Betalaínas: Estructura química, clasificación, fuentes, beneficios para la salud y usos

Por: Adriana Hernรกndez Lobo B73680

❖ Las betalaínas son pigmentos nitrogenados, solubles en agua, rojo-violeta y amarillo que forman una de las principales clases de pigmentos que proporcionan colores brillantes a los órganos de las plantas (Polturak & Aharoni, 2018). La ruta biosintética de las betalaínas parte del aminoácido tirosina, que se incorpora completamente a la unidad estructural de estos pigmentos, el ácido betalámico (Gandía-Herrero et al., 2011). ❖ Debido a su naturaleza hidrofílica, las betalaínas se acumulan en las vacuolas de las células que las sintetizan, principalmente en los tejidos epidérmicos y subepidérmicos de las plantas. Además, estos compuestos se encuentran presentes en la mayoría de las plantas del orden Caryophyllales (Gandía-Herrero et al., 2014).

❖ Algunas de las fuentes alimenticias que contienen betalaínas son: las raíces de remolacha roja (Beta vulgaris), las frutas de cactus que

pertenecen al género Opuntia, las frutas de dragón de Hylocereus

cacti y la acelga (Beta vulgaris) (Gandía-Herrero et al., 2014).

❖ Las betalaínas se clasifican en dos grupos principales: las betacianinas y las betaxantinas. ❖ Ambos grupos comparten el ácido betalámico como la unidad estructural y cromófora. Se condensa con aminas y aminoácidos en betaxantinas y con cicloDOPA en betacianinas (Gandía-Herrero et al., 2014).

❖ Las betacianinas son compuestos que vienen de la condensación del ácido betalámico con ciclodihidroxifenilalanina o ciclo-DOPA (GandíaHerrero

et

permite

al., una

2011).

Su

absorción

estructura máxima

les a

aproximadamente 535-538nm, lo que las hace reflejar colores rojo-violeta (Polturak & Aharoni, 2018). ❖ Entre

los

ejemplos

más

comunes

de

betacianinas están: el grupo betanina, el grupo amarantina, el grupo gomferina y el grupo bougainvilleina (Polturak & Aharoni, 2018).

❖ Las betaxantinas son compuestos que vienen de la condensación

aminoácido

del

o

ácido

amina

betalámico

(Gandía-Herrero

con

un

et

al.,

2011). Su estructura les permite una absorción máxima a aproximadamente 460-480 nm, lo que las hace reflejar un color amarillo - naranja (Polturak & Aharoni, 2018). ❖ Algunos ejemplos de este grupo de betalaínas son: la vulgaxantina I y II y la indicaxantina (Vieira Teixeira da Silva et al., 2019)

❖ El perfil de betalaínas de la remolacha (Beta vulgaris) se limita principalmente a la betanina y, en consecuencia, la variabilidad del color es pobre (Stintzing & Carle, 2004). También se ha visto que a parte de la betanina, se encuentra su isómero isobetanina en el jugo de remolacha fresca (Vieira Teixeira da Silva et al., 2019), pero en menor cantidad.

â?– El perfil de betalaĂ­nas presentes en la pitaya del gĂŠnero Hylocereus en las especies H.

polyrhizus e H. costaricensis son las betacianinas: betanina, isobetanina, filocactina, isofilocactina, hilocerenina e isohilocerenina (Esquivel & Araya, 2012).

❖ El perfil de betalaínas de las flores rojo (carmesí), amarillo y blanco en "cuatro en punto" Mirabilis jalapa son las betaxantinas miraxantina V y miraxantina III (Tanaka et al., 2008)

❖ El

perfil

de

betalaínas

principalmente

amarantina

dos

de

la

betacianinas:

(betanidina

flor la

Amaranthus amarantina

y

tricolor la

5-O-β-glucuronosilglucósido)

betacianina del amaranto vegetal (Miguel, 2018).

L.

contiene

isoamaratina.

es

la

La

principal

â?– El perfil de betalaĂ­nas de la pera de cactus (Opuntia ficus-indica) son principalmente

la

betaxantina:

(Gentile et al., 2004).

indicaxantina

y

la

betacianina:

betanina

❖ La principal problemática de los colorantes artificiales, en especial los azoicos que son los que más problemas han tenido, es que las personas con asma o sensibles al ácido acetilsalicílico son alérgicas a estos o los toleran poco. Otra problemática es que son sospechosos de ser cancerígenos, a pesar de que su estructura, que ha mejorado con el paso del tiempo, ya no se descompone en el organismo sino que son eliminados por completo e inalterados. Esto les confiere una mala reputación (Sánchez Juan, 2013). ❖ Entonces los efectos negativos a la salud consisten principalmente en causar alergia a algunos consumidores.

Algunos ejemplos de colorantes artificiales que sí han sido relacionados con problemas en la salud de los consumidores son (Sánchez Juan, 2013): ❖ Tartrazina o amarillo limón (E102): es el colorante que produce más reacciones alérgicas y a los productos que lo lleven se les debe agregar una advertencia que indique que puede alterar la actividad y la atención en niños. ❖ Azorrubina o carmoisina (E122): este colorante puede desencadenar problemas respiratorios y cutáneos en personas asmáticas o sensibles a la aspirina y a los silicatos.

❖ Negro brillante BN (E151): Se ha indicado la posibilidad de que pueda afectar a algunas personas alérgicas a la aspirina y a algunos asmáticos. Además, por la acción del calor, se vuelve tóxico.

❖ Las betalaínas y las antocianinas son pigmentos que son mutuamente excluyentes dentro de las plantas en las que se encuentran respectivamente (Gandía-Herrero

et al., 2014). Las betalaínas tienen varias ventajas sobre las antocianinas cuando se habla de colorantes naturales. Estas tienen una mayor solubilidad en agua que las antocianinas, exhiben una mayor fuerza tintórea y son estables en un rango de pH más amplio (3-7), lo que las vuelve mejores para la aplicación en alimentos de pH ácido y neutro. Además, tienen una amplia gama de colores entre las betacianinas y las betaxantinas (Polturak & Aharoni, 2018).

❖ Los ingredientes colorantes son alimentos colorantes considerados opuestos a los aditivos (los cuales requieren una declaración con un número E). Los ingredientes colorantes se obtienen sólo por procesos físicos no selectivos de fuentes alimenticias comunes. Transportan cromóforos como clorofilas, carotenoides, antocianinas y betalaínas, e ingredientes no volátiles y volátiles de la fuente vegetal respectiva que pueden aportar cualidades positivas o negativas a la comodidad alimentaria objetivo. Los ingredientes colorantes están etiquetados como "colorantes extraídos de frutas y plantas" en la lista de ingredientes (Stintzing & Carle, 2004), lo que quiere decir que en realidad pueden ser jugos, pulpas u otras presentaciones del alimento colorante.

Algunas de las ventajas del uso de los frutos de las cactáceas frente al uso de la remolacha como ingredientes colorantes son que: ❖ Evitan el sabor térreo que presentan los extractos de remolacha debido a la presencia de geosminas (compuestos que producen ciertos microorganismos del suelo) (Gandía-Herrero et al., 2011). Esto quiere decir, que los frutos de las cactáceas presentan una menor carga microbiológica por no tener contacto directo con el suelo. ❖ El espectro de la remolacha se limita principalmente a la betanina y, en consecuencia, la variabilidad del color es pobre (Stintzing & Carle, 2004), en comparación con el de los frutos de las cactáceas.

❖ La pitahaya es un alimento colorante cuyos pigmentos son betalaínas, entonces la clase de productos alimenticios en los que es más recomendable utilizarlos es en aquellos que cumplan con los requisitos básicos de estabilidad de las betalaínas. ❖ A pesar de que los pigmentos de betalaína se consideran más estables que las antocianinas, existen varios factores que afectan negativamente su estabilidad (Miguel, 2018): o Un pH <3 o pH> 7 o Alta aw (actividad del agua) o Cationes metálicos (Fe3+, Fe2+, Cu2+, Cu+, Sn2+, Al3+, Hg2+, Cr3+) o Altas temperaturas o Luz o Oxígeno o Peróxido

❖ Por estas razones, las betalaínas han tenido poca aplicación en la industria alimentaria como colorantes, a menos que se puedan usar en alimentos congelados, productos lácteos a baja temperatura o alimentos de vida útil corta (Miguel, 2018). ❖ Algunos ejemplos de productos alimenticios en los que se pueden utilizar ingredientes colorantes a partir de pitahaya son:

Helados

Yogurts

Smoothies

Postres

❖ Las betalaínas han sido ampliamente muy estudiadas con respecto a sus potenciales propiedades de promoción de la salud, incluidas las actividades anticancerígenas,

hipolipidémicas,

hepatoprotectoras,

antidiabéticas (Polturak & Aharoni, 2018).

antiinflamatorias

y

❖ Además, varios trabajos confirmaron la elevada actividad antirradical y antioxidante de las betacianinas. Se sabe también, que las betalaínas

participan en la eliminación del ácido hipocloroso, producto de la enzima mieloperoxidasa implicado en la respuesta inflamatoria. ❖ Se ha demostrado que dosis reducidas de betanina en humanos, bastan para

promover su incorporación en las lipoproteínas de baja densidad y en glóbulos rojos, a los que protegen del daño oxidativo y la hemólisis (GandíaHerrero et al., 2011).

Después de investigar, de forma general se puede concluir lo siguiente: ❖ Las betalaínas son pigmentos, no solo importantes en las plantas que los contienen sino que además son fundamentales para la salud humana, ya que actúan como antioxidantes, antidiabéticos, antiinflamatorios e incluso posee beneficios contra ciertas formas de cáncer. ❖ Los colorantes artificiales sí pueden presentar ciertos problemas de salud a algunos consumidores (alergia sobre todo), pero su problemática real es la mala reputación que estos han adquirido con el paso del tiempo. ❖ Es por esto último que, en el campo de la innovación en la industria alimentaria, las betalaínas son muy importantes a la hora de hablar de ingredientes naturales e

ingredientes colorantes; son más aceptados entre los consumidores y confieren múltiples beneficios a la salud humana.

❖ Las

betalaínas

tienen

muchas

ventajas

como

ingredientes

colorantes

frente

a

compuestos como las antocianinas, entre los que destacan su estabilidad en un amplio rango de pH y por esto se pueden emplear para alimentos con distintos pH, y su amplia gama de colores. ❖ Existen ciertos factores que pueden afectar la estabilidad de las betalaínas, lo que limita su uso como ingrediente colorante a ciertos tipos de alimentos. Además, estos pigmentos no se encuentran naturalmente en una amplia variedad de plantas, lo que se convierte en una desventaja y en un reto para futuras investigaciones. ❖ Por estas razones es sumamente importante estudiar las betalaínas, sus beneficios a la salud y sus usos dentro de la industria alimentaria.

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Por: Adriana Hernรกndez Lobo B73680