Dactylopius coccus un recurso biotecnológico para la producción de ácido carmínico

María Fernanda Galindo-Hernández1 iD, Julieta Mariana Muñoz-Morales2 iD, Ximena Gordillo-Ibarra3* iD, Jesús Mauricio Muñoz-Morales3** iD

1Estudiante de la Licenciatura en Bilogía, Facultad de Ciencias Biológicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. 2Estudiante de Maestría en el Posgrado en Semidocoductores, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. 3Alianzas y Tendencias BUAP, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. *ximena.gordillo@aytbuap.mx; **mauricio.munoz@aytbuap.mx

http://doi.org/10.5281/zenodo.13863771

Bajar cita (RIS): Galindo-Hernández et al., 2024 AyTBUAP 9(35):69-76

Editado por: Yolanda Elizabeth Morales García (Facultad de Ciencias Biológicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla)

Fecha de publicación: 30 septiembre 2024

URI: https://hdl.handle.net/20.500.12371/21427

Referencia: Galindo-Hernández MF, Muñoz-Morales JM, Gordillo-Ibarra X, Muñoz-Morales JM. Dactylopius coccus un recurso biotecnológico para la producción de ácido carmínico. Alianzas y Tendencias BUAP [Internet]. 2024;9(35):69–76. Available from: https://www.aytbuap.mx/aytbuap-935/dactylopius-coccus-un-recurso-biotecnológico-para-la-producción-de-carmín

RESUMEN

Dactylopius coccus, o cochinilla del carmín, ha sido un recurso de gran valor histórico y sigue siendo relevante en la actualidad como fuente de ácido carmínico, un colorante natural ampliamente utilizado en la industria alimentaria, cosmética y textil. A pesar de que se ha estudiado y explotado durante siglos, aspectos importantes como su domesticación y orígenes geográficos, particularmente en Oaxaca, México, permanecen relativamente inexplorados. Su alta eficiencia en la producción de pigmento, en comparación con otras especies del género Dactylopius, y la versatilidad del ácido carmínico en función del pH, lo convierten en un producto esencial para diversas aplicaciones. Además, el desarrollo de nuevas técnicas de extracción promete optimizar su producción, asegurando su relevancia futura como una alternativa natural frente a los colorantes sintéticos. En Alianzas y Tendencias BUAP 9(35) se muestra una versión de arte digital de la interacción de la cochinilla del carmín con los cladodios de Opuntia.

Palabras clave: Dactylopius coccus; Opuntia; ácido carmínico; cochinilla del carmín; colorante natural.

ABSTRACT

Dactylopius coccus, or cochineal, has been a valuable historical resource and remains relevant today as a source of carminic acid, a natural dye widely used in the food, cosmetic, and textile industries. Despite being studied and exploited for centuries, important aspects such as its domestication and geographical origins, particularly in Oaxaca, Mexico, remain relatively unexplored. Its high efficiency in pigment production compared to other species of the Dactylopius genus, and the versatility of carminic acid depending on pH, make it an essential product for various applications. Moreover, the development of new extraction techniques promises to optimize its production, ensuring its continued relevance as a natural alternative to synthetic dyes. In Alianzas y Tendencias BUAP 9(35), a digital art representation of the interaction between the cochineal and Opuntia cladodes is featured.

Palabras clave: Dactylopius coccus; Opuntia; carminic acid; carmine cochineal; natural colorant.

INTRODUCCIÓN

Dactylopius coccus, conocida también como cochinilla del carmín o grana cochinilla, es un insecto pequeño de la familia Dactylopiidae y se considera un parásito del cactus Opuntia (nopal) [1, 2]. Los insectos adultos miden entre 2 y 5 milímetros, las hembras suelen ser más grandes que los machos, tienen un cuerpo blando y segmentado [3, 4]. Las hembras adultas son de forma ovalada y sin alas, mientras que los machos tienen alas pero viven solo unos pocos días; los machos no se alimentan y su única función es fertilizar a las hembras [3, 5]. A simple vista, suelen verse de un color grisáceo o blanquecino debido a una capa cerosa que cubre sus cuerpos [1]. Sin embargo, al aplastarlos, liberan un pigmento rojo intenso, el ácido carmínico; un colorante orgánico que se utiliza para tinción de productos artesanales del área textil [6]. Los insectos de la especie D. coccus viven en las almohadillas (o cladodios) de los cactus del género Opuntia, a los que parasitan para alimentarse de la savia, se adhieren a las plantas y chupan sus nutrientes a través de estructuras bucales especializadas [7]. La cochinilla tiene un ciclo de vida corto, las hembras son ovovivíparas, dando lugar a la eclosión de las crías que rápidamente comienzan a buscar un lugar en la planta para alimentarse [8]. Este insecto ha sido cultivado durante siglos para producir el tinte de carmín, especialmente en regiones como México, Perú, las Islas Canarias y Chile [9].

El género Dactylopius y especies que producen ácido carmínico

El género Dactylopius incluye varias especies de cochinillas que parasitan cactus del género Opuntia [10]. Aunque el D. coccus es la especie más conocida por su uso en la producción de carmín, otras especies dentro de este género incluyen a: D. ceylonicus, D. confusus, D. opuntiae, D. tomentosus, D. austrinus, D. zimmermanni, D. bassi, D. salmianus, D. gracilipilus, D. costa, D. vastator [11, 12]. Cada una de estas especies se alimenta de diferentes tipos de cactus Opuntia, y muchas de ellas no son utilizadas para la producción de carmín, ya que su contenido de ácido carmínico es más bajo o no resulta económicamente viable. Algunas especies que han sido utilizadas en menor medida para la producción de grana cochinilla incluyen a D. opuntiae y D. tomentosus; aunque no son tan eficientes como D. coccus en la producción de ácido carmínico [12, 13]. Sin embargo, D. opuntiae se le considera más como una plaga en algunas áreas, ya que daña severamente las plantaciones de cactus [12]. D. coccus sigue siendo la especie preferida por su alta concentración de ácido carmínico, lo que la hace mucho más eficiente y económica para la producción de colorante y su producción varía en función del estadio de vida del insecto [14].

El ácido carmínico

El proceso de obtención del colorante consiste en recolectar los insectos, secarlos y triturarlos [15, 16]. El compuesto principal que proporciona el color es el ácido carmínico (Figura 1), que puede producir diferentes tonos de rojo, rosado y púrpura; en función del pH en el que se encuentre el colorante [17]. En soluciones ácidas, el ácido carmínico tiende a dar un color naranja, a medida que aumenta el pH se torna rojo brillante, mientras que en medios más alcalinos puede adquirir tonos morados o azules hasta llegar a tonos rosas [18]. Este colorante es soluble en alcohol etílico, alcohol metílico, cetona e incluso en agua caliente, sin embargo, la eficiencia de extracción variará en función del solvente usado [18]. Las formas más eficientes de extracción es usar una mezcla de solvente:agua, por ejemplo metanol:agua [19]. Recientemente, se han propuesto nuevos métodos para la extracción del ácido carmínico como la extracción presurizada de líquido y la extracción supercrítica de fluidos; técnicas que proveen alta selectividad y tiempos cortos de extracción [16].

La grana cochinilla fue un recurso muy valioso durante la época colonial, el extracto derivado se utilizó en textiles, pinturas y cosméticos. Actualmente, se sigue utilizando en alimentos, cosméticos y productos textiles como un colorante natural, bajo la etiqueta de E120 en los productos alimenticios [20]. Este colorante es especialmente apreciado por ser una alternativa natural a los tintes sintéticos.

Usos del ácido carmínico

El pigmento es ampliamente utilizado como un colorante natural en alimentos y bebidas bajo el código E120 [18, 21]. Se encuentra en productos como yogures, jugos, golosinas, salsas y productos cárnicos, proporcionando un color rojizo o rosado. El ácido carmínico también se usa en la industria cosmética [22, 23]; en labiales, rubores y otros productos de maquillaje debido a su capacidad de proporcionar tonos vibrantes de rojo y rosado. Históricamente, el ácido carmínico se utilizaba para teñir telas y prendas. Fue uno de los colorantes más valiosos en la industria textil antes de la aparición de colorantes sintéticos y aún sigue usándose para la tinción de productos textiles [24].

La producción de ácido carmínico a partir de D. coccus se lleva a cabo en varias regiones del mundo, especialmente en países donde se cultivan cactus Opuntia que se utilizan para la producción de grana cochinilla [25]; entre esos países destacan México y Perú.

Portada Alianzas y Tendencias BUAP

A pesar de la relevancia mundial de D. coccus para la obtención del ácido carmínico, el proceso de su domesticación y sus orígenes geográficos han sido poco explorados. Sin embargo, la evidencia ecológica sugiere que Oaxaca, México, es el lugar de origen de esta especie [15]. Por la relevancia biotecnológica de la grana cochinilla para la producción de un colorante natural, en el número de 9(35) de Alianzas y Tendencias BUAP se decidió dedicar la portada a una representación de arte digital de la grana cochinilla en interacción con cladodios de nopal (figura 2).

CONCLUSIONES

La cochinilla del carmín (D. coccus) ha sido cultivada durante siglos para la producción de ácido carmínico, un pigmento natural muy valorado. A pesar de la importancia de este insecto en industrias como la alimentaria, cosmética y textil, sus orígenes geográficos y el proceso de domesticación aún no han sido ampliamente investigados, aunque se sugiere que su origen está en Oaxaca, México. Mientras que otras especies del género Dactylopius también parasitan cactus del género Opuntia, D. coccus es la más eficiente en la producción de carmín debido a su alta concentración de ácido carmínico. El método tradicional de obtención del colorante sigue vigente, aunque nuevas técnicas de extracción buscan mejorar la eficiencia. En el contexto actual, la cochinilla del carmín mantiene su relevancia como una alternativa natural frente a los tintes sintéticos, siendo especialmente apreciada por su capacidad de generar una amplia gama de colores dependiendo del pH. La portada de Alianzas y Tendencias BUAP del número 9, volumen 35 muestra una versión de arte digital de la grana cochinilla y su interacción con los cladodios de Opuntia, con el fin de resaltar la importancia biotecnológica de ésta.

CONFLICTO DE INTERESES

Los autores confirman que no tienen ningún conflicto de intereses.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la VIEP BUAP por el apoyo para continuar con nuestras investigaciones. María Fernanda Galindo-Hernández es becaria de proyecto VIEP y Julieta Mariana Muñoz-Morales es becaria CONAHCyT, por lo que agradecen a estas instituciones por las becas otorgadas.

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