Número Especial/ Special Issue
CIENCIA DE ALIMENTOS
pISSN:1390-3799; eISSN:1390-8596
http://doi.org/10.17163/lgr.n38.2023.01
COMPORTAMIENTO SOLVATOCRÓMICO DEL COLORANTE
NATURAL DE MORTIÑO (Vaccinium floribundum Kunth)
SOLVATOCHROMIC BEHAVIOR OF THE NATURAL COLORANT OF BLUEBERRY
(Vaccinium floribundum Kunth)
Tatiana Mora* , Martha Suárez , Carlos Brito y Dennys Almachi
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Central del Ecuador. Código Postal 170521, Quito, Ecuador.
*Autor para correspondencia: tsmora@uce.edu.ec
Manuscrito recibido el 23 de octubre de 2022. Aceptado, tras revisión, el 06 de junio de 2023. Publicado el 1 de septiembre de 2023.
Resumen
El efecto solvatocrómico es la modificación del espectro de absorción de un soluto al variar el solvente. El presen-
te trabajo evaluó las características solvatocrómicas de Malvidina-3-glucósido clorhidrato. El método para obtener
longitudes de onda máxima fue por barridos espectrales. En estándar primario CAS N◦7228-78.6, la variación fue
determinada en mezclas binarias de etanol-agua: 40,55 y 70%v/v. El efecto solvatocrómico al modificar el pH del
solvente (agua) fue evaluado en colorante natural y estabilizado. Los resultados indican que los enlaces hidrógeno
intermoleculares entre Malvidina-3-glucósido y las mezclas binarias de etanol-agua son responsables de los cambios
solvatocrómicos: 565,2586 ±3.2784nm, 472,5498 ±2.5128nm y 457,3589 ±6.2586nm, producidos por las combinacio-
nes analizadas. Al estabilizar antocianinas en una matriz quelante los cambios solvatocrómicos producidos al variar
el pH del solvente agua, son no significativos en comparación con el colorante natural sin estabilizar.
Palabras clave: Malvidina-3-glucósido, metabolitos secundarios, colorante, productos naturales, solvatocromismo,
antocianinas, pectina.
Abstract
The solvatochromic effect is the modification of the absorption spectrum of a solute by varying the solvent. This
research evaluated the solvatochromic characteristics of Malvidin-3-glucoside hydrochloride. The method to obtain
maximum wavelengths was by spectral scanning. In primary standard CAS No. 7228-78.6, the variation was determi-
ned in binary mixtures of ethanol-water: 40,55, and 70%v/v. The solvatochromic effect when modifying the pH of the
solvent (water) was evaluated in natural dye and stabilized. The results suggest that the intermolecular hydrogen con-
nections between Malvidin-3-glucoside and the ethanol-water binary mixtures are responsible for the solvatochromic
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©2023, Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador.
Número Especial/ Special Issue
CIENCIA DE ALIMENTOS Mora, T., Suárez, M., Brito, C. y Almachi, D.
changes: 565.2586 ±3.2784nm, 472.5498 ±2.5128nm and 457.3589 ±6.2586nm, produced by the analyzed combina-
tions. When anthocyanins are stabilized in a chelating matrix, the solvatochromic changes produced by varying the
pH of the water solvent are not significant compared to the unstabilized natural dye.
Keywords: malvidin-3-glucoside, secondary metabolites, dye, natural products, solvatochromism, anthocyanins, pec-
tin.
Forma sugerida de citar: Mora, T., Suárez, M., Brito, C. y Almachi, D. (2023). Comportamiento solvatocrómico
del colorante natural de mortiño (Vaccinium floribundum Kunth). La Granja: Revista
de Ciencias de la Vida. Vol. 38(2):9-16. http://doi.org/10.17163/lgr.n38.2023.01.
IDs Orcid:
Tatiana Mora: https://orcid.org/0000-0002-7442-6317
Martha Suárez: https://orcid.org/0000-0002-1573-7430
Carlos Brito: https://orcid.org/0000-0002-7371-5141
Dennys Almachi: https://orcid.org/0000-0002-6316-0314
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Comportamiento solvatocrómico del colorante natural de mortiño (Vaccinium floribundum Kunth)
1 Introducción
Vaccinium floribundum Kunth es un fruto nativo de
los eriales ecuatorianos (Torres y Pulgar, 2017). Du-
rante la maduración esta baya soporta cambios de
color (Xu y col., 2010): inicialmente verde cuando
el fruto es inmaduro, rosado al alcanzar la madu-
rez fisiológica y finalmente negro cuando llega a la
madurez total (Arteaga, Andrade y Moreno, 2014).
Cianidina, malvidina y delfinidina son antociani-
nas presentes en este tipo de frutos (Jin y col., 2020).
Narváez y Suárez (2016), reportaron que por ca-
da gramo de extracto seco de este fruto obtuvieron
3,92 mg de cianidina-3-o-glucosido (Rahman y col.,
2021).
Las antocianinas de origen vegetal son coloran-
tes naturales, (Yépez y Suaárez, 2019) con propie-
dades protectoras para las plantas frente a: luz UV,
oxidantes y radicales libres (Enaru y col., 2021).
Su utilidad en la industria cosmética, alimenticia y
farmacéutica se ha incrementado por sus propie-
dades bioactivas (Buchweitz y col., 2013) dentro
de las cuales se encuentran: efectos antidiabéticos,
antitumorales, antiinflamatorios y anticancerígenos
(Garzón, 2008). Además, son los ejecutores de la
gama de colores que comprende del rojo al azul de
varios frutos (Nguyen y col., 2018). Una de las razo-
nes de estas amplias tonalidades es la estructura del
anillo B presente en la estructura de Malvidina 3-
O-Glucósido (Sánchez, 2013)). Este anillo presenta
variaciones en sus radicales (Tabla 1), en las cua-
les se pueden diferenciar mayor metoxilación con
desplazamientos hacia coloraciones azules, por otro
lado, menor número de metoxilaciones con tonali-
dades rojas (Rahman y col., 2021).
Tabla 1. Antocianinas presentes en la naturaleza. Modificado por Rahman y col. (2021).
Antocianidinas Radical λmáx[nm]Color
R1 R2 Espectro visible
Pelargonina H H 494 Naranja
Cianidina OH H 506 Naranja-rojo
Delfinidida OH OH 508 Azul-rojo
Peonidina OCH3H 506 Naranja-rojo
Peninidina OCH3OH 508 Azul-rojo
Malvidina OCH3OCH3510 Azul-rojo
Para incrementar su solubilidad las antocianinas
presentan reemplazos glicosídicos en los radicales 3
y/o 5 (Putra y col., 2023). Por ejemplo, en la natura-
leza malvidina está presente en forma de Malvidina
3-glucosido (Ayala y col., 2018). Ver Figura 1.
Las acilaciones aromáticas pueden sustituir gru-
pos glucosídicos, produciendo tonalidades púrpu-
ras (Kader y col., 1998). Además, los pigmentos
coloreados se encuentran en cuatro formas quí-
micas diferentes que dependen del pH del medio
(Castañeda-Ovando y col., 2009). Así, a pH =1−3
se forma el catión flavilio, que es soluble en agua
y además es responsable de los colores rojo y púr-
pura (Vasco y col., 2009). Cuando el pH aumenta
entre 8 y 10, la especie azul quinoidal es abundante
(Belmonte y col., 2016) mientras que a pH entre 12
y 14 aparece la pseudobase de carbinol y una chal-
cona, compuestos que son incoloros. Sin embargo,
los cuatro compuestos son solubles en solventes po-
lares y pueden coexistir en un amplio rango de pH
(Enaru y col., 2021).
El solvatocromismo se usa comúnmente en mu-
chos campos para estudiar la polaridad global y
local en macrosistemas (Reichardt, 1994). Su estu-
dio comprende fenómenos que involucran fuerzas
intermoleculares y dinámicas acopladas al solvente
(Marini y col., 2010).
Las antocianinas bajo condiciones experimenta-
les presentan propiedades solvatocrómicas por el
contacto con solventes que podrían producir hi-
droxilaciones, metoxilaciones, cambios en el pH o
sustituciones aromáticas (Iosub, Meghea y Geana,
2014). Basándose en datos espectrales, Iosub, Meg-
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CIENCIA DE ALIMENTOS Mora, T., Suárez, M., Brito, C. y Almachi, D.
hea y Geana (2014) establecieron correlaciones entre
las propiedades solvatocrómicas con los parámetros
de polaridad del solvente. El estudio determinó que
los extractos de antocianinas resultan útiles en el es-
tudio del efecto solvatocrómico en solventes de di-
ferente polaridad.
Figura 1. Estructura química de la Malvidina 3-O-Glucósido.
Modificado por Pubchem (2022).
La importancia del estudio del comportamien-
to solvatocrómico, específicamente en colorantes
naturales, con estructura similar a las antocianinas
radica en la obtención del método de cuantificación
(Klymchenko, 2017). Haciendo énfasis en los da-
tos espectrales, “la ley de Beer explica los aspectos
cuantitativos de las mediciones de absorción por la
dependencia lineal de la concentración del soluto”
(Linying y col., 2022, p. 1386). Las ecuaciones de
Lorentz-Lorenz y Clausius-Mosotti son conocidas
por la determinación de momentos dipolares, y el
propósito “es predecir un fuerte acoplamiento entre
los osciladores de soluto y solvente” (Mayerhöfer
y Popp, 2020, p. 2). Al involucrar fuerzas intermo-
leculares con el solvente, es necesario establecer
rangos de variación, específicamente con relación a
la polaridad (Lee y col., 2013).
Según el Codex Alimentarius, (2021), durante
el proceso de fabricación es indispensable que el
colorante natural no se vea afectado por variacio-
nes en la longitud de onda al estar en contacto con
los ingredientes de la formulación (Loving, Sainlos
e Imperiali, 2010). El efecto solvatocrómico de an-
tocianinas en un producto farmacéutico, cosmético
o alimenticio se ve reflejado como una degradación
(Cai y col., 2020).
Con los antecedentes presentados, el estudio
realizado evaluó el comportamiento solvatocrómi-
co de estándar primario de Malvidina -3- glucósido
clorhidrato CAS N◦7228-78.6, producido por el aco-
plamiento soluto-solvente, al variar la fracción mo-
lar del solvente. Este análisis determinó la longitud
de onda máxima para cada fracción molar de sol-
vente. El comportamiento solvatocrómico también
fue evaluado por la diversificación de la longitud
de onda máxima de Malvidina -3- glucósido en co-
lorante natural y estabilizado, al modificar el pH del
solvente (agua) a 4 y 6, con HCl y NaOH respecti-
vamente. El análisis evaluó si los comportamientos
solvatocrómicos en estos pigmentos son estadística-
mente significativos, al variar el pH del solvente.
2 Materiales y Métodos
2.1 Estudio solvatocrómico: estándar pri-
mario
El comportamiento solvatocrómico fue evaluado
en estándar primario de Malvidina -3- glucósido
clorhidrato CAS N◦7228-78.6, con variación en la
proporción del solvente (etanol-agua: 40,55, y 70%
v/v. Durante la determinación experimental de los
barridos espectrales con estándar primario el pH
se mantuvo en el valor de 2, con la adición de una
solución de HCl 1M para preservar la estructura
del ion flavilio, lo que concuerda con la bibliografía
(Iosub, Meghea y Geana, 2014).
El cambio de longitud de onda máxima de Mal-
vidina 3-O-Glucósido, fue analizado por duplica-
do durante tres días en un espectrofotómetro VA-
RIAN 50Bio. La variación de los datos fue analiza-
da por desviación estándar a cada concentración de
solvente.
2.2 Estudio solvatocrómico: colorante na-
tural
2.2.1 Extracción
El método de extracción fue una modificación de la
investigación (Almachi, 2018). La obtención de co-
lorante natural de Vaccinium floribundum Kunth ini-
ció con el desengrasado del fruto de mortiño pre-
viamente seco y molido, mediante Söxleth con n-
hexano durante 8 horas, seguido de maceración en
capuchones de papel filtro con etanol al 96% du-
rante 24 horas. Se percolaron individualmente cada
capuchón a una velocidad de 20 gotas por minuto
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Comportamiento solvatocrómico del colorante natural de mortiño (Vaccinium floribundum Kunth)
hasta que fuese negativa la prueba de compuestos
fenólicos con cloruro férrico 5%. Cada extracto eta-
nólico fue concentrado en el equipo RapidVap: Ca-
lor de evaporación 205 Kcal/Kg, Velocidad 45% y
Vacío 175 Mbar. Los extractos secos se almacenaron
dentro de un desecador protegidos de la luz.
2.2.2 Estabilización
El colorante natural proveniente de extracto seco
de Vaccinium floribundum Kunth fue estabilizado en
una matriz de pectina comercial (Ceampectin RS
4710), por el método de absorción con las siguientes
condiciones: concentración de etanol 60% v/v, con-
centración de extracto 5% p/v y tiempo de contacto
25 horas.
2.2.3 Solvatocromismo
El comportamiento solvatocrómico fue evaluado
por la variación de la longitud de onda máxima de
Malvidina -3- glucósido en colorante natural y esta-
bilizado, al modificar el pH del solvente (agua) a 4
y 6, con HCl y NaOH, respectivamente. El estudio
se basó en un análisis de covarianza múltiple AN-
COVA de dos factores, cada uno con 2 niveles sobre
1 variable respuesta, es decir, K= 2 y n= 1. Para es-
to se desarrollaron 4 corridas experimentales, con
una réplica completa del diseño para determinar la
reproducibilidad del modelo, dando un total de 8
corridas experimentales.
3 Resultados y Discusión
3.1 Evaluación del comportamiento solva-
tocrómico de Malvidina -3- glucósido
clorhidrato
En la Tabla 2 se observan los máximos de absorción
de Malvidina con su respectiva desviación estándar,
evidenciando un efecto solvatocrómico a diferentes
concentraciones de solvente.
Tabla 2. Resultados obtenidos por solvatocromismo de Malvi-
dina.
Concentración
de etanol 40% 55% 70%
Longitud de
onda [nm]
565,2586
±3,2784
472,5498
±2,5128
457,3589
±6,2586
El efecto del solvente producido por estos siste-
mas ternarios (agua: etanol: antocianina) está deter-
minado por los parámetros de polaridad de la pro-
porción etanol: agua. El solvatocromismo fue eva-
luado por la capacidad del solvente para producir
cambios dipolares en la molécula de malvidina cau-
sados por el cambio de la fracción molar del solven-
te. Mayerhöfer y Popp (2020) describen que los cam-
bios polares producidos por el solvente presentan
modificaciones espectrales de las bandas de absor-
ción. Las variaciones polares producidas por el sol-
vente se evidencian con las alteraciones de la lon-
gitud de onda máxima de la Tabla 2. Por lo tan-
to, al desarrollar un método de cuantificación con
moléculas que presenten una estructura similar a
Malvidina-3-glucósido clorhidrato, es recomenda-
ble mantener la fracción molar del solvente, para de
esta manera evitar comportamientos solvatocrómi-
cos del analito.
3.2 Evaluación del comportamiento solva-
tocrómico del colorante natural de Vac-
cinium floribundum Kunth
3.2.1 Extracción
El proceso de estandarización de extracto seco de
mortiño partió de una muestra seca y molida del
fruto con las siguientes especificaciones: tamaño de
partícula 595µm, humedad 3,05±0,05% y contenido
de grasa total de 2,5±0,2%. El método de extracción
de colorante natural y su estabilización en pectina
descritos en materiales y métodos, permitió obtener
un rendimiento como extracto seco del 53,1±4,4% y
de colorante estabilizado del 91,8±4,6%.
Tabla 3. ANCOVA de dos factores.
Tipo colorante(X1)
pH (X2)
Longitud de
Onda [nm]
Colorante
estabilizado
Longitud de
Onda [nm]
Colorante
natural
4 511,5092±1,4934 517,0453±4,3861
6 511,9522±1,2678 512,5500±1,3859
La Tabla 3 presenta longitudes de onda máximas
de malvidina en: colorante natural y estabilizado en
pectina cuando existe una variación de pH en agua.
El análisis ANCOVA determinó que el pH del colo-
rante natural es significativo (Valor-p <0,05), con
un intervalo de confianza del 95%. El pigmento al
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CIENCIA DE ALIMENTOS Mora, T., Suárez, M., Brito, C. y Almachi, D.
estar expuesto a una variación de pH de 4 y 6 pre-
senta cambios en la longitud de onda máxima. Estos
desplazamientos son producidos por Malvidina -3-
glucósido presente en el extracto seco.
En un ambiente entre 2 y 4 deja la forma de anto-
cianina para estar presente como la especie quinoi-
dal, mientras que a pH 6 se encuentra como chal-
cona (Enaru y col., 2021). Al comparar las longitu-
des de onda máxima del colorante natural con es-
tabilizado, el análisis ANCOVA de dos factores de-
terminó que existe diferencia significativa (Valor-p
<0,05) con un intervalo de confianza del 95%, lo
cual se puede observar en la Figura 2. La unión de
Malvidina -3- glucósido con pectina por puentes de
hidrógeno con el oxígeno del grupo metoxilo de la
antocianina presenta un cambio reflejado en las lon-
gitudes de onda máxima (Koh, Xu y Wicker, 2020).
Figura 2. Variación de longitud de Onda Máxima en colorante natural y colorante estabilizado.
Los colorantes naturales al ser utilizados para
fines farmacéuticos, cosméticos o en alimentos de-
ben ser estables frente a cambios de pH durante los
procesos de fabricación. El estudio determinó que
no existe diferencia significativa (Valor-p >0,05),
al variar el pH del solvente cuando el colorante
natural se encuentra estabilizado. La matriz estabi-
lizante pectina impide que Malvidina -3- glucósido
interaccione con los iones OH−, H+del solvente,
impidiendo desplazamientos solvatocrómicos.
Los análisis se realizaron a pH específicos de 4 y
6. Sin embargo, un estudio en alimentos determino
que los alimentos industrializados tienen valores
de pH ligeramente más ácidos que los alimentos
naturales. Este hecho probablemente está relaciona-
do con los métodos de conservación utilizados y la
adición de vitaminas. Los cereales registraron valo-
res de pH que oscilaron entre 7.95 y 5.4 (Casaubon
y col., 2018, p. 91). Por lo tanto, es necesario deter-
minar cambios solvatocrómicos en un mayor rango
de pH.
4 Conclusiones
La presente investigación evaluó el cambio de pola-
ridad de malvidina -3- glucósido clorhidrato al usar
etanol como solvente en tres proporciones distintas.
El estudió determinó que existen desplazamientos
solvatocrómicos evidenciados por la variación de
las longitudes de onda máximas. Los resultados
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Comportamiento solvatocrómico del colorante natural de mortiño (Vaccinium floribundum Kunth)
indican que los enlaces de hidrógeno intermolecu-
lares entre el soluto y el solvente son responsables
de los cambios solvatocrómicos en las mezclas bi-
narias analizadas. El estudio en estándar primario
no se basó en determinar significancia en los cam-
bios solvatocrómicos. El análisis fue la evaluación
de la reproducibilidad de cada longitud de onda en
diferentes días.
El extracto seco al estar expuesto a una variación
de pH de 4 y 6, presenta cambios en la longitud de
onda máxima. Estos desplazamientos son produ-
cidos por Malvidina -3- glucósido presente en el
pigmento. El análisis ANCOVA determinó que la
variación de pH en el colorante natural produce
variaciones significativas (Valor −p<0,05), con un
intervalo de confianza del 95%.
La estabilización del pigmento en una matriz na-
tural determinó que no existe diferencia significati-
va (Valor −p>0,05), al variar el pH del solvente. Los
desplazamientos solvatocromicos que se producen
por la presencia de iones hidrogeno e hidroxilo a pH
4 y 6 fueron eliminados por la unión polisacárido-
polifenol.
Agradecimientos
Los más sinceros agradecimientos al Quim. Carlos
Brito por su gran aporte en la estadística de esta
investigación, a la Doctora Martha Suárez Heredia,
simplemente porque sin su aporte no sería posible
esta investigación, a la Agencia Española de Coopera-
ción para el desarrollo (AECID). Finalmente, al Minis-
terio del Ambiente.
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©2023, Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador.
