Revista

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

2014 COLORANTES

Química de los Productos Naturales Facultad de Ciencias Químicas, UCE 20-1-2014

COLORANTES

0

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Tabla de contenido

Directo sobre la fibra ....................................................................................................................13

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................6

Por su Oxido- Reducción ............................................................................................................13

JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................................6

Alimenticios ....................................................................................................................................13

ALCANCE .......................................................................................................................................................6

Otros .................................................................................................................................................13

NATURALEZA DEL COLOR ......................................................................................................................6

Grupos cromóforos y auxocromos ................................................................................................13

Definición de color ................................................................................................................................6

Grupo Cromóforo..........................................................................................................................13

Colores complementarios ...................................................................................................................6

Grupo Auxocromo ........................................................................................................................14

Círculo cromático ..................................................................................................................................7

Compuestos Cromógenos...........................................................................................................14

Percepción del color..............................................................................................................................7

COLORANTES NATURALES ..................................................................................................................14

COLORANTES Y PIGMENTOS ................................................................................................................8

Generalidades ......................................................................................................................................14

Colorantes ...............................................................................................................................................8

Carotenoides y xantofilas .................................................................................................................15

Pigmentos ................................................................................................................................................8

Generalidades ................................................................................................................................15

Clasificación de los colorantes: de acuerdo a características físicas, químicas y a la

Estructura.........................................................................................................................................15

aplicación.................................................................................................................................................8 Características físicas ......................................................................................................................9 Características químicas.............................................................................................................. 10

Aplicaciones ....................................................................................................................................16 Toxicidad .........................................................................................................................................17 Flavonoides...........................................................................................................................................17

Por su aplicación y uso ...................................................................................................................... 12 COLORANTES

1

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Generalidades ................................................................................................................................ 17

Estructura.........................................................................................................................................24

Estructura ........................................................................................................................................ 17

Aplicaciones ....................................................................................................................................25

Aplicaciones ................................................................................................................................... 19

Toxicidad .........................................................................................................................................25

Toxicidad ......................................................................................................................................... 20

Tetrapirroles .........................................................................................................................................26

Quinonas .............................................................................................................................................. 20

Generalidades ................................................................................................................................26

Generalidades ................................................................................................................................ 20

Estructura.........................................................................................................................................26

Estructura ........................................................................................................................................ 20

Ejemplos...........................................................................................................................................26

Aplicaciones ................................................................................................................................... 21

Aplicaciones ............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Toxicidad ......................................................................................................................................... 22

Pirimidinas ............................................................................................................................................27

Derivados de índoles ......................................................................................................................... 22

Generalidades ................................................................................................................................27

Generalidades ................................................................................................................................ 22

Estructura.................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Estructura ........................................................................................................................................ 22

Ejemplos...........................................................................................................................................28

Aplicaciones ................................................................................................................................... 24

Aplicaciones ............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Toxicidad ......................................................................................................................................... 24

Toxicidad .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Xantonas ............................................................................................................................................... 24

Otros colorantes naturales ...............................................................................................................30

Generalidades ................................................................................................................................ 24

E-100 Curcumina ..........................................................................................................................30

COLORANTES

2

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

E-120, Cochinilla, ácido carmínico ........................................................................................... 30

Ejemplos...........................................................................................................................................33

E.150 Caramelo ............................................................................................................................. 31

Aplicaciones ....................................................................................................................................34

E-162 Rojo de remolacha, betanina, betalaína ..................................................................... 32

Toxicidad .........................................................................................................................................34

COLORANTES SINTÉTICOS .................................................................................................................. 32

Derivados del Indofenol....................................................................................................................34

Derivados Azoicos .............................................................................................................................. 32

Molécula Base ................................................................................................................................34

Molécula base ................................................................................................................................ 32

Ejemplos...........................................................................................................................................34

Ejemplos .......................................................................................................................................... 33

Aplicaciones ....................................................................................................................................34

Aplicaciones ................................................................................................................................... 33

Toxicidad .........................................................................................................................................34

Toxicidad ......................................................................................................................................... 33

Otros Colorantes .................................................................................................................................34

Derivados de Acridina ....................................................................................................................... 33

Colorantes de Xanteno o Xantilio .............................................................................................34

Estructura Base .............................................................................................................................. 33

Fluoresceína....................................................................................................................................35

Ejemplos .......................................................................................................................................... 33

TINTURACION Y TEÑIDO......................................................................................................................35

Aplicaciones ................................................................................................................................... 33

TIPOS DE FIBRAS ................................................................................................................................35

Toxicidad ......................................................................................................................................... 33

FIBRAS NATURALES .....................................................................................................................35

Derivados del Trifenilmetano ......................................................................................................... 33

Fibras sintéticas..............................................................................................................................36

Molécula Base................................................................................................................................ 33

Estructura química ..............................................................................................................................37

COLORANTES

3

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Fibras naturales ............................................................................................................................. 37 Fibras sintéticas ............................................................................................................................. 37 Tinturación y teñido........................................................................................................................... 38 Tipos de tintura.............................................................................................................................. 39

Figura 11. a) Estructura básica de los carotenoides; b) Estructura de los tipos de grupos terminales en los carotenoides. (Ugaz, 1997)...................................................................................15 Figura 12. Ejemplo de carotenoides naturales ampliamente distribuidos

(Martínez,

Universidad de Antioquina, 2003).......................................................................................................16 Figura 13. Estructura básica de los flavonoides (Alejandro Martínez M., 2005) ....................17 Figura 14. Fig. 4.- Estructura básica de varias clases de flavonoides (Alejandro Martínez M.,

Tabla de figuras Figura 1. Descripción de colores complementarios (Santos, 2010) ..............................................7 Figura 2. Circulo Cromático (Roger, 2011)...........................................................................................7 Figura 3. Espectro de colores generas por la luz blanca (Talens, 2007). ......................................8 Figura 4. Absorción de colores y reflejo del color rojo. (Talens, 2007).........................................8 Figura 5. Tartrazina (Calvo, 2009) ....................................................................................................... 11 Figura 6. Eosina Y...................................................................................................................................... 12

2005) ............................................................................................................................................................18 Figura 15. Estructura básica de una quinona (Wikipedia, 2006).................................................20 Figura 16. Estructura básica de la antraquinona (Martínez, Universidad de Antoquia, 2012) ............................................................................................................................................................21 Figura 17. Estructura del isómero trans del índigo (Wordpress, 2011) .....................................23 Figura 18. Estructura del polímero del índigo (Wordpress, 2011) ..............................................23 Figura 19. Ejemplos de colorantes derivados del índigo. a) Rojo tioindigo, b) escarlata tioindigo, c) negro tinta indantren, d) oxalil-indigo, e) rojo laca siba B, f) blanco de indigo, g) antrasol O4B. (Klagess, 2006) (Wordpress, 2011) (Rudolph, 2005) .........................................24

Figura 7. Fenolftaleína en medio básico (Klages, 1968) ............................................................... 12 Figura 20. Reacción de oxidación del blanco de índigo a azul de índigo en el proceso de Figura 8. Núcleo de trifenilmetano (Klages, 1968) ......................................................................... 12

tinción de tejidos. (Rudolph, 2005) .....................................................................................................24

Figura 9. Principales grupos cromóforos (Red Textil Argentina, 2012). ................................... 13

Figura 21. Núcleo básico de una Xantona .................................. ¡Error! Marcador no definido.

Figura 10. Grupo diazonio (Red Textil Argentina, 2012) .............................................................. 14

Figura 22. Algunos ejemplos de Xantonas (Ugaz, 1997) .............................................................25

COLORANTES

4

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Figura 23. Fruto Mangostán (Pedraza & Cardenas, 1997) ............................................................ 25

Figura 37. Rojo remolacha (Calvo, 2000) ..........................................................................................32

Figura 24. Estructura de una molécula de pirrol; Estructura básica de una molécula de

Figura 38. Azocompuesto Base .............................................................................................................32

tetrapirrol; Esqueleto de la porfina, de izquierda a derecha. (LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS, 1999) ...................................................................................................................... 26 Figura 25. Algunos ejemplos de Tetrapirrol: a) ficocianinas; b) Clorofila; c) hemoglobina; d)

Figura 39. Molécula de Acridina ...........................................................................................................33 Figura 40. Molécula de Trifenilmetano ..............................................................................................33

citocromo. (Karl M. Kadish, 1900) ............................................... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 41 Molécula de Indofenol .........................................................................................................34

Figura 26. Síntesis Rothemund para la formación de porfirinas simples: condensación y

Figura 42 Molécula de Xanteno............................................................................................................34

oxidación a partir de pirrol y un aldehído . (LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS, 1999). 27 Figura 43. Amianto (http://e-ducativa.catedu.es/) .........................................................................36 Figura 27. Estructura de Pinner 1885 para pirimidina (George, 2006) .................................... 28 Figura 44. Fibra sintética (Red Textil) ..................................................................................................36 Figura 28. Estructura básica de Pirimidina ................................ ¡Error! Marcador no definido.

Figura 45. Material hecho a base de nailon (http://e-ducativa.catedu.es/) .............................36 Figura 29. Ejemplos de Pirimidinas sustituidas: a) riboflavina, b) Fenazina, c) Pterinas ...... 28 Figura 46. Material elaborado con tergal (http://e-ducativa.catedu.es/)..................................37 Figura 30. Colorante Solido de riboflavina (George, 2006) .......................................................... 28 Figura 47. Prendas de vestir elaboradas con licra (http://e-ducativa.catedu.es/) ..................37 Figura 31. Espectros de fluorescencia de la riboflavina ................................................................. 29 Figura 48. Cadena celobiósica de las fibras celulósicas (catarina.udlap.mx) ...........................37 Figura 32. Rojo neutro ............................................................................................................................ 29 Figura 49. Cadena Protéica (catarina.udlap.mx) ..............................................................................37 Figura 33. Curcumina en sólido ........................................................................................................... 30 Figura 50. Estructura química de los poliésteres (tenoritaigalol.blogspot) ..............................38 Figura 34. Estructura química de la curcumina ................................................................................ 30 Figura 51. Estructura química del PET (tenoritaigalol.blogspot) .................................................38 Figura 35. Colorante Natural Carmín Cochinilla (Calvo, 2000) .................................................. 31 Figura 52. Fibras de elastano (tenoritaigalol.blogspot) ..................................................................38 Figura 36. Preparación Cacera de Caramelo (Calvo, 2000) .......................................................... 32 COLORANTES

5

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

INTRODUCCIÓN El color destaca su presencia cotidiana en todo lo que rodea al hombre. Desde las etapas más tempranas de la cultura humana el hombre hizo uso consciente y variado del color, lo aplicó sobre las superficies rocosas de las cavernas e incluso, sobre su propia piel. Los servicios que el color ha brindado recorren una amplia gama de funciones, desde cubrir la superficie de un objeto, hasta representar simbólicamente una idea o un concepto.

La importancia de los colorantes actualmente, no solo se da en la industria textil, sino que también tienen aplicaciones en industrias como la alimenticia, medicinal, farmacéutica, cosméticas, curtiembres entre otras.

El objetivo de este trabajo es conocer la naturaleza de los colorantes, su clasificación toxicidad, su diferencia con los pigmentos y sus aplicaciones, resaltando su uso a nivel de la industria textil. Esto nos dará herramientas y criterios básicos para hacer uso de ellos tanto en el ámbito profesional como en lo cotidiano.

JUSTIFICACIÓN El presente trabajo sobre colorantes nos permitirá conocer las generalidades, propiedades, características, clasificación, usos y aplicaciones de los mismos, de una manera precisa y detallada.

Debido a que el mundo que nos rodea viene determinado por formas y colores, que el ojo humano percibe y transmite esas impresiones al cerebro, cada observador según su gusto personal, decide por ejemplo, si un color o una combinación de colores resultan bellos, feos, irritantes o molestos, pero desde el punto de vista científico, la física óptica estudia las interacciones de la luz y la química nos permite conocer la estructura de los compuestos que tienen o producen ese color, todo lo relacionado a su extracción o síntesis, las aplicaciones y riesgos de los mismos.

Por esta razón a continuación se desarrolla el tema de los colorantes, tomando en cuenta los aspectos mencionados anteriormente.

ALCANCE En la presente revista se realiza una recopilación de conceptos, gráficos y métodos relacionados con los colorantes y sus aplicaciones principalmente los de origen natural, los temas tratados en forma general son: naturaleza del color, colorantes y pigmentos, colorantes naturales y sintéticos, tinturación y teñido, se hace énfasis en las estructuras químicas de ciertos compuestos citados en el trabajo y finalmente se menciona las aplicaciones que se tiene en la Industria textil.

NATURALEZA DEL COLOR Definición de color Empezaremos diciendo que el color en sí no existe, no es una característica del objeto, es más bien una apreciación subjetiva nuestra. Por tanto, podemos definirlo como, una sensación que se produce en respuesta a la estimulación del ojo y de sus mecanismos nerviosos, por la energía luminosa de ciertas longitudes de onda.

Colores complementarios Los colores complementarios son aquellos colores que, se encuentran justo uno frente al otro en un círculo cromático. Los colores complementarios se obtienen mediante la contraposición de un primario con un color secundario formado por los otros dos primarios.

Así por regla general, el complementario del color verde es el color rojo, el del azul es el naranja y del amarillo el violeta. (Savino, 2009).

COLORANTES

6

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

7

Figura 1. Descripción de colores complementarios (Santos, 2010) Figura 2. Circulo Cromático (Roger, 2011)

Círculo cromático El círculo cromático es el resultante de distribuir alrededor de un círculo, los diferentes colores que conforman el segmento de la luz visible del espectro solar, descubierto por Newton, y manteniendo el orden correlativo: rojo, naranja, amarillo, verde, azul ultramar y violeta. (Santos, 2010) Por lo tanto entendemos por círculo cromático a una ordenación convencional y sistemática del color, basado en los tres colores primarios: el rojo, el amarillo, el azul y los secundarios: el naranja, el verde, la violeta y los terciarios: amarillo naranja, amarillo verdoso, azul violeta, rojo violeta, y rojo naranja. (Roger, 2011)

Percepción del color Gracias a la luz, podemos percibir los colores. En la oscuridad no vemos nada. La luz blanca está compuesta de todos los colores del arco iris. Éstos pueden verse con ayuda de un trocito triangular de cristal, un prisma. Cuando un rayo de luz atraviesa un prisma, se hace visibles los diferentes colores. Esta serie de colores se llama el espectro. A ambos lados del espectro se encuentran además rayos invisibles: en el lado rojo están los rayos infrarrojos y en el lado azul los rayos ultravioleta.

La mayor parte de los colores no proceden directamente de una fuente de luz. Se originan a partir de la cooperación entre la luz, el ojo humano y sustancias colorativas. (Talens, 2007)

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Los colorantes también son conocidos como anilinas, ya que son capaces de comunicar su propio color a otros materiales. Estos colorantes son retenidos en el substrato por absorción, retención mecánica, o por un enlace iónico o covalente. Son comúnmente utilizados en la industria textil, papel, cosméticos, combustibles, productos de aseo, etcétera.

Pigmentos Figura 3. Espectro de colores generas por la luz blanca (Talens, 2007).

Estas sustancias tienen la propiedad de que absorben determinada parte del espectro y reflejan otra parte. Si vemos un objeto rojo con luz blanca, éste contiene una sustancia colorativa que absorbe las partes amarilla, naranja, violeta, azul y verde de la luz. Sólo la parte roja se refleja en nuestro ojo ejemplo que se muestra en la siguiente figura.

Los pigmentos son partículas sólidas de color que son insolubles en el medio a colorear y que apenas se ven afectadas física y químicamente por el soporte o sustrato sobre el que están depositadas. Su color es fruto de la absorción y/o difusión selectiva de la luz.

Los pigmentos conservan su estructura de partícula cristalina durante todo el proceso de fabricación. Los pigmentos pueden ser distinguidos de los colorantes principalmente por el método como se aplican más que por la constitución química o su composición.

En la fabricación de pinturas y recubrimientos, los pigmentos en polvo que se utilizan, normalmente tienen que ser dispersados en un vehículo líquido y para desarrollar todo su color, son sometidos a un proceso de molienda. Por otra parte, cuando son utilizados para la coloración de resinas plásticas la característica de insolubilidad de los pigmentos es más bien una característica técnica que práctica, ya que algunos pigmentos que son insolubles en la mayoría de los polímeros plásticos, pueden ser parcialmente solubles en otros.

(Espinoza, 2008).

Figura 4. Absorción de colores y reflejo del color rojo. (Talens, 2007)

COLORANTES Y PIGMENTOS Colorantes

Clasificación de los colorantes: de acuerdo a características físicas, químicas y a la aplicación.

Los colorantes se los puede agrupar de diversas formas para su clasificación, a continuación se toma en cuenta tres de sus características para su clasificación.

Los colorantes se definen como sustancias orgánicas intensamente coloreadas o fluorescentes, que son directamente solubles en disolventes o en los propios substratos usados en la industria, como por ejemplo las resinas plásticas.

COLORANTES

8

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Características físicas

Tipo de reducción

Directos

Se refiere a colorantes que se encuentran el interior de compuestos vegetales o animales , pero que son insolubles y para darles solubilidad se les aplica una sustancia reductora, obteniéndose una sustancia incolora que se aplica a la fibra y después por oxidación el color aparece, un ejemplo de este tipo de colorantes es el añil.

Se denominan así a los colorantes que tuvieran afinidad por la fibra y que no fuera necesario el empleo de un mordiente, son sustancias neutras que tienen gran afinidad con el algodón y la celulosa en general. Debido a su alta solubilidad es necesario utilizar sal para obtener un agotamiento óptimo.

9

Hay tres clases de colorantes directos, tomando en cuenta el grado o nivel de solideces que presentan: Colorantes Directos Comunes Pertenecen a este grupo los primeros miembros de esta familia, y se caracterizan por su baja solidez a la luz y a los tratamientos húmedos.

Colorantes Directos Sólidos Este grupo es el más empleado, y se caracteriza por colorante que tienen muy buena solidez a la luz.

Colorantes Directos Postratables Son también conocidos como colorantes al cobre o colorantes cupro. Se trata de aquellos colorantes directos que con un pos tratamiento de sulfato de cobre, aumentan notablemente las solideces finales. (Red Textil Argentina, 2012).

Tabla 1. Cuadro comparativo semejanzas y diferencias entre Colorantes y Pigmento

Mordentados Para aplicar los primeros colorantes debió recurrirse al uso de un mordiente, que es el producto que se adiciona a la fibra y es absorbido por ella, para luego atraer el colorante y completar el teñido y como puede observarse es un método tintura indirecto.

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Pigmentos

Flavonoides

Son polvos de materiales minerales, insolubles que se utilizan mezclándolos con otro cuerpo, ya sea engrudo, cola, clara de huevo, caseína, entre otros con los que forma una pasta para pintar. (López, 2001).

Estos compuestos son parte serie de metabolitos secundarios de las plantas, sintetizados a partir de una molécula de fenilalanina y 3 de malonil-CoA, a través de lo que se conoce como "vía biosintética de los flavonoides", cuyo producto, la estructura base, se cicla gracias a una enzima isomerasa. La estructura base, un esqueleto C6-C3-C6, puede sufrir posteriormente muchas modificaciones y adiciones de grupos funcionales, por lo que los flavonoides son una familia muy diversa de compuestos, aunque todos los productos finales se caracterizan por ser polifenólicos y solubles en agua y todos ellos presentan un color especifico por su estructura.

Características químicas Desde el punto de vista químico se los puede agrupar en dos tipos principales: naturales y sintéticos.

Colorantes Naturales Grupo

Son todos aquellos compuestos que se puede encontrar en la naturaleza y son de origen animal o vegetal.

Carotenoides Los carotenoides son pigmentos orgánicos del grupo de los isoprenoides que se encuentran de forma natural en plantas y otros organismos fotosintéticos como algas, algunas clases de hongos y bacterias. Se conoce la existencia de más de 700 compuestos pertenecientes a este grupo.

Procedencia

Caroteno Anaranjado Zanahoria

Tetrapirroles Los colorantes que están constituidos por tetrapirroles con aquellos compuestos que tienen cuatro unidades de pirrol enlazadas por algún átomo u otro grupo para formar un anillo; en el centro de este anillo puede encontrarse un átomo metálico, debido a su capacidad de coordinarse. Los compuestos más representativos que contienen al tetrapirrol son las porfirinas y las ftalocianinas.

Color

Xentofila amarillo

Achiote

Tabla 1. Colorantes Carotenoides (López, 2001)

Xantonas Estos son compuestos fenólicos amarillos, estructuralmente relacionada con los flavonoides presentando comportamiento similar en sus reacciones de coloración y en su movilidad cromatográfica.

Quinonas Las quinonas están ampliamente presentes en el mundo natural, y presentan pigmentaciones muy vistosas, como es el caso de la atromentina, producida por el

COLORANTES

10

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

denominado "hongo sangrante", se presentan generalmente en dos grupos, como antraquinonas y naftoquinonas con colores violetas y rojos respectivamente.

Grupo

Color

Antroquinona Rojo

Procedencia

Los colorantes azoicos se han cuestionado reiteradamente, debido a que muchos colorantes de esta familia han demostrado ser cancerígenos en experimentos con animales. Una diferencia fundamental es que los colorantes cancerígenos son poco polares, solubles en grasas, y atraviesan con cierta facilidad la barrera intestinal, incorporándose al organismo.

En cambio, los colorantes autorizados, que son muy polares y solubles en agua, no se absorben. Un ejemplo de ellos es la tartrazina. (Calvo, 2009).

Rubia Cochinilla

11

Naftoquinona Violeta Henna Tabla 2. Colorantes tipo Quinona (López, 2001) Figura 5. Tartrazina (Calvo, 2009)

Derivados de índoles El Indol es un compuesto orgánico heterocíclico, con estructura bicíclica que consiste en un anillo de seis miembros, unido a otro de cinco miembros y tiene la a participación de un par aislado de electrones de nitrógeno en anillo aromático refieren a que el indol no es una base y no representa una amina simple, es de color azul y es sólido a temperatura ambiente.

Pirimidinas sustituidas Estos compuestos tienen una estructura básica de piridina, es decir son compuestos nitrogenados que presentan colores en una gama del amarillo al purpura. (Lock Sing de Uga, 1997).

Colorantes Sintéticos o Artificiales Colorantes azoicos

Colorantes de acridina Son colorantes comprendidos entre el amarillo y el naranja, son de mayor interés los de características básicas, poseen nitrógeno en su estructura y además independientemente de sus propiedades como colorantes, poseen una excelente acción antiséptica. (Klages, 1968).

Colorantes de fluoresceína La fluoresceína es un colorante de bajo peso molecular, elevada solubilidad en agua y cuando se expone a luz de longitud de onda azul (465 a 490 nanómetros) aumenta su visibilidad, tiene un sin número de derivados, entre ellos la eosina y que es un colorante ácido, es la tetrabromofluoresceína, y es comúnmente conocida como eosina amarilla debido a sus características de tinción.

Los colorantes azoicos deben su color a la presencia de un grupo azo –N=N – conjugados con anillos aromáticos en los extremos.

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Figura 6. Eosina Y

12

Figura 8. Núcleo de trifenilmetano (Klages, 1968)

Colorantes de fenolftaleína

Otra clasificación

La fenolftaleína es un compuesto químico orgánico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C8H4O3) en presencia de ácido sulfúrico. Se presenta normalmente como un polvo blanco que funde a 260ºC, este compuesto al reaccionar de forma determinada produce algunos derivados.

Colorantes básicos La acción colorante está a cargo del catión, mientras que el anión no tiene esa propiedad, por ejemplo: cloruro de azul de metileno.

Colorante ácido Sucede todo lo contrario, la sustancia colorante está a cargo del anión, mientras que el catión no tiene propiedad, por ejemplo: eosinato de sodio.

Colorantes neutros

Figura 7. Fenolftaleína en medio básico (Klages, 1968)

Colorantes de trimetil metano El trifenilmetano (o tritano) es un sólido incoloro que presenta tres grupos fenilo y un átomo de hidrógeno unidos a un átomo de carbono. Derivados de esta estructura se encuentran en el centro de numerosos colorantes.

Están formados simultáneamente por soluciones acuosas de colorantes ácidos y básicos, donde el precipitado resultante, soluble exclusivamente en alcohol, constituye el colorante neutro, que tiene la propiedad tintorial de sus componentes ácidos y básicos, por ejemplo: la giemsa. (EcuaRed, 2004).

Por su aplicación y uso Dependiendo del uso y de la aplicación de los colorantes se los puede agrupar de la siguiente forma.

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Directo sobre la fibra

Grupo Cromóforo

Se aprovecha la propiedad del colorante para actuar directamente sobre la fibra sin el uso de otras sustancias para que se fije.

Algunos grupos de átomos que presentan uno o más enlaces insaturados y que su presencia es la responsable de generar color al compuesto se los denomina cromóforos. Algunos ejemplos de los grupos cromóforos más importantes.

Por su Oxido- Reducción Este tipo de colorantes son utilizados por su propiedades de presentar color sobre la superficie a ser coloreada luego se ser sometido generalmente a una reducción.

13

Alimenticios Los colorantes alimenticos son un tipo de aditivos alimentarios que proporcionan color a los alimentos, si están presentes en los alimentos se consideran naturales y si por el contrario se añaden a los alimentos durante su preprocesado 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.

Figura 9. Principales grupos cromóforos (Red Textil Argentina, 2012).

Otros

Tipos de cromóforos

Además de los colorantes citados anteriormente se tiene una clasificación de acuerdo al sector industrial donde se lo utilice, la forma de ser obtenido, la cantidad con que se lo combina con otras sustancias para modificar el color, entre otros. (López, 2001).

Los cromóforos se presentan casi siempre en una de dos formas:

Grupos cromóforos y auxocromos

Los niveles de energía que alcanzan los electrones son orbitales pi generados a partir de series de enlaces simples y dobles alternados, como suceden los sistemas aromáticos. Entre los ejemplos más comunes podemos encontrar a los colorantes retinianos, (usados en el ojo para detectar la luz), varios colorantes de alimentos, colorantes azoicos para tela, licopeno, β-caroteno, y antocianinas.

Una sustancia colorante tiene por lo menos dos grupos presentes en su molécula: el grupo cromóforo y el grupo auxocromo, siendo esto la estructura química de un colorante.

Al compuesto que contiene un grupo cromóforo se lo denomina cromógeno.

Sistemas conjugados pi

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Complejos metálicos Los cromóforos de complejos metálicos surgen de la división de orbitales "d" al vincular metales de transición con ligantes.

Algunos ejemplos de estos cromóforos se encuentran en la clorofila, usada por los vegetales para la fotosíntesis, la hemoglobina, la hemocianina, y en metales coloreados como malaquita y amatista. Una característica común en bioquímica son los cromóforos formados por cuatro anillos de pirrol, que pueden ser de dos tipos: • •

Pirroles en cadena abierta, no metálica: fitocromo, ficobilina, y bilirrubina.

Pirroles en anillo (porfirina), con un auxocromo. (Aphril, 2012).

Grupo Auxocromo Se denomina así a aquellos grupos de átomos con carga positiva, que tienen la propiedad de intensificar la acción de un grupo cromóforo dentro de la misma molécula de una sustancia.

Sus principales características son: • • •

El grupo cromóforo otorga color y el auxocromo lo intensifica.

El grupo auxocromo solo no genera color.

El mecanismo químico que tiene lugar es el siguiente:

El grupo auxocromo está compuesto por átomos o radicales libres con carga positiva que hace desplazar los picos de absorción de luz de los grupos insaturados (cromóforos) hacia longitudes de onda larga además de aumentar sus intensidades; un ejemplo de ello tenemos a los grupos diazonio que son grupos cromóforos fuertes, donde N+ es el auxocromo del ión diazonio y R puede ser un sustituyente orgánico cualquiera.

Figura 10. Grupo diazonio (Red Textil Argentina, 2012)

Algunos ejemplos de auxocromos son: • •

14

Grupos ácidos como el acetilo (*COOH), hidroxilo (*OH), sulfonilo (*SO3H).

Grupos básicos como: amino (*NH2), y amino mono sustituido (*NHR).

Compuestos Cromógenos Como señalamos anteriormente, al compuesto que contienen grupos cromóforos se lo denomina cromógeno, que etimológicamente significa generador del color.

Debe tenerse en cuenta que el cromógeno no es un grupo o radical atómico sino el nombre genérico de los compuestos o sustancias que contienen cromóforos. (Red Textil Argentina, 2012).

COLORANTES NATURALES Generalidades Desde los tiempos prehistóricos hasta mediados del siglo XIX, el teñido fue hecho con colorantes vegetales. La importancia de los colorantes naturales disminuyó cuando en 1856 Willian Perkin intentó sintetizar quinina, y obtuvo lo que ahora se conoce como mauveína y así se potencializó las industrias de colorantes sintéticos.

En los años recientes se han renovado el interés en los colorantes naturales, debido a las limitaciones de algunos sintéticos en alimentos, medicamentos y en productos cosméticos por su toxicidad.

A continuación se presenta una clasificación de los colorantes naturales. (Ugaz, 1997).

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Carotenoides y xantofilas Generalidades Los carotenoides son un grupo de compuestos solubles en lípidos. Los carotenoides pueden clasificarse como carotenos si solo están formados por átomos de carbono e hidrógeno, y como xantofilas si contienen alguna función oxigenada.

15

Se conocen más de 600 carotenoides, y se les encuentra en forma libre, como ésteres de ácidos grasos o como glicósidos. Sin embargo los glicósidos carotenoides son muy raros, un ejemplo de estos últimos es la crocina.

Los carotenoides se encuentran principalmente en partes aéreas de las plantas, especialmente en hojas, tallos y flores, en frutos (por ejemplo tomate, pimentón, etc.), y en menor proporción en raíces (por ejemplo la zanahoria).

Estructura La unidad básica de los carotenoides es el licopeno, consiste en una cadena larga de 8 unidades de isopreno (C40), dando un sistema conjugado de dobles enlaces el cual es el grupo cromóforo responsable del color. Las unidades de isopreno están unidas de tal manera que los grupos metilo sustituyentes más cercanos en el centro de la molécula están en posición 1,6; mientras que todos los otro grupos están en posición 1,5. A partir de la ciclación de una o de las dos unidades terminales, y de la posición de los dobles enlaces en las mismas se pueden obtener los distintos derivados. (Ugaz, 1997).

Figura 11. a) Estructura básica de los carotenoides; b) Estructura de los tipos de grupos terminales en los carotenoides. (Ugaz, 1997)

Además el segmento básico puede ser modificado obteniendo así los llamados “norcarotenoides” cuando un átomo de carbono ha sido eliminado, “seco-carotenoides” resulta de la fisión de un enlace entre carbonos determinado y la adición del número apropiado de átomos de hidrógeno a cada grupo terminal creado, “apo-carotenoides” hay remoción de uno o ambos extremos de la molécula base. (Ugaz, 1997).

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Aplicaciones Los carotenoides son la principal fuente de vitamina A, son utilizados como colorantes naturales, y como antioxidantes biológicos, protegiendo las células y los tejidos del daño provocado por los radicales libres. Además de acciones antitumorales, para enfermedades cardiovasculares, cataratas y degeneración macular senil.

Los betacarotenos son unos interesantes activos para incorporar a cremas y productos cosméticos diseñados para proteger e hidratar la piel: previenen del envejecimiento prematuro y neutralizan la acción de los radicales libres oxigenando la piel.

La luteína es el principal carotenoide presente en la zona central de la retina del ojo llamada la mácula y dentro de la mácula la luteína ocupa las partes laterales. Su función es la de proteger esta zona de la retina de la acción oxidante de la luz. Por lo que muestra protección contra la degeneración macular relacionada con la edad.

La zeaxantina también se contra la degradación macular, pero específicamente en la parte central de la mácula ocular protegiendo a la retina contra los efectos nocivos de la luz, es un potente antioxidante, y es el responsable del color característico del maíz, (coloración amarilla).

El licopeno se encuentra mayoritariamente en el tomate, en el ser humano en órganos como hígado, pulmones, próstata, colon y en la piel, numerosas investigaciones con relación a sus propiedades antioxidantes y antiproliferantes han relacionado el licopeno con la reducción de posibilidades de padecer cáncer de próstata y enfermedades cardiovasculares.

Figura 12. Ejemplo de carotenoides naturales ampliamente distribuidos (Martínez, Universidad de Antioquina, 2003)

La astaxantina se encuentra en una micro alga (haematococcus pluviales), es un antioxidante aún más fuerte que la vitamina E, por lo que se le utiliza para la protección de la piel frente a la radiación, mejora el sistema inmune, por su coloración rojo oscuro su uso tópico encaja en productos como pinta labios, cremas rosadas, etc. (Zeus química, 1998) COLORANTES

16

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Toxicidad En forma general, a pesar que varios carotenoides se convierten en vitamina A, el ritmo de transformación de los carotenos en retinol disminuye a medida que aumenta los depósitos de vitamina A por lo que la ingesta de carotenos nunca llega a ser toxica.

Sin embargo, un exceso en la ingesta de suplementos puede dar lugar a hipercarotinodermia con un color amarillento de la piel que desaparece al dejar de tomar el suplemento. Algo similar ocurre con un exceso de licopenos, que da lugar a licopenodermia, que es un cambio temporal del color del cutis, pero aun así no se han tenido constancia de toxicidad por sobredosis de vegetales ricos en licopeno. (Asturnatural, 2004)

Flavonoides Generalidades

17 Figura 13. Estructura básica de los flavonoides (Alejandro Martínez M., 2005)

Para su estudio sistemático los más de 4000 flavonoides naturales se han clasificado en varias clases de acuerdo con las variantes estructurales que presenta la cadena central C 3.

De acuerdo con esto los flavonoides se clasifican en varios grupos: Chalconas, flavonas, flavonoles, flavanonas, flavanonoles, antocianidinas, catequinas, epicatequinas, auronas, isoflavonoides, pterocarpanos, rotenoides, etc.

Los flavonoides son metabolitos secundarios, son un gran grupo de sustancias vegetales que fueron descubiertas por el premio Nobel en Bioquímica Dr. Albert Szent-Gyorgi, quien les denominó como "vitamina P".

Los flavonoides comprenden varias clases de sustancias naturales, entre las cuales están muchas de las que les confieren colores como amarillo, naranja, rojo, violeta y azul, a muchas flores, hojas y frutos, especialmente.

Estructura Para los químicos los flavonoides tienen una estructura química muy definida, en manera general son moléculas que tienen dos anillos bencénicos unidos a través de una cadena de tres átomos de carbono, puesto que cada anillo bencénico tiene 6 átomos de carbono, los autores los denominan simplemente como compuestos C6C3C6. (Alejandro Martínez M., 2005).

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

18 Tabla 4. Ejemplos de flavonoles (Alejandro Martínez M., 2005)

Figura 14. Fig. 4.- Estructura básica de varias clases de flavonoides (Alejandro Martínez M., 2005)

A continuación se presentaran algunos ejemplos con cada clase de flavonoide.

Tabla 5. Ejemplos de antocianidinas (Alejandro Martínez M., 2005)

Tabla 3. Ejemplos de flavonas (Alejandro Martínez M., 2005)

Tabla 6. Ejemplos de flavanonas (Alejandro Martínez M., 2005)

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Aplicaciones

Disminución del colesterol

Sus aplicaciones son amplias en las diversas industrias, como son las de colorantes, en la industria del vino como astringentes, en la industria alimenticia como saborizantes, aromatizantes, etc, entre otras, a continuación se indicara algunas utilidades en la medicina.

Poseen la capacidad de disminuir la concentración de colesterol y de triglicéridos.

Propiedades anticancerosas

Muchos han demostrado ser tremendamente eficaces en el tratamiento del cáncer. Se sabe que muchos inhiben el crecimiento de las células cancerosas. Se ha probado contra el cáncer de hígado.

Algunos flavonoides han demostrado disminuir la probabilidad de enfermedades en el hígado. Fue probado en laboratorio que la silimarina protege y regenera el hígado durante la hepatitis. Junto con la apigenina y la quercetina, son muy útiles para eliminar ciertas dolencias digestivas relacionadas con el hígado, como la sensación de plenitud o los vómitos.

Propiedades cardiotónicas

Protección del estómago

Tienen un efecto tónico sobre el corazón, potenciando el músculo cardíaco y mejorando la circulación. Atribuidas fundamentalmente al flavonoide quercetina aunque aparece en menor intensidad en otros como la genisteína y la luteolina. Los flavonoides disminuyen el riesgo de enfermedades cardíacas.

Ciertos flavonoides, como la quercetina, la rutina y el kaempferol, tienen propiedades antiulcéricas al proteger la mucosa gástrica.

Fragilidad capilar

La hesperidina por sus propiedades antiinflamatorias y analgésicas, se ha utilizado para el tratamiento de ciertas enfermedades como la artritis. Los taninos tienen propiedades astringentes, vasoconstrictoras y antiinflamatorias, pudiéndose utilizar en el tratamiento de las hemorroides.

Mejoran la resistencia de los capilares y favorecen el que éstos no se rompan, por lo que resultan adecuados para prevenir el sangrado. Los flavonoides con mejores resultados en este campo son la hesperidina, la rutina y la quercetina.

Propiedades antitrombóticas

La capacidad de estos componentes para impedir la formación de trombos en los vasos sanguíneos posibilita una mejor circulación y una prevención de muchas enfermedades cardiovasculares.

Protección del hígado

Antiinflamatorios y analgésicos

Antimicrobianos

Isoflavonoides, furanocumarinas y estilbenos han demostrado tener propiedades antibacterianas, antivirales y antifúngicas.

COLORANTES

19

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Propiedades antioxidantes

Quinonas

En las plantas los flavonoides actúan como antioxidantes, especialmente las catequinas del té verde. Durante años se estudió su efecto en el hombre, en

Generalidades Las quinonas derivan su nombre del miembro más simple de la serie: la p -benzoquinona

Toxicidad

obtenida en 1838 por Woskresensky, como producto de oxidación del ácido químico.

La amplia distribución de los flavonoides, su variedad y su toxicidad relativamente baja en comparación con otros compuestos activos de plantas (por ejemplo, alcaloides) significa que muchos animales, incluyendo seres humanos, ingerir grandes cantidades en su dieta.

Como resultado de las pruebas experimentales son capaces de modificar los alergenos, virus y sustancias cancerígenas, los flavonoides tienen el potencial de ser biológico "modificadores de la respuesta", como las actividades anti-alérgica, anti-inflamatorios, antimicrobiales y anti-cáncer aparece a partir de los estudios in vitro. (Trueba, 2003).

Las quinonas, por el sistema aromático que dan al reducirse se pueden clasificar en Benzoquinonas, Naftoquinonas, Antraquinonas (las más numerosas) y Fenantroquinonas (las menos numerosas).

Estructura Las quinonas son dicetonas cíclicas insaturadas que por reducción se convierten en polifenoles, siendo reversible esta reacción. (Martínez M, 2008).

Para comprobar esto se han realizado estudios.

Figura 15. Estructura básica de una quinona (Wikipedia, 2006)

Pero su grupo más abundante son las antraquinonas son una clase de metabolitos secundarios vegetales con una funcionalidad p-quinoide en un núcleo antracénico.

Tabla 7. Estudios de mutagenicidad y genotoxicidad en flavonoides (Trueba, 2003)

COLORANTES

20

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

encuentran, entre otros, en el látex de aloe, sen, ruibarbo, cáscara sagrada y espino amarillo), hongos, líquenes y algunos insectos.

Digestor aditivo en la fabricación de papel La 9,10-antraquinona se utiliza como un aditivo digestor en la producción de pasta de papel por procesos alcalinos, como la Kraft, el sulfito alcalino o los procesos de soda-AQ. La Figura 16. Estructura básica de la antraquinona (Martínez, Universidad de Antoquia, 2012)

antraquinona es un catalizador redox. El mecanismo de reacción puede implicar la transferencia de un solo electrón. La antraquinona es oxidante el extremo reductor de los polisacáridos en la pulpa, es decir, la celulosa y la hemicelulosa, y lo que lo protege de la degradación alcalina. La antraquinona se reduce a 9,10-dihidroxiantraceno que puede entonces reaccionar con la lignina. La lignina se degrada y se vuelve más soluble en agua y por lo tanto más fácil de lavar lejos de la pulpa, mientras que la antraquinona se regenera.

Este proceso da un aumento en el rendimiento de la pulpa, típicamente 1-3% y una reducción en el índice kappa.

El sodio 2-anthraquinonesulfonate es un derivado de antraquinona soluble en agua que fue el primero derivado de antraquinona descubierto que tienen un efecto catalítico en los procesos de fabricación de pasta alcalinas.

Tabla 8. Ejemplos de antraquinonas naturales (Martínez, Universidad de Antoquia, 2012)

Aplicaciones

Precursor de colorante Los colorantes sintéticos se derivan a menudo de 9,10-antraquinona, tales como alizarina.

En la producción de peróxido de hidrógeno Una gran aplicación industrial de antraquinonas es para la producción de peróxido de hidrógeno. 2-etil-9 ,10-antraquinona o un derivado de alquilo relacionados se utiliza, en lugar de en sí antraquinona.

Derivados importantes son 1-nitroantraquinona,-1-sulfónico ácido antraquinona, y el dinitroantraquinona. Pigmentos naturales que son derivados de antraquinona se

COLORANTES

21

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Medicina Los derivados de 9,10-antraquinona incluyen muchos medicamentos importantes. Ellos incluyen: Los laxantes como dantron, emodina y aloe emodina, y algunos de los glucósidos de sen.

Antimaláricos como rufigallol.

Antineoplásicos utilizados en el tratamiento del cáncer, tales como mitoxantrona, pixantrona, y las antraciclinas.

Utiliza niche La 9,10-antraquinona se utiliza como un repelente de aves en las semillas y como un generador de gas en globos satélite.

Derivados de antraquinona naturales tienden a tener efectos laxantes. La 5-antraquinonas han demostrado que inhiben la formación de agregados de tau y disolver filamentos helicoidales apareados se cree que son críticas para la progresión de la enfermedad de Alzheimer en ambos modelos de ratones y en los ensayos in vitro, pero no se han investigado como un agente terapéutico. (Web academia, 2013).

Además su estructura está inmersa en la estructura de las drogas, por lo que pueden presentar genotoxicidad, citotoxicas y carcinogenicidad potencial por lo cual se usa con restricciones. (Martínez, Universidad de Antoquia, 2012).

Derivados de índoles Generalidades

22

El índigo y sus derivados constituyen una familia de colorantes llamados indigoides, los cuales se apartan por completo de la quinona.

La mayor parte del índigo se obtiene hoy sintéticamente y es mucho más puro que el producto natural obtenido a partir de la materia colorante azul de las hojas de la planta del índigo.

El índigo es un colorante insoluble ene l agua y en los álcalis fuertes y, por tanto, no puede aplicarse directamente a los tejidos. Debe convertirse en el leuco-compuestos, que es soluble. (Klagess, 2006) Estructura La estructura básica es la del índigo, la cual en 1928 por resultados de rayos X se demostró que tiene una estructura como isómero trans tanto en disolución como en estado sólido.

(Wordpress, 2011)

Toxicidad En modo general las quinonas presentan una toxicidad elevada por ejemplo el uso prolongado y el abuso de antraquinonas naturales de efectos laxantes llevan a la melanosis coli.

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

23 Figura 17. Estructura del isómero trans del índigo (Wordpress, 2011)

Figura 18. Estructura del polímero del índigo (Wordpress, 2011)

Las materias colorantes de este grupo se clasifican en tres sub-grupos: • • • Tabla 9. Longitudes de los enlaces del índigo en pm (Wordpress, 2011)

Estas observaciones sugieren la presencia de la mesomería con la contribución de las dos formas canónicas.

Además estos datos demostraron que en estado sólido el índigo es un colorante polímero uniéndose entre sí por puentes de hidrógeno, de modo que cada molécula está unida a otras cuatro. (Wordpress, 2011).

Derivados del indol, llamados indigoides (contienen nitrógeno).

Derivados del tianfteno, llamados tioindigoides (contienen azufre).

Derivados del indol y del tianafteno (contienen nitrógeno y azufre).

Uno de los tintes orgánicos más caros de la Antigüedad, este rojo real o púrpura de tiro, recibe su nombre de la Púpura Lapillus y el Murex Brandaris, una especie de crustáceos o moluscos que producen secreciones de tinte púrpura, también llamado Púrpura imperial.

Usado tradicionalmente para decorar las vestiduras de Emperadores, Reyes y altos cargos, para conseguir 1 gramo de este tinte son precisos 10.000 ejemplares de este caracol. Este colorante es notablemente estable y resiste a los álcalis, jabones y la mayoría de los ácidos.

Es insoluble en la mayoría de los disolventes orgánicos. Se venden en unidades de 25 mg. y 1 g. (Klagess, 2006).

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Toxicidad En el ámbito de la industria alimenticia, la cantidad de aditivo alimenticio de los colorantes derivados del índigo oscila en márgenes de 2.5mg/kg.

Generalmente la exposición prolongada en estado puro de este tipo de colorantes, provoca irritación cutánea y de las vías respiratorias. (Klagess, 2006).

Figura 19. Ejemplos de colorantes derivados del índigo. a) Rojo tioindigo, b) escarlata tioindigo, c) negro tinta indantren, d) oxalil-indigo, e) rojo laca siba B, f) blanco de indigo, g) antrasol O4B. (Klagess, 2006) (Wordpress, 2011) (Rudolph, 2005)

Aplicaciones Sus principales aplicaciones son en los procesos de tinción de tejidos, para el caso de trabajar con el índigo se sumerge el tejido en una disolución alcalina de blanco de índigo. Cuando se saca de la cuba y se deja al aire, el compuesto incoloro que impregna las fibras es oxidado a azul de índigo. (Rudolph, 2005).

Xantonas Generalidades Las Xantonas son pigmentos fenólicos amarillos, estructuralmente están relacionados a los flavonoides, presentando similar comportamiento en sus reacciones de coloración y en su movilidad cromatografía. Se encuentran presentes en pocas familias de plantas superiores y algunos hongos y líquenes. La mayoría de las xantonas ha encontrado en básicamente cuatro familias de plantas superiores, la Clusiaceae, Gentianaceae, Moraceae, y Polygalaceae. Las Xantonas se pueden clasificar en función de su patrón de oxigenación, prenilación y glicosilación. El interés creciente en estos compuestos es explicado por su actividad farmacológica, además de su importancia quimiotaxonómica. (Ugaz, 1997).

Estructura

Figura 20. Reacción de oxidación del blanco de índigo a azul de índigo en el proceso de tinción de tejidos.

(Rudolph, 2005)

Otras de sus aplicaciones de los colorantes derivados de índigo, es en la industria alimenticia, se añaden en golosinas, productos de pastelería, etc.

La naturaleza simétrica del núcleo de las xantonas así como origen biosintético mixto en las plantas superiores hace que los carbonos sean numerados de acuerdo a una convención biosintética; los carbonos 1 a 4 se asignan al anillo A originando por la ruta del acetato y a menudo caracterizado por una 1,3-dioxigenacion, mientras que los carbonos 5 a 8 se asignan al anillo B, originando por la ruta del shikimato. (Fig. 21) (Ugaz, 1997)

COLORANTES

24

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

(Garcinia mangostana Linn) (GM) de la familia Guttiferae, poseen actividad antioxidante, el pericarpio de GM es una fuente de xantonas y otras sustancias bioactivas.

Los metabolitos más estudiados de GM son las xantonas preniladas; algunos miembros de esta clase de compuestos aislados de esta planta poseen actividad antitumoral, antialérgica Figura 21. Núcleo básico de una Xantona

antiinflamatoria, antialérgica, antiviral. De GM se han aislado 49 xantonas del pericarpio,

Las xantonas aisladas a la fecha pueden ser clasificadas en cinco grupos mayores: xantonas

16 xantonas de la fruta completa, 21 xantonas del tronco y 3 xantonas de las hojas. Varios

simples oxigenados, xantonas glicosidadas, xantonas preniladas y relacionadas, xantonas

estudios han sido diseñados para examinar las actividades anticancerígenas de varios tipos

lignoides. A su vez las xantonas simples oxigenados se subdividen de acuerdo a su grado de

de xantonas del pericarpio de GM en hepatoma humano, cáncer de mama y líneas celulares

oxigenación en mono-, di-, tri-, tetra- y pentaoxigenados. Algunos ejemplos se dan en la

de leucemia.

figura 22. (Ugaz, 1997)

Se encontró que una de las xantonas, la garcinona E, tiene un potente efecto citotóxico en todas las líneas de carcinoma hepatocelulares. (Pedraza & Cardenas, 1997).

Figura 22. Algunos ejemplos de Xantonas (Ugaz, 1997)

Figura 23. Fruto Mangostán (Pedraza & Cardenas, 1997)

Toxicidad Aplicaciones

Muchas plantas tropicales poseen interesantes actividades biológicas con potenciales aplicaciones terapéuticas. Diversos estudios han demostrado que extractos de mangostán

Intravenosa (ratón) LD50: 180 mg / kg No Reportado. Las xantonas que se encuentran en el mangostán pertenecen al grupo de los flavonoides.Los flavonoides son componentes químicos con propiedades antioxidantes presentes en plantas, incluyendo frutas y verduras.

La amplia distribución de los flavonoides y su baja toxicidad, en comparación con otros compuestos vegetales activos, permite que los animales, incluyendo los seres humanos, COLORANTES

25

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

puedan ingerir cantidades importantes como parte de su dieta de manera segura. (CHEMWATCH).

Tetrapirroles Generalidades Los Tetrapirroles son indispensables para la vida, sirviendo como pigmentos y cofactores con muchas funciones. Se encuentran en el reino biológico de las arqueobacterias, también en plantas y animales, aunque existen unos pocos organismos sin cantidades detectables

Estructura Constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--CH=) lo que constituye una porfirina. Las porfirinas son el grupo prostético de las cromoproteínas porfirínicas. En el centro del sistema de anillos se halla un átomo metálico, por ejemplo para las clorofilas es el magnesio. El anillo de pirrol III tiene una estructura isociclica adicional, el anillo de la ciclopentanona. El anillo IV esta esterificado con un alcohol, el fitol, que representa una cadena de 20 átomos de carbono con un doble enlace, esta "cola" de fitol le da a la clorofila pura una naturaleza cerosa que explica la insolubilidad del pigmento en agua y su buena solubilidad en solventes orgánicos. (Karl M. Kadish, 1900).

de tetrapirroles. Todos los productos finales de tetrapirroles participan en un amplio espectro de reacciones biológicas esenciales. Mientras que el hemo es el producto principal de la vía en todas las células animales y de levaduras, organismos fotosintéticos producen una amplia variedad de tetrapirroles, la realización de diferentes funciones vitales se muestra en la tabla 11. (LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS, 1999).

Figura 24. Estructura de una molécula de pirrol; Estructura básica de una molécula de tetrapirrol; Esqueleto de la porfina, de izquierda a derecha. (LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS, 1999)

Ejemplos

Tabla 10. Tipos de Tetrapirroles con sus respectivas funciones (Karl M. Kadish, 1900)

Las Clorofilas son compuestos del tipo tetrapirrol, al mismo grupo pertenecen las ficocianinas y las ficoeritrinas (pigmentos accesorios en algas azules y rojas).El tetrapirrol es el cuerpo básico de las porfirinas, dentro de las cuales se incluyen además, las hemoglobinas y los citocromos. La característica cromófora de la clorofila se debe justamente al sistema de dobles enlaces conjugados generados por la unión de los anillos de pirrol mediante los grupos metilo. (Karl M. Kadish, 1900).

COLORANTES

26

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

El campo de la geoquímica orgánica, el estudio de los impactos y los procesos que los organismos han tenido en la Tierra, tuvo sus orígenes en el aislamiento de las porfirinas de petróleo. Este hallazgo ayudó a establecer los orígenes biológicos de petróleo. La clorofila es una porfirina de magnesio, y hemo es una porfirina de hierro, pero tampoco porfirina está presente en el petróleo. Por otro lado, el níquel y vanadilo porfirinas podrían estar relacionados con las moléculas catalíticas de las bacterias que se alimentan de hidrocarburos primordiales. (Calvo, 2000).

Figura 25. Algunos ejemplos de Tetrapirrol: a) ficocianinas; b) Clorofila; c) hemoglobina; d) citocromo. (Karl M. Kadish, 1900)

Aplicaciones El papel principal de las porfirinas es su apoyo a la vida aeróbica. Los complejos de mesotetrafenilporfirina, por ejemplo, el hierro (III) cloruro (TPPFeCl), catalizar una variedad de reacciones de potencial interés en síntesis orgánica .

Las ftalocianinas se utilizan en el comercio como colorante y catalizadores. Colorantes de tetrapirrol sintéticos que se incorporan en el diseño de células solares son el sujeto de la investigación en curso. Las recientes aplicaciones de colorantes de tetrapirrol para células solares sensibilizadas por colorante han demostrado una eficiencia de conversión de energía solar que se acercan a base de silicio fotovoltaico.

Figura 26. Síntesis Rothemund para la formación de porfirinas simples: condensación y oxidación a partir de pirrol y un aldehído. (LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS, 1999)

Pirimidinas Generalidades

La pirimidina tiene una amplia presencia en la naturaleza. Como sustituto y anillo de compuestos y derivados fusionados, incluyendo los nucleótidos, tiamina (vitaminB1) y aloxano. También se encuentra en muchos compuestos sintéticos, tales como los barbitúricos y el medicamento contra el VIH. Aunque los derivados de pirimidina tales como el ácido úrico y alloxan se conocían en el siglo 19, una síntesis de laboratorio de una pirimidina no se llevó a cabo hasta 1879, cuando Grimaux informó la preparación de ácido COLORANTES

27

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

barbitúrico de urea y ácido malónico en presencia de oxicloruro de fósforo. El estudio sistemático de pirimidinas comenzó en 1884 con Pinner, quien sintetizó derivados por condensación de acetoacetato de etilo con amidinas. Pinner propuso por primera vez el nombre de "pirimidin" en 1885. El compuesto original fue preparado por primera vez por Gabriel y Colman en 1900, por la conversión del ácido barbitúrico al 2,4, 6tricloropirimidina seguido por reducción utilizando polvo de zinc en agua caliente. (George, 2006).

28 Figura 28. Estructura básica de Pirimidina

Ejemplos La gran mayoría de Pirimidinas utilizadas como colorantes son Pirimidinas sustituidas como por ejemplo: Pterinas (blanco-amarillo), flavinas (amarillo); riboflavina (naranja-rojo), fenazinas (amarillo-purpura).

Figura 27. Estructura de Pinner 1885 para pirimidina (George, 2006)

Estructura La Pirimidina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico similar a la piridina .Una de las tres diazinas (heterociclos de seis miembros con dos átomos de nitrógeno en el anillo), tienen los nitrógenos en las posiciones 1 y 3 en el anillo. Las otras diazinas son pirazina (nitrógenos 1 y 4) y de piridazina (nitrógenos 1 y 2). (George, 2006).

Figura 29. Ejemplos de Pirimidinas sustituidas: a) riboflavina, b) Fenazina, c) Pterinas

Aplicaciones

La riboflavina, también conocida como vitamina B2 es un color de fácil absorción de micronutrientes con un papel clave en el mantenimiento de la salud en los seres humanos y otros animales. La riboflavina es mejor conocida visualmente como la vitamina de la que imparte el color naranja a las preparaciones de vitamina B sólidas, el color amarillo a las

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

soluciones de suplementos vitamínicos, y el color fluorescente de color amarillo inusual a la orina de personas que complementan con las preparaciones de dosis alta del complejo B .

La riboflavina se puede utilizar como un aditivo de los alimentos de color naranja-rojo, y como tal se designa en Europa como el número E E101. (George, 2006).

La Fenazina, es una sustancia madre de muchos colorantes, tales como los eurhodines, rojo toluileno, indulines y safranines. La simétrica de la diaminofenazina es la sustancia original del colorante llamado rojo toluileno.

Se obtiene por la oxidación de ortofenilendiamina con cloruro férrico. Cristaliza en agujas de color rojo anaranjado y su solución alcohólica es fluorescente fuerte. Sirve para teñir seda y mordentado de algodón. Es conocido comercialmente como rojo neutro. (Calvo, 2000).

Figura 30. Colorante Solido de riboflavina (George, 2006)

Debido a que la riboflavina es fluorescente bajo la luz ultravioleta, las soluciones diluidas (0,0150,025% w/w) se utilizan a menudo para detectar fugas o para demostrar la cobertura en un sistema industrial en un tanque de mezcla química tal o biorreactor.

Figura 32. Rojo neutro

Muchos compuestos de fenazina se encuentran en la naturaleza y son producidos por bacterias tales como Pseudomonas spp., Streptomyces spp., y Pantoea agglomerans. Por ejemplo, la fenazina piocianina producida por Pseudomonas aeruginosa contribuye a la capacidad para colonizar los pulmones de fibrosis quística en pacientes. Del mismo modo, el ácido fenazina-1-carboxílico, producido por un número de Pseudomonas, aumenta la supervivencia en ambientes de suelos y se ha demostrado ser esencial para el control biológico de la actividad de ciertas cepas. (George, 2006).

Toxicidad Un tipo de Pirimidina sustituida la riboflavina se encuentra en forma natural en los Figura 31. Espectros de fluorescencia de la riboflavina

espárragos, las palomitas de maíz, plátanos, caquis, okra, acelgas, quesocottage, leche, COLORANTES

29

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

yogur, carne, huevos, pescado, y frijoles verdes, cada uno de los cuales contiene al menos

de la curcuma se absorbe relativamente poco en el intestino, y aquel que es absorbido se

0,1 mg de la vitamina por 3-10,5 onzas (85 a 300 g).

elimina rápidamente por via biliar. Tiene una toxicidad muy pequeña. La especia completa

La riboflavina no es tóxica cuando se toma por vía oral, ya que su baja solubilidad mantiene absorbido en cantidades no peligrosas en el interior del tracto digestivo. Aunque las dosis tóxicas pueden ser administrados por inyección, el exceso en las dosis nutricionalmente relevantes se excreta en la orina, impartiendo un color amarillo brillante cuando se encuentra en grandes cantidades. En los seres humanos, no hay evidencia de toxicidad para la riboflavina producida por la ingesta excesiva. Incluso cuando se le dio 400 mg de riboflavina por día por vía oral a sujetos en un estudio durante tres meses para investigar la eficacia de la riboflavina en la prevención de la migraña dolor de cabeza, no se observaron efectos secundarios a corto plazo. (Unna, 1942).

Otros colorantes naturales

es capaz de inducir ciertos efectos de tipo teratogénico en algunos experimentos. La dosis diaria admisible para la OMS es, provisionalmente, de hasta 0,1 mg/kg de colorante, y 0,3 mg/kg de oleorresina. (Calvo, 2000).

30

Figura 33. Curcumina en sólido

E-100 Curcumina

Es el colorante de la curcuma, especia obtenida del rizoma de la planta del mismo nombre cultivada en la India. En tecnología de alimentos se utiliza, además del colorante parcialmente purificado, la especia completa y la oleorresina; en estos casos su efecto es también el de aromatizante. La especia es un componente fundamental del curry, que confiere su color amarillo intenso característico. Se utiliza también comocolorante de mostazas, en preparados para sopas y caldos y en algunos productos cárnicos. Es también un colorante tradicional de derivados lácteos. Se puede utilizar sin más límite que la buena práctica de fabricación en muchas aplicaciones, con excepciones como las conservas de pescado, en las que el máximo legal es 200 mg/kg, las conservas vegetales y el yogur, en las que es 100 mg/kg, y en el queso fresco, en el que este máximo es sólo 27 mg/Kg. El colorante

Figura 34. Estructura química de la curcumina

E-120, Cochinilla, ácido carmínico El ácido carmínico, una substancia química compleja, se encuentra presente en las hembras con crías de ciertos insectos de la familia Coccidae, parásitos de algunas especies de cactus.

Durante el siglo pasado, el principal centro de producción fueron las Islas Canarias, pero actualmente se obtiene principalmente en Perú y en otros países americanos. Los insectos COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

que producen esta substancia son muy pequeños, hasta tal punto que hacen falta unos 100.000 para obtener 1 Kg de producto, pero son muy ricos en colorante, alcanzando hasta

I. Obtenido calentando el azúcar sin más adiciones o bien añadiendo también ácido acético,

el 20% de su peso seco. El colorante se forma en realidad al unirse la substancia extraída con

cítrico, fosfórico o sulfúrico, o hidróxido o carbonato sódico o potásico. A este producto se

agua caliente de los insectos, que por sí misma no tiene color, con un metal como el

le conoce como caramelo vulgar o caústico.

aluminio, o el calcio y para algunas aplicaciones (bebidas especialmente) con el amoniaco.

Es probablemente el colorante con mejores características tecnológicas de entre los naturales, pero se utiliza cada vez menos debido a su alto precio. Confiere a los alimentos a los que se añade un color rojo muy agradable, utilizándose en conservas vegetales y

II. Obtenido calentando el azúcar con anhídrido sulfuroso o sulfito sódico o potásico.

III. Obtenido calentando el azúcar con amoniaco o con una de sus sales (sulfato, carbonato o fosfato amónico).

mermeladas (hasta 100 mg/kg), helados, productos cárnicos y lácteos, como el yogur y el

IV. Obtenido calentando el azúcar con sulfito amónico o con una mezcla de anhídrido

queso fresco (20 mg/Kg de producto) y bebidas, tanto alcohólicas como no alcohólicas. No

sulfuroso y amoniaco.

se conocen efectos adversos para la salud producidos por este colorante. (Calvo, 2000).

El caramelo se produce de forma natural al calentar productor ricos en azúcares, por ejemplo en el horneado de los productos de bollería y galletas, fabricación de guirlaches, etc. El tipo I es asimilable al azúcar quemado obtenido de forma doméstica para uso en repostería.

En España, el caramelo tiene la consideración legal de colorante natural y por tanto no está sometido en general a más limitaciones que las de la buena práctica de fabricación, con algunas excepciones como los yogures, en los que solo se aceptan 159 mg/Kg de producto.

Es el colorante típico de las bebidas de cola, así como de muchas bebidas alcohólicas, como ron, coñac, etc. También se utiliza en repostería, en la elaboración del pan de centeno, en la Figura 35. Colorante Natural Carmín Cochinilla (Calvo, 2000)

E.150 Caramelo El caramelo es un material colorante de composición compleja y químicamente no bien definido, obtenido por calentamiento de un azúcar comestible (sacarosa y otros) bien solo o bien mezclado con determinadas substancias químicas. Según las substancias de que se trate, se distinguen cuatro tipos:

fabricación de caramelos, de cerveza, helados, postres, sopas preparadas, conservas y diversos productos cárnicos. Es con mucho el colorante más utilizado en alimentación, representando más del 90% del total de todos los añadidos. Al ser un producto no definido químicamente, su composición depende del método preciso de fabricación. La legislación exige que la presencia de algunas substancias potencialmente nocivas quede por debajo de cierto límite. Los tipos I y II son considerados perfectamente seguros, y la OMS no ha especificado una ingestión diaria admisible. En el caso de los tipos III y IV la situación es algo COLORANTES

31

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

distinta, ya que la presencia de amoniaco en el proceso de elaboración hace que se produzca

infantil. En España se utiliza en bebidas refrescantes, conservas vegetales y mermeladas

una substancia, el 2-acetil-4-(5)-tetrahidroxibutilimidazol, que puede afectar al sistema

(300mg/kg), conservas de pescado (200mg/kg), en yogures (hasta 18 mg/Kg) y en

inmune. También se producen otras substancias capaces de producir, a grandes dosis,

preparados a base de queso fresco, hasta 250 mg/Kg.

convulsiones en animales. Por esta razón el comité FAO/OMS para aditivos alimentarios fija la ingestión diaria admisible en 200 mg/Kg de peso para estos dos tipos. (Calvo, 2000).

No se conocen efectos nocivos de este colorante y la OMS no ha fijado un límite a la dosis diaria admisible. (Calvo, 2000).

32

Figura 36. Preparación Cacera de Caramelo (Calvo, 2000)

E-162 Rojo de remolacha, betanina, betalaína Este colorante consiste en el extracto acuoso de la raíz de la remolacha roja (Beta vulgaris). Como tal extracto, es una mezcla muy compleja de la que aún no se conocen todos sus componentes. A

veces se deja fermentar el zumo de la remolacha para eliminar el azúcar presente, pero

Figura 37. Rojo remolacha (Calvo, 2000)

COLORANTES SINTÉTICOS Derivados Azoicos Molécula base

también se utiliza sin más modificación, simplemente desecado. Aunque este colorante resiste bien las condiciones ácidas, se altera fácilmente con el calentamiento, especialmente en presencia de aire, pasando su color a marrón. El mecanismo de este fenómeno, que es parcialmente reversible, no se conoce con precisión. Se absorbe poco en el tubo digestivo.

La mayor parte del colorante absorbido se destruye en el organismo, aunque en un cierto porcentaje de las personas se elimina sin cambios en la orina. Ante la preocupación del público por el uso de colorantes artificiales, el rojo de remolacha está ganando aceptación,

Figura 38. Azocompuesto Base

especialmente en productos de repostería, helados y derivados lácteos dirigidos al público COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Ejemplos • • • • •

Ejemplos E-102 Tartracina.

E-110 Amarillo anaranjado.

E-122 Carmoisina.

E-124 Rojo cochinilla A. E-129 Rojo allura AC. (Applied Foods, 2011)

• • • •

Naranja de Acridina Tripaflavina Flavicid Rivanol (Plank, 1980) 33

Aplicaciones

Aplicaciones Su principal uso es la conservación de peces para uso alimenticio. (Plank, 1980) En productos de repostería, derivados cárnicos, sopas preparadas, conservas vegetales, salsas, helados, postres, caramelos y otras golosinas. También se utiliza para colorear las bebidas refrescantes. A nivel anecdótico, la tartracina es el colorante del condimento para paellas utilizado en substitución del azafrán. (Calvo, 2010)

Toxicidad

Derivados del Trifenilmetano Molécula Base

Toxicidad La toxicidad aguda de la tartracina es muy pequeña, incluso menos que la de sal común.

Del E-110 la ingestión diaria aceptable es de 2,5 mg/kg de peso. Para la E-122 su uso no está permitido en países nórdicos, Estados Unidos y Japón. (Calvo, 2010)

Figura 40. Molécula de Trifenilmetano

Derivados de Acridina Ejemplos

Estructura Base

Figura 39. Molécula de Acridina

• • • • •

Eriocromo-Azurrol Violeta Brillante de Cromoxan Azul Cromoxan Fenolftaleína Azul de Bromofenol COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

•

Azul de Bromotimol

Ejemplos

•

Verde Malaquita

•

Azul-Carmín V. (Klages, 1968)

•

Azul Brillante FCF

•

Verde Rápido FCF. (Calvo, 2010)

• • •

Azul Hidrona Verde de Bindschedler Esmeraldina

Aplicaciones

34

Aplicaciones Las aplicaciones directas del indofenol son en especial como precursor de otro tipos de La principal aplicación de este tipo de colorantes es para el uso analítico en la química ya

colorantes como son de la tiazina y colorantes al azufre. (Klages, 1968)

que tienen virajes con respecto al pH. (Klages, 1968). También se utilizan sobre todo en el coloreado de vegetales tratados térmicamente, para compensar la degradación de la clorofila. (Calvo, 2010)

Toxicidad Los derivados del indofenol presentan un a toxicidad muy leve ya que no se ha investigado

Toxicidad

mucho sobre los efectos en el ser humano. (Favela Pro, 2007)

La ingestión diaria aceptable para el Azul Brillante FCF de 12,5 mg/kg de peso y para el Verde

Otros Colorantes

Rápido FCF de 25 mg/kg de peso. No están autorizados en la Unión Europea. (Calvo, 2010)

Derivados del Indofenol

Colorantes de Xanteno o Xantilio Molécula Base

Molécula Base

Figura 42 Molécula de Xanteno Figura 41 Molécula de Indofenol

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Ejemplo

Están elaboradas a partir de componentes animales, vegetales o minerales, de acuerdo a su

•

Fluoresceína

•

Eosina

•

Eritrosina

•

Rosa Bengala

Aplicación

origen podemos clasificarlo en: De origen animal.

Lana

Es el pelo de las ovejas que se cortan periódicamente, elástica, resistente y se emplea en prendas de abrigo.

La sal sódica de la eosina es el colorante de las tintas rojas, no representado bien el tipo de los colorantes rojos a causa de su color luminoso muy puro. La eosina y la eritrosina han encontrado aplicación para la sensibilización de las películas ortocromáticas. (Klages, 1968)

Seda

Toxicidad

De origen vegetal

La fluoresceína puede provocar cefaleas, náuseas, vómitos, descenso de la presión

Es el filamento del capullo de los gusanos, del que sale una única fibra que se hila con

sanguínea y un dolor fuerte si la sustancia se extravasa. (Wikipedia, 2013).

varias más, puede lavarse, no absorbe la humedad y presenta una gran resistencia, se usa

TINTURACION Y TEÑIDO

para la confección de tejidos caros.

Algodón

Tipos de fibras

Es la semilla de una planta, se encoge mucho con el lavado, se emplea en

Fibras naturales

camisas, ropa interior.

Se denomina fibras textiles a los materiales compuestos de filamentos, los cuales pueden

Lino

ser usados para formar hilos o telas, mediante tejido o procesos físicos o químicos, en general están compuestas por polímeros de alto peso molecular, en que la forma de la molécula es alargada.

pantalones,

Es el tallo de una planta, resistente, absorbe la humedad, es más caro que el algodón, se usa para ropa de verano.

COLORANTES

35

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Esparto

Es la hoja de una planta, áspero, se utiliza para fabricar suelas de zapatillas y artículos de artesanía.

Se elaboran mediante síntesis químicas, a través del proceso de polimerización, son las más empleadas, su principal ventaja es que son muy resistentes a cualquier agente externo, fáciles de lavar, son enteramente químicos; podemos clasificarlos de la siguiente forma: Monocomponentes

De origen mineral

Poliamida, Fibras Poliéster, Poliacrílico, Fibras Modacrílicas, Fibras Olefínicas, Fibras

Amianto

Spandex, Fibras Aramídicas.

Material muy fibroso, cuya principal característica es que no propaga el fuego, por lo que

Bicomponentes

se emplea para la fabricación de trajes ignífugos.

Fibras Poliéster, Fibras Acrílicas, Fibras Olefínicas, Fibras Poliamídicas.

Microfibras

Fibras Poliamidicas, Fibras Poliéster, Fibras Acrílicas.

Nailon Figura 43. Amianto (http://e-ducativa.catedu.es/)

Fibras sintéticas

Son poliamidas muy resistentes y elásticas, no les atacan los insectos ni la putrefacción, se deforman con el calor, se emplean para fabricar paracaídas, medias, airbags.

Figura 45. Material hecho a base de nailon (http://e-ducativa.catedu.es/)

Figura 44. Fibra sintética (Red Textil)

COLORANTES

36

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Tergal

La celulosa está formada por una cadena celobiósica y la lana por cadenas proteicas

Se mezcla con algodón y lana, se deforma con el calor, es muy elástico y no se arruga, se

representadas de la siguiente forma:

emplea para fabricar camisas.

37

Figura 46. Material elaborado con tergal (http://e-ducativa.catedu.es/)

Figura 48. Cadena celobiósica de las fibras celulósicas (catarina.udlap.mx)

Licra

Es muy elástico, se combina con fibras, se emplea para fabricar medias, prendas de corsetería, trajes de baño.

Figura 49. Cadena Protéica (catarina.udlap.mx)

Fibras sintéticas Figura 47. Prendas de vestir elaboradas con licra (http://e-ducativa.catedu.es/)

Dependiendo de la naturaleza química del monómero tenemos:

Estructura química

Polímeros por poli-condensación

Fibras naturales

Obtenidos por la unión de los monómeros con pérdida de agua en la formación del

El soporte en la estructura química de estas fibras es la celulosa, presente en cantidades grandes además de otros componentes que dan lugar a una serie de fibras.

polímero. Constituyen las fibras con más difusión dentro de las sintéticas, y son:

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Poliésteres

Polímeros por poli-adición

Obtenidos de monómeros que poseen dobles enlaces en sus moléculas y cuya ruptura Son polímeros, en forma de fibras, para confeccionar ropa, botellas plásticas etc, pueden ser tanto plásticos como fibras. Una familia especial de poliésteres son los policarbohidratos.

Los poliésteres tienen cadenas hidrocarbonadas que contienen uniones éster, de ahí su nombre.

hace posible la unión de dichas moléculas entre sí, las fibras más importantes comercialmente son: Fibras acrílicas Las fibras de poliacrílicas o fibras acrílicas son fibras sintéticas obtenidas por polimerización de adición del monómero acrilonitrilo

Fibras de elastano o poliuretanos

Son fibras sintéticas de un polímero termoplástico basado en la reacción de un diisocianato con un alcohol alifático

Figura 50. Estructura química de los poliésteres (tenoritaigalol.blogspot)

La estructura de la figura se denomina poli (etilén tereftalato) o PET para abreviar, porque se compone de grupos etileno y grupos tereftalato.

Figura 52. Fibras de elastano (tenoritaigalol.blogspot) Figura 51. Estructura química del PET (tenoritaigalol.blogspot)

Tinturación y teñido.

La tintura de fibras constituye la primera forma de otorgar color a un producto textil, un colorante tintóreo es el producto capaz de dar color a la fibra textil y es el proceso en el que COLORANTES

38

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

un material textil es puesto en contacto con una solución de colorante y lo absorbe de manera que habiéndose teñido ofrece resistencia y aspecto adecuado de acuerdo al requerimiento.

Las variedades de fibras que son posibles teñir en forma de fibra suelta, hace que se empleen una amplia cantidad de familias de colorantes con sus respectivos métodos de 39

aplicación Tipos de tintura Tintura en floca de algodón y rayón viscosa (fibrana)

El método más conveniente es emplear colorantes directos y directos sólidos,

Tintura en floca y top de lana y poliamida.

Estas dos fibras proteicas se tiñen perfectamente bien con los colorantes ácidos, que constituyen una buena opción tanto técnica como económica.

Tintura en floca de poliéster

Se emplea el colorante disperso, y el método de aplicación indicado es el de alta temperatura sin carrier.

Tintura en floca y tow de acrílico

Los distintos tipos de fibras acrílicas son todos teñibles con colorantes catiónicos (básicos).

COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Bibliografía.

Roger. (Noviembre de 2011). Circulo cromatico. Recuperado el 15 de Enero de 2014, de Diseño grafico: http://rogercv.files.wordpress.com/2011/11/circulo-cromatico.pdf santos, A. d. (Octubre de 2010). Teoria del color. Recuperado el 15 de Enero de 2014, de Diseño grafico: http://adelossantos.files.wordpress.com/2010/10/teroria-del-color.pdf

López, O. A. (14 de Mayo de 2001). Colección de Tesis Digitales. Obtenido de Universidad de las Americas Puebla: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/meiq/perez_l_oa/capitulo4.pdf Red Textil Argentina. (2012). Red Textil Argentina. Obtenido de http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/component/content/article/287.html

40 Savino, C. M. (26 de Octubre de 2009). Colores complementarios. Recuperado el 15 de Enero de 2014, de Teoria del color: https://sites.google.com/site/eet467teoriadelcolor/colores-ysus-relaciones/colores-complementarios Talens, R. (2007). El color. Recuperado el 17 de Enero de 2014, de Manual del color: http://www.talens.com/media/1411989/88800156_Kleur_ESP.pdf

Alejandro Martínez M., Q. M. (Septiembre de 2005). Facultad de Química Farmacéutica,

Universidad de Antioquia. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Flavonoides: http://farmacia.udea.edu.co/~ff/flavonoides2001 Asturnatural. (2004). Los carotenoides, aditivos. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de http://www.asturnatura.com/articulos/nutricion/energia-nutrientes-componentesdieta/aditivos-carotenoides.php#toxicidad

Aphril, L. (Septiembre de 2012). Scribd. Obtenido de http://es.scribd.com/doc/104714012/Cromoforo-y-Auxocromo Calvo, M. (2009). Bioquimica de Alimentos. Obtenido de http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/aditivos/colorartif.html EcuaRed. (2004). EcuaRed. Obtenido de http://www.ecured.cu/index.php/Colorante Espinoza , H. (2008). Pigmentos Orgánicos e Inorgánicos. Santiago de Chile: Universidad de Chile .

Klages, F. (1968). Tratado de Química Orgánica (Vol. I). Zaragoza, España: Reverte.

Lock Sing de Uga, O. (1997). Colorantes Naturales (Primera ed.). Lima: Editorial de l aPontifica

Calvo, M. (2000). COLORANTES NATURALES. Obtenido de MILK SCIENCE PAGE ; Zaragoza University: http://milksci.unizar.es/adit/colornat.html Cartaya, O., & Reynaldo, I. (2001). Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España

y Portugal. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Flavonoides: Características químicas y aplicaciones: http://www.redalyc.org/pdf/1932/193215009001.pdf CHEMWATCH. (s.f.). Xanthone. Obtenido de Material Safety Data Sheet: http://datasheets.scbt.com/sc-251435.pdf George, B. F. (2006). Riboflavina en vitaminas en los alimentos. Obtenido de Taylor and Francis Group, New York.

Universidad Catalica de Peru.

Karl M. Kadish, K. M. (1900). El Manual de porfirina: Los pigmentos de hierro y cobalto: biosíntesis.

Obtenido de COLORANTES

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

http://books.google.com.ec/books?id=KSRqZharN7MC&pg=PR32&lpg=PR32&dq=tetr

dades-medicinales-de-las-xantonas-del-mangostan-referencias-bibliograficas-

apyrrole+structure&source=bl&ots=WA3jJhCtEG&sig=amQ9WUm6MtxDNZdmCICaa2

unam&catid=27:articulos-completos&Itemid=514

IKOgg&hl=es419&sa=X&ei=Ug3cUuTZMa7hsASM44CoBA&redir_esc=y#v=onepage&q=tetrapyrrol e%20structure&f=false Klagess, F. (2006). GOOGLEBOOK. Recuperado el 05 de Enero de 2014, de Tratado de química

Rudolph, M. P. (Octubre de 2005). Química orgánica simplificada. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Índigo: http://books.google.com.ec/books?id=QrvzEPZU2ygC&pg=PA451&lpg=PA451&dq=in digoides&source=bl&ots=HmSBhYCkzb&sig=yOEHZZjfXTlXYoTHbChr0Wh0Z38&hl=e

orgánica:

s&sa=X&ei=WA7bUr2FOMW2kQf_toH4Dw&sqi=2&ved=0CDIQ6AEwAg#v=onepage

http://books.google.com/books?id=J0eF8gxsyoUC&pg=PA95&lpg=PA95&dq=.+Colora

&q=indigoides&f=false

ntes+de+trifenilmetano&source=bl&ots=I6txdFpVOE&sig=y2G1cmtVLSUdXnVdS_Eki9 06byU&hl=es419&sa=X&ei=6OnKUsX5D8H2oATby4CwDA&ved=0CDQQ6AEwAQ#v=onepage&q= .%20Colorantes%20de%20trifenilme

LOS PIGMENTOS FOTOSINTÉTICOS. (1999). Obtenido de Universidad Nacional de Colombia: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000051/lecciones/cap02/02_04.htm Martínez M, A. (Mayo de 2008). Universidad de Antoquia. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de FARMACOGNOSIA Y FITOQUÍMICA: http://farmacia.udea.edu.co/~ff/manual2008.pdf Martínez, A. M. (Febrero de 2003). Universidad de Antioquina. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Carotenoides: http://farmacia.udea.edu.co/~ff/carotenoides2001.pdf Martínez, A. M. (Noviembre de 2012). Universidad de Antoquia. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Quinonas y compuestos Relacionados: http://farmacia.udea.edu.co/~ff/quinonas.pdf Pedraza, J., & Cardenas, N. (1997). Propiedades Medicinales del Mangostán. Obtenido de UNAM ,Facultad de Química: http://www.ammim.org/index.php?option=com_content&view=article&id=1648:proief

Textos científicos. (23 de Septiembre de 2005). Fuentes de hidrocarburos aromáticos. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de http://www.textoscientificos.com/quimica/benceno/obtencion Trueba, L. G. (22 de Enero de 2003). Centro de Investigaciones Biomédicas. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Los flavonoides: antioxidantes o prooxidantes: http://bvs.sld.cu/revistas/ibi/vol22_1_03/ibi07103.htm Ugaz, O. L. (1997). Colorantes naturales. Recuperado el 05 de Enero de 2014, de GOOGLEBOOKS: http://books.google.com/books?id=LjmH_3qjaEIC&pg=PA2&lpg=PA2&dq=colorantes+ Tetrapirroles&source=bl&ots=mIBYaqm3mB&sig=k_VpntofN1bdc9596XCpwiAwZeQ& hl=es419&sa=X&ei=YNXKUvCpJMjxoASRo4LACA&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q=col orantes%20Tetrapirroles&f=false Unna, K. y. (1942). Los estudios sobre la toxicidad y la farmacología de riboflavina. Obtenido de J Pharmacol Exp Ther.

Web academia. (2013). Antraquinona. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de Usos: http://centrodeartigos.com/articulos-para-saber-mas/article_42726.html

COLORANTES

41

Química de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

Wikipedia. (06 de Mayo de 2006). Quinona. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Benzoquinones.png Wordpress. (Marzo de 2011). Colorantes índigo. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de http://joshuajosue8.files.wordpress.com/2011/03/colorantes-cuba-o-tina.pdf Zeus química. (1998). Colorantes Naturales. Recuperado el 18 de Enero de 2014, de

Applied Foods. (12 de Marzo de 2011). Colorantes Azoicos. Obtenido de http://appliedfoods.es/informacion-tecnica/appliedTech.php?noticia=4&etiqueta Calvo, M. (2010). Colorantes Artificiales. Obtenido de Bioquimica de los Alimentos: http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/aditivos/colorartif.html Favela Pro. (Enero de 2007). Ficha de Seguridad. Obtenido de Productos para laboratorios y

http://www.zeusquimica.com/ftp/noticias/Nutricion/NOTICIAS%20ZQ%20-

acuacultura:

%20CAROTENOIDES.pdf

http://fagalab.com/Hojas%20de%20Seguridad/DICLOROINDOFENOL.pdf

42

Klages, F. (1968). Colorantes Organicos. En F. Klages, Tratado de química orgánica (págs. 96-110).

Applied Foods. (12 de Marzo de 2011). Colorantes Azoicos. Obtenido de http://appliedfoods.es/informacion-tecnica/appliedTech.php?noticia=4&etiqueta Calvo, M. (2010). Colorantes Artificiales. Obtenido de Bioquimica de los Alimentos: http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/aditivos/colorartif.html Favela Pro. (Enero de 2007). Ficha de Seguridad. Obtenido de Productos para laboratorios y

Berlín: Reverté.

Plank, R. (1980). Colorantes de Acridina. En R. Plank, El empleo del frío en la industria de la

alimentación (pág. 264). Berlín: Reverte.

Wikipedia. (30 de Julio de 2013). Reacciones Secundarias. Obtenido de Fluoresceína: http://es.wikipedia.org/wiki/Fluoresce%C3%ADna

acuacultura: http://fagalab.com/Hojas%20de%20Seguridad/DICLOROINDOFENOL.pdf Klages, F. (1968). Colorantes Organicos. En F. Klages, Tratado de química orgánica (págs. 96-110).

Berlín: Reverté.

Plank, R. (1980). Colorantes de Acridina. En R. Plank, El empleo del frío en la industria de la

alimentación (pág. 264). Berlín: Reverte.

Wikipedia. (30 de Julio de 2013). Reacciones Secundarias. Obtenido de Fluoresceína: http://es.wikipedia.org/wiki/Fluoresce%C3%ADna

COLORANTES

QuĂ­mica de los Productos Naturales | Universidad Central del Ecuador | Enero 2014

43

COLORANTES