LAS CLOROFILAS Y LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.
Por Elena del Corro y Aida Rodriguez.
Las clorofilas son los pigmentos responsables del color verde de las hojas de los vegetales y de los frutos inmaduros. Son piezas claves en la fotosíntesis, proceso que permite transformar la energía solar en energía química, y finalmente a partir de ella producir alimentos para todos los seres vivos y mantener el nivel de oxígeno en la atmósfera. Por esta razón han sido estudiadas muy extensamente.
LAS CLOROFILAS
Hay distintos tipos de clorofilas, pero todos se caracterizan porque están constituidas por un anillo tetrapirrólico de tipo porfirina, con un catión metálico de magnesio ligado en el centro del anillo. El anillo 3 está unido a una ciclopentatona y en el anillo 4 hay un sustituyente de 20 átomos de carbono de naturaleza isoprenoide (grupo fitol), que le da el carácter hidrófobo a la molécula .Debido a la presencia del grupo fitol, es necesario extraer las clorofilas en solventes orgánicos.
- La clorofila a se encuentra vinculada siempre al centro activo de los complejos moleculares, que absorben la luz durante la fotosíntesis.
- La clorofila b caracteriza a los plastos de las algas verdes y de sus descendientes, las plantas terrestres y se encuentra también en algunas cianobacterias.
- Las clorofilas c1 y c2 son características de un extenso y diverso clado de protistas que incluye grupos como las algas pardas, las diatomeas o los haptófitos.
- La clorofila d sólo se ha conocido durante decenios por una observación aislada y no repetida en un alga roja. Recientemente se ha descubierto que no es propia del alga roja, sino que procede de la cianobacteria que vive epifita sobre dichas algas.
Las clorofilas más importantes desde el punto de vista de los alimentos son la clorofila a y la clorofila b, que se encuentran en los cloroplastos de las plantas superiores. La diferencia fundamental entre ambas se encuentra en el sustituyente del anillo 2, ya que en la clorofila a tenemos un grupo metilo; mientras que en la clorofila b, tenemos un grupo aldehído.
El conjunto de dobles enlaces conjugados hace que la distancia sea muy pequeña y haya electrones deslocalizados que son los que absorben la luz y hace que las clorofilas sean los principales pigmentos captadores de luz de las plantas verdes, de las algas y de las bacterias fotosintéticas;
Además, en la clorofila b, la presencia del Oxígeno del grupo formilo, acentúa este efecto, haciendo que sea más estable que la clorofila a. La clorofila tiene la capacidad de transformar la energía luminosa absorbida en energía química, canalizándola hacia reacciones celulares de biosíntesis.
El pigmento no entra en sí en las reacciones químicas que se llevan a cabo, si no que ejerce una acción catalítica extraordinariamente rápida, que activa las reacciones.
Las plantas siempre contienen tanto clorofila a, como clorofila b, normalmente en relación 2:1. Las clorofilas tienen típicamente dos tipos de absorción en el espectro visible, uno en el entorno de la luz azul (400-500 nm), y otro en la zona roja del espectro (600-700 nm); sin embargo reflejan la parte media del espectro, la más nutrida y correspondiente al color verde (500-600 nm).
Actualmente, la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) es el método de elección para separar las clorofilas individuales y de sus derivados. En el caso de las clorofilas a y b, por ejemplo, el aumento de polaridad debido al sustituyente formilo en C-3 de la clorofila b, hace que esta sea absorbida más fuertemente que la clorofila a a una columna de fase normal y más débilmente a una columna de fase inversa. Recientemente se han utilizado técnicas de espectroscopía de masas como la ionización química a presión atmosférica (APCI) y la ionización en electrospray (ESI), para elucidar la estructura de alómeros de clorofilas y sus derivados, producidos durante el tratamiento de frutas y verduras.
¿QUÉ LES AFECTA?
La retención de ese característico color verde de los vegetales, debido a la presencia de clorofilas, es lo que buscan las diferentes Industrias Alimentarias para garantizar los deseos del consumidor. Esto es relativamente difícil porque, a lo largo del procesado y cocinado, estos alimentos sufren una alteración del color debido a la degradación de este pigmento. Para solucionar este problema, los investigadores han explorado varias técnicas frente a temperatura, pH, enzimas,…
Los alimentos suelen estar envasados y expuestos en botes a los que les suele incidir la luz del sol. Esta es contraproducente para los pigmentos naturales, ya que tanto la luz, como el oxígeno, los oxida de manera que el producto acaba perdiendo el color original y la atención del consumidor. Para evitarlo la Industria Alimentaria utiliza envases opacos que no dejen pasar la luz, antioxidantes (como el ácido ascórbico), atmósferas modificadas…
La clorofila también es sensible a altas temperaturas (la clorofila a, más que la clorofila b). Durante los procesados térmicos, las altas temperaturas desintegran la estructura celular, dejando el pigmento expuesto a varias reacciones enzimáticas y no enzimáticas que pardean el producto. Ese cambio de verde brillante a oliváceo se relaciona con la conversión de las clorofilas a y b en sus respectivas feofitinas, por lo que al final el consumidor lo percibe como un producto de baja calidad. Para evitar este efecto se comenzaron a utilizar tratamientos de elevada temperatura en tiempos cortos (HTST), pero no es una técnica muy ventajosa porque, a pesar de mantener el color verde brillante, este se deteriora durante el almacenamiento.
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Schwartz y Lorenzo investigaron por qué de que a pesar de almacenar el alimento en medio controlado seguía habiendo un deterioro del color. Concluyeron que el problema no era la oxidación del pigmento, sino que el mayor problema del procesado era la disminución del pH por la formación de ácidos. Esto tiene una importancia crucial en la velocidad de la degradación de la clorofila, ya que en un medio básico (pH=9) esta es muy estable frente al calor, mientras que en un medio ácido (pH=3) es inestable. Para evitarlo, hay un gran número de patentes que adicionan soluciones alcalinas a los HTST tradicionales. Inicialmente estas se basaban en la adición de carbonato de magnesio o carbonato de sodio, en combinación con fosfato sódico, al proceso tradicional de HTST; en principio el método funcionaba, pero a la larga el magnesio formaba cristales causando el reblandecimiento del tejido y un cierto sabor extraño.
La clorofilasa es un enzima que cataliza los primeros pasos del catabolismo de la clorofila y provoca la escisión de la cola de fitol del anillo porfírico. En tejidos vivos no se forma, sino que empieza a aparecer tras la recolección y senescencia de la planta. Su actividad enzimática disminuye cuando el vegetal se calienta por encima de 80ºC y la pierde si se calienta a 100ºC; por lo que los tratamientos térmicos actuales la suelen desactivar. Otras enzimas presentes en las plantas como la lipooxigenasa y las peroxidasas también están relacionadas con la degradación de las clorofilas y la falta de sabor y color en estos alimentos, pero también se desnaturalizan a elevadas temperaturas.
Actualmente lo más utilizado para retener el color verde de los alimentos es la incorporación de aditivos químicos para estabilizar la clorofila, más concretamente los complejos de cobre y zinc de derivados de la clorofila. Los dos átomos de hidrógeno del núcleo de tetrapirrol de los derivados clorofílicos carentes de magnesio, son fácilmente desplazados por iones de zinc o cobre para formar complejos metálicos de color verde. La formación de estos complejos durante los tratamientos de calor en vegetales es conocido como “reverdecimiento” y es considerado un método para preservar el color de los vegetales. El primero en describir la producción comercial de estas “metaloclorofilas” fue Humphrey y concluyó que estos complejos eran mucho más estables frente al calor, la acidez, la luz y el oxígeno, que las clorofilas normales. Un ejemplo de patente en la utilización de estos complejos es el proceso Veri-Green que utiliza para el enlatado de vegetales sales metálicas en la solución de escaldado o en la salmuera como para aumentar la concentración de iones zinc o cobre en el tejido. Se indica que los vegetales tratados así, presentan un color más verde que los escaldados a la manera convencional. Donato et al. patentó también un proceso para mejorar la textura y el color de los vegetales por un blanqueamiento de estos en una solución acuosa que contenía iones zinc en una concentración de 500 ppm. El empleo de estos complejos en diferentes tipos de alimentos está permitido, pero bajo control regulatorio de los organismos oficiales.
¿QUÉ HACE CON ELLA LA INDUSTRIA ALIMENTARIA?
La Clorofila se utiliza en la industria alimentaria como colorante y saborizante principalmente. Entre las aplicaciones más comunes:
- Pastillas y dulces tipo gomita
- Galletas dulces
- Caramelos hervidos
- Gomas de mascar
- Productos lácteos congelados
- Comidas preparadas
- Fruta estabilizada
- Suplementos (Chlorella o Espirulina)
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No se ha establecido un límite máximo a la ingestión diaria de la clorofila utilizada como aditivo ya que, por un lado, las clorofilas se absorben muy poco en el tubo digestivo; y además, la cantidad ingerida como aditivo es despreciable frente a la ingerida a partir de fuentes naturales. La ingestión admisible del colorante E-141 es de hasta 15 mg/Kg de peso y día, debido a su contenido en cobre (4-6% del peso de colorante). Una cantidad elevada de cobre puede ser muy tóxica. Las clorofilas se utilizan poco como aditivos alimentarios, solo ocasionalmente en aceites, chicle, helados y bebidas refrescantes, en sopas preparadas y en productos lácteos. Su empleo está limitado, en el queso a 600 mg/Kg, solo el E-140, y en algunas conservas vegetales y yogures a 100 mg/Kg.
SUS BENEFICIOS
Antioxidante: Se ha comprobado que la clorofila es uno de los mejores antioxidante, capaz de neutralizar los efectos negativos de radicales libres en el organismo.
Anticancerígeno: Numerosos estudios parecen demostrar el poder de la clorofila para inhibir el crecimiento de células de cáncer (carcinogénesis). También parece ser capaz de neutralizar algunos compuestos carcinógenos como nitrosaminas, aflatoxinas, o hidrocarburos, presentes respectivamente en conservantes para carnes o frutos secos.
Energizante: se cree que por su capacidad regenerativa de las células, es uno de los compuestos vegetales que provee al organismo de energía y vigor, siendo capaz de depurar el organismo de toxinas. En un estudio se demostró que ayuda a eliminar las aflatoxinas.
Desodorizante: Es capaz de neutralizar el mal olor corporal. Es muy adecuada en el tratamiento del olor de pies, axilas y genitales; tanto como tratamiento interno como externo). Resulta adecuado también en el tratamiento de la halitosis o mal olor de boca, es por ello que muchos enjuagues la incluyen en su composición.
Colesterol: Según estudios realizados en animales, parece ser que ayuda a rebajar los niveles de colesterol y triglicéridos, y por consiguiente a favorecer la circulación sanguínea y evitar la aparición de trombos.
Bibliografía/Webgrafía
Lehninger: Principios de bioquímica (Ed. Omega, 5ªEdición)
Química de los alimentos (Owen R. Fennema)
Degradation of chlorophyll during processing of green vegetables: a review (Shalini Gaur, US Shivhare y Jasim Ahmed)
http://www.monografias.com/trabajos90/la-quimica-alimentos/la-quimica-alimentos2.shtml
http://www.hablemosclaro.org/ingrepedia/clorofila.aspx#.WAfyrPmLTIV
http://www.botanical-online.com/medicinalsclorofila.htm
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