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Betalaínas: colorantes naturales con actividad antioxidante. A raíz de la creciente preocupación por posibles efectos tóxicos de los colorantes sintéticos, se postulan como posibles reemplazantes a los pigmentos de origen natural. En este artículo se resumen los aspectos más importantes de las ventajas y características de las betalaínas, pigmentos hidrosolubles extraídos de la remolacha en primer lugar, proponiendo como fuente alternativa muy interesante a frutos de algunas especies de cactus. La información proviene mayormente de una revisión que se publicó en el Journal of Agriculture and Food Chemistry1 y algunas otras publicaciones citadas que han aparecido en revistas científicas en las últimas semanas. Son muy pocos los alimentos industrializados que no tienen colorantes. El color es considerado un importante atributo de un alimento, aumentando su atractivo o más aún, vinculándolo con su calidad. Al igual que la mayoría de los aditivos alimentarios, los colorantes son en general de origen sintético. Sin embargo, en vista de las dosis relativamente altas que se pueden llegar a consumir de estos ubícuos compuestos – están hasta en lo que uno menos supone como cereales, embutidos, golosinas, lácteos, etc – lo que es mayor aún en niños dado su bajo peso, se ha empezado a poner atención en sus efectos sobre la salud. Como resultado de esto, las autoridades sanitarias han ido retirando la autorización de uso de un gran número de compuestos. Por ejemplo, la FDA ha reducido la lista de colorantes sintéticos autorizados de setecientos a siete2y hace pocos días la EFSA (Agencia de Seguridad Alimentaria de la Unión Europea) ha recomendado minimizar el agregado de aditivos en general, utilizándolos solamente cuando haya una necesidad real vinculada con la preservación, sabor o estabilidad de los alimentos. En el caso de los colorantes en particular, obligará a las empresas a agregar una advertencia sobre probables problemas de atención en niños en el caso de ingerir 6 de los colorantes sintéticos permitidos en los rótulos de alimentos que los contengan. Indudablemente, la tendencia creciente es buscar cambiar los colorantes sintéticos por naturales. Los consumidores, perciben a los compuestos naturales como más inócuos o inclusive como saludables. Cierto o no, a la hora de reemplazar aditivos cuestionados, la industria prefiere empezar por compuestos naturales, ya que es muy probable que sea más fácil demostrar su seguridad o falta de toxicidad. ¿Cuáles son entonces las desventajas de los compuestos naturales? Suelen ser más costosos, ya que su extracción y purificación puede ser difícil y por otro lado, suelen ser inestables. Sin embargo con un mercado para los colorantes de un valor estimado en 1000 millones de dólares, de los cuales los naturales ocupan por el momento solo un 25%, las posibilidades de expansión de este sector justifican las inversiones en desarrollo y búsqueda de alternativas de origen natural. ¿Por dónde empezar a buscar colorantes naturales? Lógicamente se buscan entre los diversos “pigmentos” conocidos. Entre los hidrosolubles encontramos las antocianinas, las betalaínas y el ácido carmínico, mientras que los carotenoides y las clorofilas son liposolubles. Hay abundante literatura sobre los carotenoides y las antocianinas, y de hecho, los carotenoides ya se emplean como colorantes. En cuanto a las antocianinas, también se utilizan en los alimentos debido a que están presentes en todo tipo de bayas (arándanos, frambuesas, frutillas, etc) caracterizadas por sus colores rojizos, azulados, pasando por toda la gama de violetas. Tanto en un caso como otro, se ha probado su actividad antioxidante y en el caso de antocianinas muchas otras bioactividades derivadas o no de dicha característica. Las betalaínas en cambio, son menos conocidas, probablemente por su relativa escasez natural. Sin embargo, constituyen indudablemente una opción interesante dado su gama de colores, desde el anaranjado amarillento al rojo violáceo. Por otra parte hay evidencia creciente de interesantes actividades biológicas, entre ellas su actividad antioxidante. Betalaínas Químicamente las betalaínas son alcaloides derivados de la tirosina que pueden ser de dos tipos: las betacianinas que son de color rojo-violáceo (b) y las betaxantinas (c) anaranjadas amarillentas, ambas con el núcleo fundamental del ácido betalámico (a). El ácido betalámico (a) es el cromóforo común a todos los pigmentos betalaínicos; las betacianinas tienen un residuo ciclo-DOPA mientras que las betaxantinas tienen aminoácidos o aminas adicionadas en dicha posición. Las betacianinas son glicósidos mayormente de la betanidina. Por ejemplo, el pigmento de la remolacha es el betanidin- 5-O -β –glucósido (betanina). El uso de betalaínas está autorizado por el Codex Alimentarius Commission (2004) y es comercializado en EEUU y la UE con el nombre de “rojo remolacha”. Se consigue como concentrados (producidos por concentración al vacío de jugo de remolacha al 60-65% de sólidos totales) o polvos producidos por liofilización o spray-dry con un 0.3 a 1% de pigmento. Es un colorante relativamente potente, alcanzándose el color deseado con dosis que no exceden los 50 mg/kg calculado como betanina. Plantas que contienen betalaínas. Hasta este momento no se han detectado antocianinas y betalaínas en una misma planta. Las betalaínas se encuentran en raíces, frutos y flores. Las pocas fuentes conocidas comestibles de betalaínas son las remolachas (también conocida como betarraga) rojas y amarillas: (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris), la acelga suiza (Beta vulgaris L. ssp. Cicla), el amaranto de hoja o cerealero (Amaranthus sp) y frutos de cactus tales como los del género de la Opuntia y del Hylocereus. La mayor fuente comercial es la remolacha, de donde se saca un pigmento rojo violáceo que contiene mayoritariamente dos pigmentos hidrosolubles: la betanina (roja), vulgaxantina (amarilla). También tienen otras betalaínas, la isobetanina, betanidina e isobetanidina además de otra betaxantina: vulgaxantina II. El rendimiento de pigmentos es 0.04–0.21% en el caso de betacianinas y 0.02–0.14% para betaxantinas aunque hay nuevas especies con contenidos mayores Desventajas de la remolacha: El espectro de colores de las betalaínas está restringido a la betanina. Además tiene un sabor particular debido a la presencia de la geosmina y algunas pirazinas que se producen aversión particularmente al agregarla a alimentos tales como los lácteos. Se han empezado a explorar fuentes alternativas entre géneros de la familia Cactaceae, y los frutos de dos de ellos, la pera de cactus, o tuna de diversas especies del género Opuntia y las pitayas de los géneros Cereus, Hylocereus y Selenicereus, se cultivan por su valor alimenticio. El pigmento obtenido de estos frutos es más aceptable organolépticamente que el de las remolachas, ya que no tienen un sabor desagradable sino más bien el hecho de su escaso sabor resultaría en su mayor potencial como colorantes que como alimentos. La diversidad de colores que presentan es muy interesante, variando del naranja amarillento (Opuntia sp) al rojo violáceo (Hylocereus). En particular es interesante el color Amarillo ya que son escasos los pigmentos hidrosolubles de este color. Otra característica muy interesante de estas especies es que sus cultivos se pueden realizar en zonas áridas o semi-áridas debido a sus requisitos mínimos en cuanto a calidad de suelos y agua. Las pilayas pueden tener entre 0.23 a 0.39% de betacianinas tanto acetiladas como no acetiladas. Actividad antioxidante de las betalaínas. Hay abundante literatura sobre las actividades biológicas de estos compuestos, particularmente sobre su actividad antioxidante que se ha vinculado con la actividad anticáncer observada. Si bien la remolacha ha sido incluida entre los 10 vegetales con mayor poder antioxidante3, hay también evidencia creciente de una poderosa actividad del fruto de Opuntia.4 Un ensayo publicado en 2005 reveló que la contribución de las betalaínas a la actividad antioxidante in vitro observado para extractos de Opuntia era mayor que la aportada por el ácido ascórbico.5 En cuanto a las betalaínas aisladas, se ha descripto su actividad como captadores de radicales libres, por ejemplo, la actividad de la betanina – la betacianina de la remolacha- y la indicaxantina para captar el ácido hipocloroso (HClO) el antioxidante más potente producido por neutrófilos humanos6. También se comprobó que los eritrocitos humanos incorporaban betalaínas dietarios, sugiriendo que podrían protegerlas, evitando su hemólisis oxidativa.7 La actividad antioxidante la de betanina y de su aglicón la betanidina se manifestó también mediante la inhibición in vitro de la perodixadación lipídica y de la descomposición de heme logrado con concentraciones muy bajas.8 También se ha demostrado que a pesar de su hidrofilicidad, tanto la betanina como la indicaxantina se pueden asociar al LDL humano in vitro e in vivo aumentando su resistencia a la oxidación. 9, 10 En cuanto a su actividad anticáncer – que ha sido vinculado a su actividad antioxidante – se ha demostrado la actividad inhibidora de la remolacha y más delante de la betanina en particular, en tumores de piel y pulmón en ratones11,12. Esta actividad también fue comprobada sobre tumores de ovario, cervicales y vejiga in vitro e in vivo en ratones con cáncer de ovario con un extracto de fruto de cactus (Opuntia)13 a la cual contribuirían las betalaínas como principios activos más importantes. Producción de betalaínas Industrialmente, las betalaínas se extraen de las raíces de remolacha a través de diversos procesos de obtención de jugo. La producción biotecnológica no ha tenido éxito ya que no puede competir con el bajo costo de los cultivos con un rendimiento de 0.5g de betanina por kg de raíces de remolacha por ejemplo. Todos los procesos de extracción industrial se basan en su hidrosolubilidad y en general requieren una inactivación enzimática para evitar hidrólisis de la betanina. También se promueve la producción de betalaínas a partir de diversos géneros de Opuntia, entre ellos la Opuntia undulata O. ficus-indica, y la O.stricta. Como se explicó antes, estos ofrecen un jugo con escaso sabor, definitivamente mejor que el del jugo de remolacha en cuanto a sus características organolépticas. Por otra parte, se ha aplicado el método de la fermentación de los jugos de Opuntia con levaduras, tales como la Saccharomyces cerevisiae var. bayanus para eliminar el alto contenido de azúcares que se extraen junto con la betanina.14 El etanol producido en estos procesos se puede utilizar como bioalcohol. Estabilidad de las betalaínas Un requisito evidente de un colorante es su estabilidad a largo plazo, debiendo resistir no sólo los procesos industriales a los cuales están sometidos los alimentos como a las condiciones de pH e interacción con otros componentes de los alimentos en los cuales se encuentra. Se analiza a continuación la respuesta de las betalaínas a distintas condiciones: pH, temperatura, oxidación, entre otros. pH. Uno de los problemas mayores que tienen los colorantes naturales que se encontraron hasta el momento es su baja estabilidad. Por ejemplo, en el caso de pigmentos hidrosolubles, las antocianinas han demostrado ser muy lábiles en medio ácido, hidrolizándose rápidamente. En el caso de las betalaínas, al ser ionizables en medio ácido, sufren cambios de color tanto a un pH por debajo de 3.5 pero no se hidrolizan por lo cual se pueden utilizar para alimentos ácidos. Su máxima estabilidad está entre pH 5 y 6. Luz. Las betalaínas se degradan en presencia de luz siempre y cuando también estén expuestas a oxígeno. En condiciones anaeróbicas su oxidación es insignificante. Oxígeno. Son relativamente oxidables, dando compuestos de color marrón. Esto se puede evitar o disminuir en presencia de antioxidantes tales como vitamina C. Metales. En general las betalaínas puras se hidrolizan más fácilmente en presencia de cationes metálicos. Estas reacciones disminuyen considerablemente cuando se encuentran en el jugo, debido seguramente a la capacidad complejante de otros componentes tales como los polifenoles que se encuentran naturalmente en él. Temperatura. Indudablemente es el factor que mas afecta la estabilidad de las betalaínas, acelerando las reacciones de hidrólisis que dan como productos el ácido betalámico incoloro y otros productos de color marrón. Antioxidantes. La presencia de antioxidantes estabiliza a las betalaínas, particularmente el ácido ascórbico. Conclusiones La utilización de betalaínas como colorantes en el espectro rojo-violáceo es posible e inclusive tiene la ventaja de ser estables en medio ácido. Además se pueden estabilizar en presencia de vitamina C, evitando su oxidación. Ambas propiedades los distinguen de las antocianinas, ya que estas se hidrolizan en medio ácido y se oxidan en presencia de vitamina C Por otra parte, en el espectro amarillo-naranja, los carotenoides son indudablemente los colorantes más utilizados, habiéndose incluido en lácteos como margarina o manteca hace mucho tiempo. Sin embargo, estos son lipofílicos, con una escasa solubilidad en agua que plantea complicaciones tecnológicas cuando la hidrosolubilidad es crítica. En este sentido el uso de frutos de cactus con alto contenido de betalaínas amarillas o anaranjadas solucionarían estos problemas. El uso de frutos de cactus es muy interesante dada el amplio espectro de colores que cubre y la mejor aceptabilidad de su sabor. Por otra parte, constituyen un cultivo industrial interesante el desarrollo sustentable de zonas áridas no aptas para cultivos tradicionales. Recopilado y traducido por Erica Wilson para Profitocoop. 1 Henriette M.C.Azeredo (2008) Betalains: properties, sources, applications, and stability – a review. International Journal of Food Science and Technology doi:10.1111/j.1365-2621.2007.01668.x 2 Downham, A. & Collins, P. (2000). Colouring our foods in the last and next millennium. International Journal of Food Science and Technology, 35, 5–22. 3 Halvorsen, B.L., Holte, K., Myhrstad, M.C.W. et al. (2002). A systematic screening of total antioxidants in dietary plants. Journalof Nutrition, 132, 461–471. 4 Feugang, J.M., Konarski, P., Zou, D., Stintzing, F.C. & Zou, C.(2006). Nutritional and medicinal use of cactus pear (Opuntia spp.)cladodes and fruits. Frontiers in Bioscience, 11, 2574–2589. 5Stintzing, F.C., Herbach, K.M., Mosshammer, M.R. et al. (2005).Color, betalain pattern, and antioxidant properties of cactus pear (Opuntia spp.) clones. 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Free Radical Research, 37, 689–696. 10 Tesoriere, L., Allegra, M., Butera, D. & Livrea, M.A. (2004a). Absorption, excretion, and distribution of dietary antioxidant betalains in LDLs: Potential health effects of betalains in humans. American Journal of Clinical Nutrition, 80, 941–945. 11 Kapadia, G.J., Tokuda, H., Konoshima, T. & Nishino, H. (1996).Chemoprevention of lung and skin cancer by Beta vulgaris (beet) root extract. Cancer Letters, 100, 211–214. 12Kapadia, G.J., Azuine, M.A., Sridhar, R. et al. (2003). Chemoprevention of DMBA-induced UV-B promoted, NOR-1-induced TPA promoted skin carcinogenesis, and DEN-induced Phenobarbital promoted liver tumors in mice by extract of beetroot. Pharmacological Research, 47, 141–148. 13Zou, D., Brewer, M., Garcia, F. et al. (2005). Cactus pear: a natural product in cancer chemoprevention. Nutrition Journal, 4, 25. Stintzing, F.C. & Carle, R. (2006). Cactus fruits – more than colour.Fruit Processing, 16, 166–171. 14 M. R. Castellar, J. M. 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Source: http://www.tanned.cl/descargas/betalainas.pdf

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African Crop Science Conference Proceedings, Vol. 7. pp. 1201-1204Printed in Uganda. All rights reservedISSN 1023-070X/2005 $ 4.00© 2005, African Crop Science Society Conservation and seed production of African leafy vegetables at Maseno University botanic garden, Kenya M.O. ABUKUTSA ONYANGO & J.C. ONYANGO Department of Botany and Horticulture, Maseno University, Private bag – 40105

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