Acidul carminic

Acidul carminic

Acidul carminic(E 120) este un colorant natural,de culoare rosie, extras din cosenila, prin desecarea corpului insectei femela, Dactylopius coccus Costa.

Este considerat periculos deoarece distruge vitemina B 12 , atunci cand este utilizat in alimente si bauturi de aceea, se recomanda evitarea sa.

Majoritatea intrebuintarilor a acestui colorant natural se afla in cosmetice si industria farmaceutica. Obtinera si purificarea 15515e413p acidului carminic din cosenila naturala(ca insecta neprocesata) este privita ca fiind un proces dificil si complicat.

Alimentele fabricate modern au devenit concerne marete, in ceea ce priveste conservarea aspectului, dar ar putea avea pierderi ale culorii naturale in timpul procesarii. Aditia pastreaza aspectul colorantilor naturali, in timp ce reduce variatiile culorii si creste acceptrea lor de catre consumatori.

Cu toate acestea colorantii in prezent sunt perceputi ca daunatori.

In plus,Uniunea Europeana si Statele Unite au restrictionat folosirea colorantilor sintetici in calitate de aditivi alimentari. Aceste restrictii sporesc utilizarea colorantilor naturali in industria alimentara pentru o varietate de produse ca : deserturi cu gelatina, carne, carnati, preparate din fructe (ex.gemuri,etc), produse marine, sucuri, bauturi necarbogazoase, topinguri, preparate din lapte(ex.iaurt).etc.

Istoric

Insecta cosenila, este nativa din Mexic, America Centrala si Peru. Acolo sunt folosite din secolul X.

Spaniolii sunt fascinati de stacojiu intensitatii culorii, vopselei de cosenila care a fost stralucitor si superior inainte de a fi cunoascuta de europenii in secolul XVI. De fapt dupa aur si argint,cosenila revine cu mai multe cercetari importante din America Centrala.

De 17 secole productia de cosenila a fost o incercare fara succes pentru Europa,in timp ce in coloniile spaniole productia promova cu succes. De aceea aceasta industrie usoara joaca un rol important in dezvoltarea Americii Centrale si de Sud.

Chimie

Acidul carminic este 7-α-D-glucopirozanol-9-10-dihidro-3,5,6,8-tetrahidroxi-1-metil-9,10-dioxi-2-antracen-acid carboxilic, denumire acordata de IUPAC, nomenclatura sistemului.

Figura 1: Structura moleculara a acidului carminic

Acest compus este o glicoliza antrachinonica si contine cativa acizi in centru; primul pas in disociere se gaseste catre acidul carboxilic in pozitia 2 (pk ₀=2,9) care este cel mai acidic loc.

Important pentru aplicatiile tehnologice, este faptul ca acidul carminic este solubil in apa si in alcool. Aceste solutii au culori intrinseci cu valori ale pH-lui sub 7, unde chinonile dupa cum reiese din imagine, in urma unor marete teste au stabilitate ; Astfel la un pH apropiat de 4 prezinta o nuanta de galben, iar la un ph apropiat de 7 o nuanta de violet.

Figure 2: Acidul carminic la diferite pH-uri(7 - 5 -4 si 3)

De asemenea este proprietatea de a forma complexe cu mai multi ioni metalici. Complexarea schimba absorbtia maxima, in siruri vizibile de nuante, cu o crestere aparenta a intensitatii culorii, cand privesti cu ochiul liber.Acidul carminic este insolubil in eter-petrol benzen si cloroform. Acidul carminic se topeste la 135^o C dar poate fi descompus de catre un tratament termic (80^o C,1 h).

Biologie

Superfamilia Coccoidea , de obicei sunt cunoscute ca insecte cosenila, gandaci mancaciosi sau insecte cu solzi; sunt insecte hemiptere care constituie un grup omogen si specializat de insecte fitofage mici.

Ele deasemenea sunt caracterizate de un grad de adaptare la viata parazitara si dovedind un dimorfism sexual extrem.

Figure 3: Cosenila, insecta femela

Familia Dactylopiidae (cosenila) se formeaza numai pe cactus.

Aceste insecte au 3-5 mm in lungime si sunt usor identificate prin prezenta unui tip de bumbac alb, ca invelis, care acopera corpul rosu purpuriu,ce secreta ceara.

Dactylopiidae are o singura clasa mai consistenta si anume Dactylopius ce cuprinde 9 specii.

Familia contine carminul de cosenila, comercial, care este bazat pe cosenila, ca vopsea (culoare) industriala, avand ca spate pentru scopul comercial cactusul Opuntia ficus-indica.

Figure 4: Homeoptera, Coccidae, specia Dactylopius

Dezvoltarea in greutate completa a femelelor, este in jur de 45 mg, pierzand circa 70% din masa corpului prin uscare.

Insectele female au maturitatea sexuala, la varsta de 90-120 zile, chiar inainte sa inceapa depunerea oualor.

Intr-adevar pe disectie si examenul microscopic din colectia proaspata, de concentratie mareata de culoare aparuta poate fi asociata cu un galbenus de ou.

Aceasta poate fi incorporata mai tarziu in tesaturi, a unui embrion si presupune biosinteza culorii, continuand in timpul fazei ramase, descoperirea organismului. Mecanismele biosintetice, ale acidului carminic, sunt in mare masura necunoscute.

Productia de cosenila

Recoltarea de insecte de cosenila se realizeza inca manual si presupune curatirea alb-cenusie din masa corporala a femelelor,prefacuta in pulbere,imediat dupa depunerea oualor.Procesul de baza implica uciderea organismelor si uscarea corpului insectei.

Simpla uscare de catre soare a insectelor,prevede cosenila cenusie care include o pudra din oua clocite si este privita ca fiind de calitate inferioara.

Accelerand uciderea si uscarea artificiala, rezulta mai multe tipuri de cosenila neagra.

Intre 80000 si 100000 de insecte sunt necesare pentru a produce 1kg de cosenila neprelucrata,pentru export.  Cultivarea recoltei in Peru este raportata pe o raza de raspandire de 120-140kg/ha/an.

Exporturile de obicei sunt realizate la nivel inalt de caliate si curatenie. Acestea de obicei implica indepartarea materiei externe prin cernere manuala si cernere si reuscare,daca este necesar sa se ajunga la o umezeala de 12%.

Cateva rapoarte din literatura de specialitate a statelor Mexic si America Centrala afirma o diferentiere facuta intre speciile de cultura si speciile salbatice de insecte. Prima specie de insecte,si anume cea de cultura,este mai vasta si contine mai mult pigment(pana la 21-22%)pe baza uscata.

Specia salbatica de insecte din Peru contine in mod normal cel putin 16% acid carminic.

Procesul industrial

Prelucrarea (si anume recuperarea si purificarea ) acidului carminic de pe cosenila neprelucrata este privita ca un proces complicat si dificil .Curentul industrial produce practici derivate din procedura traditionala, bazata pe formarea complexului cu ioni metalici.

Aceasta strategie poseda cateva dezavantaje si nu este capabila sa transmita o siguranta inalta, purificand procesul cu beneficiu mare.

Centru de Cercetare si Dezvoltare International, acorda un standard industrial pentru procesarea cosenilei, procedeu compus din urmatoarele operatii :

☼ tratarea cosenilei cu solventi organici(ex. Hexanul) ;

☼ macinarea particulelor apropiate ca marime ;

☼ extractia alcalina;

☼ separarea solid-lichid(ex. flocularea si filtrarea);

☼ lacuri insolubile formate cu aluminiu si saruri de calciu;

☼ recuperarea de precipitat(ex. centrifugarea);

☼ resolubilizarea acidului carminic;

☼ concentratia;

☼ formula.

Detaliile privind procedurile comerciale actuale, folosite de fabricantii individuali, apara secretele comertului, excluzand rivalitatea.

Cu toate acestea se cunosate care sunt caracteristicile recoltelor scazute (mai putin de 52%)si de obicei furnizeaza calitatea scazuta a produselor.

Acestia sufera de asemenea din lipsa de forma de robustete, instabilitate datorita multiplelor cotizatii ale factorilor operationali si nonproductibili.

Cosenila si produsii comerciali derivati

Standarde de calitate

»Institutul de Investigatii Tehnologic- Industrial si de Norme Tehnice din Peru» (ITINTEC), a stabilit standardele de caliatate pentru cosenila comerciala si anume aceasta contine : acid carminic(min.17,5%), umiditate (max.13%), concentratie (max.3ppm), si ph(5-5,6).

Acelasi institut impreuna cu Comitele de experti FAO/OMS, pentru aditivi alimentari(JECFA), propune tehnici analitice pentru evaluarea probelor de pigment de cosenila (FAO/OMS,2000).

Parlamentul European si Consiliul Uniunii Europene, specifica in principal utilizarea si limitele pentru fiecare aliment (ex.bauturi 100mg/L ;alimente solide 50-500mg/kg).

Concluzii

Recuperarea si purificarea acidului carminic de la cosenila neprelucrata, este privita ca un proces dificil si complicat. Procesele industriale curente sufera de generatiile intregi, de productii slabe si ireproductibile,lucru sesizat la produsele finale cu o calitate slaba.

Performantele unui proces de purificare pot contribui la cresterea cu 70-90% din costurile totale de productie a unor produse biotehnologice naturale.

Avand in vedere faptul ca procesul de prelucrare si de obtinere a extractului de cosenila este complex si cu costuri de productie mari, colorantul astfel obtinut este utilizat rar in industria alimentara.

Bibliografie :

1.www.infofood.com

 2.Banu, C. ''Aditivi si ingrediente pentru industria alimentara''Editura Tehnica, Bucuresti,2002