Factores que afectan la estabilidad y color

Las antocianinas debido a la deficiencia del electrón en su estructura poseen una alta reactividad en diferentes condiciones (misma estructura química, pH, temperatura, oxígeno, dióxido de azufre, compuestos carbonílicos, metales y actividad de agua de la matriz) que hacen que no sean muy estables y con ello modifiquen sus propiedades físicas, químicas y biológicas (Garzon, 2008; Muñoz y Soto, 2005).

Entre los factores que rigen la estabilidad de las antocianinas y sus mecanismos de degradación se encuentran:

a) pH. El pH tiene una marcada influencia en el color de las soluciones de antocianinas, se comportan como indicadores de pH debido a su naturaleza anfotérica. Bajo pH 3 las soluciones de antocianinas muestran una coloración roja más intensa, al incrementar los valores de pH de dichas soluciones el color normalmente va desvaneciendo hasta llegar a un punto en que desaparece el color en el rango de 4 a 5. Incrementos más altos en el valor de pH otorgan a la solución colores de la gama de los púrpuras o azules. La disminución del pH, tiene un efecto estabilizante sobre los antocianos, particularmente en presencia de oxígeno. Esto puede explicarse porque el equilibrio, entre la forma catiónica

coloreada y la pseudobase incolora, se desplaza hacia la primera, que es mucho más estable (Moenne-Locoz, 2008).

A un pH determinado en equilibrio, existen 4 estructuras de antocianinas/aglicona: la base quinoidal (anhidro) azul, el catión flavilio, rojo y las decoloreadas pseudobases carbinol y chalcona (Jackman y Smith, 1992).

En la Figura 6, se muestran las variaciones del pH y las correspondientes estructuras de antocianinas.

Figura 6. Estructura de antocianinas a diferentes pH’s (Giusti y Wrolstad, 2001 citado por Leyva, 2009).

b) Estructura. Por su diversidad estructural las antocianinas no son igual de resistentes a los efectos de deterioro. Cuando el grado de hidroxilación de la aglicona se incrementa, la estabilidad generalmente decrece; en cambio la sustitución con grupos metoxilos tiene un efecto contrario. La glicosidación de los grupos hidroxilos libres incrementa la estabilidad, similar efecto al de la metoxilación, presumiblemente debido al bloqueo de los grupos hidroxilo

reactivos. De igual manera antocianinas diglicosidadas son más estables a la decoloración durante el almacenamiento, calor y exposición a la luz que los monoglucósidos; por lo tanto la naturaleza del azúcar también tiene efecto protector. La estabilidad de especies coloreadas, especialmente la base quinoidal, quizá está proporcionado por la presencia de grupos acilo ligados a los azúcares en la molécula, esto es por copigmentación intramolecular (Jackman y Smith, 1992).

c) Interacción con ácido ascórbico. Investigaciones sugieren que la degradación máxima de antocianinas ocurre bajo condiciones más favorables de oxidación del ácido ascórbico, lo que sugiere una posible interacción entre ambos componentes. Este ácido que actúa como antioxidante ha sido relacionado estrechamente con los compuestos polifenólicos, sin embargo, estudios indican que este ácido puede acelerar la degradación de las antocianinas (Moenne-Locoz, 2008). El efecto del ácido ascórbico sobre la estabilidad de las antocianinas se puede explicar como una posible reacción de condensación entre el ácido y los pigmentos (Garzon, 2008). En presencia de iones cobre y de oxígeno la oxidación del ácido ascórbico a ácido dehidroascórbico está acompañado por la formación de agua oxigenada, la cual oxida las antocianinas, originando la formación de malvonas incoloras (Coultate, 1984).

d) Oxígeno. El oxígeno es una de las causas importantes de la destrucción de las antocianinas, presentes en jugos y vinos tintos y por ende, de los concentrados de antocianos sólidos o líquidos. Por ello, es conveniente almacenarlos en atmósfera inerte (nitrógeno o anhídrido carbónico) y reducir a un mínimo el espacio de cabeza de los envases (Moenne-Locoz, 2008).

e) Temperatura. Los tratamientos térmicos también influyen en la destrucción de las antocianinas. Existe una relación logarítmica entre la retención del color y la temperatura de los procesos de estabilización o almacenamiento. Por lo tanto, para mejorar la retención de pigmentos hay que aplicar tratamientos térmicos de alta temperatura y corto tiempo, como también un almacenamiento a bajas temperaturas (Moenne-Locoz, 2008). Incrementos de temperatura resultan en pérdida del azúcar glicosilante en la posición 3 de la molécula y apertura de anillo con la consecuente producción de chalconas incoloras (Timberlake, 1980).

f) Enzimas. Existe un número de enzimas, endógenas en la mayoría de los tejidos vegetales, las cuales se relacionan con la decoloración de las antocianinas. Generalmente han sido identificadas como glicosidasas (antocianasas) o fenolasas las cuales catalizan la oxidación de compuestos fenólicos (Moenne-Locoz, 2008). Las enzimas glicosiladas actúan directamente sobre las antocianinas, pero la acción de las polifenoloxidasas y peroxidasas son indirectas. Estas enzimas pueden ser nativas de los tejidos de las plantas o provenientes de la contaminación con mohos (Leyva, 2009).

g) Copigmentación y autoasociación. Las antocianinas interaccionan fácilmente con otros flavonoides incoloros que abundan en los tejidos vegetales; estas asociaciones “copigmentación” que se basan en enlaces de hidrógeno entre grupos hidroxílicos, incrementan la intensidad del color, modificando los valores de λ_max, y tienden a estabilizar las formas azules quinoidales (Coultate, 1984).

Las antocianinas para mantener su vívido color sin transformarse en la forma incolora en solución, se autoasocian para formar pilas helicoidales mediante atracciones hidrofóbicas y por puentes de hidrógeno entre los núcleos flavilio.

El apilamiento tiende a proteger los grupos cromóferos asociados al azúcar frente a las reacciones de hidratación (Ojeda, 2003). Estos fenómenos de autoasociación se dan cuando la concentración de antocianinas alcanza valores altos y se dan entre dos cationes flavilio, dos formas hemicetal, dos bases quinoidales, e inclusive, entre una base quinoidal y un catión flavilio, protegiendo la molécula de antocianina (Hoshino et al., 1982).

Éstas y otras reacciones se han demostrado que actúan para estabilizar los pigmentos antocianos, sin embargo la estabilización también puede resultar de la formación de complejos con algunos metales como aluminio, hierro, cobre y varios otros iones metálicos (Moenne-Locoz, 2008).

h) Aw. Incrementos en la actividad de agua del medio causan degradación de las antocianinas probablemente debido a una mayor interacción entre el agua y el catión flavilio para formar la pseudobase inestable (Garzon, 2008).