Informe 1_medida De Color 1x3v2a

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD TECNOLÓGICA Programa de Doctorado de Ciencia y Tecnología de Alimentos

INFORME LABORATORIO 1

MEDIDA DE COLOR DE LOS ALIMENTOS

CURSO

:

PROPIEDADES FISICAS Y ESTRUCTURALES DE LOS ALIMENTOS

ALUMNO

: ALEJANDRO COLOMA PAXI

PROFESORA

: Dra. MARIA JOSE GALOTTO LOPEZ

Santiago, Julio 2010

MEDIDA DE COLOR DE LOS ALIMENTOS ALEJANDRO COLOMA1 Estudiante del Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos Universidad de Santiago de Chile, Avda. Libertador Bernardo O`Higgins 3363 Estación Central · Santiago · Chile · Teléfono/Fax 7764796 1

RESUMEN La manzana es una fruta que posee gran potencial comercial, sin embargo el fenómeno de pardeamiento enzimático es un problema de primera magnitud que causas de pérdida de calidad y valor comercial, durante el pelado, cortado, así como en sus derivados y productos procesados (zumo, extractos). Por lo que se platea determinar la magnitud de variación de color en un instante de una hora al ser expuesto a la atmosfera. Los controles realizados incluyeron la determinación instrumental del color a través de los parámetros L*; a*; b* (CIE Lab). Los resultados obtenidos demuestran la existencia de diferencias significativas entre la muestra inicial y la muestra pardeada. INTRODUCCION El color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le envían los fotorreceptores de la retina del ojo y que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético. El color es uno de los parámetros de calidad más importante de un alimento. Ejerce una gran influencia a la hora de elegir un alimento dado que es el primer atributo que percibe el consumidor, pero también será utilizado como parámetro de control por el fabricante o productos de alimentos durante el procesado, transporte y almacenamiento. En la vida diaria, estamos rodeados por la naturaleza y por objetos que tienen colores bien conocidos, por ejemplo: la manzana roja, el cielo azul, el pasto verde, la casa blanca, el carro gris, la puerta café, etc. Sin embargo existen diferencias de observación que pueden definir el mismo color de manera diferente, ya que la percepción visual de cada persona varía de acuerdo a su conocimiento, criterio, sensibilidad o experiencia, por lo que para una persona el color del cielo puede ser “azul cielo”; para otra es “azul claro”; o bien; para otra “azul pastel”, aquí ya se está agregando un atributo más al color, por lo que la expresión verbal de los colores es subjetiva y compleja, ya que también hay factores que intervienen en la apariencia de éstos, como son:

la fuente de luz; el observador; el tamaño; el fondo; el ángulo de observación; entre otros. Sin embargo ¿Cómo se puede medir el color numéricamente? ¿se puede expresar de manera exacta? En muchos productos naturales como en la manzana, pera, plátano es característico observar que cuando cortamos y exponemos su carne a la acción del aire, vemos que en unos instantes se oscurece, este proceso se llama oxidación o pardeamiento enzimático, pues es el resultado de la acción del oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos de la fruta, en concreto sobre los fenoles. En la reacción interviene como catalizador una enzima, la polifenol oxidasa (PFO), por la cual los fenoles se combinan con el oxígeno para transformarse en quinonas, que se polimerizan o reaccionan con grupos amino de diferentes compuestos formando compuestos coloridos que reciben el nombre de melaninas y que tienen propiedades antimicrobianas, y que podrían ser un mecanismo de defensa de los vegetales contra infecciones. El fenómeno de pardeamiento de frutos y de vegetales durante el crecimiento, recogida y almacenamiento, así como de sus derivados y productos procesados (zumo, extractos) es un problema de primera magnitud en la industria alimentaria. En general, este fenómeno se reconoce

como una de las principales causas de perdida de calidad y valor comercial. Este pardeamiento puede producir cambios importantes tanto en la apariencia (coloración oscura) como en las propiedades organolépticas de vegetales comestibles. Además el fenómeno de pardeamiento suele ir asociado al desprendimiento de olores y deterioro del valor nutricional. El estudio de los factores que provocan el pardeamiento de los frutos destinadas al consumo humano ha centrado a atención de numerosos investigadores en ka actividad de enzimas involucradas en estos procesos fisiológicos y, sobre todo, de la pilfenol oxidasa (PPO), que ha sido identificada como la principal responsable del pardeamiento detectado en diversos tejidos vegetales (Remacha et al., 2002) En 1931, al CIE (Comisión Internacional de I ´Eclairage) propuso el diagrama RGB (red, green, blue) para representar cuantitativamente el color de un objeto en términos de la cantidad de cada uno de los primarios que lo componen (figura 1). Debido a que el sistema RGE presenta ciertos inconvenientes de índole matemáticos la CIE propone más tarde el sistema tricromatico XYZ, llamadas coordenadas triestimulo, el inconveniente fundamental de este sistema es la falta de uniformidad, en sentido de cuantificar diferencias entre muestras y estándar (Galotto, 2010). En 1976 la CIE define un espacio de color L*a*b* para obviar el inconveniente anterior. MATERIALES Y METODOS Materia Prima Los frutos de manzana (Malus domestica) se adquirieron en el mercado local de la ciudad de Santiago (Chile), seleccionados utilizando siempre el mismo criterio, es decir, similar estado de madurez, tamaño, firmeza y color. Los frutos se conservaron a 7,0 ± 1,0 °C hasta su evaluación. Luego se cortaron de forma manual en forma de rodajas de 0,5 ± 0,1 cm. Determinación de valores triestímulo Los valores triestímulo de las muestra se determinaron con el colorímetro Konica-Minolta, modelo CR-410 (Figura 1).

Fig. 1. Instrumento de medición Este equipo es de lectura directa sobre muestra, para lo cual las rodajas de manzana fueron puestos sobre una base plana de fondo blanco y sometidos a prueba. Los análisis fueron realizados en sextuplicado informando los valores medios y su desviación estándar. Fue utilizado el ilumínate C y el observador de 2°. Los valores triestímulo X, Y, Z representan las ordenadas de las curvas respectivas y se interpretan como las fracciones de los respectivos colores estándar necesarios para conseguir el color dado Determinación de coeficientes tricromáticos Los valores triestímulo son independientes y requerirían gráficos tridimensionales para determinar cada color se recurre a un artificio matemático introduciendo otras tres magnitudes x,y,z definidas para los colores del espectro, por las expresiones siguientes: X (1) x= X +Y + Z Y (2) y= X +Y + Z Z (3) z= X +Y + Z Donde x, y, z llamados coeficientes tricromáticos, suman la unidad, o sea x + y + z =1 luego constituye un sistema determinado por dos valores independientes, pues el tercero es función de los otros dos. Normalmente se eligen los valores x e y como independientes para determinar z a partir de

aquellos, así esos valores x e y son suficientes para definir el color. Determinación de la longitud de onda dominante Componente de color amarillo/azul La longitud de onda dominantes es un punto cualquiera de la superficie del diagrama de cromaticidad, la longitud de onda dominante se calcula trazando una linea recta que pase por el punto x,y (coeficientes de cromaticidad) para la muestra y el blanco (0.33, 0.33) en un diagrama de cromaticidad. Esta recta corta a la curva lugar del espectro en un determinado punto cuya longitud de onda conocemos y que es la longitud de onda dominante del color.

Croma

Determinación de coordenadas L*, a*, b* Las características cromáticas de pardeamiento de una manzana vienen definidas por las coordenadas colorimétricas o de cromaticidad que son la claridad (L*), componente de color rojo/verde (a*), componente de color amarillo/azul (b*) y por sus magnitudes derivadas que son la croma (C*), el tono (H*) y la cromacidad [(a*,b*) ó (C*, H*)]. Es decir que este sistema de color o espacio CIELab se basa en una representación cartesiana secuencial o continuada de 3 ejes ortogonales L*, a* y b* (Fig. 2) Donde la coordenada L* representa la claridad (L* = 0 negro y L* = 100 incoloro), a* componente de color rojo/verde (a*>0 rojo, a*<0 verde) y b* componente de color amarillo/azul (b*>0 amarillo, b*<0 azul). Claridad Su símbolo es L* y se define según la función matemática siguiente: 13 Y  L* = 116  Y   −16  n (4) Directamente relacionada con la sensación visual de luminosidad. Componente de color rojo/verde Su símbolo es a* y se define según la función matemática siguiente:  X 1 3  Y 1 3   −    a* = 500   X n   Yn  

Su símbolo es b*. y se define según la función matemática siguiente:  Y 1 3  Z 1 3    b* = 200   −  (6)  Yn   Z n   El conjunto a*, b* recibe el nombre de Cromaticidad y junto con la Claridad definen el color de un estímulo.

(5)

El símbolo del tono es C* y se define según la función matemática siguiente:

C * = a *2 + b *2

(7)

Tono El símbolo del tono es H*, su unidad es el grado sexagesimal (º), y se define según la función matemática siguiente:

 b* H = a r c t g  a* *

(8)

Diferencia de tono entre manzanas no pardeada y la pardeada

[]

El símbolo es ΔH* y se define según la función matemática siguiente:

∆ H*= (∆ E*) − (∆ L*) − (∆ C*)

1 / 2 222

(9)

Diferencia de color global entre manzanas no pardeada y la pardeada El símbolo es ΔE* y se define según las funciones matemáticas siguientes:

[]

∆ = (∆ LE *) + (∆ a*) + (∆ b*)

1 / 2 222

[]

= (∆ L*) + (∆ C*) + (∆ H*)

El Croma, C*, tiene el valor 0 para estímulos acromáticos y, por lo general, no pasa de 150 aunque puede superar ese valor para estímulos monocromáticos. El Tono angular, H*, varía entre 0º y 360º y para estímulos acromáticos (a* = 0, b* = 0) es una magnitud no definida. RESULTADOS Y DISCUSIONES

(10)

2 2 2 1/ 2

Xn, Yn, Zn corresponden a la suma para cada longitud de onda de cada una de las coordenadas del sistema iluminante – observador. Para iluminante C y observador 2º: Xn=98,074 Yn=100 Zn=118,23 Para iluminante C y observador 10º: Xn=97,287 Yn=100 Zn=116,147

En el Cuadro 1 se presenta los resultados de la determinación de los valores tricromáticos de la manaza no pardeada (t=0) y pardeada (t=1), en donde se observa que los valores de las coordenadas X, Y, Z disminuyen cuando el tiempo de exposición se incrementa a una hora, esto nos da clara muestra que hubo variación por efecto de pardeamiento enzimático en las manzanas Cuadro 1: Valores tricromáticos de la manzana pardeada y no pardeada Rep.

Manzana no pardeada (t=0)

Manzana pardeada (t=1 h)

X

Y

Z

X

Y

Z

1 2 3 4 5

55,25 54,18 57,66 58,23 58,12

59,96 58,96 62,10 62,76 62,45

41,41 41,26 44,23 44,73 43,56

44,46 44,03 49,00 50,09 47,57

45,75 45,44 50,68 52,02 48,79

24,34 25,11 29,00 30,53 26,64

6

55,67

60,10

41,43

46,47

47,98

26,76

En el Cuadro 2 se presenta los resultados de cálculo de coeficiente de cromaticidad, en donde se observa que para manzanas recién cortadas tienes valores promedios de x = 0.352; y = 0,381; z = 0,267, esto significa que este color en concreto contiene un 35,2% de x, un 38,1% de y, un 26,7% de y. Como x se corresponde de modo aproximado al rojo, y al verde y z al azul, se puede pensar que se trata de un verderojizo de un factor de luminancia Y a mitad del blanco y el negro. Como x + y + z = 1, se deduce que son suficientes dos de los valores colorimétricos relativos; en la práctica los dos utilizados son x e y. Con estos dos valores es posible construir un diagrama bidimensional como el siguiente. Cuadro 2: Coeficientes de cromaticidad

Figura 2: Espacio de color CIELAB

Rep. 1 2

Manzana no pardeada (t=0) x y z 0,353 0,351

0,383 0,382

0,264 0,267

Manzana pardeada (t=1 h) x y z 0,388 0,384

0,399 0,397

0,212 0,219

3 4 5 6 ẍ s

0,352 0,351 0,354 0,354 0,352 0,0014

0,379 0,379 0,380 0,382 0,381 0,0017

0,270 0,270 0,265 0,264 0,267 0,0028

0,381 0,378 0,387 0,383 0,383 0,0037

0,394 0,392 0,397 0,396 0,396 0,0025

0,225 0,230 0,217 0,221 0,221 0,0063

En la Figura 3 se presenta la representación gráfica de los valores promedios de coeficiente de cromatidad de la manzana no pardeada y la manzana pardeada por exposición al aire natural, el punto de la izquierda corresponde al blanco (0.33, 0.33), en el medio es de la manzana sin pardearse (0.352, 0.382) y en la derecha esta lo que corresponde a la manzana pardeada (0.383, 0.396), en donde se observa clara muestra de variación de color con referencia al blanco, así lo mismo entre las dos muestras.

Pardeada

575 nm

475 nm

En el Cuadro 4 se presenta los resultados de parámetros CIE Lab, donde se observa que la claridad disminuye de 82,40± 0,85 a 75,08± 1,64, esto

nos afirma que el tiempo de exposición al aire libre afecta en el color de la manzana por efecto de pardeamiento enzimático, el componente croma aumenta de 29,42± 0,50 a 35,83± 0,91, esto nos indica que se ha oscurecido la muestra y similarmente ocurre con el tono. El fenómeno de pardeamiento de frutos y vegetales durante el crecimiento, almacenamiento y procasado, es un problema de primera magnituid en la industria alimentaria y se reconoce como una de las principales causas de pérdida de calidad. Este pardeamiento produce cambios importantes tanto en la apariencia (colores oscuros)como en las propiedades organolépticas (sabor, textura) de vegetales comestibles, y además suele ir asociado al desprendimiento de olores y efectos negativos sobre el valor nutricional (Amiot y col., 1992; Chen y col., 2000). Cuadro 4: Parámetros de color CIE Lab Parámetros Claridad (L*) Componente de color rojo /verde (a*) Componente de color amarillo /azul (b*) Croma (C*) Tono (H*)

Fig 3. Representación en el diagrama de cromaticidad CIE el color de la Manzana fresca (___) y pardeada (----)

En el Cuadro 3 se presenta los resultados de longitud de onda dominante y longitud de onda complementaria para las manzanas no pardeada y la manzana pardeada, en donde se observa la variación de ambas características, la longitud de onda dominante aumenta y la complementaria también aumenta. Cuadro 3: Longitud de onda dominante y longitud de onda complementaria Manzana No pardeada

Longitud de onda dominante 570 nm

Longitud de onda complementaria 440 nm

Manzana no pardeada 82,40 ± 0,85 -8,10 ± 0,61

Manzana pardeada 75,08± 1,64 -1,58± 0,50

28,27± 0,57

35,79± 0,94

29,42± 0,50 -74,03± 1,17

35,83± 0,91 -87,46± 0,99

En el Cuadro 5 se presenta la diferencia de tono y diferencia global de color entre las muestras de manzana pardeada y la no pardeada, la variación se dió en 12,37 puntos lo que nos demuestra una clara diferencia de color entre las muestras por efecto de pardeamiento enzimático. Cuadro 5: Diferencia de tono y deferencia global de color entre manzanas la pardeada y la no pardeada Repeticiones Diferencia de Diferencia global tono (∆ H*) de color (∆ E*) 1 13,98 8,69 2 13,28 8,61 3 11,61 6,95 4 10,59 6,46 5 13,06 7,63 6 11,70 7,29 Promedio 12,37 7,60 Desv. estándar 1,27 0,90 CONCLUSIONES

El tiempo de exposición de las manzanas al medio ambiente afecta en la coloración de las manzanas por la presencia aire que ocasiona el pardeamiento enzimático, provocando oscurecimiento. E cromaticidad se observa una clara diferencia de cambio color, variando de 570 a 575 nm de longitud de onda dominante, lo que correponde a un color pardeamiento. Los parámetros CIE Lab muestra un efecto significativo en el cambio de color de la manzanas. REFERENCIAS Castellucci, F. 2006. Determinación de la Características Cromáticas según CIELab. Secreataría de la asamblea General. Director General de la OIV. http://www.gusgsm.com/book/export/html/454 http://www.tesisenxarxa.net/TDX-0329107130937/index_cs.html ANEXOS:

C*, croma

CROMATICIDAD

b*, amarillo

b*=28,27

C*=29,42

H*=-74,03° -a*, verde

a* rojo

H*, tono a*=-8,10 -b*, azul

Fotografía de la muestra

L*, Claridad=82,4

LUMINOSIDAD

b*, amarillo

-a*, verde

a* rojo

-b*, azul

Fotografía del equipo