Resumen

Este proyecto ayudó a que los niños pongan a prueba sus concepciones, a la luz de un fenómeno a explicar, como por ejemplo que uno de los pigmentos biológicos más importantes son las clorofilas, presentes en todas las plantas, porque los colores que presentan los vegetales son debido a estos compuestos químicos. No obstante dentro de nuestra investigación, destacaremos la utilización de la grana de cochinilla; después de realizar el análisis morfológico, estructural y funcional de la cochinilla comenzarán a plantearse las actividades, netamente experimentales, para que el alumno a través de ellas, vaya descubriendo las distintas coloraciones, que la utilización de cochinilla y otros productos nos puede brindar, hasta llegar a la aplicación práctica que fue la utilización de la cochinilla y diversos pigmentos vegetales para lograr su utilización en la elaboración de colorantes.

Esta experiencia permitió comprobar la hipótesis planteada y fundamentalmente lograr una actitud positiva hacia el trabajo sistemático planteado. Sobre la base de la hipótesis, los objetivos propuestos y consecuentes con la fundamentación de la organización de los contenidos, se puede inferir que los pigmentos pueden ser utilizados para teñir: pinturas, tintas, cosméticos, textiles, alimentos y otros productos.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Como ya lo indicamos más arriba los pigmentos naturales pueden tener un origen vegetal (verduras, frutas, especias, flores, etc.), o mineral. Estos colorantes se fijan al añadirse a la pintura y se pueden emplear para pintar diversos objetos En algunos casos, se necesita combinar más de un elemento para obtener un color especifico.

Otra problemática, a la que nos enfrentamos es que hay que tener en cuenta que este tipo de colorantes (naturales) no se pueden conservar mucho tiempo. Esto se debe a que se oxidan y cambian su tonalidad si no se emplean de forma inmediata. Además, se degradan rápidamente y puede llegar a formarse moho, aunque es posible añadir algún aditivo para conservarlos. Los colorantes naturales pueden ser obtenidos de muchas fuentes vegetales como los: pétalos de las flores, las hojas, las frutas, verduras, especias y algunas raíces; en nuestra investigación no centraremos en la cochinilla.

Antecedentes

El uso de materias colorantes ha nacido de la necesidad innata del ser humano, de entender, interpretar y utilizar el medio que lo rodea; sin duda, el proceso tuvo que iniciar al observar el medio que habitaba, de ahí surgió la idea de reproducir estos colores para adornar o embellecer multitud de objetos de uso corriente, comunicándole una identidad más o menos viva.

Ya sea para explicarlo, oh bien para replicarlo, hoy iniciamos con nuestros pequeños ese camino, que nuestros antepasados llevaron a cabo, para comprender y utilizar, lo que la naturaleza les proporcionaba. Entender como el color que encontramos en los diversos organismos y minerales, de nuestro ambiente, pueden ser utilizado para “pintar” nuestro mundo desde: la ropa que vestimos, lo que comemos, así como dar vida a todo aquello que por naturaleza carece de color.

Siendo este quizá el objetivo de nuestra investigación:  el demostrar como la utilización de un organismo (planta, flor, fruto, insecto, etc.) o de un mineral (piedras, arenas, etc.)   fue y sigue siendo utilizado hasta nuestros días.

Por otra parte, cabe precisar que en la naturaleza el color, no sólo es una de las características que se destaca por la gran diversidad que presenta, y lo bello que resulta para el ojo humano, por ejemplo; el observar la belleza en los colores de una flor. En la naturaleza, el color cumple funciones importantes, entre ellas la capacidad fotosintética de los vegetales, ya que la principal molécula involucrada en la absorción de energía lumínica es la clorofila, uno de los pigmentos predominantes en la naturaleza.

El color de las plantas también influye sobre el potencial de una planta para reproducirse. En particular, el color de las flores atrae a los polinizadores (aves e insectos) que transportan el polen y facilitan la fecundación, mientras que la pigmentación de frutas y semillas atrae a los animales consumidores que luego dispersan las semillas y la especie hacia nuevos espacios.

Un pigmento es cualquier sustancia que absorbe luz. El color de un pigmento es el resultado de la longitud de onda reflejada (no absorbida). Por tanto, la clorofila, el pigmento verde de todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda, excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros ojos. Un cuerpo negro absorbe toda o casi todas las longitudes de onda.

Ahora bien, los pigmentos se localizan en vacuolas o vesículas. En los vegetales, los pigmentos, pueden localizarse en diferentes orgánulos denominadas plástidos. Estas moléculas son capaces de absorber ciertas longitudes de onda y reflejar otras, de acuerdo a su estructura química. Las longitudes que se reflejan son aquellas que nuestros ojos reciben y que el cerebro interpreta como “color”.

Por ejemplo, la luz blanca es una mezcla del espectro visible de luz. Cuando esta luz se encuentra con un pigmento, ya sea en una flor o en una hoja, algunas ondas son absorbidas por los pigmentos, mientras otras son reflejadas. Por tanto, el espectro de luz que es reflejado se percibe por medio de nuestros ojos, el cual es interpretado en nuestro cerebro como color.

En general, el color que presenta un determinado tejido u órgano vegetal, depende del predominio de un pigmento o de la combinación de varios de ellos. A simple vista el color verde es el mayoritario en las especies vegetales. Esta coloración es debida a la presencia de dos de los principales pigmentos vegetales, la clorofila a y la clorofila b, que se encuentran en prácticamente todas las plantas.

Para no perdernos en este gran mundo de información, centrémonos en los pigmentos; estos se localizan en diferentes orgánulos según el tipo de molécula y su función. Por ejemplo, la clorofila se encuentra específicamente en los orgánulos vegetales llamadas cloroplastos, en las membranas internas o tilacoides.

Asociados con la clorofila, existen también en los cloroplastos otra clase de pigmentos denominados “accesorios” que forman parte del complejo antena de la fotosíntesis, de color amarillo y amarillo-anaranjado, denominados xantofilas y carotenoides, respectivamente. Estos pigmentos se alojan además en otros plástidos, dando el color característico de las flores o frutos. Otros pigmentos son las antocianinas. Son pigmentos hidrosolubles que se hallan en las vacuolas de las células vegetales y que otorgan el color rojo, púrpura o azul, dependiendo del pH vacuolar, a hojas, flores y frutas. Desde el punto de vista químico, las antocianinas pertenecen a un grupo denominado flavonoides y se encuentran ampliamente distribuidos entre las plantas.

Ahora bien, con esto hemos tratado de explicar, el ¿cómo? y el ¿por què? de los pigmentos naturales, explicando su naturaleza y sobre todo su presencia en los diversos organismos, ahora pasaremos a comprender cual ha sido uno de los usos que más ha utilizado el ser humano, a lo largo de su historia.

Y es que hasta antes del advenimiento de los tintes sintéticos a mediados del siglo XIX concretamente en 1856, con el estudiante de química inglés William Perkin quien descubrió el malva o malveína (Púrpura de Perkin o Anilina Purpura), primer tinte de anilina y primer color artificial derivado del carbón, los tintes o colorante provenían de sustancias naturales los cuales estaban disponibles para aquellos que teñían textiles, hilos, canastas u otros materiales.

Solo basta molerlos, triturarlos sometiéndolos a procesos mecánicos para obtener su tan apreciable color. (pigmento)

Para ello y con el objeto de encausar nuestro proyecto de investigación, acerca del color de las cosas, comenzaremos a centrarnos en un pigmento que se extrae de un insecto prehispánico que era utilizado por nuestros antepasados.

En nuestro país se tienen hermosos ejemplos encontrados en diversos objetos y lugares de nuestras grandes culturas: mayas, mexicas, teotihuacana, etc. Desde estas primeras civilizaciones observamos como el hombre usó colorantes naturales. Los pigmentos o sustancias colorantes se extraían de plantas, flores, árboles, animales y minerales.

Así pues, como lo hemos indicado, nuestra investigación se ha centrado en la grana de cochinilla.  Éste es un insecto que se reproduce en las pencas de nopal, y del que se obtiene un extracto de color rojo natural o carmesí, que al ser mezclados con ácidos (como el jugo de limón) da otros tonos de rojo, pero al combinarse con los alcalinos cambia a morado. En México se ha usado con gran importancia dentro del ámbito prehispánico y colonial. En la cultura prehispánica, la grana era sumamente cotizada por los pobladores y se utilizaba para teñir objetos diversos: alimentos, plumas, madera, textiles, algodón, piedras, tajes, viviendas, y se usaba también como tintas para códices.

El extracto de cochinilla probablemente es el colorante natural con mejores características tecnológicas, pero se utiliza cada vez menos debido a su alto precio. Sus aplicaciones son diversas, un ejemplo es la industria de alimentos: mermelada, yogur, helados y bebidas con un color rojo muy agradable; también ofrece perspectivas de aprovechamiento en la industria cosmética, textil y farmacéutica. La cochinilla es un insecto usado principalmente para la extracción del colorante compuesto por dos sustancias conocidos como el carmín y el ácido carmínico (es una sustancia química compleja utilizada como colorante rojo).

El valor de este colorante ya era conocido por los aztecas antes de la llegada de los españoles a América. Cuando los españoles conquistaron México en 1521, vieron a los indígenas recoger insectos de los nopales. Este colorante se conoció en Europa a partir del siglo XVI.

Objetivo

Conocer la importancia de este insecto en la historia de nuestro país, así como su utilización en la obtención de un pigmento natural que junto con otros organismos (hojas y plantas) puedan servirnos para colorear y/o teñir diversos objetos.

Justificación

Despertar en los pequeños una actitud científica, que los aliente a investigar y a entender como nuestros antepasados conseguían los colores que utilizaban para dar vida a sus creaciones. De esta forma introducirlos en el pensamiento reflexivo necesario para accionar frente a la realidad que van descubriendo día a día.

Con el objetivo de hacer evolucionar las concepciones de los pequeños, tratando de que pongan a prueba sus propios conocimientos, explicando, como los pigmentos naturales han estado presentes en toda la historia junto con el ser humano. De esta forma, ellos podrán descubrir como los pigmentos se encuentran presentes en todas las plantas, porque los colores que presentan los vegetales son debido a estos compuestos químicos. Y conocer el color que presenta un determinado órgano vegetal depende generalmente del predominio de uno u otro o la combinación de ellos.

Hipótesis

Si logramos demostrar la correcta utilización de la cochinilla para ser utilizada como colorante natural, entonces podremos llevar acabo procesos de teñido o coloración, con base en un producto de origen natural.

Método (materiales y procedimiento)

La cochinilla (Dactylopius coccus) es un insecto parásito, perteneciente a la familia Dactylopidae, cuyo huésped son los nopales o tunas (Opuntia). Se le conoce también con el nombre cochinilla del carmín, grana cochinilla, cochinilla grana, nocheztli y la rueda de la muerte. Éste parásito puede acabar con poblaciones completas de nopaleras, aunque es importante reconocer su contribución a los tintes de textiles de forma natural.

En esta investigación partimos de la utilización de esta cochinilla, la cual puede ser fresca  o seca .

Con el carmín de cochinilla es posible pintar, pero para darle estabilidad al color en el caso del teñido se puede utilizar el alumbre. El uso del carmín de cochinilla continúa al día de hoy. Actualmente se utiliza de varias formas: método mecánico (triturarles);  hirviendo las cochinillas previamente secas y pulverizadas en una solución amoniacal o de carbonato de sodio, de esta forma se extrae el ácido carmínico; las partículas insolubles se eliminan mediante filtrado, y la solución resultante se trata con alumbre para que el colorante precipite y pueda fijarse.

Otra consideración el colorante de la cochinilla en disolución es relativamente sensible al pH. Por ello pudimos observar en la práctica aplicar cochinilla diectamente en la mano de cada integrante del equipo, la tonalidad de la grana varia,  observando como cada uno mantiene un ph diferente.

Aunque por encima de 5 ph tiene ya su color carmín característico, por debajo tiene color rojo o anaranjado.

Composición (Cochinilla 1ra.)

Humedad 11.50%

Cera y grasas 12.53%

Proteínas 51.83%

Acido carmínico 19.00%Cenizas 5.14%

El Ácido Carmínico es un polvo pardo rojizo oscuro o rojo brillante, soluble en agua, alcohol, bases y ácidos. Su coloración en soluciones acuosas varía dependiendo el pH, pora esta practica se debe optar por un agua lo alcalina; agua Bonafont. Para obtener el colorante característico de la cochinilla.

Observamos en la siguiente información las tonalidades que obtendremos de acuerdo al pH que manejemos en relación con la cochinilla.

Naranja:  pH menor a 4.8

Rojo-naranja: Entre pH 4.8 a 6.2

Violeta: A pH mayor a 6.2

Galería Método

Resultados

A la luz de lo anterior, nuestros pequeños llevaron de forma experimental y por el método mecánico de trituración, la extracción de  los pigmentos  de la cochinilla, asi como de la clorofila presente en la planta conocida como tabaquillo, y de los carotenos presentes en los pétalos de la flor de cempasúchil, así mismo,   combinando el mineral de la piedra lazuli con la baba de nopal, de esta forma los aplicaron sobre un pedazo de papel demostrando como estos organismos y minerales brindan la posibilidad de pintar cualquier cantidad de dibujos.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Las plantas forman una parte indispensable en la vida del ser humano, aunque muchas veces ellas pasan desapercibidas en el jardín de nuestras casas. Nos brindan aire puro y un sinfín de beneficios, entre todos ellos, nos inclinamos por la utilización de los pigmentos de origen vegetal cuya aplicación se da para teñir: pintura, tinta, alimentos, cosméticos, textiles y otros productos.

Este proyecto permitió demostrar como los pequeños pueden descubrir que todas las plantas y frutos tienen hermosos colores gracias a los pigmentos y con ello conocer algunos beneficios que tiene el mundo vegetal y obtener colorantes totalmente naturales a partir de vegetales.

Las actividades fueron estructuradas para que los pequeños descubrieran las distintas coloraciones, hasta llegar a la aplicación práctica que era la utilización de la cochinilla y otros productos naturales como colorante para el desarrollo de pinturas y con ello lograr plasmar dibujos de su propia creación.

Bibliografía

http://www.labioguia.com

http://www.kireei.com/tenir-telas-con-frutas-verduras-y-especias/

 http://www.tintoreriamaldonado.com

https://es.wikipedia.org

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography