EXPLORACIÓN INTEGRAL DE LOS COLORANTES
NATURALES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA:
DESAFÍOS Y OPORTUNIDADES
COMPREHENSIVE EXPLORATION OF NATURAL
COLORANTS IN THE FOOD INDUSTRY: CHALLENGES
AND OPPORTUNITIES
Karla Paola Sanjuan Lara
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Jesús Guadalupe Pérez Flores
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Elizabeth Contreras López
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Karla Soto Vega
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Laura García Curiel
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Emmanuel Pérez Escalante
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Carlos Ángel Jijón
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
Lizbeth Anahí Portillo Torres
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, México
pág. 4586
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i3.11668
Exploración Integral de los Colorantes Naturales en la Industria
Alimentaria: Desafíos y Oportunidades
Karla Paola Sanjuan Lara
1
karlapaolasanjuanlara@gmail.com
https://orcid.org/0009-0008-2617-0784
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Jesús Guadalupe Pérez Flores
jesus_perez@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9654-3469
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Elizabeth Contreras López
elizac@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-9678-1264
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Karla Soto Vega
karlasotveg@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-1052-959X
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Laura García Curiel
laura.garcia@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-8961-2852
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
San Agustín Tlaxiaca, Hidalgo
México
Emmanuel Pérez Escalante
emmanuel_perez@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-4268-9753
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Carlos Ángel Jijón
carlos_angel@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-1047-9612
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
Lizbeth Anahí Portillo Torres
lizbeth_portillo@uaeh.edu.mx
https://orcid.org/0000-0003-2015-6734
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Mineral de la Reforma, Hidalgo
México
RESUMEN
El interés creciente de los consumidores en alimentos con etiqueta verde, basado en la percepción de
mayor seguridad y calidad, ha motivado esta investigación sobre los usos y beneficios de los colorantes
naturales. Se abordaron aspectos como su clasificación, sostenibilidad en la industria alimentaria,
métodos de obtención y estabilización, aplicaciones, regulaciones y desafíos ético-ambientales y
económicos. Se compararon con los inconvenientes de los colorantes artificiales, proporcionando una
visión integral. Los resultados destacaron que los colorantes naturales, como carotenoides, antocianinas,
betalaínas y clorofilas, enriquecen estéticamente los alimentos y ofrecen propiedades antioxidantes y
beneficios para la salud humana, incluida la prevención de enfermedades crónicas y el cáncer. Sin
embargo, su estabilidad puede verse afectada por factores como la temperatura, el pH, iones metálicos,
el oxígeno y la luz. La microencapsulación se señaló como método para estabilizar estos pigmentos y
se discutieron los desafíos ético-ambientales y económicos asociados con la obtención de ingredientes
naturales, como la sobreexplotación de recursos y la variabilidad en la composición y calidad de los
pigmentos. En conclusión, a pesar de los desafíos, los colorantes naturales representan una alternativa
sostenible frente a los artificiales, en línea con las demandas de productos más seguros y naturales.
Palabras clave: colorantes naturales, beneficios para la salud, microencapsulación, sostenibilidad
1
Autor principal
Correspondencia: jesus_perez@uaeh.edu.mx
pág. 4587
Comprehensive Exploration of Natural Colorants in the Food Industry:
Challenges And Opportunities
ABSTRACT
The increasing consumer interest in green-labeled foods, driven by the perception of more excellent
safety and quality, has prompted this investigation into the uses and benefits of natural food colorants.
Aspects such as their classification, sustainability in the food industry, methods of extraction and
stabilization, applications, regulations, and ethical-environmental and economic challenges were
addressed. They were compared with the drawbacks of artificial colorants, providing a comprehensive
overview. The results highlighted that natural colorants, such as carotenoids, anthocyanins, betalains,
and chlorophylls, aesthetically enrich foods and offer antioxidant properties and health benefits,
including preventing chronic diseases and cancer. However, their stability can be affected by
temperature, pH, metal ions, oxygen, and light. Microencapsulation was pointed out as a method to
stabilize these pigments, and the ethical-environmental and economic challenges associated with
obtaining natural ingredients, such as resource over-exploitation and variability in pigment composition
and quality, were discussed. In conclusion, despite the obstacles, natural colorants represent a
sustainable alternative to artificial ones, in line with the demands for safer and more natural products.
Keywords: natural colorants, health benefits, microencapsulation, sustainability
Artículo recibido 20 mayo 2024
Aceptado para publicación: 22 junio 2024
pág. 4588
INTRODUCCIÓN
Un aditivo alimentario es una sustancia, ya sea sintética o natural, que se añade a los alimentos con
diversos propósitos tecnológicos, como modificar propiedades organolépticas, estabilizar
características físicas, prevenir alteraciones microbiológicas o modificar su valor nutricional. Esto
incluye colorantes, aromatizantes, potenciadores del sabor, edulcorantes, abrillantadores, entre otros.
Estos aditivos están regulados y deben ser obligatoriamente declarados en las etiquetas de los alimentos
(Velázquez-Sámano et al., 2019).
Los colorantes alimentarios, naturales o artificiales, son compuestos orgánicos que otorgan color a un
producto. Su color distintivo proviene de características de su estructura molecular, como la capacidad
de absorber luz en el espectro visible (400-700 nm), la presencia de grupos cromóforos, un sistema
conjugado de enlaces dobles y simples, y la resonancia de electrones. La falta de estas características
puede resultar en la pérdida de color. La Tabla 1 presenta las relaciones entre la longitud de onda visible
y el color absorbido y observado en colorantes que absorben luz en el espectro visible (Sunday N.
Okafor et al., 2016). Este proceso se conoce como absorción selectiva. Por lo tanto, el color observado,
ya sea reflejado o transmitido, es el complementario del color que ha sido absorbido. Cuando la
absorción del espectro visible es total, el objeto aparece de color negro; mientras que si rechaza todas
las radiaciones y las refleja, el objeto se percibe de color blanco (Serrano Pérez, 2019).
Los colorantes alimentarios se emplean con diversos propósitos, como realzar el atractivo visual de los
alimentos saludables o nutritivos, corregir variaciones naturales en el color, restaurar pérdidas ocurridas
durante el procesamiento o corregir la decoloración provocada por la exposición al aire, la humedad y
la luz durante el almacenamiento (Jácome Pilco et al., 2023; Solymosi et al., 2015). Los colorantes
alimentarios se clasifican según su origen y propiedades químicas. Pueden ser naturales, extraídos de
fuentes vegetales, animales o minerales, o sintéticos, producidos químicamente y generalmente
compuestos orgánicos con propiedades colorantes (Jácome Pilco et al., 2023).
Los colorantes naturales ofrecen beneficios para la salud humana debido a sus propiedades
nutracéuticas, lo que impulsa la búsqueda de fuentes alternativas. Sin embargo, se enfrentan a desafíos
en su obtención, estabilidad y sostenibilidad, lo que requiere un estudio más profundo para su aplicación
en la industria alimentaria (Albuquerque et al., 2021). La transición hacia el uso de colorantes naturales
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responde a la preocupación por la seguridad de los colorantes artificiales y busca beneficios para la
salud y ventajas económicas para los fabricantes (Carmo et al., 2021).
En relación con todo lo anterior, el objetivo de esta contribución fue analizar las aplicaciones y ventajas
de los colorantes naturales, abordando su clasificación, la sostenibilidad en la industria alimentaria, los
métodos de obtención, estabilidad, usos y regulación, así como los desafíos ético-ambientales y
económicos en la adquisición de ingredientes naturales y contrastándolos con los inconvenientes de los
colorantes artificiales, con la finalidad de proporcionar una visión general beneficiosa para
consumidores, profesionales de la salud, emprendedores, tecnólogos y cualquier interesado en la
temática.
Tabla 1. Longitud de onda de absorción de luz frente al color observado en colorantes orgánicos.
Longitud de onda absorbida (nm)
Color de la luz absorbida
Color observado
400-435
Violeta
Amarillo-Verde
435-480
Azul
Amarillo
480-490
Verde-Azul
Anaranjado
490-500
Azul-Verde
Rojo
500-560
Verde
Púrpura
560-580
Amarillo-Verde
Violeta
580-595
Amarillo
Azul
595-605
Anaranjado
Verde-Azul
605-700
Rojo
Azul-Verde
Colorantes artificiales
Los colorantes artificiales son aditivos sintéticos que se utilizan para dar color a los productos
alimenticios. Estos colorantes se producen químicamente en lugar de extraerse de fuentes naturales
como vegetales o animales (Viera et al., 2019). En primer lugar, están los colores alimentarios
primarios, que incluyen la tartrazina, el amarillo de quinolina, la azorrubina y la eritrosina. Luego, están
los colores mezclados, como el amarillo huevo, el café chocolate, el verde lima y el azul patente. Estas
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clasificaciones ofrecen una guía útil para comprender y regular el uso de estos aditivos en la industria
alimentaria (Grumezescu & Holban, 2017).
Los efectos de los colorantes artificiales sobre la salud han sido ampliamente estudiados.
Un estudio que se centró en el impacto de algunos colorantes como el azul brillante, la azorrubina y la
tartrazina en 100 ratas, reveló una serie de efectos adversos, incluyendo pérdida de peso, reducción en
la concentración de hemoglobina en la sangre y disminución en el conteo de células rojas en
comparación con un grupo control (El-Wahab & Moram, 2013). Aunque no se ha llevado a cabo un
estudio similar en seres humanos, los autores sugieren limitar el consumo de estos colorantes,
especialmente en niños. Este hallazgo también establece una base para investigaciones futuras en este
campo. Se ha asociado el consumo de ciertos colorantes artificiales con efectos como la
hipersensibilidad y la hiperactividad. Por ejemplo, la tartrazina (Amarillo 5) ha sido vinculada durante
años a casos de hipersensibilidad, aunque estudios recientes sugieren que estos efectos son raros,
afectando aproximadamente a 1 de cada 10,000 casos (Thorngate, 2001). También se ha sugerido que
los colorantes artificiales pueden estar asociados con los síntomas del trastorno por déficit de atención
e hiperactividad (TDAH) en algunos niños (Rambler et al., 2022). Finalmente, la ingesta diaria de
colorantes artificiales ha demostrado impactar las funciones hepáticas y estar relacionada con la
aparición de síntomas adversos en algunos individuos (Ashida et al., 2000). Varios colorantes
artificiales, como el amarillo de metanilo, la naranja II, la Rodamina B y el verde malaquita, han sido
prohibidos debido a sus efectos tóxicos en animales (Malabadi et al., 2022).
En términos generales, la toxicidad de los colorantes artificiales se asocia con su uso prolongado y
constante, y los problemas de salud más comunes incluyen reacciones alérgicas, indigestión, asma, entre
otros (Malabadi et al., 2022). La absorción de estos compuestos se ve afectada por diversos factores,
incluido el tamaño molecular. Por ejemplo, aquellos con moléculas demasiado grandes no pueden ser
absorbidos eficientemente por la pared intestinal. Además, se ha establecido una relación directa entre
la toxicidad de los colorantes y la cantidad absorbida por el organismo (Gautam, 2016). Por lo tanto, la
preferencia por los colorantes naturales sobre los artificiales ha aumentado debido a la percepción de
que los colorantes naturales son más seguros y pueden ofrecer beneficios para la salud (Abdollahi et al.,
2021).
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Colorantes naturales
Los colorantes naturales son compuestos químicos derivados de fuentes vegetales (semillas, frutas y
hortalizas), insectos (cochinilla y laca), animales (moluscos, caracoles murex, sepias y mariscos),
hongos (Blakeslea trispora y Monascus spp.), cianobacterias (Arthrospira spp.), algas o incluso
minerales (como arcilla, ocre y malaquita) (Vinha et al., 2018). Se utilizan en la industria alimentaria
para proporcionar color a los alimentos de manera segura y atractiva, sin comprometer la salud de los
consumidores. Su aplicación no solo se limita a la estética, también puede aportar beneficios adicionales
como propiedades antioxidantes y antimicrobianas, contribuyendo a la conservación y calidad de los
productos alimenticios (Grumezescu & Holban, 2017). Es importante tener en cuenta que ciertos
colorantes naturales, según su origen, pueden contener proteínas, como el achiote o el carmín, que
podrían desencadenar alergias (Gautam, 2016). En particular, no es el colorante en sí el causante de la
reacción adversa, sino la posible presencia de proteínas alérgenas durante su extracción de dichas
fuentes. La cantidad de residuos de estas proteínas dependerá del método de extracción utilizado. Se
han reportado otras reacciones alérgicas asociadas con colorantes como el azafrán y la enocianina
(Lucas et al., 2001).
Es importante no confundir los colorantes naturales con los colorantes idénticos a los naturales. Estos
últimos son sintetizados químicamente para replicar la estructura química de los colorantes naturales,
pero no provienen de fuentes naturales (Ramesh & Muthuraman, 2018).
En la Figura 1 se muestran ejemplos de estructuras químicas de estos compuestos, los cuales son
comunes en productos alimenticios.
Antes de abordar los beneficios para la salud de los colorantes naturales, es importante considerar el
contexto. El estrés oxidativo celular contribuye al desarrollo de enfermedades cardiovasculares,
neurodegenerativas, diabetes y cáncer, causado por especies reactivas de oxígeno que dañan células y
macromoléculas como proteínas y lípidos. Los antioxidantes inhiben este proceso al reaccionar con las
especies reactivas o al perturbar las reacciones de radicales libres (Damiani et al., 2008). Además, la
inflamación tisular, especialmente en el tracto digestivo, puede ser desencadenada por diversas causas.
Se ha sugerido que el aumento de compuestos oxidantes y el daño oxidativo contribuyen a la
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inflamación de la mucosa intestinal, común en personas con enfermedades como la enfermedad
inflamatoria intestinal (Keshavarzian et al., 2003).
Figura 1. Estructuras químicas de algunos colorantes naturales más utilizados en productos alimenticios
Carotenoides
Los carotenoides, como el β-caroteno, licopeno, luteína y zeaxantina, se extraen de plantas, algas y
bacterias fotosintéticas, siendo esenciales en la fotosíntesis y funcionando como antioxidantes (Maoka,
2020). La gama de colores que presentan, desde el rojo hasta el amarillo, se debe a su estructura
molecular; por ejemplo, un mayor contenido de β-carotenos produce una coloración naranja en los
alimentos (Bechtold & Mussak, 2009; Britton et al., 2009). El consumo de carotenoides a través de
frutas y verduras puede reducir el riesgo de enfermedades crónicas como cardiovasculares,
neurodegenerativas, diabetes y cáncer, al combatir el estrés oxidativo (Soukoulis & Bohn, 2018).
Además de actuar como colorantes, los carotenoides poseen propiedades antiinflamatorias,
antioxidantes y capacidad para mejorar la inmunidad (Li et al., 2022; J. Zhang et al., 2014). También,
se ha demostrado que la astaxantina, es efectiva para reducir los niveles de glucosa y colesterol en
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sangre en ciertos tipos de diabetes, como la inducida por antibióticos como la estreptozocina (Li et al.,
2022).
Estos compuestos, que son liposolubles, han demostrado tener efectos protectores contra la radiación
ultravioleta, lo que los convierte en agentes útiles para la protección de la piel (Stahl & Sies, 2012). Los
carotenoides desempeñan un papel vital como suplementos vitamínicos, ya que el β-caroteno es
precursor de la vitamina A, y también sirven como fuente de agentes antitumorales (Sunday N. Okafor
et al., 2016). De hecho, compuestos colorantes como los β-carotenos, licopenos, astaxantinas y
fucoxantinas han demostrado tener propiedades anti proliferativas y proapoptóticas ante células
cancerígenas. Esto se logra debido a que algunos compuestos tienen efecto directo en las vías que usan
las células cancerígenas para reproducirse (Li et al., 2022).
Antocianinas
Las antocianinas, pigmentos hidrosolubles pertenecientes a los flavonoides, exhiben una amplia gama
de colores que van desde el rojo hasta el púrpura y el azul, siendo su tonalidad particularmente sensible
al pH. La variación en colores está determinada por la cantidad y disposición de los grupos hidroxilo y
metoxilo; una mayor hidroxilación produce tonos azules, mientras que una mayor metoxilación tiende
hacia tonalidades rojas (Garzón, 2008; Grumezescu & Holban, 2017). Estos compuestos se encuentran
en las vacuolas de células vegetales de diversas frutas, flores y hortalizas como el maíz morado, las
fresas, la jamaica, la col morada, el betabel, la mora azul y el rábano, sin embargo, no aportan sabor ni
olor (Mendoza-Rodríguez et al., 2017; Rabanal-Atalaya & Medina-Hoyos, 2021). Químicamente, son
glicósidos de antocianidinas derivados del 2-fenilbenzopirilio, que contienen anillos aromáticos
separados por un oxígeno formando un anillo heterocíclico de seis miembros (Mendoza-Rodríguez
et al., 2017).
Además de su función como colorantes, las antocianinas han sido estudiadas por sus propiedades
nutracéuticas, mostrando efectos preventivos contra el estrés oxidativo, enfermedades crónicas y cáncer
(Alvarado Gómez et al., 2016; Arrazola et al., 2014). Por ejemplo, la cianidina 3-O-glucósido, una
antocianina presente en muchas frutas, ha demostrado combatir la obesidad, tener efectos
antiinflamatorios, antioxidantes y propiedades antitumorales (Albuquerque et al., 2021).
pág. 4594
Esto se atribuye a que, ciertos compuestos en las plantas, como los fenólicos, son importantes en la
resistencia a enfermedades. Cuando hay un desequilibrio entre el estrés oxidativo y las enzimas
antioxidantes, se incrementa el riesgo de enfermedades como cáncer, trastornos autoinmunes,
envejecimiento y enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas (Al-Rimawi et al., 2016).
Además, las antocianinas han mostrado ser efectivas en la inhibición de la absorción de lípidos y la
regulación del metabolismo lipídico (Li et al., 2022).
Betalaínas
Las betalaínas son pigmentos que se encuentran en animales, hongos y diversas plantas, como los
nopales, las acelgas, las tunas y el amaranto. Estos pigmentos se distinguen por sus tonos rojos, púrpuras
y amarillos (Grumezescu & Holban, 2017; Polturak & Aharoni, 2018). Estos compuestos, hidrosolubles
y con un núcleo nitrogenado único llamado ácido betalámico, se dividen en dos grupos principales: las
betacianinas, de color violeta, y las betaxantinas, de tonalidades naranjas o amarillas (Polturak et al.,
2016).
Las betalaínas son valoradas en la industria alimentaria y como suplementos dietéticos debido a sus
propiedades antioxidantes y estabilidad, independientemente del pH (Guerrero-Rubio et al., 2020).
Además, han mostrado beneficios para la salud al proteger contra el estrés oxidativo y la inflamación
(Gómez-Maqueo et al., 2020).
La ingeniería metabólica ha facilitado la producción sostenible de betalaínas en plantas y
microorganismos, abriendo nuevas aplicaciones en diversos campos, desde la biotecnología hasta la
salud (Kugler et al., 2004; Lozano-Navarro et al., 2018). El conocimiento de los mecanismos de síntesis
de betalaínas ha mejorado la generación de colorantes naturales y la estabilidad de los alimentos (Wu
et al., 2019).
Clorofilas
Las clorofilas, pigmentos verdes presentes en plantas, algas y cianobacterias, son fundamentales en la
fotosíntesis, capturando la energía luminosa y convirtiéndola en energía química. Los tipos más
comunes son las clorofilas a y b, responsables del color verde de las hojas (Hardo Panintingjati
Brotosudarmo et al., 2018).
pág. 4595
Estas moléculas complejas consisten en un anillo porfirínico con un átomo de magnesio en el centro,
unido a una cadena hidrófoba de fitol para su solubilidad en lípidos (Viera et al., 2021). Absorben la luz
en las regiones azul y roja del espectro electromagnético, reflejando la luz verde (Liu et al., 2018).
Algunos alimentos ricos en clorofilas son brócoli, lechuga, espinacas y pimientos (Grumezescu &
Holban, 2017). Estudios sugieren propiedades antioxidantes, antimutagénicas y antigenotóxicas,
además de posibles efectos neuroprotectores y antiinflamatorios, haciendo que sean beneficiosas para
la salud (Acidri et al., 2020; Chen & Roca, 2018; Perez-Galvez et al., 2018).
Sostenibilidad en la industria alimentaria
La tendencia del mercado y de los consumidores se inclina hacia productos naturales, seguros y
sostenibles, conceptos fundamentales para garantizar la seguridad alimentaria. Al considerar la
sostenibilidad de un producto alimenticio, es esencial evaluar aspectos como su conveniencia y
eficiencia de uso, su precio, su aceptación sensorial y su disponibilidad de obtención (Baldwin, 2011).
La tendencia hacia las etiquetas verdes (green label), asociadas con productos de origen agrícola natural,
refleja la percepción generalizada de que estos productos son más saludables que los artificiales, lo que
ha llevado a la industria alimentaria a reformular productos para cumplir con estas expectativas del
mercado (Asioli et al., 2017).
Al considerar los colorantes naturales, es esencial examinar sus fuentes de obtención, que pueden ser
plantas o animales, y evaluar el impacto ambiental y ético de su cultivo o cría. Además, se debe tener
en cuenta si estas prácticas afectarán el costo y la accesibilidad del producto en el mercado objetivo. La
naturalidad del producto se mide por la cantidad de procesamiento que experimenta, sin descuidar su
estabilidad ante la degradación y los métodos de conservación (Gebhardt et al., 2020).
La Tabla 2 presenta una amplia variedad de compuestos colorantes comunes junto con sus colores
correspondientes y las fuentes naturales de donde se obtienen (Pino & Vergara H., 2022; Pino Q &
Zamora, 2018). Esta diversidad refleja la riqueza de ingredientes naturales utilizados en la producción
de colorantes, con productos como la cúrcuma, el achiote y las algas espirulinas desempeñando roles
clave. Además de su importancia en la industria alimentaria, estos compuestos también tienen
aplicaciones en cosméticos y farmacéuticos, y muchos poseen beneficios para la salud, lo que subraya
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su relevancia tanto cultural como nutricional en diversas sociedades, subrayando la riqueza de colores
que la naturaleza ofrece y su relevancia en la vida cotidiana.
Tabla 2. Compuestos colorantes más comunes y sus fuentes de obtención.
Compuesto
Materias primas
Xantofilas
Pimientos amarillos
Curcumina
Cúrcuma
Luteína
Cempasúchil
Bixina
Semilla de achiote y camote naranja
Betacarotenos
Zanahoria, naranja y algas
Licopeno
Capsantina
Capsorrubina
Tomate, pimientos rojos y paprika
Ácido carmínico
Cochinilla del carmín
Betanina
Betabel
Antocianinas
Camote morado, uva tintorera y maíz
morado
Clorofila
Espinaca y alfalfa
Espirulina
Alga espirulina
Melanoides
Caramelo, malta y manzana
Métodos de obtención de colorantes naturales
Frente a la amplia gama de colorantes naturales disponibles, se emplean diversas técnicas para optimizar
su extracción según sus propiedades fisicoquímicas. En este sentido, los colorantes naturales se pueden
clasificar según su solubilidad en pigmentos hidrosolubles, solubles en alcohol y liposolubles. El
conocimiento de la solubilidad de estos pigmentos resulta esencial para seleccionar los solventes
adecuados en su extracción. Aunque los métodos de separación por solventes continúan siendo válidos,
ya que se fundamentan en las diferentes solubilidades de los compuestos activos, también existen otras
técnicas como la cristalización (Prado et al., 2020; Salauddin Sk et al., 2021).
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Extracción por solventes
Es un método simple que no requiere equipo costoso. Los compuestos hidrosolubles se extraen
típicamente con agua o solventes orgánicos hidrofílicos como alcoholes (etanol, metanol) o acetona. El
éxito del solvente depende de su afinidad con la estructura química del colorante. Por ejemplo, la bixina
de la semilla de achiote se ha extraído con acetona, hidróxido de potasio acuoso al 2% y cloroformo,
siendo el hidróxido de potasio acuoso al 2% el más eficaz, confirmado por espectroscopía infrarroja.
Otros factores como el tiempo, la temperatura y el equipo también son relevantes (Narváez V & Mena
P., 2015; Salauddin Sk et al., 2021). Solventes como acetona, éter, etanol o metanol se emplean para
extraer pigmentos vegetales, siendo efectivo para clorofilas, carotenoides y antocianinas (Dunn et al.,
2004).
Extracción acuosa
Es un método convencional y simple utilizado para compuestos que pueden destilarse sin alterar su
estructura molecular. Las sustancias pueden ser arrastradas por el vapor de agua y, luego de la
condensación, se aíslan mediante un separador de aceite y agua para separar el agua y obtener el
componente deseado. Un estudio centrado en las flores de la especie Tagetes erecta L., conocida en
México como cempasúchil, ha demostrado la eficacia de la extracción de los carotenoides de esta planta
mediante extracción acuosa, describiendo un procedimiento sencillo y rápido (Guinot et al., 2008;
Hussain et al., 2023; Salauddin Sk et al., 2021).
Extracción enzimática y fermentación
Existen enzimas que pueden acelerar la descomposición de ciertos tejidos y liberar los pigmentos. En
el caso de los chiles, el rendimiento de extracción de carotenoides está vinculado al grado de hidrólisis
enzimática en las paredes celulares. Por esta razón, el empleo de enzimas mejora la eficacia del proceso
de extracción (Salauddin Sk et al., 2021; Salgado-Roman et al., 2008).
Extracción por ultrasonido
La combinación de ultrasonido con la extracción de solventes aumenta la frecuencia y velocidad de las
moléculas del material, así como la penetración del solvente. En un estudio comparativo en varias
plantas (Acacia decurrens, T. erecta L., Punica granatum, Mirabilis jalapa y Celosia cristata), el
ultrasonido demostró una mayor eficiencia como pretratamiento antes de la extracción con solventes,
pág. 4598
facilitando la liberación de pigmentos y compuestos bioactivos al romper las paredes celulares. Esto
resulta en una extracción más completa y eficiente de los colorantes naturales, preservando sus
propiedades antioxidantes y estabilidad, lo que da como resultado extractos de mayor calidad y pureza
(Kumar et al., 2023; Salauddin Sk et al., 2021; Sigurdson et al., 2017; Sivakumar et al., 2011).
Extracción alcalina y ácida
Estos métodos implican el uso de ácidos o bases para extraer los pigmentos de materiales vegetales, lo
que puede influir en la selectividad y eficiencia de la extracción. En compuestos que contienen
glucósidos en su estructura, el empleo de ácidos y bases débiles facilita el proceso de extracción
mediante la hidrólisis de los glucósidos. Para pigmentos con grupos fenólicos, la extracción con bases
arroja mejores resultados; no obstante, se debe tener en cuenta la sensibilidad de ciertos colorantes al
pH, lo que podría disminuir el rendimiento del color (Salauddin Sk et al., 2021). Por otro lado, la
extracción ácida se utiliza para extraer ciertos tipos de colorantes, como los pigmentos rojos de la
familia de las antraquinonas. Los ácidos fuertes, como el ácido clorhídrico, pueden ser efectivos para
la extracción de estos colorantes, pero pueden ser desventajosos para los tintes amarillos, como los
flavonoides, que pueden descomponerse en ácido fuerte. La extracción ácida puede ser selectiva y eficaz
para ciertos tipos de colorantes, dependiendo de su estructura química y estabilidad en medios ácidos
(X. Zhang & Laursen, 2005).
Estabilidad de los colorantes naturales
La estabilidad de los colorantes naturales en alimentos puede variar según el tipo de pigmento, la matriz
alimentaria, y las condiciones de procesamiento y almacenamiento. Es un aspecto crítico debido a su
impacto en la calidad y apariencia de los productos. Estos colorantes son sensibles a la luz, oxígeno,
exposición a iones metálicos, temperatura, pH y contenido de azúcares, lo que afecta su estabilidad y la
vida útil de los alimentos (Prajapati & Jadeja, 2022).
Temperatura
El incremento de la temperatura puede provocar la degradación de los pigmentos, lo que resulta en una
pérdida de color y en una disminución de la actividad antioxidante de los colorantes naturales. Algunos
estudios han demostrado que ciertos colorantes naturales, como las antocianinas, los carotenoides y los
betalaínas son sensibles al calor, lo que puede ocasionar una pérdida del color y de su capacidad
pág. 4599
antioxidante (Oplatowska-Stachowiak & Elliott, 2017). Debido a que la temperatura se considera uno
de los factores más críticos que influyen en la estabilidad de los colorantes naturales en alimentos, es
importante controlarla cuidadosamente durante el procesamiento y el almacenamiento.
pH
El pH del medio puede influir en la estructura molecular de los pigmentos naturales. Algunos colorantes,
como las antocianinas, pueden cambiar de color en función del pH, lo que se conoce como
halocromismo. Por ejemplo, las antocianinas pueden mostrar diferentes tonalidades de color en función
del pH del medio, lo que puede afectar su estabilidad y apariencia en los alimentos (Priyadarshi et al.,
2021). En soluciones con pH por debajo de 2, las antocianinas con pigmento rojo suelen ser demasiado
estables debido al ion flavilio, cuando el medio es alcalino el ion sufre un ataque nucleofílico por el
agua que produce pseudocarbinol a un pH de 4.5. Mientras que a pH de 8 o mayor, se presentan formas
quinoidales que dan el color morado; sin embargo, son fácilmente degradados por el oxígeno (Molina
et al., 2023). Por otro lado, se ha observado que las betalaínas son especialmente adecuadas para
alimentos con un pH entre 3 y 7, como productos lácteos, donde la coloración con antocianinas suele
ser menos efectiva (Priyadarshi et al., 2021). Por lo tanto, comprender el efecto del pH en la estabilidad
de los colorantes naturales es fundamental para garantizar la calidad y la apariencia de los productos
alimenticios que contienen estos colorantes.
Luz y oxígeno
La exposición a la luz, especialmente a los rayos UV u otras fuentes ionizantes, puede inducir
inestabilidad en las moléculas de antocianinas. Este efecto se intensifica en presencia de oxígeno
molecular (Molina et al., 2023). En la degradación de carotenoides, dos reacciones principales son la
isomerización y la oxidación. La isomerización, que ocurre a altas temperaturas, puede causar una leve
pérdida de color. Por otro lado, la luz induce la fotooxidación de los carotenoides, generando especies,
posiblemente cationes radicales, que afectan su estabilidad molecular. Además, la luz puede excitar
sensibilizadores como las clorofilas, produciendo oxígeno singlete (Boon et al., 2010).
pág. 4600
Iones metálicos
Algunos iones metálicos pueden estabilizar los pigmentos como cofactores, mientras que otros pueden
degradar los colorantes. La formación de complejos entre ciertos iones metálicos y los colorantes
naturales puede contribuir a su estabilización y protección contra la degradación. Por ejemplo, ciertos
metales como Al
3+
y Fe
3+
han demostrado mejorar la estabilidad y la intensidad del color de las
antocianinas en un rango de pH neutro a alcalino, brindando una amplia gama de colores vibrantes,
como violetas, azules y verdes, con mayor estabilidad en productos alimenticios con pH neutro o
ligeramente alcalino, como leche, batidos, helados y cremas, lo que podría impulsar tecnologías
innovadoras para obtener colores intensos a partir de fuentes naturales, en línea con la creciente
demanda de etiquetas limpias en la industria alimentaria (Tang & Giusti, 2020). Por otro lado, algunos
iones metálicos pueden acelerar la degradación de los colorantes naturales. La presencia de ciertos
metales puede provocar reacciones no deseadas que resultan en la pérdida de color y en la disminución
de la estabilidad de los pigmentos en los alimentos, tal es el caso de las clorofilas (Ferruzzi et al., 2002).
Para mejorar la estabilidad de los colorantes naturales en alimentos, se han investigado diferentes
estrategias, como la encapsulación, el uso de coadyuvantes tecnológicos y la optimización de las
condiciones de procesamiento (Gomes et al., 2021). La encapsulación de los colorantes naturales en
matrices protectoras puede ayudar a proteger los pigmentos de factores externos y mejorar su estabilidad
durante el almacenamiento (Luzardo-Ocampo et al., 2021; Viera et al., 2019). Además, la adición de
agentes estabilizantes, como antioxidantes naturales, puede contribuir a preservar la intensidad del color
y las propiedades funcionales de los colorantes naturales en los alimentos (Cortez et al., 2017; Martins
et al., 2016).
La técnica de microencapsulación, cada vez más común en la química de alimentos, ofrece una solución
efectiva para mejorar la estabilidad y controlar la liberación de compuestos en productos alimenticios.
La elección de la pared del microencapsulado, típicamente un polímero de baja viscosidad y estable a
diferentes pH, es crucial. Se emplean diversos materiales, como almidones, gomas, proteínas y lípidos.
Por ejemplo, el mucílago de semilla de chía combinado con maltodextrina se ha utilizado exitosamente
para encapsular betanina en jugo de betabel, demostrando una alta retención del pigmento ante
variaciones de pH y temperatura (Antigo et al., 2020; Ribeiro & Veloso, 2021). Asimismo, estudios
pág. 4601
sobre la microencapsulación de norbixina y curcumina con maltodextrina han revelado una buena
estabilidad de los pigmentos ante cambios ambientales, destacando la eficacia de la maltodextrina como
material de encapsulación frente a la oxidación, especialmente relevante para pigmentos naturales
susceptibles a este proceso (Sousdaleff et al., 2013).
Uso y regulación de los colorantes naturales en la industria alimentaria
La Tabla 3 presenta una variedad de colorantes naturales y sus usos comunes en la industria alimentaria,
destacando su preferencia creciente debido a la percepción de mayor seguridad y calidad en
comparación con los colorantes sintéticos. Su amplia gama de aplicaciones refleja su versatilidad y el
potencial para impulsar tendencias hacia una alimentación más saludable y sostenible, lo que sugiere
un futuro prometedor para su uso en la industria alimentaria. Además de ofrecer una alternativa más
saludable, estos colorantes cumplen con regulaciones alimentarias para garantizar su seguridad. Por
ejemplo, la FDA (Food and Drug Administration) emplea los criterios de certificado y libre de
certificado para clasificar los colorantes, evaluándolos en función de su identidad y grado de pureza, y
distinguiendo entre sintéticos y naturales (Sigurdson et al., 2017). En México, la NOM-119-SSA1-1994
establece especificaciones sanitarias para los colorantes orgánicos naturales (Diario Oficial de la
Federación, 1995).
A nivel de investigación, se han realizado estudios sobre el uso de colorantes naturales en el desarrollo
de alimentos. Por ejemplo, el polvo extraído de la jamaica (Hibiscus sabdariffa L.) fue evaluado como
aditivo de colorante natural en dulce de leche, revelando un aumento significativo en la actividad
antioxidante en comparación con un estudio previo que utilizó jengibre rojo. El análisis del espacio de
color CIE-LAB mostró que el extracto de flor de jamaica incrementó el brillo del color (L*) de manera
proporcional a la cantidad añadida, así como los valores en el espectro rojo (a*) y amarillo (b*), lo que
sugiere una influencia directa de las antocianinas presentes en el extracto (Ekie & Evanuarini, 2020).
En otro estudio sobre un queso brasileño con sabor a jamón, se empleó extracto de betabel irradiado
como colorante natural con el fin de prolongar su vida útil. Este fue comparado con el carmín obtenido
de cochinillas, reconocido por su elevado costo y dificultades en su obtención. Aunque el análisis
sensorial no reveló diferencias significativas en sabor y apariencia entre ambos colorantes, se observó
una ligera preferencia por el carmín. Sin embargo, los autores contrastan estos hallazgos con resultados
pág. 4602
obtenidos en helado de fresa, donde el colorante a base de betabel fue preferido sobre el carmín de
cochinilla, sugiriendo una alternativa más sostenible y económica al carmín en este contexto (Junqueira-
Goncalves et al., 2011).
El uso del extracto de betabel como colorante para carne ha sido objeto de estudio debido a su riqueza
en diversos compuestos activos como betalaínas, carotenoides y flavonoides, lo que lo convierte en una
alternativa prometedora a los colorantes artificiales convencionales. Las betalaínas mantienen su
estabilidad en un amplio rango de pH (3-7), lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones
en alimentos dentro de este intervalo. Además, se ha investigado el efecto del polvo de betabel y del
extracto fermentado en la reducción de nitritos residuales, ofreciendo perspectivas interesantes para la
industria cárnica (Domínguez et al., 2020). Estudios sobre el contenido de betabel fermentado en carne,
junto con ácido ascórbico, sugieren una alternativa viable a los nitritos sintéticos en el desarrollo del
color en embutidos cárnicos (Choi et al., 2017).
El extracto de semilla de achiote se emplea comúnmente como colorante en productos como
mantequilla y queso. Un estudio examinó la estabilidad de la bixina, su principal compuesto, en estos
productos y otros, como crema pastelera y glaseado. Se utilizó una formulación de propilenglicol
soluble en aceite/agua junto con la bixina en todos los productos, logrando una recuperación promedio
del 90-98% de la bixina. Durante un periodo de seis meses, se observaron cambios significativos en el
color y la recuperación de la bixina. En general, esta formulación ofreció un color amarillo atractivo y
bien aceptado para los productos evaluados (Sathiya Mala et al., 2015).
Por lo tanto, la investigación y el uso de colorantes naturales en la industria alimentaria presentan un
panorama prometedor en términos de seguridad, calidad y sostenibilidad. La preferencia creciente por
estos colorantes, como se refleja en la Tabla 3, responde a una demanda del mercado en busca de
alternativas más saludables y respetuosas con el medio ambiente.
pág. 4603
Tabla 3. Colorantes naturales: origen, color y usos comunes
Colorante
Origen
Color
Usos comunes
Curcumina
Cúrcuma
Amarillo
anaranjado
Mostaza, salsas y productos de
panadería.
Betalaína
Betabel
Rojo
Jugos, sopas, helados y productos
de confitería.
Bixina
Semillas del árbol de
achiote
Amarillo
anaranjado a rojo
Quesos, mantequilla, dulces y
embutidos.
Clorofila
Pigmento de plantas y
vegetales verdes
Verde
Chicles, caramelos, helados y
productos horneados.
Antocianinas
Pigmentos presentes en
frutas y vegetales (frutos
rojos, uvas y col morada)
Rojo, púrpura,
azul
Jugos, productos lácteos, dulces y
helados.
Caramelo
Azúcar calentado
Marrón oscuro
Refrescos, salsas, productos de
panadería y cerveza.
FAO/WHO, 2020; Pino & Vergara H., 2022
Desafíos ético-ambientales y económicos en la obtención de ingredientes naturales
La obtención de ingredientes naturales plantea desafíos ético-ambientales, como la posibilidad de
sobreexplotación de recursos. Se ha estudiado cómo clasificar las fuentes de obtención según su
sostenibilidad, considerando indicadores como el rendimiento de los procesos de extracción y síntesis,
así como el impacto ambiental en términos de consumo de agua y energía, donde menos consumo se
asocia con una mayor sostenibilidad (Gebhardt et al., 2020; Saxena & Raja, 2014). En el ámbito
económico, la variabilidad en el contenido y calidad de los pigmentos depende de diversos factores,
como la edad y parte de la planta o animal de origen, así como las condiciones agroclimáticas. Los
precios de los colorantes deben reflejar estos aspectos, además de la disponibilidad de la fuente y la
demanda del mercado, manteniéndose accesibles para cumplir con las demandas del consumidor
(Saxena & Raja, 2014). Sin embargo, la demanda de industrias que utilizan colorantes naturales a
menudo supera la capacidad de producción de las fuentes, que generalmente contienen un bajo
pág. 4604
porcentaje del pigmento y requieren procesamiento para preservar su color (Gebhardt et al., 2020;
Saxena & Raja, 2014).
CONCLUSIONES
Esta contribución proporcionó un panorama general de las aplicaciones y ventajas de los colorantes
naturales en la industria alimentaria, resaltando su importancia en un contexto de creciente demanda de
productos más seguros, sostenibles y saludables. Fue analizada la clasificación de los colorantes
naturales, como carotenoides, antocianinas, betalaínas y clorofilas, y fue evidenciado su potencial como
colorantes con propiedades nutracéuticas y beneficios para la salud, incluida la prevención de
enfermedades crónicas y el cáncer. La microencapsulación fue destacada como un método esencial para
mejorar la estabilidad de estos pigmentos frente a factores ambientales adversos, asegurando así su
viabilidad en diversas aplicaciones alimentarias.
Además, se examinó la sostenibilidad de los colorantes naturales, considerando desafíos ético-
ambientales y económicos como la sobreexplotación de recursos y la variabilidad en la calidad de los
pigmentos. A pesar de estos obstáculos, su uso está en línea con regulaciones internacionales y las
expectativas de los consumidores hacia productos más naturales. En contraste, los colorantes
artificiales, ampliamente utilizados, enfrentan crecientes restricciones y preocupaciones en seguridad,
incluyendo riesgos de hipersensibilidad y problemas hepáticos, con regulaciones que varían entre
países, lo que refleja la complejidad de su gestión a nivel global.
Finalmente, la transición hacia el empleo de colorantes naturales redundará en beneficios para los
consumidores y la salud pública, además de fomentar prácticas de producción más sostenibles y éticas,
en consonancia con las tendencias globales hacia una alimentación saludable y la responsabilidad
ambiental.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la Universidad Autónoma del estado de Hidalgo (UAEH) y al Sistema Nacional
de Investigadoras e Investigadores (SNII-CONAHCyT) por el soporte brindado.
pág. 4605
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