjado obtenido de la semilla de achicote. Un tinte verde obtenido de algas Chlorella (clorofila, E140). Cochinilla (E120), un tinte rojo obtenido del insecto Dactylopius coccus. Betanina extraída de la remolacha. Cúrcuma (curcuminoides, E100). Azafrán (carotenoides, E160a). Pimentón (E160c). Zumo de saúco. Pandano (Pandanus amaryllifolius), un colorante verde. Conchita azul (Clitoria ternatea), un tinte de color azul.

Para asegurar la reproducibilidad, los componentes colorantes de estas sustancias se suelen suministrar en formas altamente purificadas, y para mayor estabilidad y comodidad, pueden formularse con excipientes adecuados (sólidos y líquidos). El hexano, la acetona y otros solventes rompen las paredes celulares de las frutas y verduras, permitiendo la máxima extracción del colorante. Con frecuencia quedan residuos de ellos en el producto final, pero no necesitan ser declarados.

Usos

En alimentación

La mayoría de los del mercado llevan colorantes artificiales. Su uso indiscriminado hace que los alimentos parezcan artificiales y el consumidor los rechazaría. A pesar de ello existen alimentos que son aceptados por las normativas internacionales y se ha investigado que si poseen colores llamativos pueden ser más aceptados por los consumidores que si no lo son. Tales son: caramelos, refrescos, alimentos para animales, gelatinas, helados, ciertos postres, cereales y panes, snacks, salchichas (su superficie), condimentos para ensaladas. La industria de refrescos es la que más colorantes alimentarios emplea.

Fuera de la industria alimentaria

Debido a que los colorantes alimentarios suelen ser más seguros de usar que los pigmentos y tintes artísticos normales, algunos artistas los usan para pintar sus obras, especialmente en variantes como la pintura corporal.

Los colorantes alimentarios pueden usarse para teñir tejidos, pero no suelen soportar bien el lavado cuando se usan sobre algodón, cáñamo y otras fibras vegetales. Algunos colorantes alimentarios pueden ser fijados sobre nailon y fibras animales.

Críticas y riesgos para la salud

Aunque las investigaciones pasadas no han detectado correlación entre el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y los colorantes alimentarios, nuevos estudios señalan que los conservantes sintéticos y los colorantes artificiales son agravantes de los síntomas del TDAH, tanto en los afectados del trastorno como en la población general. Los estudios más antiguos probablemente resultasen no concluyentes debido a métodos clínicos inadecuados para medir el comportamiento alterado; los

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informes parentales fueron indicadores más precisos de la presencia de aditivos que las pruebas clínicas. Varios estudios importantes muestran que el rendimiento académico se incrementó y los problemas de comportamiento decrecieron en grandes poblaciones de estudiantes no afectados por TDAH cuando los aditivos artificiales, incluyendo los colorantes, fueron eliminados de las dietas de las escuelas.

Noruega prohibió todos los productos conteniendo alquitrán de hulla y productos derivados de éste en 1978. Nuevas leyes levantaron esta prohibición en 2001 siguiendo las directrices europeas.

La tartracina provoca urticaria en menos del 0,01% de la población expuesta a ella.

La eritrosina está relacionada con tumores de tiroides en ratas.

La cochinilla se obtiene de insectos y por tanto no es vegano ni vegetariano. También se sabe que provoca reacciones alérgicas graves, incluso potencialmente fatales, en casos raros.

El azul de Coomassie fue citado en un estudio reciente en el que ratas que había sufrido una lesión espinal recibían una inyección del tinte justo después de la herida, logrando recuperar o retener el control motor. El tinte ayuda a proteger la médula del adenosín trifosfato que el cuerpo envía a la zona tras una herida y que daña más el tejido nervioso al matar neuronas motoras.

http://es.wikipedia.org/wiki/Colorante_alimentario