Antocianinas como indicador natural de pH



En los últimos días de trimestre, el alumnado de 4º de ESO que cursa la materia de Física-Química, realizó una experiencia de laboratorio en la que, empleando un extracto acuoso de una lombarda (Brassica oleracea var. capitata f. rubra), pudieron comprobar el pH de distintos productos que fácilmente pueden encontrar en sus casas: vinagre, bicarbonato, zumo de limón, detergente en polvo, lavavajillas...
Para la realización de la práctica:
  1. Cortamos la lombarda en trozos grandes y la introducimos en un vaso de precipitados o matraz Erlenmeyer de grandes dimensiones. 
  2. Cubrimos la lombarda con agua.
  3. Calentamos durante 10-20 min, removiendo cada pocos minutos. 
  4. Una vez el extracto acuoso adquiera la tonalidad morada intensa, podemos retirar y dejar enfriar dicho extracto.
  5. Trasvasamos el extracto acuoso a matraces Erlenmeyer de menor tamaño para su manejo en los diferentes grupos. Al dividir la lombarda en trozos más o menos grandes, no fue necesario filtrar el extracto. 
  6. Trasvasamos, con ayuda de pipetas, 5-10 ml a diferentes tubos de ensayo.
  7. A cada uno de los tubos de ensayo, añadimos diferentes sustancias: zumo de limón, vinagre, bicarbonato en polvo, lentejas de NaOH, detergente de la ropa en polvo, líquido lavavajillas....
  8. Tras agitar convenientemente, anotamos el color observado y lo comparamos con los colores encontrados en la bibliografía.


 Variación del color de las antocianinas con el pH. Experimento 
 
Alumnas trasvasando extracto acuoso a tubos de ensayo Alumnos trabajando en laboratorio

Alumnas pipeteando líquido a tubos de ensayo  Alumnos en laboratorio de química

 

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Breve explicación

Recordamos que el pH es una medida que sirve para cuantificar el grado de acidez (o basicidad) de una solución. Su valor está comprendido en 0 y 14 en disoluciones acuosas, siendo un indicador de la concentración de iones hidrógeno [H⁺] :

pH= -log [H]

Por tratarse de una escala logarítmica, cada número de la escala representa un cambio en 10 unidades en la concentración de los iones [H⁺]. De esa forma, en una disolución con pH igual a 3, la concentración de dichos iones será 10 veces mayor que en una de pH 4.

  • pH < 7: La solución es ácida (ejemplo: jugo de limón, vinagre....).

  • pH = 7: La solución es neutra (ejemplo: agua destilada).

  • pH > 7: La solución es básica o alcalina (ejemplo: bicarbonato, amoniaco, lejía...).

Aparte de  mediante  técnicas instrumentales, el pH de una solución puede conocerse de forma aproximada mediante el empleo de indicadores; es decir, sustancias que cambian de color según el pH del medio en el que se encuentran. 

En esta experiencia, los alumnos han empleado, como indicador, de pH las antocianinas presentes de forma natural en el extracto acuoso de una lombarda. 

Las antocianinas (del griego ἀνθός (anthos): ‘flor’ + κυανός (kyáneos): ‘azul’) pertenecen al grupo de los flavonoides. Son pigmentos vegetales responsables de la amplia gama de colores que abarcan desde el rojo hasta el azul de muchas flores y frutas.  Las antocianinas poseen diferentes funciones en la planta como son la atracción de polinizadores para la posterior dispersión de semillas y la protección de la planta contra los efectos de la radiación ultravioleta, la contaminación viral y microbiana.

El gran interés de estos pigmentos se ha intensificado gracias a sus beneficios para la salud, ya que se ha demostrado su alto potencial como antioxidantes (protegiendo a las células del daño causado por los radicales libres), anti-inflamatorios, cardioprotectores (reduciendo la presión arterial), neuroprotectores (disminuyendo el deterioro cognitivo, mejorando la memoria y la agudeza visual) y anticancerígenos.

Por otro lado, y a lo que a nosotros nos interesa, es que estos compuestos modifican su estructura en función de la cantidad de iones [H⁺] presentes en la disolución. El cambio en su estructura conlleva, además, un viraje en el color que adquiere la disolución en su presencia. 

Por consiguiente, el color de una disolución con antocianinas puede usarse como indicador de pH.

  • Rojo: pH 1-3 
  • Rosa: pH 4-5 
  • Púrpura: pH 6-7 
  • Azul: pH 8 
  • Verde: pH 9-10 
  • Amarillo: pH 11-14