Xantofila es un término colectivo que hace referencia a un grupo de pigmentos amarillos liposolubles que se encuentran de forma natural en las plantas, especialmente en frutas y verduras.

Pertenece a la clase más amplia de los pigmentos carotenoides, que también incluye los carotenos y el licopeno.

Los pigmentos xantofilos desempeñan un papel esencial en el proceso fotosintético y proporcionan protección contra el estrés oxidativo en las plantas.

A. Estructura química y propiedades

Las xantofilas son derivados de los tetraterpenos, formados por 40 átomos de carbono dispuestos en un sistema de doble enlace alterno.

Contienen átomos de oxígeno en forma de grupos hidroxilo (-OH), epóxido o ceto, que los distinguen de los carotenos.

Los pigmentos xantofilos más comunes son la luteína, la zeaxantina, la violaxantina y la neoxantina.

Las xantofilas suelen ser de color amarillo, naranja o rojo, con matices variables en función de su estructura química específica.

Son compuestos lipofílicos (liposolubles) e insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos como el hexano, el cloroformo y el etanol.

a. Estructura química

Las xantofilas son una clase de pigmentos carotenoides que poseen una estructura oxigenada, que contiene átomos de oxígeno en forma de grupos hidroxilo (-OH), epóxido o ceto. El esqueleto estructural básico de las xantofilas es un tetraterpeno, formado por ocho unidades isoprenoides unidas entre sí, formando una larga cadena conjugada de 40 átomos de carbono. La estructura química específica de las xantofilas individuales varía en función del número, posición y tipo de grupos funcionales oxigenados presentes, así como de la presencia y disposición de los dobles enlaces.

Algunos ejemplos comunes de estructuras xantofílicas son:

Luteína: 3R,3'R,6'R-β,ε-caroteno-3,3′-diol

Zeaxantina: 3R,3'R-β,β-caroteno-3,3′-diol

Violaxantina: 5,6,5′,6′-diepoxi-5,6,5′,6′-tetrahidro-β,β-caroteno-3,3′-diol

Neoxantina: 5′,6′-epoxi-6,7-didehidro-5,6,5′,6′-tetrahidro-β,β-caroteno-3,5,3′-triol

b. Propiedades fisicoquímicas

Peso molecular: Las xantofilas tienen pesos moleculares relativamente altos, que suelen oscilar entre 568 y 616 g/mol, dependiendo de su estructura específica.

Color: las xantofilas presentan una amplia gama de colores, como el amarillo, el naranja y el rojo, debido a su sistema único de doble enlace conjugado y a la presencia de grupos funcionales oxigenados.

Solubilidad: Las xantofilas son compuestos lipofílicos (liposolubles) e insolubles en agua, pero solubles en diversos disolventes orgánicos, como hexano, cloroformo, etanol y acetona.

Absorción de la luz: Las xantofilas presentan una fuerte absorción en el rango visible del espectro electromagnético, normalmente entre 400-500 nm, lo que contribuye a sus colores brillantes y a su papel en la fotosíntesis.

Isomerización: Las xantofilas pueden existir en diferentes formas geométricas isoméricas, como los isómeros cis y trans, que pueden influir en sus propiedades fisicoquímicas y actividades biológicas.

Estabilidad térmica: Las xantofilas son generalmente estables a temperaturas moderadas, pero la exposición prolongada a altas temperaturas o a la luz puede provocar su degradación y pérdida de color.

Sensibilidad a la oxidación: Al igual que otros carotenoides, las xantofilas son susceptibles a la oxidación, especialmente en presencia de luz, oxígeno y ciertos prooxidantes, lo que puede dar lugar a la formación de productos de oxidación y a la pérdida de sus actividades biológicas.

B. Fuentes y ocurrencia:

Las xantofilas están ampliamente distribuidas en la naturaleza y se encuentran en diversas plantas, incluidas frutas y verduras, como el maíz, las espinacas, la col rizada, las naranjas y las yemas de huevo.

También están presentes en ciertas algas, bacterias y hongos.

Entre las fuentes más ricas en xantofilas se encuentran las flores de caléndula, que suelen utilizarse para la extracción comercial de estos pigmentos.

a. Fuentes vegetales

(1) Verduras de hoja verde

Las xantofilas abundan en las verduras de hoja verde como las espinacas, la col rizada, la berza y la mostaza.

La xantofila predominante en estas fuentes es la luteína, junto con pequeñas cantidades de zeaxantina y neoxantina.

(2) Maíz y productos derivados

El maíz y los productos a base de maíz, como el aceite de maíz, la harina de maíz y las palomitas de maíz, son fuentes ricas en xantofilas, sobre todo luteína y zeaxantina.

El contenido de xantofila puede variar en función de la variedad, las condiciones de cultivo y los métodos de procesado.

(3) Frutas y verduras

Diversas frutas y verduras contienen distintos niveles de xantofilas, como las naranjas, los pimientos, los tomates, las calabazas, los calabacines y los melones.

El perfil específico de xantofilas puede variar: algunas fuentes son más ricas en luteína, mientras que otras contienen mayores niveles de zeaxantina u otros pigmentos xantófilos.

(4) Yemas de huevo

Las yemas de huevo son una excelente fuente de xantofilas, principalmente luteína y zeaxantina, que se depositan en las yemas debido a la dieta de las gallinas.

El contenido de xantofila en las yemas de huevo puede variar en función de la composición del pienso y de la raza de la gallina.

b. Fuentes algales y microbianas

(1) Microalgas

Se sabe que algunas especies de microalgas, como Haematococcus pluvialis y Chlorella, producen altos niveles de xantofilas, en particular astaxantina y luteína.

Estas fuentes algales se utilizan a menudo para la producción comercial de xantofilas para diversas aplicaciones.

(2) Bacterias y hongos

Se ha descubierto que algunas bacterias y hongos producen pigmentos xantofílicos, aunque su explotación comercial es limitada en comparación con las fuentes vegetales y algales.

Algunos ejemplos son la especie bacteriana Bradyrhizobium y el hongo Xanthophyllomyces dendrorhous, que pueden producir zeaxantina y astaxantina, respectivamente.

c. Fuentes comerciales

(1) Flores de caléndula

Las flores de caléndula (Tagetes erecta) son una de las principales fuentes comerciales para la extracción de xantofilas, en particular luteína y zeaxantina.

La oleorresina de caléndula, obtenida de los pétalos, es una rica fuente de estos pigmentos y se utiliza ampliamente en las industrias alimentaria, de piensos y de suplementos.

(2) Pimentón y pimiento rojo

El pimentón y el pimiento rojo (Capsicum annuum) también se explotan comercialmente para la extracción de pigmentos xantofilos, principalmente capsantina y capsorubina.

Estos extractos ricos en xantofilas se utilizan como colorantes alimentarios naturales y antioxidantes.

C. Funciones biológicas

En las plantas, las xantofilas desempeñan un papel crucial en el proceso fotosintético al participar en los complejos captadores de luz y proteger el aparato fotosintético de los daños oxidativos.

También actúan como antioxidantes, eliminando los radicales libres y protegiendo las células del estrés oxidativo.

En humanos y animales, las xantofilas como la luteína y la zeaxantina son importantes para la salud ocular y se cree que protegen la mácula y la retina de los daños causados por la luz azul y el estrés oxidativo.

a. Función fotosintética

Las xantofilas desempeñan un papel crucial en el proceso fotosintético de las plantas, las algas y algunas bacterias fotosintéticas. Son componentes del complejo captador de luz (LHC) de la membrana vesicular de los cloroplastos y actúan como pigmentos accesorios junto con la clorofila. Las clorofilas absorben la energía luminosa en las regiones azul y verde del espectro visible, que se transfiere a las clorofilas para iniciar la cadena fotosintética de transporte de electrones.

Esta función captadora de luz de las xantofilas mejora la eficacia global de la fotosíntesis, especialmente en condiciones de poca luz.

b. Fotoprotección

La luteína es fotoprotectora y protege el aparato fotosintético de los daños oxidativos causados por el exceso de energía luminosa. En condiciones de luz intensa, la luteína participa en el ciclo de la xantofila, un proceso que disipa el exceso de energía en forma de calor, evitando la formación de especies reactivas del oxígeno (ROS) y el estrés oxidativo. El ciclo de la xantofila, que incluye la interconversión de pequeñas xantofilas, xantofilas del floema y zeaxantina, ayuda a regular el flujo de energía y protege la maquinaria fotosintética de la fotoinhibición y el fotodaño.

c. Actividad antioxidante

La luteína tiene grandes propiedades antioxidantes, ya que apaga las especies reactivas del oxígeno (ROS) y neutraliza los radicales libres. El sistema de doble enlace conjugado y la presencia de grupos funcionales que contienen oxígeno en las moléculas de luteína les permiten eliminar y neutralizar diversas especies reactivas del oxígeno, como las especies monolineales de oxígeno, los radicales superóxido y los radicales peroxilo. Esta actividad antioxidante contribuye a proteger las células y los tejidos del daño inducido por el estrés oxidativo, que se ha relacionado con diversas enfermedades y con el proceso de envejecimiento.

d. Salud ocular y visión

Dos pigmentos específicos de la luteína, la luteína y la zeaxantina, son especialmente importantes para la salud ocular y la visión.

Estos pigmentos se concentran en la mácula, la zona central de la retina responsable de la visión de alta resolución. La luteína y la zeaxantina actúan como filtros de luz azul, protegiendo las células maculares y retinianas del daño oxidativo causado por la luz azul de alta energía y la radiación UV. Se cree que contribuyen a reducir el riesgo de degeneración macular asociada a la edad (DMAE), que es la principal causa de pérdida de visión en las personas mayores.

e. Otros posibles beneficios para la salud

Los beneficios potenciales de la luteína para la salud se han estudiado en diversas áreas, entre ellas

Salud cardiovascular: Algunos estudios sugieren que, al reducir el estrés oxidativo y la inflamación, la luteína puede tener un efecto protector contra las enfermedades cardiovasculares.

Función cognitiva: Las investigaciones preliminares sugieren que la luteína, en particular la luteína y la zeaxantina, pueden tener un efecto positivo sobre la función cognitiva y reducir el riesgo de deterioro cognitivo relacionado con la edad.

PREVENCIÓN DEL CÁNCER: Se ha estudiado el posible papel de las propiedades antioxidantes y antiinflamatorias de la luteína en la prevención del cáncer, pero es necesario seguir investigando en este campo.

D. Aplicaciones

a. Colorantes y aditivos alimentarios

Las xantofilas se utilizan ampliamente como colorantes alimentarios naturales para aportar una gama de tonos amarillos, naranjas y rojos a diversos alimentos.

Las aplicaciones más comunes son

Productos lácteos (queso, mantequilla, yogur, etc.)

Productos de panadería (por ejemplo, pan, bollería, galletas)

Bebidas (por ejemplo, zumos de fruta, refrescos, bebidas alcohólicas)

Confitería (por ejemplo, caramelos, dulce de azúcar)

Salsas y condimentos

Las xantofilas suelen preferirse a los colorantes alimentarios sintéticos por su origen natural y sus beneficios para la salud.

Entre los pigmentos xantofilos específicos utilizados como colorantes alimentarios se encuentran la luteína, la zeaxantina, la capsaicina y las xantofilas del azafrán.

b. Aditivos para piensos

Las xantofilas, sobre todo la luteína y la zeaxantina, se añaden a los alimentos para animales, principalmente aves de corral y acuicultura.

Estos pigmentos realzan el color de las yemas de huevo, la piel de los pollos de engorde y la carne de pescado, haciéndolos más atractivos para los consumidores. Las xantofilas en los piensos también mejoran el rendimiento reproductivo y la salud general de los animales. Las fuentes comerciales de xantofilas para su uso en aditivos para piensos incluyen extractos de caléndula, fuentes algales (por ejemplo, hematococos) y formas sintéticas.

c. Suplementos nutricionales y alimentos saludables

Los suplementos de luteína, en particular los que contienen luteína y zeaxantina, se comercializan como nutracéuticos por sus posibles beneficios para la salud ocular y la visión. Estos suplementos suelen dirigirse a personas con riesgo de degeneración macular asociada a la edad (DMAE) o a quienes desean mantener una visión sana. Los suplementos de xantofila también pueden comercializarse por sus propiedades antioxidantes y sus posibles beneficios para la salud cardiovascular y la función cognitiva.

d. Cosméticos y productos de cuidado personal

Las xantofilas se utilizan en diversos productos cosméticos y de cuidado personal por sus propiedades colorantes y antioxidantes.

Sus aplicaciones incluyen

Barras de labios, brillos de labios y otros productos labiales (disponibles en tonos amarillos, naranjas o rojos)

Productos para el cuidado de la piel (por ejemplo, cremas, lociones, sueros) con propiedades antioxidantes y fotoprotectoras

Productos para el cuidado del cabello (champús, acondicionadores, etc.) que realzan el color del cabello rubio o blanco.

E. Situación reglamentaria y seguridad:

La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (FDA) reconoce la seguridad de las xantofilas como aditivos y colorantes alimentarios.

Su uso está autorizado en diversos productos alimenticios y cosméticos en muchos países, con sujeción a las directrices reglamentarias y los límites especificados.

Las xantofilas se consideran seguras para el consumo humano dentro de los niveles de ingesta dietética recomendados, pero dosis elevadas pueden provocar efectos secundarios como la carotenodermia (coloración amarillenta de la piel).

a. Situación reglamentaria

(1) Aplicaciones alimentarias

En Estados Unidos, la Food and Drug Administration (FDA) considera en general que las xantofilas son seguras (GRAS) para su uso como aditivos e ingredientes alimentarios. La FDA ha establecido normativas y directrices específicas para el uso de la luteína en los alimentos, incluidos los niveles máximos permitidos y los requisitos de etiquetado. Las xantofilas también están autorizadas como aditivos alimentarios para animales, con normas específicas para su uso en distintas especies animales.

(2) Suplementos dietéticos

En Estados Unidos, los suplementos de luteína están regulados como ingredientes dietéticos por la Ley de Salud y Educación sobre Suplementos Dietéticos (DSHEA). Los fabricantes de complementos de luteofila deben cumplir las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) y los requisitos de etiquetado establecidos por la FDA. En la Unión Europea, los complementos de luteína están regulados por la Directiva sobre complementos alimenticios, que establece directrices de seguridad, calidad y etiquetado para los complementos de luteína.

(3) Cosméticos y productos de cuidado personal

El uso de xantofilas en cosméticos y productos para el cuidado personal está permitido en varias jurisdicciones, como EE.UU., la UE y otros países. Los organismos reguladores, como el Cosmetic Ingredient Review (CIR) de EE.UU. y el Comité Científico de Seguridad de los Consumidores (CCSC) de la UE, evalúan la seguridad de las xantofilas para su uso en productos cosméticos y ofrecen orientaciones sobre sus concentraciones y aplicaciones seguras.

b. Seguridad y consideraciones toxicológicas:

(1) Toxicidad y efectos adversos

Está generalmente aceptado que la luteína puede ser consumida con seguridad por los seres humanos dentro del rango de ingesta dietética recomendada.

Sin embargo, una ingesta excesiva de xantofilas, especialmente a partir de suplementos, puede provocar dermatosis por carotenoides, una afección inofensiva caracterizada por el amarilleamiento de la piel debido al depósito de pigmentos carotenoides. Las reacciones alérgicas a las xantofilas son muy raras, pero se han descrito en algunas personas.

(2) Interacciones y contraindicaciones

Las xantofilas pueden interactuar con ciertos medicamentos, como los que reducen el colesterol (estatinas) y los anticoagulantes (diluyentes de la sangre), alterando posiblemente su absorción o eficacia.

Las personas con ciertas afecciones médicas (como enfermedades hepáticas o renales) deben consultar a un profesional sanitario antes de tomar suplementos de xantofila.

(3) Restricciones y directrices reglamentarias

Las agencias reguladoras han establecido niveles máximos permitidos para el uso de luteína en alimentos, piensos y suplementos dietéticos. Estos límites se basan en evaluaciones de seguridad y de riesgos realizadas por agencias reguladoras y organismos científicos. Estos límites se basan en evaluaciones de seguridad y de riesgos realizadas por agencias reguladoras y organismos científicos.

Los fabricantes y formuladores deben seguir estas directrices para garantizar el uso seguro de la luteína en sus productos.