Practicas inlasa corrg.f.alv.[1]

CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS

LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIALANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS

INDICE

1. INTRODUCCION2. PRINCIPIO GENERALES2.1 Análisis Gravimétrico2.2 Análisis Volumétrico2.3 Análisis Espectrofotometrico3. OPERACIONES GENERALES3.1 RECEPCION DE MUESTRAS3.1.1 Identificación de la muestra3.1.2 Registro3.1.3 Archivo3.1.4 Descripción de las muestras de alimentos3.2 PREPARACION DE LA MUESTRA3.2.1 Muestreo3.2.2 Tamaño de muestra3.2.3 Colección de muestra3.2.5 Preparación de la muestra3.2.4.1 Alimentos secos3.2.4.2 Alimentos húmedos3.2.4.3 Alimentos enlatados3.2.4.4 Alimentos grasos3.2.5 Almacenamiento y Conservación de la muestra

UNIDAD I ANALISIS PROXIMAL

4. HUMEDAD4.1 Importancia del agua en los alimentos4.1.1 Estructura4.1.2 Agua en estado líquido y en hielo4.1.3 Actividad del agua 4.2 Formas del agua en los alimentos4.3 Clasificación de métodos para determinar contenido de humedad4.3.1 Secado4.3.2 Destilación directa4.3.3 Químicos4.3.4 Físicos4.4 Reporte de resultados obtenidos en humedad5.- CENIZAS5.1 Definición5.2 Métodos de Incineración5.3 Contenido de Cenizas en algunos Alimentos

1


5.3.1 Tipos de cenizas5.4 Reporte de resultados6. GRASAS6.1 Definición6.2 Procedimientos generales para la extracción de lípidos6.2.1 Extracción húmeda6.2.2 Extracción seca6.2.3 Métodos de extracción rápida6.2.4 Grasas por hidrólisis6.3 Análisis de grasas y Aceites Comestibles6.3.1 Pruebas Físicas6.3.2 Pruebas Químicas6.4. Determinación de la estabilidad y rancidez de las grasas6.5 Análisis de productos terminados de grasas y aceites6.6 Índices químicos de identificación7. MINERALES7.1 Importancia del consumo de los minerales7.2 Determinación del contenido de minerales específicos7.2.1 Preparación de la muestra7.2.2 Análisis Gravimétrico7.2.3. Métodos colorimétricos7.2.4. Electrodos Ion-Selective 7.2.5. Espectroscopia Atómica 7.3 Determinaciones de minerales7.3.1 Determinación de hierro7.3.2 Determinación de fósforo7.3.3 Determinación de Calcio 7.4 Reporte de resultados 8. PROTEINAS8.1 Importancia8.2 Determinación de proteínas8.2.1 Método dumas8.2.2 Método Kjeldahl8.3 Otros Métodos para cuantificar proteína8.4 Reporte de resultados9. VITAMINAS9.1 Importancia y contenido en alimentos9.1.1 Función biológica9.2 Clasificación de las vitaminas9.2.1 Vitaminas Hidrosolubles9.2.2 Vitaminas Liposolubles9.3. Análisis de vitaminas9.5 Reporte de resultados10. BIBLIOGRAFIA

2


UNIDAD II SALES

1. INTRODUCCION 2. ANALISIS COMPLETO DE SAL2.1. Determinación volumétrica de yodo en sal2.2. Determinación de sulfato2.3. Determinación de residuo insoluble2.4. Determinación de calcio2.5. Determinación de magnesio2.6. Determinación de humedad3. BIBLIOGRAFIA

3


LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIALANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS

1. INTRODUCCION

Los alimentos son sustancias las cuales al ser consumidas por los humanos son utilizadas por el cuerpo en las actividades metabólicas normales. Tienen influencia en el crecimiento, nutrición, reproducción y también disminuyen la suceptibilidad a algunas infecciones.

Los alimentos estan constituidos por macro-elementos (agua, proteínas, lípidos y carbohidratos) y microelementos (minerales y vitaminas) los cuales contribuyen de diferente manera a las necesidades corporales. Contienen también material indigerible (fibra dietaria), que ayuda en la peristalsis, y agua que sirve como vehículo para el transporte de alimentos y productos de desecho, además ayuda en la regulación de la temperatura corporal y toma parte en muchos procesos químicos. También hay sustancias que se añaden para ayudar a la aceptabilidad de los alimentos como son los condimentos, saborizantes etc.(1)

El interés actual en la relación dieta y salud ha estimulado la demanda de datos representativos de la composición química de los alimentos. Esto significa que se necesita contar con valores exactos de energía, nutrientes y otros componentes alimentarios para calcular consumos dietéticas, determinar políticas alimentaría, controlar la seguridad alimentaría, formular nuevos productos y facilitar el comercio. (2)

Existen varias clasificaciones de los alimentos basadas en características físicas y químicas de los mismos, la mas general es la que los agrupa en: a) alimentos de origen animal, entre los que se incluyen a las carnes rojas, aves, pescados, huevos, leche y productos lácteos y b) alimentos de origen vegetal como los cereales y derivados, leguminosas, oleaginosas, frutas y hortalizas y productos derivados de éstas.

El objetivo del análisis de alimentos es la de conocer los componentes de los mismos y el porcentaje en que se encuentren en ellos. Con esto no solo se establece el valor nutritivo de un alimento, también da una idea de las condiciones de manejo, transporte y almacenamiento. Al establecer el tipo y la concentración de los componentes presentes en un alimento, se establece lo que se conoce como Composición Química, Composición Bromatológica ó Proximal del mismo. Es así como el análisis químico de alimentos habilita al individuo para conocer la composición de los mismos y con la ayuda del conocimiento bioquímico y nutricional saber que puede comer y de que debe evitar la ingesta.

El análisis de alimentos se inicia desde tiempos inmemoriables, por medio de análisis organolépticos, es decir por medio de los sentidos como el olfato, sabor, tacto, etc. Posteriormente las reglas dietarias impuestas por las diferentes religiones determinaron lo que debía o no debía de comerse.

4


Posiblemente los primeros trabajos analíticos conocidos en este campo son los de Andreas Livabius (1546-1616) que publicó en 1606 Métodos para el Análisis de Aguas Minerales y trabajos muy importantes acerca de la composición del vino, usando el término alcohol en lugar de espíritu de vino. En 1660 Francesco Redi (1626-1697) escribió acerca de la adulteración de los alimentos. En 1673 Leeuwenhoek (1632-1723) llevó a cabo estudios microscópicos del café, té, leche y vinagre. Louis Lemery publicó en 1702 Tratado de Alimentos el cual fué el trabajo clásico sobre alimentos en esa época.

Lavoisier (1743-1794) fué el primero en reconocer que la vida es una función química y que el alimento es el combustible del cuerpo. Frederick Accum (1769-1838), químico Inglés, publicó en 1820 un libro sobre adulteración de alimentos.

En el siglo XVII fueron muy apreciados los experimentos de laboratorio y se desarrollaron infinidad de métodos científicos, fué cuando se consideró a la Química como una ciencia verdadera. En esta época se hicieron estudios para separar los diferentes componentes de los alimentos y también se estudiaron los pigmentos que dan color a los alimentos.

En el siglo XVIII con la demostración de Wöhler de la conversión del cianato de amonio (NH4CNO), una sustancia inorgánica, a urea (NH2CONH2), una sustancia orgánica, surgieron los términos orgánico e inorgánico que adoptaron las diferentes sustancias en capítulos especiales.

En el siglo XIX se incrementó el desarrollo de la Química Orgánica, Química Analítica y Fisicoquímica. En esta época Dumas (1800-1884) desarrolló un método para la determinación exacta de nitrógeno en compuestos orgánicos. Se logró un gran avance cuando Henneberg y sus colaboradores elaboraron los métodos para el análisis proximal de los alimentos. Un análisis proximal es una estimación de cierto tipo de componentes como: humedad, grasa, cenizas, materia volátil, etc. y no una determinación de un compuesto o elemento particular. El análisis proximal es más fácil de llevar a cabo y proporciona una información más útil.

De los primeros análisis y las investigaciones en nutrición nació la creencia de que una dieta apropiada debe contener una cantidad correcta de proteína, grasa, carbohidratos, agua y cenizas. Estas fueron las sustancias cuyos porcentajes se requirieron para una interpretación nutricional necesaria, de aquí que esas sustancias se determinaron por análisis, existiendo en la actualidad una gran variedad de métodos reportados en la literatura para la determinación de esos componentes.

Para el conocimiento y desarrollo de estos métodos es necesario el estudio de métodos inorgánicos, orgánicos, cualitativos y cuantitativos. Los métodos más actualizados que son oficiales en Estados Unidos de Norteamérica se publican periódicamente por la Association of Official Analytical Chemists (A.O.A.C.). Existen además métodos oficiales para productos más específicos como los que publica la

5


American Association of Cereal Chemists (A.A.C.C.) para el análisis de cereales y los de la Association of Oils Chemists Society (A.O.C.S.) para el análisis de grasas y aceites y productos derivados.

El desarrollo del Análisis de Alimentos por lo tanto se basa en los siguientes factores:

a) El deseo de obtener conocimientos nutricionales y bioquímicos para proveer al organismo del material necesario para su desarrollo.

b) La estandarización de la producción y procesamiento de productos alimenticios por medio del desarrollo de un análisis de control.

c) El uso de análisis de alimentos como un medio de regulación en la compra de alimentos en niveles comercial, industrial y gubernamental ya que en la comercialización de alimentos debe especificarse por el productor la composición de dicho alimento.

d) La necesidad de proteger al individuo de alimentos descompuestos, adulterados y de fraudes alimenticios.

El análisis de alimentos es entonces, en principio, una rama de la Química Analítica. Es necesario por lo tanto el conocimiento tanto del análisis cualitativo como cuantitativo. Su principal interés es el de determinar no solo cual, sino que tanto de un componente puede estar presente en un alimento. Los métodos analíticos de un químico de alimentos se aplican en el desarrollo y reforzamiento de estándares de identidad, pureza o control; en la detección de problemas de descomposición durante el almacenamiento de alimentos ya sea durante condiciones anormales o normales; en estudios asignados para mejorar o controlar la calidad de alimentos naturales o procesados; o en la determinación del valor nutritivo de los alimentos para propósitos científicos, dietéticos o de regulación.(4)

2. PRINCIPIOS GENERALES

Los constituyentes de un material pueden ser identificados y cuantificados como un elemento, un radical, en forma pura o en mezclas para lo cual es necesario eliminar antes ciertas substancias interferentes presentes en el mismo material a estudiar.

La selección del método para dicha identificación y cuantificación dependerá de: Muestra a analizar. Del tipo de análisis. Equipo y material con el que se cuente.

2.1. Análisis gravimétrico

El objetivo de este análisis es el de establecer la cantidad de un compuesto presente en un material a través de una medida efectuada en una balanza análitica. Para poder efectuar esta determinación lo primero que se hace es aislar o separar al

6


compuesto de interés a través de una serie de operaciones, para esto es necesario conocer algunas propiedades del elemento de interés.

2.2. Análisis volumétrico

En este tipo de análisis se establece la concentración de un elemento presente en el material de estudio , mediante una titulación con una solución de concentración conocida. Para efectuar esta determinación se requiere contar con una solución estandar (de concentración conocida), aislar el compuesto a evaluar, conocer la fórmula del compuesto puro.

2.3. Analisis espectrofotòmetrico

La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las investigaciones. El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.Todas las sustancias pueden absorber energía radiante, aun el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo.La absorción de las radiaciones ultravioleta, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química.Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbidas. (3)

3. OPERACIONES GENERALES

Una de las operaciones generales dentro de cualquier análisis es la recolección de la muestra. Una muestra es, en términos generales, una parte tomada en forma aleatoria y representativa de la población a estudiar. Población de estudio es cualquier cosa que interese estudiar, puede abarcar desde un insecto hasta una nación entera.

El problema que se presenta es efectuar la selección adecuada, representativa y aleatoria de la muestra. Para poder efectuar ésto se debe efectuar una planeación, considerando: la determinación ó estudio a realizar; el material que se va ha evaluar; el equipo , material y utensilios requeridos y con los que se cuente; lugar donde se va ha realizar el estudio; tiempo y dinero, todo esta planeación abarca lo que es un muestreo.

7

http://es.wikipedia.org/wiki/Ultravioleta

http://es.wikipedia.org/wiki/Infrarrojo

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectrofot%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=An%C3%A1lisis_%C3%B3ptico&action=edit&redlink=1


3.1 RECEPCION DE MUESTRAS

Las muestras que llegan al laboratorio se las recibe en el área de recepción de muestras. La responsable de recepción de la muestra verifica si cumple con los requisitos establecidos por el laboratorio, que son los siguientes:

Cantidad de muestra, estado de conservación de la muestra, condiciones de inviolabilidad y hermeticidad del envase y llenado de la tarjeta de muestreo (que no falte ningún dato).

Si no cumple con los requisitos establecidos por el laboratorio para su aceptación o se observan muestras con cantidades menores, la responsable de recepción de la muestra deberá de consultar al responsable técnico o al jefe del laboratorio, para que estos autoricen el ingreso de la muestra para su posterior análisis dejando constancia escrita de su admisión en el formulario de laboratorio o el rechazo de la muestra y dejando constancia escrita de su devolución con las aclaraciones correspondientes.

Si cumple con los requisitos establecidos, se codifica la muestra asignando un número que es correlativo al orden de llegada y se registra en el formulario LNS-F-07-1 donde se anota el código, fecha y hora de recepción, nombre del cliente, producto, cantidad descripción, análisis solicitado, Nº de factura, monto, recibido por, nombre y firma del muestreador.(4)

3.1. 1. Identificación de la muestra

En la tarjeta de muestreo en un lugar visible de anota el código del laboratorio que corresponde a la muestra siguiendo el orden de llegada, este mismo código se anota en el envase de la muestra y en la etiqueta de la muestra analítica donde se anota el producto, marca, lote y observaciones (donde se anota el análisis solicita por el cliente) y la fecha de llegada de la muestra al laboratorio. La tarjeta de muestreo se archiva en el área de recepción del laboratorio en un lugar seguro y es tratada de forma confidencial. (11)

3.1.2. Registro

Una vez codificada la muestra se debe registrar los datos de la tarjeta de muestreo en el formulario de registro de muestras de alimentos, se registra el código, fecha y hora de recepción, producto Nº de acta Nº de registro, Nombre del cliente, análisis solicitado, fecha probable de entrega de resultado y nombre de la persona que recibió la muestra. En los formularios de muestras observadas y rechazadas se registran todos los datos observados y las aclaraciones correspondientes.

8


3.1.3. Archivo

Se archiva la tarjeta de muestreo, copia de informe de resultados, formulario de rechazo demuestras y de desvíos aprobados. Todos archivos se deben conservar por lo menos 6 años.

3.1.4. Descripción de las muestras de alimentos

La descripción se realiza de las muestras de plantío y muestras compuestas (procesadas, manufacturadas y preparadas), se realiza en el formulario, se describe las características organolépticas de la muestra porque permite identificar el estado de madures, la parte comestible y otras características organolépticas que son necesarias para la selección de métodos de ensayo que se va aplicar para análisis de la muestra. La descripción de las características organolépticas esta a cargo de la responsable técnico que registra los datos de la descripción.

3.2. PREPARACION DE LA MUESTRA

La preparación de la muestra consiste en la obtención de una muestra homogénea, de manera que cualquier porción que se use para el análisis sea representativa del total.

Por lo general la preparación de una muestra para análisis involucra una reducción en la cantidad y reducción simultánea en el tamaño de partícula, así como un mezclado perfecto del producto, de tal manera que la porción usada represente la composición promedio de la mezcla entera. Un procedimiento muy utilizado es el del cuarteo, que se utiliza principalmente para muestras sólidas, en el que dos cuartas partes se eliminan y las otras dos se mezclan y el proceso se repite hasta que se obtiene una muestra de tamaño adecuado o bien puede hacerse mecánicamente utilizando equipo especialmente diseñado para ello.

La preparación de la muestra dependerá del tipo de alimento del que se trate, teniéndose alimentos secos (granos, harinas, pan); alimentos húmedos (carnes, frutas, pescados); alimentos enlatados y alimentos grasos (margarinas, aceites).

3.2.1. Muestreo

El muestreo es una parte muy importante del análisis de alimentos debido a que la muestra seleccionada debe ser representativa del lote entero del alimento que va a ser analizado y la porción pesada para el exámen debe ser una réplica exacta del producto disponible para el análisis.

Los alimentos que se van a muestrear deben ser descritos en términos de: tipo de producto, ingredientes, estado de preservación, fuente, cultivo, y otros factores que podrían influir en los niveles de los componentes en esos alimentos. (3)

9


El muestreo de alimentos puede efectuarse en los lugares de producción (campo, mar), durante el almacenamiento o procesamiento, donde se comercializan, en restaurantes, en un trabajo de investigación en el laboratorio. También se hacen estudios de poblaciones en el caso de evaluaciones nutricionales, donde se pueden considerar grupos de individuos con determinadas características, hospitales, guarderías y otros.

3.2.2. Tamaño de Muestra

Al realizar un muestreo se toma como herramienta el análisis estadístico, aplicándose, según el caso, fórmulas específicas una vez que se realizó un diseño del trabajo a realizar, por lo que es importante tener algunas conocimientos básicos sobre algunos términos estadísticos, como media, desviación estandar, conceptos de probabilidad.

3.2.3. Colección de la muestra

Durante la colección de la muestra deben tomarse en cuenta ciertos datos para su clara identificación como son: tipo de alimento, procedencia, el total de la muestra original o bien la cantidad de la misma, el número del lote, fecha, lugar donde de ha efectuado la colección, responsable del muestreo y observaciones generales. Así mismo es importante indicar las determinaciones a realizar en las muestras colectadas.

Además deben observarse ciertas precauciones antes y después de la colección de la muestra, es necesario tomar en cuenta que las condiciones físicas del medio (calor, frío, luz, etc.) no influyan sobre las características de la muestra, que no haya descomposición bacteriana o acción autocatalítica de las enzimas.

También debe tenerse un cuidado especial durante el muestreo, debido a la variabilidad en composición de los alimentos y éste dependerá del grado de extensión de la variación natural en dicha composición, tanto en alimentos frescos (o naturales) como procesados así como de la anatomía y fisiología de un vegetal en particular o de una parte del vegetal ya que algunos constituyentes pueden estar localizados en determinadas áreas. Es por ello que el conocimiento de la estructura y composición de un determinado alimento es esencial para el muestreo correcto de ese producto y para evitar los errores más comunes durante el mismo como son:

a) el introducido por el factor personal por descuido al no llevar a cabo un muestreo uniforme, b) cambios en composición del producto durante el muestreo como pueden ser la pérdida o absorción de humedad, pérdida de los constituyentes volátiles, etc, c) dificultad de obtener una buena muestra por la variabilidad propia del alimento en sí (ej. separación de cristales de azúcar en melaza o jarabes de azúcar etc.) y d) error por la determinación misma.

10


Las muestras colectadas deben ser suficientemente grandes para llevar a cabo las determinaciones. Los granos o muestras polvosas se muestrean con triers o tubos muestreadores. Los líquidos requieren un mezclado uniforme antes de tomar la muestra. Los fluídos congelados total o parcialmente, cristalizados o solidificados deben ser licuados completamente y mezclados. Si el mezclado no es posible realizarlo prácticamente, deben tomarse las muestras a varias alturas (en leche la grasa se separa hacia la superficie y la composición cambia con el reposo). Las frutas y vegetales requieren la selección de un gran número de unidades individuales para compensar la variación.

3.2.3.1. Alimentos secos

Se les denomina así debido a que su contenido de agua es bajo, normalmento por debajo del 15%. Las consideraciones a realizar en este grupo son sí se trata de un grano, de una harina ó de algún producto ya procesado como pan ó tortillas.

Sí se parte de granos primero debe removerse el material extraño que pueda estar presente para lo cual se hace uso de zarandas específicas para el grano que se vaya a analizar. Una vez que se tiene el grano limpio se somete a una molienda para reducir el tamaño de partícula. Para esto se pueden emplear diferentes tipos de molinos, los mas comúnes son los de martillo, en donde el grano se tritura, después se vuelve a moler hasta obtener una harina o bien molinos de aspas.

3.2.3.2. Alimentos húmedos

Dentro de este grupo se consideran aquellos alimentos con alto contenido de agua, arriba de 40%, dentro de los cuales se contemplan pescados, carnes, frutas y verduras.

Para lograr la homogenización en este tipo de muestras se recomienda eliminar piel, hueso, espinas, etc, tratando de obtener únicamente la carne ó pulpa en trozos pequeños los cuales posteriormente se trituran en mortero, homogenizadores manuales licuadoras o procesadores de alimentos. Estos deben ser de aleaciones de metales lo suficientemente resistentes a la erosión mecánica e inertes para evitar la contaminación del producto. Debe evitarse el calor así como una aereación excesivadurante el mezclado ya que podrían provocarse cambios en los componentes oxidables, por lo que se recomienda que el tiempo utilizado durante la molienda y homogenizado de la muestra no exceda de 3 min.

3.2.3.3. Alimentos enlatados

Estos alimentos se caracterizan por estar sumergido el alimento en un líquido (salmuera, almíbar, salsa de tomate). Al analizar estos alimentos puede realizarse de diferentes formas, el líquido y el sólido por separado ó bien mezclados el alimento y el líquido. Antes de efectuar el análisis se recomienda pesar la lata ó frasco antes y

11


después de vaciar su contenido, el objetivo de esto es verificar el peso marcado en la lata, lo que se denomina pesado drenado.

Si se va analizar por separado el líquido del sólido, mediante un cedazo se recoge el sólido y se deja escurrir para eliminar el líquido. Si la muestra contiene semillas grandes o “hueso” (duraznos) se elimina éste utilizando un cuchillo y un tenedor, para posteriormente homogenizar la muestra en una licuadora ó una batidora evitando la formación de emulsiones.

Al líquido normalmente se le determina concentración de sal ó de azúcar, según el caso, también material insoluble, esto indica el grado de desmoronamiento de la muestra.

Cuando se analiza el líquido en conjunto con el material sólido, a la muestra sólida se le trata de eliminar hueso sí que viene con tal, luego se homogeniza, de preferencia en una batidora.

3.2.3.4. Alimentos grasos

Dentro de este grupo se tienen los aceites y las mantequillas.

En el caso de los aceites, primero se homogenizan por inversión, posteriormente, se recomienda colocar el aceite dentro de un baño María a no mas de 40°C, esto con el fin de efectuar todas las determinaciones a una misma temperatura.

Cuando se manejan emulsiones grasas, tambien se recomienda colocar la muestra en un baño María a no mas de 40°C, esto tiene como finalidad licuar y homogenizar la muestra. Posteriormente se recomienda filtrar, empleando para esto gasa, la filtración tiene como objetivo eliminar impurezas.

La recomendación de una temperatura no mayor a los 40°C en el baño María, durante el homogenizado de los aceites y emulsiones, es debido a que se considera que a temperaturas mayores a los 40°C afectan la calidad de la grasa.

La responsable de la preparación de la muestra, prepara de la muestra analítica siguiendo el procedimiento y entrega la muestra analítica a las analistas para la realización de los ensayos respectivos.

3.2.4. Almacenamiento y conservación de la muestra

En ocasiones no es posible realizar el análisis de la muestra en el momento de su recepción, por lo que es necesario guardarla hasta el momento de realizar la determinación. El tiempo de almacenamiento dependerá del tipo de análisis a realizar, en el caso de la determinación de humedad no es muy recomendable prolongar este tiempo por mas de 24 horas en refrigeración.

12


No se aconseja congelación, en el caso de análisis microbiológicos, pero sí la refrigeración siempre y cuando el almacenamiento no sea mayor de 48 horas. También para prevenir el crecimiento microbiano está permitido el uso de ciertos agentes antimicrobianos (ac. acético o benzoatos), siempre y cuando no vayan a interferir con los análisis a realizar sobre la muestra.

Para prevenir la actividad enzimática se recomienda, mezclar la muestra con alcohol hirviendo, almacenarla abajo de 0°C, o liofilizar si se van a efectuar estudios bioquímicos, con el fin de reducir procesos vitales.(7)

13


ANALISIS PROXIMAL

4. HUMEDAD

4.1. Importancia del agua en los alimentos

El agua es el constituyente mayoritario en muchos alimentos (Tabla 1). El agua actúa como medio de soporte de muchas reacciones químicas, así como uno de los reactantes participantes durante una reacción de hidrólisis. Cuando el agua es removida por calor o haciendo reaccionar con agentes como el azúcar o la sal, se propicia que muchas reacciones químicas se retrasen y se inhiba el desarrollo de algunos microorganismos, de ésta manera se incrementa la vida de anaquel de numerosos alimentos. También se sabe que la interacción del agua con las proteínas, lípidos, polisacáridos y sales, contribuye significativamente sobre la textura de los alimentos.

Tabla Nro. 1. Contenido de humedad en algunos alimentosAlimento Contenido de

HumedadAlimento Contenido de Humedad

Carne 65-75 Harina de cereal 12-14Leche 87 Granos de café 5Frutas, vegetales 70-90 Leche en polvo 4Pan 35 Aceite comestible 0Miel 20Mantequilla y margarina

16-18

La determinación de humedad es una de las determinaciones analíticas más importantes y utilizada en gran medida durante el procesamiento y control de productos alimenticios. El contenido de humedad frecuentemente es un índice de calidad y estabilidad así como también es una medida de la importancia y cantidad de sólidos totales. Es por ello que en base al contenido de agua se establecen las condiciones de manejo, transporte, almacenamiento y procesamiento de un alimento.

Los métodos utilizados para determinar el contenido de humedad dependerán de la naturaleza del producto alimenticio y de la rapidez de ejecución o de la exactitud deseada. Por ejemplo, en el control del contenido de humedad durante la concentración de productos de tomate y jugos de frutas, es más importante saber cual es el contenido de sólidos en un momento determinado que el contenido exacto de agua. Esta última determinación requiere el uso de técnicas mas tardadas que usualmente requieren además equipo caro.

La exactitud que se requiere en la determinación del contenido de humedad variará con el producto analizado y el propósito del análisis. En control de calidad durante la deshidratación, concentración y preparación, la rapidez con la que se hace ladeterminación es más importante que la exactitud. En alimentos frescos con altos contenidos de humedad la exactitud no es tan limitante como en productos deshidratados con 10% de humedad o menos donde un error pequeño en la

14


medición representa una fracción apreciable del contenido total de agua. Las determinaciones de humedad exactas y reproducibles son más importantes en la comercialización de los productos terminados ya que deben cumplir con las especificaciones de las regulaciones existentes para dicha comercialización.

La determinación exacta de humedad es , en algunos casos, el análisis más simple pero en otros es la determinación más difícil de realizar. Esto se debe a la dificultad de separar el agua del producto sin causar en el mismo una descomposición simultánea. La pérdida de los constituyentes volátiles es otro factor. Agregados a ésos está la presencia de agua en una variedad de combinaciones en el alimento. La facilidad con la que se puede determinar el contenido de agua de un alimento depende de la forma en que se encuentre presente así como de la naturaleza de las otras sustancias presentes. La función del agua es entendida mejor cuando se analiza la estructura y el estado de ésta en el sistema alimentario.

4.1.1. Estructura

El agua posee propiedades anómalas y muy diferentes a las de compuestos similares, un menor peso molecular, puntos de fusión y ebullición muy diferentes a los esperados. Se sabe que tanto el punto de fusión como el de ebullición son directamente proporcionales al peso molecular de las sustancias, sin embargo en el caso del agua esta regla no se cumple. Estas propiedades anómalas se atribuyen a la estructura química del agua, la cual posee fuerzas de atracción que producen una cohesión interna muy importante.

La molécula del agua no es lineal, es altamente polar, constituida por dos átomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. Los seis electrones de valencia del oxígeno en la molécula del agua están hibridizados a cuatro orbitales sp3, que se elongan en las esquinas de tal forma que deforman la molécula, dando origen a un tetraedro imaginario. En esta molécula se tienen dos orbitales unidos covalentemente en un ángulo de 105° y dos orbitales libres. Cada molécula de agua esta coordinada tetrahedricamente con otras cuatro moléculas de agua a través de uniones con el hidrógeno. Los dos orbitales libres actúan como aceptores de hidrógeno y los orbitales unidos como donadores de hidrogeno. Esto da como consecuencia que la energía requerida para romper los enlaces en la molécula de agua sea de 25 kJ/mol. Por otro lado la presencia de los dos donadores y los dos receptores, permite asociaciones en un trabajo tridimensional estabilizado por los puentes de hidrógeno. (7)

4.1.2. Agua en estado líquido y en hielo

El arreglo de las moléculas del agua ya sea en estado líquido o en forma de hielo aún esta en estudio. La hipótesis general que se maneja y se acepta, es que la diferencia básica entre la estructura física del agua líquida y la del hielo es solamente el grado y la duración de los puentes de hidrógeno que prevalecen entre sus

15


moléculas. La vida promedio de los puentes de hidrógeno en el agua en estado líquido es de 10-11, con un promedio de 3.6 moléculas. En el hielo la duración de los puentes es mayor y mucho más estables. El agua en hielo, forma una estructura formada íntegramente por moléculas de agua unidas a través del 100% puentes de hidrógeno, con un ángulo tetraedro de 109.5°.

4.1.3. Actividad del agua

En 1952 (Scott W.J.) llegó a la conclusión de que la calidad de los alimentos durante el almacenamiento no dependía del contenido de agua, sino de la actividad del agua. El término actividad de agua determina el grado de interacción del agua con los demás constituyentes de los alimentos, y es una medida indirecta del agua disponible para llevar a cabo las diferentes reacciones a las que están sujetos. Este factor puede calcularse por medio de la siguiente ecuación:

Aw = P/Po = %HR/100

P = Presión de vapor del agua del alimento a temperatura T.Po = Presión de vapor del agua pura a temperatura T.% HR = Humedad relativa de equilibrio del alimento a la cual no se gana ni se pierde agua.

La relación entre el contenido de agua y la actividad de agua en un alimento se indica a través de isotermas de absorción del mismo. A contenido de aguas menores al 50%, mínimos cambios en estos parámetros, indican un mayor cambio en la actividad de agua.

Sin embargo la actividad de agua solo se puede aplicar a alimentos con bajo contenido de agua, ya que durante el almacenamiento estos alimentos no cambian termodinámicamente, desde el punto de vista cinético. Por lo que se ha establecido un nuevo concepto, que considera las propiedades físicas de los alimentos durante el contacto con el agua.

4.2. Formas del agua en los alimentos

Antes de establecer la manera en que se puede determinar el contenido de agua en los alimentos, se requiere conocer como se encuentra ésta en los mismos, ya que en base a este conocimiento, se puede seleccionar el método más adecuado, así como qué es lo que en realidad se está estimando.El agua se encuentra presente en los alimentos en tres formas:

1. Como solvente para la dispersión molecular de cristales como el azúcar, sal y ácidos de bajo peso molecular o como un medio dispersante de macromoléculas hidrofílicas como proteínas, gomas y sustancias fenólicas, formando ya sea soluciones moleculares o coloidales. Esta es la que se considera como agua libre la cual retiene sus propiedades físicas y es el medio en el cual las sustancias están disueltas o dispersas.

16


2. Adsorbida como una capa delgada, mono o polimolecular, en las superficies internas o externas de los componentes sólidos, por fuerzas moleculares o en capilares finos por condensación capilar. Esta agua se encuentra firmemente unida a sitios específicos de macromoléculas, como proteínas, almidón pectinas y celulosa, a través de puentes de hidrógeno.

3. En combinación química como agua de hidratación. Los carbohidratos como glucosa, maltosa, lactosa forman monohidratos estables, las sales como el tartrato de potasio también forman hidratos.

En esas condiciones el agua presente en los alimentos se encuentra, en mayor o menor medida, combinada de alguna forma con los otros componentes presentes. La forma en que se encuentre presente ejerce un gran efecto en las propiedades físicas y en la reactividad química del alimento. La reducción en el contenido de agua por debajo del nivel en el que el equilibrio entre los otros componentes es independiente de la forma en la que esta agua se encuentra unida a las diferentes sustancias, originacambios irreversibles como la desnaturalización y precipitación de proteínas, cristalización de azúcares y sales, y otros cambios.(8)

4.3. Clasificación de los métodos para determinar el contenido de agua

El agua está presente en la mayoría de los alimentos naturales y constituye hasta el 70% de su peso o aún más. En las frutas y hortalizas puede representar el 90 o hasta el 95% de su peso. En la carne cocida, alrededor del 60%. Mientras que en los cereales como el trigo el contenido es de alrededor del 13.%. El contenido de agua en un alimento está grandemente influenciado por los otros elementos, por lo que se han desarrollado una gran variedad de métodos los cuales son los siguientes:

4.3.1. Métodos de secado

Estos son los métodos mas comunes, se basan en la pérdida de peso que sufre la muestra al ser colocada dentro de un gabinete a temperatura controlada, generalmente entre 70 -130°C.

Dentro del equipo que se utiliza se encuentran las estufas, estufas por convección de aire, y las estufas a vacío. De éstas, se considera que la mejor alternativa es el empleo de las estufas a vacío, ya que con éstas se reduce la temperatura y el tiempo de secado, además de que permite analizar mayor variedad de alimentos.

En las estufas convencionales normalmente se requiere tiempos de al menos 8 horas a temperaturas de 105°C, para completar la remosión de agua, y tener resultados confiables. Este equipo es mas conveniente para alimentos como los granos, cereales y derivados. Sí se desea analizar productos cárnicos, se recomienda efectuar algunos pretratamientos a la muestra, generalmente es un presecado, empleando alcohol ó bien mezclando la muestra con tierras diatomeas.

Las estufas por convección de aire poseen más ventajas, que las convencionales, ya que como hay circulación de aire caliente, esto permite disminuír el tiempo, disminuyendo con ésto la desnaturalización de compuestos y pérdida de

17


compuestos volátiles. Se considera que los resultados son más confiables por lo que se utilizan también en granos, cereales y derivados, así como en productos cárnicos, recomendándose también pretratamientos para la muestra.

En el caso de las estufas a vacío, el tiempo es mucho menor, y las temperaturas, por debajo de los 70°C. Con este equipo se puede llegar a determinar humedad en alimentos como el aguacate, nueces, alimentos ricos en grasas; tambien productos cárnicos y cereales y derivados. En este caso se debe tener control sobre el vacío, ya que cuando se aplica el vacío inadecuado, puede ocasionar la explosión de la muestra.Existen varios factores que tienen influencia en la exactitud de los métodos de secado, para la determinación de humedad, entre los cuales se tienen:

- Es dificil eliminar toda el agua. La retención de agua ya sea por adsorción, oclusión o combinación química hacen que la remosión completa por vaporización sea difícil. Cantidades variables de agua absorbida pueden retenerse por los coloides y se retienen también cantidades variables de agua de cristalización por diferentes sustancias como maltosa, lactosa o rafinosa bajo diferentes condiciones de secado. El químico no puede estar seguro, aún cuando no exista una pérdida en peso por secado en estufa, que la cantidad exacta retenida se encuentre en forma hidratada o como agua unida coloidalmente. La humedad residual puede estar presente al final del período de secado en cantidades variables dependiendo de la temperatura, presión de vapor de agua y de las características de sorción de agua del alimento. La remosión de agua del material orgánico coloidal esencialmente involucra el desplazamiento de un equilibrio entre una superficie coloidal a un nuevo equilibrio determinado por la presión y la temperatura. El contenido final de humedad en equilibrio puede ser apreciable en alimentos higroscópicos cuando la atmósfera de la estufa contiene vapor de agua que no es removido. La velocidad a la que este equilibrio se alcanza también varía con el material y condiciones de secado.

- Durante el secado pueden formarse barreras físicas que limitan la difusión del agua o vapor de agua del interior del alimento a la superficie de evaporación, cambiando la velocidad de dicho secado (formación de películas que impiden evaporación de agua). También estas barreras pueden formarse debido a la aplicación del calor directo sobre la muestra. Para reducir el efecto de las barreras físicas se recomienda mezclar la muestra con arena, asbesto, piedra pómez o cualquier otro material inerte, con el fin de aumentar la superficie de exposición al secado o bien realizar un presecado a baja temperatura seguida de un secado a una temperatura más alta.

- La extrema sensibilidad de algunos constituyentes, particularmente azúcares,

a descomponerse entre 70o y 100oC con la evolución de agua y otros constituyentes volátiles. Usualmente la descomposición es apreciable antes que se complete el secado. En adición a la descomposición de azúcares y otros constituyentes, las reacciones químicas entre dichos constituyentes de los alimentos pueden originar cambios en el peso. La inversión de sacarosa

18


en productos ácidos puede llevarse a cabo trayendo consigo una reducción en el contenido de humedad; hidrólisis de esteres también pueden reducir el contenido de humedad.

- La presencia de otras sustancias volátiles, diferentes al agua, por ej. alcohol, ácidos volátiles como el acético, aceites esenciales etc.

- La capacidad de muchos constituyentes de los alimentos de absorber oxígeno durante el secado por ej. ácidos grasos insaturados, taninos, compuestos fenólicos y otros constituyentes oxidables de frutas y de productos de azúcar impuros.

- Absorción de agua de la atmósfera durante el pesado de la muestra seca, lo cual puede dar origen a errores apreciables ya que los residuos secos son higroscópicos y deben pesarse rápidamente o en recipientes cerrados o bien mantenerse en desecador.

Considerando todos estos factores, en los métodos de secado comunmente usados, la preparación del material a secar, el peso de la muestra y las condiciones de secado varían, dependiendo del producto a analizar.(9)

4.3.1.1. Preparación de la muestra

Las muestras se preparan para la determinación de humedad, en una gran variedad de formas. Los productos líquidos como bebidas, vinos, jarabes o purés usualmente se mezclan y se lleva a cabo un presecado antes del secado final. Este presecado puede ser simplemente la evaporación de 20-50 mL del líquido a una consistencia viscosa en un baño de agua. Estas condiciones de presecado no están especificadas con precisión y cuando se fija el período de secado final puede originar error. Las muestras de frutas y productos derivados se homogenizan hasta obtener una pasta umiforme así como la carne y productos marinos. En el caso de cereales o alimentos deshidratados con un contenido de humedad debajo del 10%, el tamaño de partícula afecta la determinación de humedad por lo que se recomienda que la molienda sea lo suficientemente fina para pasar a través de una malla de 30 mesh. Para extender la muestra uniformemente en el fondo del platillo utilizado, en muestras como jarabes o melazas pueden adicionarse sustancias inertes como asbesto, piedra pómez o arena, mezcladas con el producto a secar, para incrementar la superficie de evaporación y reducir la formación de películas.(5)

4.3.1.2. Peso de la muestra

El peso de la muestra usada, el diámetro y tamaño del platillo utilizado así como la forma de distribuír la muestra en el mismo, pueden afectar la velocidad de la pérdida en peso durante el secado y afectar los resultados cuando los alimentos se secan por un período de tiempo definido. El peso de la muestra usado es tal que el peso del residuo seco sea de 1 a 4 g. Con productos con un contenido de humedad de 10% o menos se pesan aproximadamente 2 g de muestra, éstos incluyen harinas de cereales, leche deshidratada, granos, huevo deshidratado, etc; entre 2.5 a 5g de harina de soya, huevo líquido, carne y productos cárnicos; 5a10 g de levadura fresca,

19


pescado y productos marinos y 20g de pulpas de frutas frescas y productos similares.

Los platillos usados pueden variar en diámetro: de 4 a 5 cm para muestras pequeñas y de 6 a 9 cm para muestras más grandes. También deben ser lo suficientemente profundos para evitar la pérdida de material durante el secado, remosión de la estufa o durante el peso de la muestra seca (2 a 3 cm de profundidad).

4.3.1.3. Condiciones de secadoLas temperaturas usadas para el secado varían de 70° a 130°C a presión de

25 mm de Hg a la atmosférica. Debe procurarse que la temperatura de la estufa sea uniforme de tal manera que en cualquier punto de la estufa sea la misma. La temperatura no debe variar en 1°C de la establecida, con el fin de obener resultados comparables, estoes 70°C en estufa de vacío para muestras que se descomponen fácilmente, 100°C para muestras más estables como pescados, granos, carnes y 130°C para cereales.

4.3.1.4. Período de secado

El período de secado es una función de la cantidad total de humedad, concentración relativa de azúcares y otras sustancias capaces de retener humedad o sufrir descomposición y de la temperatura y presión de secado. El período de secado puede variar de 6 a 12 horas, pudiendo reducir el tiempo de secado utilizando temperaturas arriba de 100°C bajo condiciones que aseguren el paso rápido de aire seco caliente sobre la muestra, para remover la humedad antes de que se lleve a cabo una descomposición apreciable. El período de secado recomendado varía de 6 horas, para frutas secas y productos derivados, a 4 horas para productos de tomate presecados. Solo cuando se secan frutas secas a 70°C, bajo vacío, puré de tomate presecado a 70°C, harinas a 130°C y leche y crema a 98-100oC, se establece un tiempo de secado específico.

Ademas de las estufas, hay otro equipo que también es considerado como método de secado, que viene siendo el de la termobalanza (Figura 3.4) en la que se lleva a cabo el secado mediante una lámpara de infrarrojo la cual está conectada a una balanza de torsión con una escala donde se lee directamente el contenido de humedad, como se muestra en la figura 3.5. Este método es muy rápido, pudiendo obtenerse resultados en un período de tiempo de 10 a 20 minutos, dependiendo del tipo de muestra analizada. Este método es muy empleado durante los procesos de deshidratación en la industria alimentaria, para llevar un control del proceso. 4.3.2. Método de destilación directa

Se determina el agua liberada por medio de una destilación continua, empleando un solvente inmiscible en agua. Este método se desarrolló originalmente como método rápido de exactitud suficiente para usarlo en control de calidad y es el indicado para distinguir entre materia volátil o humedad aparente y contenido real de agua, como es el caso de las especias que contienen aceites volátiles.

20


La temperatura de destilación esta determinada por el solvente que se emplee, existiendo varios y cada uno con caracteristicas diferentes. Dentro del tipo de solventes que se pueden emplear están:

Xileno 137-140°C Punto de ebullición muy altoBenceno 80°C Adecuado para especiasTolueno 111°C Adecuado para productos hortícolasTetracloruro 77°C Es de los más caros

El principio en que se basa el método es que el punto de ebullición del solvente utilizado es diferente al del agua, además de que es inmiscible, por lo que al efectuarse el calentamiento destila primero el que posea el menor punto de ebullición, recogiendo el agua en un receptáculo graduado donde se lee directamente el volumen de agua contenida en la muestra. El solvente queda en la parte superior y el agua en la inferior.

Al momento de efectuar la determinación se debe considerar el tipo de alimento a evaluar, este método es más recomendado para alimentos con alto contenido de agua, pero bajos en lípidos, como la mayoría de las frutas y hortalizas; también puede aplicarse a alimentos ricos en compuestos responsables del olor y sabor, como las especias (ajo, cebolla, canela). Este método no es muy recomendado para harinas, debido a que al mezclarse ésta con el solvente se puede formar una masa, y el solvente quedar ocluído dentro de ésta, y al empezar el proceso de la destilación pueden formarse barreras físicas que impidan la extracción del agua.

4.3.3. Métodos químicos

Este metodo tiene como base la propiedad del agua de reaccionar con algunos compuestos químicos y dar origen a compuestos coloridos, producción de calor ó bien precipitados.

Estos métodos son aplicados a alimentos como las grasas y aceites, café tostado, productos de confitería, frutas secas, ya que la mayoría de estos poseen bajo contenidode humedad, además de que poseen otros compuestos que pueden interferir en la determinación si se aplicasen los métodos de extracción, mencionados anteriormente, como ricos en azúcares, sabores, grasas.

4.3.3.1. Metodo de Karl – Fisher

Este método fué propuesto por Fischer en 1935. Se basa en la reducción del I 2

por el SO2 en presencia de agua y una base como la piridina y es particularmente útil para la determinación de pequeñas cantidades de agua (alrededor de 0.1%).

Tiene como base la siguiente reacción química, descrita por Bunsen en 1853:

2 H20 + SO2 + I2 → H2SO4 + 2 HI

21


El reactivo de Karl Fischer, que es una solución de I2, SO2 y piridina en

metanol anhidro, se añade a la muestra. En el casode que sea sólida se hace una extracción del agua presente en ella usando metanol anhidro. La reacción básica fue descrita por Mitchell en 1951.

El contenido de agua en la muestra se determina mediante una titulación, en la que se mide el volumen de la solución de Karl Fischer requerida para alcanzar el punto final, que se pone de manifiesto por un exceso de iodo. En este caso el vire del color es a marrón, y cuando se utiliza como indicador azul de metileno el punto final es la aparición de un color verde. Otras formas de detectar este punto final es a través de lecturas en el espectrofotómetro o bien electrométricamente.

Para poder realizar esta determinación se requiere tomar en cuenta algunas consideraciones:

- En la práctica, la ecuación no es estrictamente esteoquimétrica por lo que tanto la técnica como los reactivos deben de ser estandarizados antes de efectuar la determinaciones, para asegurar con ésto que los resultados que se obtengan sean reproducibles y confiables.

- Debido a que lo que se desea determinar es agua, es importante asegurar que los reactivos sean anhidros.

- Se debe de tener mucho cuidado al manejar los reactivos ya que son altamente corrosivos y explosivos.

- Cuando la cuantificación se efectua por titulación, se debe utilizar un equipo especial, protegido del medio ambiente.

- Al efectuar la extracción debe hacerse a reflujo y a temperaturas bajas.

- En este método interfieren los aldehídos y cetonas porque forman acetales con el metanol, el ácido fórmico se deshidrata y el ácido bórico se esterifica.

- La clase de alimento a analizar y el tamaño de partícula usado también pueden influír en los resultados.

4.3.3.2. Método del carburo

Es un método rápido que se basa en la reacción del agua con carburo de calcio donde se produce acetileno:

CaC2 + 2H2O → CHºCH + Ca(OH)2

La cantidad de acetileno puede determinarse cuantificando el cambio en

presión, dentro de un sistema cerrado, presuponiendose que la variación en presión

22


es directamente proporcional al contenido de agua; o bien colectando el gas acetileno y midiendo su volumen. También puede considerarse la disminución de peso de la muestra después de que se ha llevado a cabo la reacción.

4.3.3.3. Método del bromuro de cobalto

En este método se toma como base el que al mezclarse agua con una sal de bromuro de cobalto, forma un precipitado, por lo que la cuantificación del contenido de agua se efectua a través del peso del precipitado obtenido. Este método es mas recomendable para productos como el azúcar.Método del cloruro de acetiloLa base de este método es que al reaccionar el agua con el cloruro de acetilo se produce ácido. La reacción base es la siguiente:

H2O + CH3COCl → CH3COOH + HCl

Método empleado para alimentos grasos, como la mantequilla, margarina, aceites y especias secas.

4.3.4. Métodos físicos

Los métodos físicos tienen como base la propiedad que posee el agua pura de manifestar algunas características físicas, como la de la conductividad eléctrica, la desviación de la luz. Existen varios métodos basados en alguna propiedad física del agua, a continuación se mencionan algunos de ellos:

Métodos eléctricos

Se mide la conductividad o resistencia de un alimento colocado en un circuito eléctrico. En este método se asume que los valores de resistencia son por efecto del agua, y que los otros componentes poseen un efecto mínimo sobre este parámetro.

Para efectuar la determinación de humedad por este método, se requiere de un equipo especial, con sensores específicos para cada alimento, por lo que se debe considerar laCon este método no se requiere que el alimento sea homogenizado, sino que la determinación se efectúa con el alimento entero, por ejemplo al vender o comprarse un lote de frijoles, se requiere establecer el contenido de agua presente en el grano, en forma rápida y precisa, ya que en base a ésto es el precio del frijol. En este caso se muestrean unos 200 g del lote, se pasan a través del Steinlite y éste proporciona el contenido de humedad presente en el grano en cuestión de segundos, esos 200 g pueden ser regresados al lote, ya que no sufrieron ningun tipo de transformación.

23


Densinómetros

Por este método se cuantifican los sólidos totales presentes en los alimentos, determinándose el porciento de agua por diferencia. No requiere de equipo muy sofisticado, ya que se emplean picnómetros, termómetros y balanzas. Este método es aplicable a alimentos líquidos o semilíquidos, como leche, jugos de frutas, jarabes, purés de tomate, salmueras. En todos éstos se establece que la variación en densidad dependerá del contenido de sólidos presentes en la muestra y éstos a su vez dependen del contenido de agua en la misma.

Refractómetros

En éste se evalúa el índice de refracción presentado por la muestra al colocarse una o dos gotas de esta sobre un plano al que se le dirige un rayo de luz. Esta desviación se establece que está determinada por la concentración de sólidos solubles presentes en el alimento. Este método se considera más rápido, seguro y reproducible que el anterior, además de ser más práctico. Puede aplicarse a alimentos como las frutas, productos derivados de frutas, jarabes, mieles, dulces y leches.

Polarimétrico

Se mide la rotación óptica de los compuestos a una determinada longitud de onda. Se requiere de un polarímetro, y además de evaluar concentración se puede establecer tipo de compuesto, ya que la rotación dependerá del tipo de compuesto a analizar.

Infrarrojo

La base de este método es la medición de la absorción a unadeterminada longitud de onda, que detecte las vibraciones moleculares del agua.

Longitud de onda:1) 3.0 y 6.1 mm, son los modos fundamentales donde se detectan las vibraciones de las moleculas de agua.2) 1.9 mm, es la banda de absorcion.3) 1.45 mm, primer sobretono de la parte OH de la molecula.

Es un método muy sensitivo debido al tipo de lampara que se usa, Tugsteno, ademas del detecto de sulfito y el diseño electronico que posee.

Dentro de las investigaciones que se han realizado, se ha establecido lo siguiente:Granos y semillas, se detectan a longitudes ente 0.7-2.4 mm.

24


Frutas y Vegetales, se ha observado que es un método rápido y espcífico para frutas y vegetales secos y especias, al compararse con la determinación en estufa al vacio.

En productos carnicos se ha detectado que hay interferencia por el porciento de grasa.

Resonancia Magnetica Nuclear (NMR)

La NMR, es otro sistema que se ha utilizado más con fines de investigación, en la busqueda de nueva alternativas para establecer el contenido de humedad en los alimentos, que con fines prácticos. Se parte del hecho de que el NMR es como la huella digital de una molécula.

El equipo de NMR consta de lo siguiente:

1) Oscilador de radiofrecuencia2) Magneto3) Detector de radiofrecuencia.

Los atómos de un nucleo poseen diferentes campo mangetico. La evaluación se basa que cada nucleo genera un campo distinto de campo magnetico con un oscilador a una frecuencia fija.

El aparato se calibra conta una molecula de agua pura. El método dependerá de la energía de radiofrecuencia de la molecula.

Cromatografía de Gases

Este método se basa en que el agua se puede extraer utilizando un solvente orgánico, y que su molecula puede ser transformada a su fase gaseosa.

Este sistema presentea algunas ventajas:

1) El agua se extrae en forma eficientemente, por lo que se asegura la cuantificacion total de esta en el alimento.2) El extracto va a contener substancias que no alteran el pico del agua, por lo que se asegura que lo que se está cuantificando es realmente el agua.Análsis1) 15 g de muestra se mezclan con 100 mL de una solución de metanol absoluto y butanol.2) Se deja reposar por 15 segs.3) Se toman alicuotas de 2 mL y se inyectan al cromatografo de gases.4) A los 5 min de corrida sale el pico del agua.Este sistema se ha aplicado con exclentes resultados a una gran variedad de alimentos.(3)

25


4.4. Reporte de resultados obtenidos en la determinación de humedad

Los resultados obtenidos en las determinaciones de humedad se reportan ya sea como humedad, agua o sólidos totales. No existen reglas plenamente establecidas en una instancia particular, pero los siguientes comentarios representan una guía:

Humedad se usa principalmente para polvos, donde la cantidad de agua presente es relativamente pequeña, como en harinas, azúcar, etc.

Agua es más comun cuando la cantidad de agua presente es relativamente alta, como en alimentos frescos, salchichas y quesos.

Sólidos totales se usa más a menudo para líquidos, como vinagre, bebidas alcohólicas, leche, jugos de frutas, etc.

El contenido de la humedad se calcula de la siguiente manera.

% Humedad = 100))1(((x

Pm

PPPm −−

Donde: P= Peso constante de la capsula con materia seca P1 = Peso inicial de la capsula. Pm = Peso de muestra.

26


5. CENIZAS

5.1 Definición

Residuo inorgánico que queda después de incinerar un material orgánico. El contenido de cenizas indica la concentración de minerales totales presentes en el alimento.Cuando los alimentos y productos alimenticios se calientan a temperaturas entre

500°- 600°C, el agua y otros componentes volátiles se desprenden como vapores y los constituyentes orgánicos se oxidan en presencia del oxígeno del aire a dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno y también se eliminan junto con el hidrógeno como agua. El azufre y el fósforo presentes se convierten en sus óxidos y si no están presentes cantidades suficientes de elementos alcalinos o alcalino térreos, pueden perderse por volatilización. Los constituyentes minerales permanecen en el residuo como óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos y cloruros, dependiendo de las condiciones de incineración y de la composición del alimento. Este residuo inorgánico constituye la ceniza de los alimentos.

Los constituyentes de las cenizas incluyen potasio, sodio, calcio y magnesio, que están presentes en relativamente grandes cantidades, así como pequeñas cantidades de aluminio, fierro, cobre, manganeso y zinc, arsénico, iodo, flúor y otros elementos presentes en cantidades traza.

La incineración puede llevarse a cabo sobre una flama, en una mufla, en un sistema cerrado en presencia de oxígeno o por digestión húmeda en presencia de ácido sulfúrico, nítrico y perclórico, solos o en mezcla. El término ceniza se usa solo para el residuo de la incineración bajo presión atmosférica.

Es importante establecer el contenido de cenizas en un alimento por diversas razones, dentro de las cuales se pueden mencionar:

Ayuda en el establecimiento del valor nutritivo de un alimento. Puede ser indicativo de calidad, por ejemplo: harinas y azúcar, indica grado de

refinamiento; gelatinas, ayuda a establecer sus propiedades funcionales; mermeladas, contenido de fruta; vinagre, origen; especias, impurezas.

A partir de las cenizas pueden detectarse algunos compuestos tóxicos, como metales pesados, la adición de conservadores en exceso.

El contenido de cenizas sirve como un índice del metabolismo de levaduras y en la producción de ellas la cantidad y composición de la ceniza se usa como un criterio para el control del proceso.

La incineración de material de origen vegetal, particularmente ciertos cortes, se reconoce como un instrumento útil para determinar la naturaleza y distribución de los minerales en las plantas.

La determinación de cenizas también es necesaria en la preparación de muestras para el análisis de minerales, ya sea los que se encuentren

27


normalmente en el alimento o como sales metálicas presentes como contaminantes de superficies corroídas, que pueden pasar al alimento durante el proceso.

El propósito para el cual se prepara la ceniza, los constituyentes particulares a determinar y el método de análisis a usar determinan la naturaleza del procedimiento para cenizas.

5.2. Métodos de incineraciónLa eliminación de la materia orgánica puede realizarse de diferentes formas,

las mas conocidas son:a) Incineración de la muestra mediante el uso de un mechero, aunque puede

efectuarse ésta empleando una parrilla eléctrica, la incineración en esta ocasión es parcial, ya que no se alcanza a quemar toda la materia orgánica, esta forma de incineración es utilizada normalmente como pretratamiento de la muestra.

b) Empleando un sistema cerrado, como la mufla, con este equipo se alcanzan temperaturas superiores a los 800°C, lo cual permite asegurar la incineración total de la materia orgánica, las temperaturas empleadas normalmente son entre 500-600°C, esta forma de incineración es la mas común.

c) Otra forma de eliminación de la materia orgánica es mediante la combustión de ésta empleando ácidos fuertes, como el sulfúrico, nítrico y perclórico, en ocasiones este método se emplea para la determinación de minerales específicos, como el fósforo, que posee la característica que sí se incinera la muestra en la mufla, éste puede transformarse en su sal, y es difícil la separación posterior.

d) En otras ocasiones se hace quemar la muestra con los ácidos y después se incinera, como protección de la misma, se debe evitar que haya volatilización o transformación de compuestos inorgánicos, y en otras ocasiones se mezclan las cenizas con ácido para asegurar la eliminación del total de la materia orgánica ó bien la separación de algún mineral en particular y poder después precipitarlo.

5.3. Contenido de Cenizas en Algunos Alimentos

El contenido de cenizas, al igual que el de agua y de todos los constituyentes de un alimento, varía de un grupo de alimentos a otro, incluso dentro del mismo grupo, se pueden apreciar estas variaciones, el contenido depende del origen del alimento ó del procesamiento al que haya sido sometido.

5.3.1 Tipos de cenizasSe pueden obtener Cenizas Totales, Cenizas Solubles e Insolubles, Cenizas

Alcalinas, dependiendo de lo que se esté evaluando, ya que cada una de ellas son empleadas para establecer un determinado control.

5.3.1.1 Cenizas totalesEsta determinación indica el contenido de minerales totales en un alimento,

empleado generalmente como un índice de valor nutritivo, también sirve como un indicador de calidad. El contenido de ceniza se determina por la pérdida en peso que se lleva a cabo durante la incineración de la muestra a una temperatura lo

28


suficientemente alta para que toda la materia orgánica se pierda por volatilización y se obtenga un residuo de color uniforme, blanco o gris, ocasionalmente rojizo o verde, libre de partículas sin calcinar o grumos de carbono.

Cada alimento tiene sus especificaciones en cuanto al tiempo y temperatura de incineración, así como las recomendaciones para efectuar la determinación. Ejemplo: en las frutas se recomienda presecarlas y después incinerarlas a 525°C por 2.5 h; los cereales se recomienda prequemarlos y luego incineralos a 550°C por 2 h; en los productos marinos se aconseja mezclar primero la muestra con ácido sulfúrico, mismo tiempo prevenir la fusión de la ceniza y que quede carbón ocluído. Las cenizas se obtienen humedeciendo las muestras con soluciones de estos compuestos para posteriormente incinerar a temperaturas elevadas por corto tiempo,

por ej. 30 minutos a 800oC, realizando al mismo tiempo un blanco cuando se usa la solución de acetato de magnesio.

5.3.1.2. Cenizas solublesMétodo empleado principalmente para establecer el contenido de fruta en

productos como mermeladas, jugos, jaleas, atc. Se basa en que los azúcares provenientes de las frutas son solubles en agua, y cuando se elaborar productos derivados de estas, como mermeladas, se adicionan además gomas y pectinas.

El procedimiento general consiste en disolver 300 g de la muestra en 2 L de agua, este paso es con el fin de solubilizar a los azúcares; después se calienta por 1 hora, esto tiene como objeto facilitar la disolución de la muestra; se toma una alicuota de 100 mL y se evapora a sequedad, en esta parte se elimina el agua y el residuo que queda son los azúcares que se solubilizaron, por último se incinera a temperaturas no mayores de 525°C.

Los valores por ejemplo, reportados, para jalea de durazno es 0.49%, de piña 0.43% y de fresa 0.46%.

5.3.1.3. Cenizas insolublesEste método es empleado principalmente para establecer la adición de

material mineral en productos como azúcares y productos de frutas. Basándose en el hecho de que algunos agentes blanqueadores ó bien conservadores son insolubles en agua.

Para esta determinación se parte de cenizas, las cuales se disuelven en agua caliente por 5 min. Luego se filtran en papel libre de cenizas, posteriormente se incineran.

5.3.1.4. Cenizas insolubles en ácidoEstablece el índice de material arenoso en hierbas y especies. Se basa en que

productos como la sílica son insolubles en ácido.Primeramente se obtienen las cenizas, éstas se disuelven en ácido clorhídrico,

se calientan a temperaturas bajas por 5 min, se filtran y posteriormente se lava el residuo con agua caliente , para eliminar cualquier residuo soluble, se incinera y se establece el % de cenizas insolubles en ácido.

29


5.3.1.5. Cenizas alcalinasEste método se basa en que algunos productos presentes en alimentos como

el té, café ó condimentos, así como las frutas, producen carbonatos alcalinos. La alcalinidad de la ceniza se debe a la presencia de las sales de ácidos orgánicos como el cítrico, málico o tartárico los cuales durante la incineración se convierten en sus carbonatos.

En este método se parte del filtrado de las cenizas insolubles, titulándose el líquido con ácido súlfurico 0.1N y naranja de metilo como indicador.

5.4. Procedimientos especialesDurante la incineración puede haber transformación de compuestos que

alteren los resultados, como que las sales orgánicas se transformen en óxidos ó carbonatos, fosfatos ó sulfatos, también puede haber pérdida de compuestos por volatilización, por lo que se recomiendan algunos pretratamientos especiales, dependiendo del objeto del análisis de la cenizas ó del alimento a evaluar.

Algunos de los objetivos de estos procedimientos especiales son el de prevenir la pérdida de material como iodo y cloruros, preparar al material para subsecuentes determinaciones ó para obtener cenizas completamente libres de materia orgánica.

5.4.1. Cenizas sulfatadasEl objetivo de éstas es el de reducir las pérdidas por volatilización de

compuestos como cloruros, carbonatos, metales alcalinos y también el de favorecer la ignición de material, sobre todo de origen animal.

El procedimiento general que se sigue es el de mezclar la muestra con ácido súlfurico concentrado y calentar la muestra hasta que esté completamente carbonizada; posteriormente se incinera en una mufla a 500°C. Se recomienda, después de enfriar volver a disolver las cenizas con ácido, secar a baño maría y reincinerar a 550°C.

5.4.2. Cenizas carbonatadasEl objetivo de este tratamiento es el de prevenir la pérdida de compuestos

como sulfitos y el de facilitar la obtención de cenizas libres de carbón. Este método se basa en que el carbonato de amonio va a reaccionar con el oxido formado y va a liberar al carbonato, facilitando con ésto su eliminación total.

Para obtener estas cenizas primero se incinera a 500°C, después de enfriar, se mezclan estas con carbonato de amonio, se evapora a sequedad, se vuelve a reincinerar a 525 - 550°C.(3)

5.5. Reporte de resultados

El contenido de la ceniza se calcula de la siguiente manera.

% Ceniza = 100xPm

PiPf −=

30


Donde: P t = Peso del crisol + el peso de la muestra (2g) P i = Peso inicial de la capsula. Pm = Peso de muestra. Pf = Peso Despues de la Mufla.6. GRASAS

6.1 Definición

Los lípidos usualmente se definen como compuestos que son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos, por lo que son un grupo de compuestos de estructura heterogénea del que las grasas y los aceites son los representantes más importantes, siendo además muy abundantes en la naturaleza. Están formados por carbono, oxígeno e hidrógeno y en ciertos casos también pueden contener fósforo y nitrógeno.

Como ya se mencionó, los lípidos abarcan una gama muy amplia de compuestos cuya clasificación se hace al dividirlos en tres grandes grupos en función de su estructura química: Lípidos simples (ésteres de ácidos grasos y alcoholes); Lípidos compuestos (fosfolípidos; glicolípidos; lipoproteínas); compuestos asociados (ácidos grasos; alcoholes; hidrocarburos; vitaminas liposolubles).

El material graso que se extrae de los tejidos vegetales y animales por solventes como el alcohol, éter, hexano, acetona, cloroformo, benceno u otros solventes orgánicos, generalmente representa una mezcla compleja. La mezcla depende del tejido extraído y usualmente contiene representantes de algunas o todas las clases de compuestos orgánicos como: grasas, ceras, fosfolípidos, glicolípidos y esteroles o bien productos de hidrólisis de algunos de ellos.

De acuerdo con Kummerow (1960), los lípidos poseen al menos tres funciones importantes en los alimentos: culinarias, fisiológicas y nutritivas. La propiedad de ellos para acarrear olores y sabores y su contribución a la palatabilidad y textura de algunos alimentos son ejemplos de la primera función. Como los lípidos son un medio rápido de transferencia de calor se ha incrementado su uso en las operaciones comerciales de freído.

En el organismo se utiliza como reserva de energía, localizándose en el tejido adiposo (tejido subcutáneo de la cavidad abdominal y tejido conectivo intermuscular), son constituyentes estructurales de la membrana celular e intervienen en la regulación de algunas funciones metabólicas, también actúan como aislante y protección de órganos vitales. Por otra parte los lípidos dietarios proveen el ácido linoleico esencial y ayudan en el transporte de vitaminas liposolubles nutricionalmente esenciales.

En los alimentos los lípidos se encuentran ampliamente distribuidos y la mayoría los contienen. Las frutas y vegetales no son ordinariamente fuente de lípidos, conteniendo algunos de ellos de 0.1 a 1% de lípidos totales. Algunas frutas y vegetales contienen cantidades mayores de estos compuestos, por ejemplo: el

31


aguacate contiene 20%, la aceituna el 19%, las nueces contienen más del 50%, pero los alimentos naturales que proporcionan grandes cantidades de estos compuestos son productos de origen animal como carne, huevo, leche y sus derivados.

El análisis de lípidos involucra: 1 Extracción y determinación del contenido de lípidos así como su

composición. 2 análisis de los lípidos extraídos basados en sus propiedades físicas y

químicas.

6.2. Procedimientos generales para la extracción de lípidos

Para la cuantificación y extracción de lípidos se pueden utilizar diferentes métodos: Extracción húmeda (Babcock, Gerber, Roese-Gottlieb); Extracción seca (Intermitente, Continua); Extracción en frío.

6.2.1. Extracción húmeda

Generalmente estos métodos son específicos para alimentos líquidos. Uno de los más antiguos es el de Babcock que se usa para la determinación del porcentaje de grasa en leche y productos derivados.

a) Método de Babcock. En este método la muestra medida se coloca en un frasco especial que contiene una columna calibrada, para posteriormente tratarse con ácido sulfúrico concentrado que destruye la capa proteica que rodea a los glóbulos de grasa, permitiendo la unión de éstos. Después se calienta ligeramente y se centrifuga para efectuar la separación completa de la grasa y la fase acuosa, se añade agua para forzar el paso de la grasa dentro de la columna calibrada donde se lee directamente el volumen de grasa separado y a partir de él se calcula el porcentaje.

Las recomendaciones que se dan de este método son que el ácido empleado debe poseer una gravedad de 1.82 a 1.83; la muestra debe calentarse a 60°C; la grasa extraída debe ser de color amarillo oro, clara y estar completamente separada de la parte color chocolate.Este método presenta algunas desventajas, debido a la utilización del ácido sulfúrico concentrado el cual carboniza la lactosa y esto puede provocar interferencias en la lectura de la columna calibrada.

b) Método Gerber. Este es una modificación del Babcock, la finalidad es la extraer la grasa pero sin carbonizar a la lactosa para lo cual se adiciona alcohol isoamílico que además mejora la separación de la grasa sin necesidad de adicionar agua. El equipo que se utiliza consiste de butirómetros de vidrio y de una centrífuga Gerber aunque puede utilizarse la centrífuga Babcock con adaptadores para dichos butirómetros.

Las recomendaciones son las mismas que las del Babcock. Este método es de 2 a 3 veces más rápido que el Babcock.

32


c) Método de Roese-Gottlieb. Este método se usa también para la determinación de grasa en productos lácteos y se recomienda para muestras con alto contenido de azúcares, como es el caso de la leche condensada.

En este método la muestra medida se trata con una solución de etanol-hidróxido de amonio y después se extrae con una mezcla 1:1 de éter etílico y éter de petróleo. El éter que contiene la grasa disuelta se decanta a un pesa filtro y se repite la extracción, se evaporan los solventes y se determina la grasa extraída.

La solución de hidróxido de amonio neutraliza cualquier ácido presente además de solubilizar a la proteína que se precipita con el alcohol el cual a su vez por ser soluble tanto en agua como en éter provee el medio en el que el éter se pone en contacto íntimo con la grasa, facilitando la extracción. El éter de petróleo reduce la solubilidad del agua en el éter etílico y previene la disolución de otro material no graso como la lactosa.

Para llevar a cabo estas extracciones se utiliza el tubo de Mojonnier o de Röhrig.

6.2.2. Extracción seca

Se debe secar antes la muestra, se aplica a cualquier tipo de alimento, ya sea de origen animal ó bien de origen vegetal y el solvente utilizado debe ser anhidro. Para llevar a cabo esta determinación el material seco se sujeta a una extracción continua (Método de Goldfish) o intermitente (Método de Soxhlet) con un solvente adecuado.

El contenido de grasa reportado por ambos métodos se denomina grasa cruda o extracto etéreo (cuando el solvente utilizado es éter de petróleo o éter etílico) y representa el contenido de lípidos extraíbles, siendo la distribución de éstos muy variable.

a) Extracción continúa. Se emplea un aparato denominado Goldfish. Este método se caracteriza porque el solvente está en contacto continuo con la muestra, se emplea un dedal poroso (de Alundum), el cual va a contener a la muestra. El dedal mas la muestra se coloca en el vaso de Goldfish, se adiciona el solvente y se monta en el aparato de extracción. Los solventes a utilizar pueden ser éter, hexano o acetona, controlando el calentamiento para evitar que se volatilice el solvente. Este método es recomendado para productos cárnicos y pescados.

b) Extracción intermitente. Se emplea el aparato Soxhlet, el cual es de vidrio con uniones esmeriladas para evitar la pérdida de vapores del solvente a utilizar. En este método , durante el calentamiento el solvente se evapora pero es condensado y recogido en el lixiviador que posee un sifón de tal manera que al llegar a un determinado nivel el solvente en el lixiviador cae al matraz nuevamente, de ahí su

33


nombre, ya que el solvente está en forma discontinua en contacto con la muestra. Cada vez que el solvente cae, extrae la grasa.

Los solventes que se emplean son iguales al del Goldfish (éter de petróleo, hexano, éter dietílico). Este método es más recomendado para cereales y semillas. Puede aplicarse a otro tipo de alimentos, como los cárnicos, aplicando un pretratamiento adecuado a la muestra, solvente y tiempo de extracción.

c) Recomendaciones para los dos métodos: Debido a que las condiciones de extracción para la mayor parte de productos no pueden definirse con seguridad, se deja al criterio del analista el período de extracción, variando dicho período entre 6 y 16 horas. Sin embargo deben considerarse varios factores que determinan dicho período de extracción entre los que se encuentran:

Naturaleza del material que va a ser extraído

- Velocidades comparativas a las que los componentes pasan a la solución. - Efecto de un componente sobre la solubilidad de otro. - Tamaño de partícula del material a extraer. Con respecto a este punto aún cuando se considera que entre menor sea el tamaño de partícula más eficiente será la extracción, para esta determinación no se recomienda una muestra finamente molida ya que puede pasar a través del poro de los dedales utilizados. Con el fin de evitar este error se recomienda envolver la muestra en un papel filtro, antes de colocarla en el dedal. - Cantidades relativas de los componentes más y menos solubles

Naturaleza del solvente - Difusibilidad - Poder de disolución

Superficie ofrecida al solvente

Velocidad a la que circula el solvente a través del dedal de extracción

Cantidades relativas de solvente y material a extraer

6.2.3. Método de extracción rápida

Método propuesto por Folch et al., (1957) para aislar y purificar lípidos de tejidos animales por medio de una partición de fase de una mezcla terciaria de cloroformo: metanol: agua. En 1959 este método fue modificado por Bleigh -Dyer. La muestra se homogeniza con una mezcla de cloroformo y metanol en proporciones tales que se forme el sistema miscible con el agua de la muestra. La dilución con cloroformo y agua separa el homogenado en dos capas, la capa de cloroformo que contiene todos los lípidos y la capa de metanol que contiene los compuestos no lipídicos. Se aísla la capa clorofórmica y se destila empleando un rota vapor, el cual

34


funciona con vacío y temperatura no mayores a los 40°C, lo que evita dañar al lípido, por lo que posteriormente puede caracterizarse el lípido.

6.2.4. Grasa por hidrólisis

En ciertos alimentos como huevos, productos de panificación, levaduras, harinas de pescado, etc., la extracción directa con éter no extrae toda la grasa ya sea porque el éter no penetra suficientemente las partículas para extraer toda la grasa o porque la grasa se encuentra combinada con otros constituyentes como las proteínas o los carbohidratos y no está libre. Por ello es necesario llevar a cabo una desintegración del alimento calentando con ácido el cual además hidroliza las proteínas y al almidón, destruye las paredes celulares y libera la grasa, siendo así más fácil su extracción.

La determinación de grasa en huevos por este método se lleva a cabo pesando 2 g de muestra, se digiere con 10 ml de HCl concentrado si se trata de huevo líquido o con 10 ml de HCl diluido (4+1) si se trata de huevo en polvo, por un período de tiempo de 30 minutos en un baño de agua. Después se adicionan 10 ml de alcohol y se transfiere la mezcla a un tubo de extracción del tipo Mojonnier o equipo similar para llevar a cabo la extracción con éter etílico y éter de petróleo, separando la capa etérea y evaporando los solventes para obtener la grasa, para de ahí calcular su porcentaje y reportarla como Grasa por hidrólisis.

6.3. Análisis de grasas y aceites comestibles

Los aceites y grasas comestibles son mezclas de triacilgliceridos (ésteres de ácidos grasos con glicerol). Las grasas y aceites obtenidos de varias fuentes difieren uno de otro en sus propiedades físicas y químicas debido a que contienen cantidades variables de diferentes ésteres. Algunos de ellos son sólidos, otros son líquidos, algunos poseen ácidos grasos saturados y otros insaturados. Por consiguiente cada éster influye en alguna medida sobre las propiedades físicas y químicas de una grasa o aceite, de acuerdo a la cantidad en que se encuentre presente un determinado éster en esa grasa o aceite. Esas diferencias son las bases de las pruebas para su identificación.

Debe entenderse que los acilglicéridos de las grasas o aceites no son ésteres simples donde los tres grupos hidroxi del glicerol están eterificados con el mismo radical ácido, sino que son mezclas de triacilgliceridos en las que diferentes radicales ácidos están eterificados con la misma molécula de glicerol.

El análisis de grasas y aceites comestibles no se relaciona, como en otros alimentos, con la composición en porcentaje sino con las propiedades físicas y químicas que sirven como las bases para el análisis e identificación, establecer el grado de pureza y también con la evaluación de la utilización de un aceite o grasa para un propósito dado. Las mezclas de grasas y aceites tendrán las propiedades de las grasas o aceites individuales que componen la mezcla. Las propiedades físicas y químicas de una grasa o aceite varían dentro de ciertos límites y debido a la

35


variación relativamente pequeña, se denominan constantes. Algunas de las constantes físicas más importantes son: color, gravedad específica, índice de refracción, punto de fusión, viscosidad, prueba de título y prueba del frío. Algunas de las propiedades químicas son: índice de iodo, índice de saponificación, índice de Reichert Meissl, índice de Polenske, valor de Kirschner.

6.3.1. Pruebas Físicas

Las propiedades físicas de las grasas o aceites naturales se utilizan para su identificación, generalmente se determinan varias de ellas con objeto de relacionarlas. La composición de las grasas no es constante sino que varía lentamente con el clima, variedad, nutrición, etc. Estas determinaciones se ven grandemente afectadas por la temperatura, por lo que es común encontrar los reportes de estas en relación a una temperatura dada.

Previamente a cualquier análisis es necesario obtener una muestra representativa del producto. Para cada grasa o aceite existen métodos especiales de muestreo bajo las diferentes condiciones del análisis, éstos pueden encontrarse en los Métodos Oficiales de la American Oils Chemists Society (A.O.C.S.).

Entre algunas de las pruebas físicas realizadas a los aceites se encuentran las siguientes:

a) Color.- Evaluación empleada para establecer la pureza del aceite (refinamiento adecuado). Para poderlo evaluar en forma objetiva se emplean aparatos especializados, dentro de los que se pueden mencionar espectrofotómetros como el Agtron y Hunter Lab y tintómetros como el Lovibond. Cada uno de ellos tiene su especificidad, siendo el más recomendado el tintómetro Lovibond, el cual funciona en base a comparación con vidrios coloridos estándares. La escala de color para los aceites es la del amarillo-rojo, de acuerdo a la teoría del color.

De las evaluaciones efectuadas a los aceites están la del Color, a través de la luz de transparencia (principalmente en aceites) y el Brillo, evaluándose a partir de la luz reflejada (aplicado a mantequillas y mayonesas).

b) Gravedad específica.- Empleada en conjunto con otras pruebas para caracterizar a las grasas y aceites. Por definición, gravedad específica es la relación que existe entre el peso del volumen de una sustancia, con respecto al peso del mismo volumen de agua. Cuando se efectúa la determinación se debe de tomar la temperatura a la cual se realiza, ya que la temperatura a la que se reporta es de 15.5°C. Muchas grasas no son líquidas a esta temperatura por lo que la determinación puede hacerse a una temperatura más alta y corregirse por expansión usando el coeficiente de expansión promedio de las grasas que es de 0.00064 usando la siguiente fórmula:

P1 = Peso de la grasa o aceiteP2 = Peso de un volumen igual de agua

36


to1= to - 15.5°Cto =Temperatura a la cual se pesa la grasa o aceite

Para la determinación se emplea un picnómetro calibrado, perfectamente limpio y seco, se recomienda lavarlo con mezcla crómico. El picnómetro se llena con agua recientemente hervida y fría a 15.5°C, recomendándose colocar el picnómetro en un baño con agua a 15.5°C por 30 min. Secar y pesar. Posteriormente el picnómetro se lava con alcohol y con éter, dejar evaporar y pesar. Se llena el picnómetro con aceite a 10°C, se coloca en un baño a 15.5°C por 30 min. Secar y pesar.

Para el caso de las grasas primero hay que fundirlas colocándolas en un baño de agua a 40°C, y la determinación se efectúa a esa determinación. En este caso es cuando se emplea el factor de corrección por temperatura (0.00064*t). La t indica los grados arriba de la temperatura del agua. Por ejemplo la grasa se funde a 40°C, la temperatura del agua está a 15.5°C, hay 24.5°C arriba, al multiplicar los 24.5*0.00064, da 0.01568, este valor se suma al que dio la relación entre picnómetro con aceite/picnómetro con agua; si la relación fuese de 0.91950/0.99913, el valor de G.E. seria 0.92030, con el ajuste el valor de G.E. que se reportaría sería de 0.93598.

La gravedad específica no varía mucho entre las diferentes grasas y aceites. Es un valor característico en la determinación de identidad o pureza de una grasa o aceite, es muy constante y hay una gran diferencia en la expansión del paso de un estado a otro.

La gravedad específica de grasas y aceites comestibles se relaciona con el grado de insaturación de los ácidos grasos que los componen y su peso molecular promedio. Se incrementa conforme aumenta el grado de insaturación y disminuye el peso molecular de los ácidos grasos. La oxidación de las grasas o aceites también aumenta la gravedad específica.

c) Índice de refracción. El índice de refracción es una constante muy útil en la identificación de grasas y aceites y además puede usarse como prueba de pureza. Se relaciona con el número de insaturaciones y puede ser empleado como un control en el progreso de una hidrogenación de aceites.

El índice de refracción en las grasas se mide a 40°C y en los aceites a 20 o 25°C en un butiro-refractómetro ó en un refractómetro de Abbé. Las lecturas tomadas a una temperatura diferente de la establecida (estándar) se corrigen utilizando el factor 0.00038, por cada grado sobre 25 ó 40, cuando se usa el refractómetro de Abbé y de 0.55 para grasas ó 0.58 para aceites cuando se usa el butiro-refractómetro de acuerdo a la siguiente ecuación: R = R’ + K (T’- T) Donde: R = lectura reportada a la temperatura estándar R’= lectura obtenida a la temperatura T’ T’= Temperatura a la cual se hace la determinación T = Temperatura estándar K = 0.55 para grasas y 0.58 para aceites

37


El refractómetro de Abbé cubre rangos de índice de refracción de 1.3 - 1.7, es un análisis rutinario de grasas y aceites muy importante. Por otro lado un incremento ya sea en el grado de insaturación o en la longitud de la cadena de los ácidos grasos origina un incremento en el índice de refracción. Así mismo cuando se hidrogena un aceite el índice de refracción disminuye linealmente conforme disminuye el índice de iodo, por esta razón se utiliza el refractómetro para seguir el progreso de la hidrogenación de un aceite.

d) Punto de fusión. El punto de fusión es una propiedad física definida de un sólido puro, puede usarse para determinar un criterio de pureza o bien para caracterización o reconocimiento de compuestos orgánicos. Una sustancia puede considerarse pura cuando funde 1oC del punto de fusión correcto.

Las grasas naturales son mezclas de triacilgliceridos con cantidades pequeñas de otras sustancias. Como es una mezcla no puede esperarse que tenga un punto de fusión bien definido, ésta se licua más pronto si los puntos de fusión de los otros componentes son más bajos o viceversa. La temperatura a la cual la grasa se licua totalmente se considera el punto de fusión de la grasa e identifica el grado de pureza de las grasas (sólidas). El método se aplica principalmente a las grasas animales y a las transformadas (margarinas).

Los triacilgliceridos líquidos, o también mono y diacilglicéridos tienen la propiedad de solidificar en diferentes formas cristalinas. Se conocen tres de ellas: alfa, beta y beta prima. La forma beta es la más estable y las formas más inestables pasan a la forma beta con el tiempo. El enfriamiento rápido del acilglicérido líquido produce la forma alfa mientras que el enfriamiento lento produce la forma beta.

Las tres formas poseen diferentes puntos de fusión siendo el más alto el de la forma beta y el más bajo el de la forma alfa, por lo que es necesario asegurarse, antes de la determinación del punto de fusión, que el acilglicérido se encuentre en su forma más estable. Esto se logra dejando la grasa en el refrigerador por 16 horas o más, antes de la determinación.

Dentro de los métodos más comúnmente empleados para determinar el punto de fusión, se tienen: El método del tubo capilar y Método de Wiley.

Método del tubo capilar

Es el método utilizado principalmente para establecer el punto de fusión en compuestos orgánicos puros. En éste método un tubo capilar de un diámetro interno de 1mm se llena con la grasa fundida a una altura de 10 mm, cerrando uno de los extremos. Con la finalidad de asegurar que toda la grasa se encuentre en estado sólido, el tubo con la grasa se coloca en un refrigerador (4-10°C) por 16 hr. Posteriormente el tubo se coloca en un termómetro el cual a su vez se coloca dentro de un baño cuya temperatura se encuentre entre 8-10°C debajo del punto de fusión esperado y empezar a calentar subiendo en forma gradual la temperatura a una

38


velocidad de 0.5°C/min. El punto de fusión se establece cuando la grasa está completamente clara.

Método de Wiley

Este método es más confiable y reproducible que el del tubo capilar. Para efectuar esta determinación se emplean discos de madera con un diámetro de 3/8 pulgadas y un grosor de 1/8 de pulgadas. La grasa en estado líquido se coloca dentro de esos discos y se enfría a 4°C ó menos por 2 horas ó hasta que se forme por completo el disco de grasa. Obtenido el disco se suspende en un baño de alcohol: agua en la que el disco queda suspendido en la parte en la que la mezcla tiene la misma densidad que la grasa. La mezcla se calienta lentamente (0.2oC/min) hasta que se funde el disco adoptando una forma esférica, anotando entonces la temperatura que se considera como el punto de fusión de la grasa.

El punto de fusión de las grasas disminuye cuando aumenta la proporción de acilglicéridos de ácidos grasos insaturados y aumenta con el incremento de las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos en las grasas. También se afecta con la distribución de los ácidos grasos que componen los triacilgliceridos.

e) Prueba de frío. Prueba empleada para establecer el uso industrial de un aceite. Se mide el grado de enturbiamiento que tenga un aceite al ser colocado a temperaturas de refrigeración (aprox. 5°C), a un determinado tiempo. Cuanto más tiempo se tarde el aceite en enturbiarse es más adecuado para elaborar productos grasos que requieren refrigeración. Este método tiene su aplicación en las industrias que elaboran margarinas, mayonesas, aderezos. Por ejemplo se sabe que un aceite puede ser utilizado para elaborar aderezos cuando su tiempo de enturbiamiento sea de 5.5 hr, mientras que para elaborar mayonesas el aceite debe tardar mas tiempo (8 hr) en enturbiarse.

f) Viscosidad. Se mide la velocidad de flujo de un compuesto a través de un tubo capilar, a una temperatura dada. Esta determinación se emplea en conjunto con la prueba de frío para establecer la correcta utilización de las grasas. La viscosidad está relacionada con la longitud de la cadena (peso molecular) y con el número de insaturaciones, de tal manera que se incrementa con el aumento en la longitud de la cadena y disminuye cuando aumenta la insaturación, llegando una temperatura en la que independientemente del número de insaturaciones o del peso molecular las viscosidades son muy similares.

El viscosímetro, se coloca dentro de un baño de agua, introduciéndose el líquido hasta llenar el bulbo C. Se toma el tiempo en que el líquido fluye de d a b. Reportándose el tiempo a la temperatura de evaluación.

g) Prueba de título. Esta prueba determina el punto de solidificación de ácidos grasos, por lo tanto expresa la dureza de la grasa, permitiendo distinguir entre sebos y grasas. Para la determinación se requiere saponificar la muestra con hidróxido de potasio alcohólico, para obtener los ácidos grasos. A continuación se enfrían éstos

39


lentamente, vigilando la temperatura de la mezcla. En un momento dado ocurre un ligero aumento de temperatura, debido a la cristalización. La temperatura de cristalización recibe el nombre de Título.El sebo solidifica a temperaturas mayores a 40°C y las grasas a menos de 40°C.

6.3.2. Pruebas Químicas

Estas son empleadas en conjunto con las pruebas físicas y dan una idea sobre número de insaturaciones, peso molecular, contenido de ácidos grasos de cadena corta y larga. Dentro de estas pruebas se tienen las siguientes:

a) Índice de Saponificación. Se denomina también Número de Koettstorfer y se define como el número de mg de KOH necesarios para saponificar 1 g de grasa o aceite. La determinación involucra la saponificación bajo reflujo de 4 g de aceite filtrado, con 50 mL de KOH 0.5N en solución con Etanol al 95 %. Esto por un lapso de 30 minutos. Posteriormente se titula la cantidad de KOH que no reacciona con HCl 0.5N utilizando fenoftaleína como indicador. Se requiere correr un blanco reactivo.

Esta determinación proporciona una idea del peso molecular promedio del aceite o de la grasa. En esta determinación se establece que a mayor peso molecular, menor índice de saponificación, ya que lo que se neutraliza son los ácidos grasos libres y los ácidos grasos formando acilglicéridos.

Las grasas que contienen cantidades apreciables de material insaponificable, como esteroles, tienen valores bajos de saponificación. La oxidación de los acilglicéridos de ácidos grasos no saturados causa la formación de grupos carboxilo que pueden reaccionar con KOH y causar un incremento en el índice de saponificación, mayor que el normal.

b) Índice de Hehner. Muchos de los ácidos grasos de un aceite o grasa son insolubles en agua. En el caso de grasas que tienen ácidos grasos de bajo peso molecular, los cuales son relativamente solubles en agua, como la mantequilla, aceite de coco o de palma, el porcentaje de ácidos insolubles es bajo. El índice de Hehner es un número que expresa el porcentaje de ácidos grasos insolubles más el material insaponificable de una grasa o aceite.

La determinación se lleva a cabo en el residuo que queda después de la determinación del índice de saponificación. Después de remover los jabones se hidrolizan con ácido clorhídrico, se enfrían y separan por filtración los ácidos grasos insolubles en agua.

c) Índice de iodo. Se define como los gramos de iodo absorbidos por 100 g de grasa. El iodo reacciona con los sitios de insaturación, por lo que esta determinación

40


mide la insaturación de la muestra. A mayor índice de insaturación, mayor índice de iodo.

Dos de las métodos conocidos para establecer el Índice de Iodo, son el de Wijs (1898) y el de Hanus (1901). Ambos métodos se basan en la adición de un halógeno (Iodo) a una cantidad pesada de muestra y cuantificar el halógeno que reacciona. Al comparar los dos métodos se tiene que el de Wijs arroja resultados más confiables, particularmente para aceites con índices de iodo altos, pero su reactivo es altamente inestable mientras que el de Hanus presenta mayor estabilidad, manejando un error del 2 al 5%.

El procedimiento general en la determinación del índice de iodo consiste en primeramente pesar la muestra de grasa o aceite, variando la cantidad según el método. Enseguida se disuelve en cloroformo (Método de Hanus) o en tetracloruro de carbono (Método de Wijs) y se le añade un volumen medido del agente halogenante que puede ser monobromuro de iodo (Método de Hanus) o monocloruro de iodo (Método de Wijs). Posteriormente se deja en reposo en la oscuridad por un tiempo suficiente para permitir la adición del halógeno en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados que componen los acilglicéridos. Una vez transcurrido este tiempo se añade una solución acuosa de yoduro de potasio y agua recientemente hervida y fría, para extraer al iodo que no reaccionó, valorando este exceso de iodo con tíosulfato de sodio usando almidón como indicador.

d) Índices de Reichert-Meissl y Polenske. Algunos de los ácidos grasos obtenidos de la materia grasa son volátiles con el vapor, ellos son el butírico, caproico, caprílico, cáprico, láurico y mirístico. El ácido butírico y caproico son solubles en agua, el caprílico y cáprico son ligeramente solubles en agua y el láurico y mirístico son insolubles. Se considera que los ácidos grasos solubles en agua se estiman en el índice de Reichert-Meissl y los insolubles incluyendo el cáprico se estiman en el índice de Polenske. Sin embargo no existe una línea de demarcación bien definida, algunas veces el vapor de agua puede arrastrar ácidos no volátiles, pero cuando se observan todas las precauciones se obtienen buenos resultados.

En estos métodos la muestra se saponificación una solución de hidróxido de sodio en glicerol, liberando los ácidos grasos de los jabones formados por la adición de ácido, para aislarlos posteriormente mediante una destilación por arrastre con vapor de agua.

Las definiciones de estas determinaciones son las siguientes:

El índice de Reichert Meissl es el número de mililitros de hidróxido de sodio 0.1N que se requieren para neutralizar los ácidos grasos solubles en agua destilados de 5 g de muestra, bajo las condiciones especificadas en el método.

El índice de Polenske es el número de mililitros de hidróxido de sodio 0.1 N que se requieren para neutralizar los ácidos grasos insolubles en agua, pero solubles en alcohol, destilados de 5 g de muestra, bajo las condiciones especificadas en el método.

41


La diferencia más importante entre la grasa láctea y otras grasas animales es la alta proporción de ácidos grasos volátiles solubles en agua, particularmente el ácido butírico. Por ello los índices de Reichert Meissl y Polenske así como el índice de Kirschner se utilizan para establecer una adulteración gruesa de grasa láctea o bien para diferenciar entre una mantequilla y una margarina. Sin embargo considerando la amplia variación que existe en la composición de los ácidos grasos que forman la grasa láctea, es difícil demostrar en base a estas determinaciones la adulteración de dicha grasa por cantidades pequeñas de otras grasas.

e) Valor de Kirschner. Prueba confirmatoria de las anteriores, cuando se está diferenciando entre una margarina y una mantequilla.

La base de esta determinación es que las sales de plata del ácido butírico son solubles en agua. Para esta determinación se parte del destilado obtenido durante las pruebas de I. Reichert y Polenske. Se toma una alícuota la cual se mezcla con una solución de sulfato de plata, dependiendo de la concentración de ácido butírico presente en la muestra se forma un precipitado, a menor ácido mayor precipitado.

El ácido butírico al reaccionar con el sulfato de plata, forma butirato de plata, el cual es soluble, este butirato se mezcla con ácido sulfúrico, se somete a un proceso de destilación, separándose el ácido butírico. Este ácido se titula con NaOH 0.1 N.

f) Fracción insaponificable de grasas. Si se lleva a cabo la saponificación de grasas o aceites se obtienen diferentes compuestos entre los que se pueden encontrar: sales de ácidos grasos, alcoholes, glicerina, fosfatos de sodio y aminas. Si posteriormente se extrae con éter la muestra alcalina que resulta del tratamiento, se obtiene la fracción de lípidos no saponificables, de la cual los principales componentes son: esteroles (colesterol, sitosterol y fitosterol), Vitamina D (de aceite de hígado de bacalao) e isoprenoides (escualeno del aceite de hígado de tiburón), Vitamina A (de los aceites de pescado) así como compuestos carotenoides, tocoferoles (de los aceites de germen de trigo y de hígado), Vitamina K. Por lo que algo de material insaponificable se encuentra presente en forma natural en las grasas y aceites, sin exceder del 2 por ciento.

Las sustancias que no son solubles en agua después de la saponificación de material graso se clasifican como material insaponificable. Si éste excede del dos porciento probablemente se encuentre presente material extraño e indica una adulteración de grasa o aceite. El material extraño puede ser aceite mineral ó un hidrocarburo similar. La estimación del porcentaje de material insaponificable definitivamente establece este tipo de adulteración.

6.4. Determinación de la estabilidad y rancidez de las grasas

Las grasas en estado puro ó en cualquier sistema alimentario tienden a descomponerse fácilmente, dando origen a olores y sabores desagradables en los productos. El deterioro de las grasas puede darse por efecto de la acción enzimática, dando origen a lo que se conoce como rancidez hidrolítica, ó bien por acción del

42


oxígeno y promover lo que se denomina rancidez oxidativa. Se entiende por estabilidad de una grasa, aceite o alimento graso la capacidad de mantener un gusto y olor adecuado durante el almacenamiento y consumo. Esta propiedad está relacionada con la naturaleza del alimento, la presencia de prooxidantes (metales) o antioxidantes y las características del envase. Las grasas con elevado índice de insaturación son inestables o poco estables.

Se han desarrollado diferentes métodos con la finalidad de establecer en forma rápida y segura, la estabilidad de los diferentes aceites, grasas o alimentos grasos así como para evaluar el grado de deterioro de los mismos, los cuales normalmente son complementarios unos de otros. Entre éstos métodos se encuentran los siguientes:

a) Ácidos grasos libres o valor de acidez. Se define como el número de miligramos de hidróxido de potasio que se requieren para neutralizar los ácidos grasos de 1 gramo de muestra. La acidez de los aceites comestibles frecuentemente se expresa también como mililitros de solución de hidróxido de sodio 1N que se requieren para neutralizar los ácidos grasos de 100 g de grasa. El contenido de ácidos grasos libres también puede expresarse como porcentaje en peso de un ácido graso específico como oleico, láurico o palmítico.

Para efectuar esta determinación solo se disuelve la grasa en un solvente neutro y la acidez se titula con un álcali estandarizado, utilizando fenoftaleína como indicador. El límite máximo permitido en aceites puros es de 0.5-1.5% de AGL.

El valor de acidez es una medida del grado al cual los acilglicéridos del aceite han sido descompuestos por lipasas o bien por efecto del calentamiento a altas temperaturas.

b) Índice de peróxidos. Como ya se mencionó a través de la rancidez oxidativa se pueden formar peróxidos los cuales son altamente reactivos y pueden estimarse yodométricamente. En forma general, para efectuar esta determinación, la grasa extraída ó el aceite se disuelve en una mezcla de ácido acético-cloroformo, para homogenizar bien la muestra, después se agrega una cantidad medida de una solución de yoduro de potasio saturada, sí hay peróxidos se libera iodo que se titula con Tiosulfato de Sodio 0.01N ó 0.1 N, empleando almidón como indicador. Los valores obtenidos se reportan como miliequivalentes de oxígeno como peróxido por kilogramo de muestra (mEq/Kg). El límite permitido en aceites puros es 10 mEq/Kg.

El índice de peróxidos es un indicador de los productos primarios de oxidación, éste mide la rancidez o grado de oxidación pero no la estabilidad de la grasa.

c) Ensayo de Kreis. Este prueba es mas cualitativa que cuantitativa, detecta la presencia de grupos carbonilos, los cuales van a provenir de los ácidos grasos libres ó de los grupos aldehídos o cetonas, provenientes de la descomposición de peróxidos. La muestra se disuelve con ácido tricloroacético, para precipitar ó eliminar

43


proteínas principalmente, después se agrega floroglucinol, el cual va a reaccionar con los grupos carbonilo, desarrollando color rosa.

d) Prueba del ácido tiobarbitúrico. Esta determinación se utiliza principalmente en productos cárnicos. Se detecta malonaldehído, producto de la degradación de los peróxidos. La grasa se homogeniza con agua, posteriormente se mezcla con ácido perclórico y un antiespumante para eliminar las proteínas. Se destila empleando una sal de propilgalato y EDTA, las cuales van ha liberar al malonaldehído. Una vez destilado el malonaldehído se mezcla con ácido tiobarbitúrico y dependiendo de la concentración de malonaldehído se desarrolla color rojo. Se lee a 538 comparándose con una curva estándar.

e) Método del oxígeno activo (AOM). Este método consiste en hacer burbujear en la muestra, mantenida a 100°C una corriente de aire a un flujo determinado. Se determina la rancidez por el olor característico del aire que circula. Observándose que la rancidez se detecta por ejemplo en la manteca de cerdo un índice de peróxidos de 20, para los aceites hidrogenados a 70, para aceites vegetales a 100. Este método se utiliza preferentemente para establecer la estabilidad inicial de una grasa ó aceite, con ó sin oxidantes. Pero no se ha podido establecer una correlación en cuanto a los valores de AOM y el tiempo de conservación en condiciones normales de almacenamiento.

f) Ensayo de la estufa. Este método, también denominado Método de Schaal, consiste en colocar la muestra, contenida en un recipiente de vidrio, en una estufa a 65°C. Se procede a una determinación organoléptica de olor a diferentes intervalos de tiempo, corrientemente días, hasta la aparición de rancidez. Se pueden realizar al mismo tiempo ensayos de índice de peróxidos.

g) Ensayo de la bomba de oxígeno. En este método se coloca en un dispositivo o bomba, junto con una cantidad de oxígeno conocida. El aparato lleva un manómetro y se mantiene a temperatura constante. El desarrollo de la reacción conlleva la disminución de la presión interna, lo cual permite determinar la estabilidad de la muestra. Este método se emplea para determinar la efectividad de los antioxidantes.

6.5. Análisis de productos terminados de grasas y aceites

Los métodos descritos anteriormente se relacionan principalmente con el análisis e identificación de grasas y aceites, muchos de ellos son de poco valor para establecer la utilidad o destino que se les puede dar a los productos terminados, como por ejemplo aceites para ensaladas, mantecas o margarinas. Los métodos de punto de humo, punto de flama y los métodos dilatométricos son los que se utilizan para este fin.

El punto de humo y de flama son las temperaturas a la cual se produce el humo y flama, respectivamente, cuando un aceite se calienta bajo condiciones controladas. Estas determinaciones pueden indicar si un aceite es apto para utilizarse en operaciones de freído. Para medir la proporción de triacilgliceridos

44


sólidos a líquidos en una grasa y definir así las características de plasticidad de la misma se hacen pruebas de dilatometría que consisten básicamente en medir los cambios en el volumen específico de la grasa que se lleva a cabo con cambios en la temperatura.

6.6. Índices químicos de identificación

En ocasiones al momento de elaborar algunos productos, el productor puede cometer fraude empleando materia prima no adecuada al producto, para detectar estas anomalías se utilizan diversas pruebas químicas con el fin de diferenciar los diferentes aceites. Entre las adulteraciones más comunes se encuentran las siguientes.

a) Aceite de oliva/aceite de semilla de té. Se ha detectado el uso del aceite de semilla de té en la elaboración del aceite de oliva. La prueba se basa en que el aceite de semilla de té al mezclarse con ácido acético anhidro en presencia de ácido sulfúrico concentrado desarrolla un color verde oscuro en la luz reflejada y café en la de transparencia.

b) Aceite de oliva virgen/aceite de oliva refinado. El aceite de oliva virgen es de mejor calidad y más caro, al medir la absorbancia de este aceite a 232 nm a 270 nm, se obtienen valores entre 0.13 a 0.48 de absorbancia, mientras que el aceite refinado va a presentar valores de 0.40 a 3.50 de absorbancia.(3)

45


7. MINERALES

7.1 Importancia del consumo de los minerales

Dos de los minerales más conocidos e importantes son el calcio y el fósforo, por su funciones tanto en el ser humano como en los alimentos. De ahí que se traten aparte en este apartado, haciendo la aclaración que existen otros más también importantes, como son el iodo, hierro, arsénico, cobre, entre otros.

Calcio

Es uno de los elementos esenciales para el organismo, requeriendóse alrededor de 100 mg/d. Se sabe que la ausencia ó deficiencia puede ocasionar raquitisimo y osteoporosis.

En los alimentos el calcio se puede encontrar en forma de sales inorgánicas como fosfatos o bien orgánicas como citratos, oxalatos ó fitatos de calcio, estas últimas sales son insolubles, también se puede encontrar unido a proteína (fosfocaseinato de calcio). Una de las principales funciones del calcio en los alimentos es la unirse a las pectinas y favorecer la firmeza de éstos. Pero, ademas de esta función popularmente conocida, el calcio también interviene en otras funciones importantes del organismo como la coagulación, la contracción muscular, las células nerviosas, las hormonas, las enzimas, el sistema urinario, etc.

Fósforo

Para conseguir unos huesos fuertes y músculos sanos, necesitamos también ayuda del fósforo, que se absorbe paralelamente al calcio y se asimila mejor si es en compañía de la vitamina D. Representa entre el 0,8 y el 1,1% del peso total del cuerpo. Sus funciones están relacionadas con, entre otras cosas, la metabolización de los hidratos de carbono, el almacenamiento de energía, la contracción de los músculos, la absorción de la glucosa en el intestino, los riñones, los latidos del corazón, el equilibrio ácido-base en la sangre, el tejido nervioso... En definitiva, su importancia es capital y no debe faltar en nuestra dieta.Para que esto no suceda, existen muchos alimentos ricos en fósforo: los frutos secos, algunas hortalizas (ajo, cebolla, setas, alcachofas, coles, lechuga, apio, patata, puerro, pepino, tomate), los cereales y algunas frutas (manzana, fresa). La carne, el pescado y los lácteos también nos suministran este mineral, acompañado frecuentemente de calcio.

Hierro

Hierro otro de las sales minerales que no pueden faltar en la alimentación para la buena marcha de nuestro organismo es el hierro, cuyo papel clave es la formación de la hemoglobina. El hierro está presente en nosotros en 45 mg. por cada kilo de

46

http://www.cocinayhogar.com/dietasana/salud/?pagina=dietasana_salud_001_001


peso. Se trata de un elemento que pasa a la sangre en un porcentaje inferior al que contienen los alimentos ricos en el mismo. La necesidad de hierro varía en función del estado y constitución del individuo. Las mujeres, por ejemplo, pierden mucho hierro en la menstruación, hasta 20 mg. Los neonatos poseen una reserva en el hígado innata hasta el medio año de vida. Durante la época de lactante, el bebé necesita un aporte de hierro de entre 6 y 15 mg. por día. Por norma general, las dietas más o menos equilibradas suelen superan la cantidad mínima recomendada, pero si la vida que se desarrolla es más bien sedentaria y se superan las 2.000 calorías al día, pueden darse carencias de hierro. La carne y vísceras, la yema de huevo, los cereales integrales, los mariscos, las verduras de hoja verde, los frutos secos, las legumbres y, en menor medida, algunas frutas (pera, manzana, albaricoque, fresas, frambuesas, naranja, cerezas) son las fuentes más importantes de este mineral.

7.2. Determinación del contenido de minerales específicos

El conocimiento de la concentración y del tipo de minerales específicos presentes en productos alimenticios es a menudo importante en el sector alimenticio. Las características de los minerales que se pueden utilizar para distinguirlos de la matriz circundante: es su alto punto que hierve; solubilidad baja del aceite; capacidad de ser precipitado de la solución acuosa; capacidad de reaccionar específicamente con ciertos reactivo químicos y espectro electromágnetico único. Los medios más eficaces de determinar el tipo y la concentración de minerales específicos en alimentos son utilizar la absorción atómica o la espectroscopia de la emisión. Los instrumentos basados en estos principios se pueden utilizar para cuantificar la gama entera de minerales en alimentos, a menudo a las concentraciones tan bajas como algún PPM. Por estas razones han substituido en gran parte métodos tradicionales de análisis mineral en las instituciones que pueden permitirse comprar y mantener uno, o que analizan rutinariamente una gran cantidad de muestras. Las instituciones que no tienen los recursos o el rendimiento de procesamiento de la muestra para autorizar comprar un instrumento atómico de la espectroscopia confían en métodos más tradicionales que requieran productos químicos y el equipo encontraron comúnmente en laboratorios de productos alimenticios. Muchos de los minerales de la importancia para los científicos del alimento se pueden medir usando uno de estos métodos tradicionales.(3)

7.2.1. Preparación de la muestraAntes de análisis los minerales en un alimento se aíslan normalmente de la

matriz orgánica en la cual se contienen. Esto es realizada generalmente incinerando una muestra usando uno de los métodos descritos en la sección anterior. Es importante que el procedimiento de incineración no altera la concentración mineral en el alimento debido a la volatilización. Otra fuente del error potencial en análisis mineral es la presencia de contaminantes en el agua, los reactivo o la cristalería. Por esta razón, el agua o los reactivo del ultrapure debe ser utilizada, y/o un espacio en blanco se debe funcionar al mismo tiempo que la muestra que es analizada. Un espacio en blanco utiliza la misma cristalería y reactivo que la muestra que es

47

http://www.cocinayhogar.com/parati/alimentos/frutas/


analizada y por lo tanto debe contener la misma concentración de cualquier contaminante. La concentración de minerales en el espacio en blanco entonces se resta del valor determinado para la muestra. Algunas sustancias pueden interferir con el análisis de ciertos minerales, y se deben por lo tanto eliminar antes del análisis o considerar en la interpretación de los datos. Los principios de un número de los métodos tradicionales más importantes para analizar los minerales se describen abajo. Muchos más métodos tradicionales se pueden encontrar en los métodos oficiales del AOAC de análisis. (12)

7.2.2. Análisis Gravimétrico El elemento que se analizará es precipitado de la solución agregando un

reactivo que reaccione con ella a la forma un complejo insoluble con un fórmula químico sabido. El precipitado es separado de la solución por la filtración, aclarado, secado y pesado. La cantidad de mineral presente en la muestra original se determina de un conocimiento del fórmula químico del precipitado. Por ejemplo, la cantidad de cloruro en una solución puede ser determinada agregando exceso de iones de plata para formar un precipitado de plata insoluble del cloruro, porque se sabe que el Cl es 24,74% de AgCl. Los procedimientos gravimétricos son solamente convenientes para las muestras de alimento grandes, que tienen concentraciones relativamente altas del mineral que es analizado. No son convenientes para el análisis de los elementos de rastro porque los balances no son bastante sensibles pesar exactamente la cantidad pequeña de precipitado formada.

Titulaciones

Titulación con EDTA El EDTA es un reactivo químico que forman complejos fuertes con los iones

metálicos polivalentes. La sal disodio del EDTA se utiliza generalmente porque está disponible en pureza elevada: Na2H2Y.

El contenido del calcio de alimentos se determina a menudo con este método. Una muestra de alimento incinerada se diluye en agua y después se hace alcalina (pH 12,5 a 13). Se agrega un indicador y la solución se titula con EDTA. Tan de largo como hay iones polivalentes presentes en la solución que el EDTA forma un complejo fuerte con ellos y no reacciona con el indicador, es decir, el complejo de EDTA-indicator es mucho más débil que el complejo de EDTA-mineral. Una vez que todo el mineral haya sido complejado, cualquier EDTA adicional reacciona con el indicador y forma un complejo coloreado que se utilice para determinar el límite de la reacción. El contenido del calcio de una muestra de alimento es determinado comparando el volumen de EDTA requerido titularlo al límite con una curva de calibración preparada para una serie de soluciones de la concentración sabida del calcio. Si hay una mezcla de diversos iones metálicos polivalentes presentes en un alimento podría haber algunos problemas en la determinación de la concentración de un específico mecanografía del ion. Es a menudo posible quitar iones que interfieren pasando la solución que contiene la muestra a través de una columna de intercambio iónico antes del análisis.

48


Titulaciones de la precipitación Cuando por lo menos un producto de una reacción de la titulación es un

precipitado insoluble, se refiere como titulación de la precipitación. Un método volúmetrico usado comúnmente en el sector alimenticio es el método de Mohr para el análisis del cloruro. El nitrato de plata se titula en una solución acuosa que contiene la muestra que se analizarán y un indicador del cromato.

La interacción entre la plata y el cloruro es mucho más fuerte que entre la plata y el cromato. El ion de plata por lo tanto reacciona con el ion del cloruro a la forma AgCl, hasta que todo el ion del cloruro se agota. Cualquier adición más otra del nitrato de plata conduce a la formación del cromato de plata que es una naranja insoluble coloreada sólida.

7.2.3. Métodos colorimétricos Estos métodos confían en un cambio en color de un reactivo cuando reacciona

con un mineral específico en la solución que puede ser cuantificada midiendo la absorbencia de la solución en una longitud de onda específica usando un espectrofotómetro. Los métodos colorimétricos se utilizan para determinar la concentración de una variedad amplia de diversos minerales. Vandate se utiliza a menudo como reactivo colorimétrico porque cambia color cuando reacciona con los minerales. Por ejemplo, el contenido phosphorous de una muestra puede ser determinado agregando un reactivo del vandate-vandate-molybdate a la muestra. Esto forma un complejo coloreado (yellow-orange) con el phosphorous que puede ser cuantificada midiendo la absorbencia de la solución en los 420nm, y comparar con una curva de calibración. Diversos reactivo están también disponibles para determinar colorimétrico la concentración de otros minerales.

7.2.4. Electrodos Ion-Selective El contenido mineral de muchos alimentos se puede determinar usando los

electrodos ion-selective. Estos dispositivos funcionan en el mismo principio que los medidores de pH, pero la composición del electrodo de cristal es levemente diferente de modo que sea sensible a los tipos específicos de ion (más bien que de H+). Los electrodos de cristal especiales están comercialmente disponibles para determinar la concentración de K + Na + NH4 + li + Ca + y Rb + en la solución acuosa. Dos electrodos se sumergen en una solución acuosa que contiene el mineral disuelto. El voltaje a través de los electrodos se mide en extremadamente bajo la corriente para prevenir alteraciones en la concentración del ion. La concentración de un mineral específico se determina de una curva de calibración del voltaje contra el logaritmo de la concentración. Las ventajas principales de este método son su simplicidad, velocidad y facilidad de empleo. La técnica se ha utilizado para determinar la concentración de la sal de la mantequilla, del queso y de la carne, de la concentración del calcio de la leche y de la concentración del CO 2 de bebidas suaves. En principio, un electrodo selectivo del ion es solamente sensible a un tipo de ion, sin embargo, hay a menudo interferencia de otros tipos de iones. Este problema puede ser reducido a menudo ajustando pH, complexing o precipitando los iones que interfieren.

7.2.5. Espectroscopia Atómica

49


La determinación del tipo y de la concentración mineral por espectroscopia atómica es métodos mojados más sensibles, más específicos, y más aprisa que tradicionales de la química. Por esta razón ha substituido en gran parte métodos tradicionales en los laboratorios que pueden permitirse la o que analizan rutinariamente para los minerales.

Principios de la espectroscopia atómica La causa primaria de la absorción y de la emisión de la radiación en

espectroscopia atómica es transiciones electrónicas de los electrones de la cáscara externa. Los fotones con la energía asociada a este tipo de transición se encuentran en la pieza de UV-visible del espectro electromágnetico. A este respecto la espectroscopia atómica es similar a la espectroscopia de UV-visible, sin embargo, las muestras usadas en espectroscopia atómica son átomos individuales en un estado gaseoso, mientras que ésas usadas en espectroscopia de UV-visible son moléculas disueltas en líquidos. Esto tiene consecuencias importantes para la naturaleza de los espectros producidos. En espectroscopia atómica los picos son estrechos y definidos bien, pero en espectroscopia de UV-visible son amplios y traslapo el uno con el otro. Son dos razones importantes de esto. En primer lugar, porque la absorción o la emisión es de los átomos, más bien que las moléculas, no hay transiciones vibratorias o rotatorias sobrepuestas en las transiciones electrónicas. En segundo lugar, porque los átomos están en un estado gaseoso se separan bien de uno a y no obran recíprocamente con las moléculas vecinas.

El cambio de la energía asociado a una transición entre dos niveles de energía se relaciona con la longitud de onda de la radiación absorbida: E = hc / ּג donde, h = constante de los tablones, c = la velocidad de la luz y ּג la longitud de onda. Así para una transición dada entre la radiación de dos estados de la energía de una longitud de onda discreta se absorbe o se emite. Cada elemento tiene una estructura electrónica única y por lo tanto tiene un sistema único de niveles de energía. Por lo tanto, absorbe o emite la radiación en las longitudes de onda específicas. Cada espectro es por lo tanto como una " huella digital " que se pueda utilizar para identificar un elemento particular. Además, porque la absorción y la emisión de la radiación ocurre en diversas longitudes de onda para diversos tipos de átomo, un elemento puede ser distinguido de otros haciendo medidas en una longitud de onda donde absorbe o emite la radiación, pero los otros elementos no .

La absorción ocurre sobre todo cuando los electrones en el estado de tierra se promueven a los varios estados excitados. La emisión ocurre cuando los electrones en un estado excitado caen de nuevo a un nivel de energía más bajo. Los átomos pueden existir en un número de diversos estados excitados, y pueden caer de nuevo a uno de muchos diversos estados más bajos de la energía (no no necesariamente el estado de tierra). Así hay muchas más líneas en espectros de una emisión que hay en espectros de una absorción.

La espectroscopia atómica se utiliza para proporcionar la información sobre el tipo y la concentración de minerales en alimentos. El tipo de minerales es determinado midiendo la posición de los picos en los espectros de la emisión o de absorción. La concentración de componentes mineral es determinada midiendo la intensidad de una línea espectral sabida para corresponder al elemento particular del interés. La reducción en intensidad de una onda electromagnética que viaje a través

50


de una muestra se utiliza para determinar la absorbencia: A = - log(I / I o). La ley de Beer-Lambert se puede entonces utilizar para relacionar la absorbencia con la concentración de átomos en la muestra: A = a.b.c donde está absorbencia A, a es extinción cofficient, b es longitud del camino de la muestra y c es concentración de la especie absorbente. En la práctica, hay a menudo desviaciones de la ecuación antedicha y así que es a menudo necesario preparar una curva de calibración usando una serie de estándares de la concentración sabida preparada usando los mismos reactivo según lo utilizado preparar la muestra. Es también importante funcionar un espacio en blanco para considerar cualquier impureza en los reactivo que pudieron interferir con el análisis.

Espectroscopia de Absorción Atómica La espectroscopia de la absorción atómica (AAS) es un método analítico que

es basado en la absorción de la radiación de UV-visible por los átomos libres en el estado gaseoso. La muestra de alimento que se analizará se incinera normalmente y después se disuelve en una solución acuosa. Esta solución se pone en el instrumento donde se calienta para vaporizar y para atomizar los minerales. Una viga de la radiación se pasa a través de la muestra atomizada, y la absorción de la radiación se mide en las longitudes de onda específicas que corresponden al mineral del interés. La información sobre el tipo y la concentración de los minerales presentes es obtenida midiendo la localización y la intensidad de los picos en los espectros de absorción.

Instrumentación La fuente de la radiación. La fuente lo más comúnmente posible usada de la

radiación en el AAS es la lámpara hueco del cátodo. Esto es un tubo hueco llenado de argón o de neón, y un filamento del cátodo hecho de la forma metálica del elemento que se analizará. Cuando un voltaje se aplica a través de los electrodos, la lámpara emite la radiación característica del metal en el cátodo es decir , si que el cátodo se hace del sodio, se produce un espectro de la emisión del sodio. Cuando esta radiación pasa a través de una muestra que contiene los átomos del sodio será absorbida porque contiene la radiación exactamente de la longitud de onda derecha para promover la transición a partir de un nivel de energía a otro. Así una diversa lámpara es necesaria para cada tipo de elemento analizado.

Interruptor La radiación que llega el detector viene a partir de dos diversas fuentes: (i) radiación emitida por el filamento de la lámpara (que es absorbida parcialmente por la muestra); (ii) radiación que es emitida por los átomos en la muestra que han sido excitados a los niveles de una energía más alta por la absorción de la energía del atomizador. Para cuantificar la concentración de minerales en una muestra que usa el AAS es necesario medir la reducción en la amplitud de la viga de la radiación que ha pasado a través de la muestra, más bien que la radiación emitida por la muestra excitada. Esto se puede hacer usando un dispositivo mecánico, llamado un interruptor, conjuntamente con un dispositivo electrónico que distinga entre las corrientes directas y alternas. El interruptor es un disco que hace girar con una serie de rajas que se coloque entre la fuente de la radiación y la muestra. La radiación de la fuente de luz por lo tanto se está cambiando continuamente por intervalos en una

51


frecuencia específica, es decir, es una corriente alterna. Por otra parte, la radiación emitida de los átomos excitados en la muestra es constante es decir, él es corriente directa. La radiación detectada total es por lo tanto la suma de un componente que varía y de un componente constante. Los dispositivos electrónicos están disponibles que pueden separar alternándose y la corriente constante. Estos dispositivos se utilizan en instrumentos del AAS para aislar la señal generada por la luz de eso emitida por los átomos en la muestra.

Atomizador. Los atomizadores se utilizan para convertir la muestra que se analizará en los átomos individuales. El proceso de la atomización es alcanzado exponiendo la muestra a las altas temperaturas, e implica tres etapas: (i) el retiro del agua se asoció a las moléculas, (ii) conversión de moléculas en un gas, y (iii) atomización de moléculas. En temperaturas más altas los átomos pueden ionizarse, que es indeseable porque los espectros atómicos de átomos ionizados son diferentes de el no-ionizados. Por lo tanto, es importante utilizar arriba una bastante temperatura para atomizar las moléculas, pero no tan arriba que los átomos están ionizados. Dos tipos de atomizador se utilizan comúnmente en instrumentos de la absorción atómica: llama y atomización electrotérmica.

• del · consisten en un nebulizer y una hornilla. El nebulizer convierte la solución en una niebla o un aerosol fina. La muestra es forzada a través de un agujero minúsculo en un compartimiento a través de el cual el oxidante y el combustible estén fluyendo. La llama y el combustible llevan la muestra en la llama. La hornilla tiene generalmente 5 -10 centímetros de largo para dar una longitud del camino larga para la radiación al recorrido adelante. Las características de la llama pueden ser alteradas variando las proporciones y los tipos relativos de oxidante y de combustible usados en la llama. El óxido-acetileno del aire-acetelyne y del nitrógeno es las mezclas lo más comúnmente posible usadas del oxidante y del combustible. Así las llamas con diversas temperaturas pueden ser producidas. Esto es importante porque la energía requerida para causar la atomización, pero no la ionización, varía de sustancia a la sustancia. El instrumento fabrica provee de pautas sus instrumentos sobre el tipo de llama al uso para los elementos específicos.

• en el AAS electrotérmico la muestra se pone en una taza pequeña del grafito que se caliente eléctricamente a una temperatura (típicamente 2.000 - 3.000 o

C) arriba bastante para producir la volatilización y la atomización. Se coloca la taza de modo que la viga de la radiación pase a través de la muestra atomizada. La ventaja de atomizadores electrotérmicos es que muestras más pequeñas están requeridas y los límites de detección es más baja. Las desventajas importantes son que son más costosas comprar, tener un rendimiento de procesamiento más bajo de la muestra, son más difíciles de funcionar y de tener una precisión más baja que llama-atomizadores.

•Selector de la longitud de onda. Un selector de la longitud de onda se coloca en la trayectoria óptica entre la llama (o el horno) y el detector. Es propósito debe aislar la línea espectral del interés del resto de la radiación que viene de la muestra, de modo que solamente la radiación de la longitud de onda deseada alcance el detector. Los

52


selectores de la longitud de onda están típicamente, las rejillas o los filtros monocromáticos.

Detector/Readout El detector es un tubo del photomultiplier que convierte la energía electromágnetica que lo alcanza en una señal eléctrica. La mayoría de los instrumentos modernos tienen una computadora para exhibir la señal hecha salir y para almacenar los espectros.

Espectroscopia Atómica de Emisión La espectroscopia atómica de la emisión (AES) es diferente del AAS, porque

utiliza la emisión de la radiación por una muestra, más bien que de la absorción. Por esta razón muestrea tienen que ser calentados generalmente a una temperatura más alta de modo que una mayor proporción de los átomos esté en un estado excitado (aunque el cuidado se debe tomar para asegurarse de que no ocurre la ionización porque los espectros de los átomos ionizados son diferentes de el de átomos no-ionizados). Hay un número de maneras que la energía se puede proveer a una muestra, incluyendo calor, luz, electricidad y ondas de radio.

Instrumentación En AES la muestra sí mismo actúa como la fuente de la radiación detectada, y

por lo tanto no hay necesidad de tener una fuente separada de la radiación o un interruptor. La muestra se calienta a una temperatura donde se atomiza y una proporción significativa de los átomos está en un estado excitado. Se producen las emisiones atómicas cuando los electrones en un estado excitado caen de nuevo a niveles de energía más bajos. Puesto que los niveles de energía permitidos para cada átomo son diferentes, cada uno tienen espectro característico de la emisión de el cual puedan ser identificados. Puesto que un alimento contiene generalmente una variedad amplia de diversos minerales, cada uno con un espectro de la emisión de las características, el espectro total producido contiene muchos límites de absorción. La radiación emitida por lo tanto se pasa a través de un selector de la longitud de onda a los picos específicos del aislante en los espectros que corresponden al átomo del interés, y la intensidad del pico se mide usando un detector y se exhibe en un dispositivo del read-out.

Fuente De Atomization-Excitation El propósito de la fuente de la atomización-excitación es atomizar la muestra, y excitar los átomos de modo que emitan una cantidad significativa de radiación perceptible. Las dos formas lo más comúnmente posible usadas de fuentes de la atomización-excitación en análisis alimenticio son llama y dispositivos inductivo juntados del plasma (ICP).

• en flame-AES un sistema de la nebulizer-hornilla se utiliza para atomizar los minerales en la muestra y para excitar a una proporción grande de ellos a los niveles de una energía más alta.

• en ICP-AES un dispositivo especial se utiliza que caliente la muestra a las temperaturas muy altas (6.000 a 10.000 K) en la presencia de los iones del argón. Los minerales en la muestra no se ionizan en esta temperatura debido a la alta concentración de los iones del argón.

53


Selectores de la longitud de onda Los selectores de la longitud de onda se utilizan para aislar las líneas espectrales particulares, que son características del material que es estudiado, de el resto de líneas espectrales. Un número de diversos tipos de selector de la longitud de onda están disponibles incluyendo los filtros y las rejillas. Un filtro se puede utilizar solamente para medir la intensidad en una longitud de onda fija particular, mientras que una rejilla se puede utilizar para medir la intensidad en muchas diversas longitudes de onda. Un filtro se puede por lo tanto utilizar solamente para analizar para un tipo de mineral, mientras que una rejilla se puede utilizar para medir muchos diversos tipos de minerales.

7.3 Determinaciones de minerales

La materia orgánica en un alimento que puede ser dividida en materia orgánica y inorgánica. Compuestos que contienen carbón (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N) son clasificados como orgánicos. Los compuestos inorgánicos o minerales son los demás elementos químicos (calcio, fósforo etc.). Cuando una muestra de alimento esta colocada en un horno y mantenida a 550deg.C por 24 horas la materia orgánica esta quemada y la materia restante es la parte mineral, llamada ceniza. En las plantas, el contenido de minerales varia entre 1 a 12%. Los forrajes usualmente contienen más minerales que semillas o granos. Los subproductos de animales que contienen huesos pueden tener hasta 30% minerales (principalmente calcio y fósforo). Minerales son frecuentemente clasificados como macro- y micro minerales. Esta distinción se base solo en la cantidad requerida por los animales. Algunas minerales posiblemente son esenciales (por ejemplo bario, bromo, níquel) y otros son reconocidos por tener un efecto negativo en la digestibilidad de los alimentos (por ejemplo silico).

Residuo inorgánico que queda después de incinerar un material orgánico. El contenido de cenizas indica la concentración de minerales totales presentes en el alimento. Cuando los alimentos y productos alimenticios se calientan a temperaturas

entre 500°- 600°C, el agua y otros componentes volátiles se desprenden como vapores y los constituyentes orgánicos se oxidan en presencia del oxígeno del aire a dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno y también se eliminan junto con el hidrógeno como agua. El azufre y el fósforo presentes se convierten en sus óxidos y si no están presentes cantidades suficientes de elementos alcalinos o alcalino térreos, pueden perderse por volatilización. Los constituyentes minerales permanecen en el residuo como óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos y cloruros, dependiendo de las condiciones de incineración y de la composición del alimento. Este residuo inorgánico constituye la ceniza de los alimentos.

Los constituyentes de las cenizas incluyen potasio, sodio, calcio y magnesio, que están presentes en relativamente grandes cantidades, así como pequeñas cantidades de aluminio, fierro, cobre, manganeso y zinc, arsénico, iodo, flúor y otros elementos presentes en cantidades traza.La incineración puede llevarse a cabo sobre una flama, en una mufla, en un sistema cerrado en presencia de oxígeno o por digestión húmeda en presencia de ácido sulfúrico, nítrico y perclórico, solos o en mezcla. El término ceniza se usa solo para el residuo de la incineración bajo presión atmosférica.

54


7.3.1. Determinacion de hierro

Para el análisis de hierro inorgánico en alimentos, el primer paso consiste en una combustión total de la materia orgánica, por incineración de la muestra en la solución de cenizas resultante, el hierro es reducido a hierro (II) por la adición de hidroxilamina. El ión ferroso se determina espectrofotométricamente por formación de un complejo coloreado al añadir al medio alfa - alfa dipiridilo (2, 2’ by piridina). La reacción de color debe llevarse a cabo, bajo condiciones controladas de pH para reducir la competencia de los iones hidrónio (H3O+) por el ligante, por lo que se agrega una solución de acetato de sodio 2 M.

7.3.2. Determinación de fósforo

La cuantificación del fosforo, se fundamenta en el hecho de que el fósforo en los alimentos está en forma de meta y pirofosfato, durante la digestión se transforma en ortofosfato. El ortofosfato posee la característica de que al reaccionar con el molibdato, se transforma en fosfomolibdato de amonio, el cual es incoloro. Este compuesto puede ser reducido por agentes reductores, como el sulfato ferroso, acido ascorbico, para formar un compuesto colorido azul, denominado azul de molibdeno, el cual puede leerse a 620 nm.El fósforo intervienen en conjunto con el calcio, lípidos y proteínas, en la pared celular; además de intervenir en algunas reacciones metabólicas, principalmente durante la formación de energía. En los alimentos, intervienen en la integridad de la pared celular, ayuda a retener líquidos, por ejemplo durante la congelación de alimentos marinos se aplican polifosfatos con la finalidad de protegerlos.

La concentración de fósforo en los alimentos varía de uno a otro, como por ejemplo, leche 95 mg/100 g, carnes 115 mg/100 g, nuez 400 mg/100 g, cereales 375 mg/100 g.Para la determinación de fósforo se puede partir de cenizas, sin embargo puede haber problemas debido a que el fósforo puede unirse a otros compuestos, lo que puede dificultar la solubilización del mismo y por ende su cuantificación. Por lo que se recomienda que se efectue una digestión húmeda, empleando ácidos fuertes.

La cuantificación por el método húmedo, se fundamenta en el hecho de que el fósforo en los alimentos está en forma de meta y pirofosfato, durante la digestión se transforma en ortofosfato. El ortofosfato posee la característica de que al reaccionar con el molibdato, se transforma en fosfomolibdato de amonio, el cual es incoloro. Este compuesto puede ser reducido por agentes reductores, como el sulfato ferroso, para formar un compuesto colorido azul, denominado azul de molibdeno, el cual puede leerse a 660 nm.

La función de los pasos durante esta determinación se describen a continuación:

55


1.- Digestión: Eliminar la materia orgánica empleando ácidos. HNO3, comienza la

oxidación y el HClO4, va a terminar la oxidación.

2.- Filtrado: Se recomienda filtrar en frío, agregar un poco de agua antes de la filtración, para evitar que se queme el papel. El objetivo de ésto es eliminar sílice y otras substancias.3.- Aforo: Se emplea agua deionizada, este aforo tiene como objeto, asegurar que las lecturas caigan entre el 40 y el 70 % de transmitancia.4.- Molibdato: Este va a reaccionar con el ortofosfato, formando fosfomolibdato, el cual es incoloro.5.- Sulfato ferroso: Reduce al fosfomolibdato de amonio a una mezcla de óxidos de molibdeno los cuales desarrollan un color azul.

6.- Lectura de absorvancia: Para establecer la concentración de fósforo en la muestra, se requiere correr una curva estandard y leer en el espectrofotómetro a 620 nm.

7.3.3. Determinación de calcio

Existen numerosos métodos para establecer el contenido de calcio en los alimentos, uno de los más conocidos es el que se basa en la prcipitación del calcio mediante la utilización de oxalato de amonio.

Para efectuar la determinación de este mineral se parte de las cenizas obtenidas del alimento, el objeto de la incineración es la de eliminar la materia orgánica; el siguiente paso es el de disolver estas cenizas con HCl, esta parte tiene como objeto solubilizar al calcio. Una vez que se tiene solubilizado al calcio se precipita como oxalato de calcio, empleando para ello oxalato de amonio, para posteriormente filtrar y lavar dicho precipitado con hidróxido de amonio, con este lavado además de eliminar impurezas se favorece la formación del ión común. El precipitado obtenido se disuelve en ácido convirtiéndose el oxalato en ácido oxálico el cual se titula con una solución estandard de permanganato de potasio. Este último se efectua a aproximadamente 70°C, con la finalidad de favorecer la reacción, recordando que es una reacción de óxido-reducción y que el permaganato de autoindicador en medio ácido. (8)

La titulación determina la cantidad de oxalato presente, el cual es equivalente a la cantidad de calcio en la muestra inicial. Aunque el calcio no interviene directamente en la titulación final está relacionado esteoquimétricamente a la

cantidad de ácido oxálico titulado, un Ca++ corresponde a una molécula de ácido oxálico, el cual pierde 2 electrones en la reacción subsecuente con permanganato, así el peso equivalente del calcio es la mitad de su peso atómico.

Las reacciones generales que se llevan a cabo durante la determinación de calcio se describen a continuación:

(1) CaCl2 + (NH4)2C2)4 + H+ → CaC2O4 + 2NH4Cl

(2) CaC2O4 + H2SO4 → CaSO4 + H2C2O4(3) 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O +10CO2

56


Las principales fuentes de error durante esta determianción son durante la incineración (que esta sea incompleta); durante la precipitación que no se ajuste el pH en forma correcta y no se libere el ión calcio y esto provoque que la precipitación no sea total; durante la purificación del oxalato, no se efectúen bien los lavados , ocasionando una transformación incompleta del ión común; otro error puede cometerse durante la titulación.


Expresión de resultados del hierro;

Hierro ppm = DO x factor /peso de muestra x 25 mg de hierro = DO x factor x solución /peso de muestra

Expresion de resultado d fosforo;

mg de Fósforo = ____DO. _ x _ Factor__ x 100 x 100 1 x Peso Ceniza

Expresion de resultados de calcio;

mg de Calcio = V (KMnO4)_ Factor _ x 100x100 V (c)1 x Peso Ceniza

57


8. PROTEINAS

8.1. Importancia

Uno de los principales problemas de los gobiernos viene siendo el del suministro de cantidades adecuadas de proteínas de buena calidad a la población, ya que éstas juegan un papel muy importante dentro de la nutrición, debido a que son las responsables de numerosos procesos vitales.

Dentro de las funciones de las proteínas se pueden mencionar las del crecimiento y reposición de tejidos; inmunidad; formación de enzimas y por último aportan energía. Sin embargo, cuando el organismo utiliza a las proteínas como fuente de energía le resulta muy caro, ya que disminuyen las otras funciones vitales y se entra en un estado de desnutrición, ya que se desencadenan una serie de reacciones negativas.

Aparte de su valor nutricional, las proteínas juegan un papel muy importante en las propiedades organolépticas de los alimentos. Ejercen una gran influencia sobre la textura de alimentos de origen animal, por ejemplo: el añejamiento de la carne se asocia con cambios químicos en las proteínas. Así mismo también tienen influencia en productos de origen vegetal ya que por ejemplo, el contenido de proteínas del trigo y de harinas se considera como uno de los mejores índices de la calidad de panificación de las mismos. Para el analista de alimentos comúnmente es más importante conocer el contenido total de proteínas, aún cuando ese contenido esté formado por una mezcla compleja de proteínas. En el presente, todos los métodos para determinar el contenido total de proteínas son empíricos. El aislamiento y pesada directa de la proteína podría ser un método absoluto. Este método se utiliza frecuentemente en investigaciones bioquímicas pero se considera impráctico en análisis de alimentos, es por ello que la determinación de nitrógeno orgánico es el método más frecuentemente utilizado para determinar proteínas en alimentos.

8.2. Determinación de Proteínas

Al estudiar a las proteínas, por lo general se toman en consideración dos puntos, el aspecto cuantitativo y el cualitativo.

Cuando se desea establecer el contenido de proteínas, se parte del nitrógeno orgánico total presente en el alimento y posteriormente se utilizan factores de conversión dependiendo del método y tipo de alimento del que se trate. Además del contenido de proteínas, también es importante establecer el tipo de proteínas presentes, para lo cual se considera el contenido de aminoácidos, secuencia y tipo de éstos.

58


Para establecer el tipo de aminoácidos, así como la secuencia y concentración de éstos, se requieren de equipos más sofisticados. Se pueden estimar a partir de un analizador de aminoácidos, pero antes de efectuar la determinación se requiere de realizar la extracción de la proteína y de hidrolizarla, esta hidrólisis puede ser ácida ó básica, dependiendo del tipo de aminoácido a detectar, por este método se establece principalmente la concentración del aminoácido. Cuando se desea conocer secuencia se requiere una extracción y purificación de la proteína utilizando cromatografía en materia orgánica dependen de la conversión completa de sus formas nativas de nitrógeno ya sea en nitrógeno gaseoso (Método de Dumas) o en una sal inorgánica de amonio (Método Kjeldahl). Por consiguiente el paso final involucra una determinación precisa y exacta ya sea de uno u otro de esos productos.

8.2.1. Método de DumasEste método se basa en el hecho de que al someterse a la muestra a un

determinado tratamiento, el nitrógeno orgánico es transformado a nitrógeno gaseoso, por lo que en este método lo que se evalúa es el cambio de presión.

8.2.2. Método de KjeldahlEste método es más utilizado que el anterior. Se basa en la conversión del

nitrógeno orgánico a una sal de amonio inorgánica, de la cual se desprende el amoníaco, recogiéndose en una solución ácida.

Este método tiene dos variantes: Microkjeldhal y el Macrokjeldahl. La diferencia entre ambos estriba en la cantidad de muestra y de reactivos. También la recomendación que se hace en cada caso, con respecto al tipo de alimento a evaluar. El microkjeldhal es más recomendado para alimentos con bajo contenido de proteínas (granos y cereales), mientras que el macro con alto contenido de estas (productos cárnicos y leguminosas). Sin embargo ambos pueden aplicarse indistintamente, tomando las consideraciones pertinentes, como los reactivos a emplear.

Pasos Principales del Método Kjeldahl

a) Oxidación de la muestra.- Conversión del nitrógeno orgánico a una sal amoniacal, mediante la oxidación de la muestra con ácido sulfúrico concentrado en presencia de un catalizador de oxidación y una sal.

La muestra se introduce en el matraz Kjeldahl y se le añade ácido sulfúrico concentrado para oxidar la materia orgánica, el carbono e hidrógeno se convierten a dióxido de carbono y agua respectivamente, una porción del ácido sulfúrico se reduce en el proceso a dióxido de azufre, siendo este compuesto el responsable de la reducción de los compuestos nitrogenados a amoníaco, el cual a su vez reacciona con el ácido sulfúrico para formar sulfato de amonio.

La severidad de la reacción está determinada por la temperatura, que en este caso es el punto de ebullición del ácido sulfúrico. Normalmente la oxidación de la materia orgánica en ácido sulfúrico hirviendo es un proceso lento que puede acelerarse por la adición de catalizadores, con este fin se utilizan las sales de sulfato

59


cúprico; además no todos los compuestos se descomponen a la misma temperatura y muchos de ellos no se descomponen, o solo parcialmente, a la temperatura de ebullición del ácido y es necesario incrementar la severidad de la reacción por la adición de varias sales, pero principalmente por la adición de sulfato de potasio o de sodio. También con este fin se adiciona ácido fosfórico.

También se usa óxido de mercurio como catalizador, pero tiene el inconveniente de formar un complejo con el amoníaco por lo que debe precipitarse completamente, antes de la destilación, con tiosulfato de sodio o sulfuro de potasio. También se utilizan gránulos de selenio como catalizador, ya sean solos o juntos con el sulfato de cobre o con el óxido de mercurio.

El calentamiento de la muestra debe controlarse cuidadosamente, si hay un incremento en el calor el ácido sulfúrico puede proyectarse y aún romper el matraz. La digestión continúa hasta que en la solución desaparece el color café y se vuelve claro (amarillo paja, si el catalizador es óxido de mercurio; verde-azulado, sí se empleó sulfato de cobre). Después debe continuarse por un poco más de tiempo para asegurar la oxidación completa.

b) Destilación del amoniaco.- Se libera el amoniaco formado, recogiéndolo en una solución ácida.

La solución obtenida se disuelve en agua para reducir la violencia de la reacción cuando se añade el álcali. Se añade hidróxido de sodio para liberar el amoniaco del sulfato de amonio:

El amoníaco desprendido se recoge sobre una solución ácida que contiene un indicador para poner de manifiesto el vire, generalmente se utiliza rojo de metilo o una mezcla de rojo de metilo y azul de metileno. El ácido más comúnmente usado es el clorhídrico que con el amoníaco forma cloruro de amonio. Titulando posteriormente el exceso de ácido que no reacciona, con una solución estandarizada de álcali.

En el método Kjeldahl modificado por Winkler se utiliza ácido bórico que reacciona con el amoníaco liberado, formando borato de amonio, desde donde puede ser titulado directamente el amonio con una solución ácida estandarizada ya que el ácido bórico es un ácido tan débil que no afecta grandemente la concentración del ión-hidrógeno durante la titulación. La ventaja de este método es que solo se necesita una solución estandarizada, la del ácido, ahorrándose tiempo ya que la del ácido bórico no requiere estandarización (se usa una solución del 2-4%)

c) Valoración.- El amoníaco colectado se valora, en el caso de que se recoja en ácido bórico, con un ácido estandarizado generalmente HCL o H2SO4 0.1N y cuando la colección se hizo en HCl se titula el exceso de ácido con NaOH 0.1N. En este último caso existe el inconveniente de que se necesitan dos soluciones valoradas, el HCl 0.1N donde se recoge el destilado y el NaOH 0.1N. (10)

8.3. Otros Métodos para cuantificar proteinas

8.3.1 Cuantificacion basados en propiedades ópticas

Se emplean en conjunto con otras técnicas de análisis, para complementar la información anteriormente obtenida. Dentro de éstos se pueden mencionar Refractrométricos; Rotación Óptica y lecturas directas en el espectrofotómetro.

60


(a) Refractómetro.- El índice de refracción es medido cuando un rayo de luz pasa a través de un medio con un índice de refracción a otro medio con diferente índice. Esta variación ó desviación del rayo de luz es proporcional a la concentración de proteína. El equipo que normalmente se emplea es un refractómetro de Abbe. Antes de efectuar este análisis la proteína debe estar pura y concentrada, por lo que se recomienda una diálisis.

(b) Rotación óptica.- Todas las soluciones proteicas o sus derivados hidrolíticos rotan la dirección de la luz polarizada. La rotación específica de las proteínas se ha encontrado que es negativa. El valor va a variar cuando la proteína se desnaturaliza, generalmente se incrementa.

(c) Lectura directa en el espectrofotómetro.- Este método se basa en el hecho de la interacción de la proteína, péptido ó aminoácido con radiaciones electromagnéticas. Esta interacción dependerá de la longitud de onda. Para aplicar estos métodos se requiere primero extraer a la proteína y ajustar el pH.

8.3.2. BIURET.- Se desarrolla un color violeta ó morado debido a la reacción del cobre en un medio alcalino con la cadena de péptidos. Este método es específico y prácticamente no reacciona con otras substancias.

8.3.3. FOLIN-CIOCALTEU/LOWRY (FCL).- Se emplea el reactivo de Folin, el cual da una coloración azul, se puede dividir en dos pasos: (1) Reacción de la proteína con los iones cúpricos en un medio alcalino, y (2) Reducción del reactivo fosfomolíbdico-fosfotúngstico por la proteína tratada con cobre. Este método es 100 veces más sensible que el Biuret.

8.3.4. Análisis cromatrográficos para proteínas

En un análisis cromatrográfico se toma como base que una mezcla de compuestos pueden ser separados al colocarse en dos fases diferentes: fase móvil y fase estacionaria.

Los compuestos son adsorbidos en la fase estacionaria, dependiendo de sus constituyentes iónicos. Mediante estos métodos se puede purificar a la proteína, identificar no solo a la proteína, sino al tipo de aminoácido, establecer la concentración de la misma y de sus aminoácidos. Para establecer lo anterior se pueden efectuar lecturas directas en el cromatógrafo ó bien una vez aislada y purificada puede analizarse por absorción a 280 nm, rotación óptica, índices de refracción, absorción en el visible. Existen diferentes tipos de cromatografía: Columna, Papel, Capa Fina, Gas-Líquida. (3)


Cálculos.- Al momento de establecer la concentración de proteína presente en la muestra, se debe de considerar el tipo de alimento al que se le efectuó la

61


determinación, para aplicar el factor de conversión adecuado. El factor de conversión se determina de acuerdo con el % de nitrógeno de las proteínas, considerándose que la mayoría de ellas contienen 16 g de nitrógeno por cada 100 g de proteína.

Factor de Conversión = 100/16 = 6.25

Factor Universal 6,25 Harina de trigo y derivados 5,70 Trigo Completo 5,83 Centeno, cebada, avena 5, 83 Arroz 5,95 Queso y leche 6.38Gelatina 5.55Soya 5.71Ajonjolí 5.30

% N = [(Vg ml HCl – ml Blanco) * N * Fc * 14,007]* 100] / mg muestra

Proteínas totales = Ft x % N

Donde: %N = Porcentaje de nitrógeno N = Normalidad del ácido clorhídrico Vg mL H Cl = Volumen gastado de H Cl 0,02 N mg muestra = Cantidad de muestra Fc = Factor de corrección del HCl 0,02 N Ft = Factor de transformación de N a proteínas según alimento

62


9. VITAMINAS

9.1 Importancia y contenido en alimentos

La dieta es la fuente de todos los nutrientes para los seres humanos. Estos se dividen clásicamente en componentes de la dieta que proporcionan energía (carbohidratos, grasas y proteínas), fuentes de aminoácidos esenciales y no esenciales (proteínas), ácidos grasos insaturados (grasas), minerales (oligominerales) , y vitaminas (compuestos orgánicos hidrosolubles y liposolubles).

Las vitaminas, a pesar de su composición química diversa, pueden definirse como sustancias orgánicas que deben obtenerse en pequeñas cantidades a partir del ambiente, porque los seres humanos no pueden sintetizarlas, o su velocidad de síntesis es inadecuada para la conservación de la salud (por ej., la producción de ácido nicotínico (niacina) a partir del triptofano). En la mayor parte de los casos, la fuente ambiental es la dieta, ya que el organismo es incapaz de sintetizarlas, pero una excepción obvia a esta regla general es la síntesis endógena de vitamina D que se puede formar en la piel con la exposición al sol, y algunas pueden formarse por la flora intestinal (las vitaminas K, B1, B12 y ácido fólico, que se forman en pequeñas cantidades en la flora intestinal), o sintetizarse en el hígado a través de sus precursores (p. ej. los carotenos, y la vitamina A)

Una vez ingerida con el alimento es absorbida al intestino, transportada a una célula y asimilada en su interior. Hay vitaminas que se transforman en coenzimas, como la vitamina B y la mayoría de las hidrosolubles, a excepción de la C. Otras vitaminas tienen otros modos de actuación. Son responsables de importantes procesos biológicos, producción del pigmento visual, necesarias para la producción de protrombina, osificación o funcionan como antioxidantes.

Las vitaminas no generan energía, son acalóricas. Sus carencias o deficiencias originan trastornos y patologías concretas.

Las vitaminas son consideradas como nutrientes porque el organismo las necesita para poder aprovechar otros nutrientes, participando en los procesos metabólicos del organismo, todas tienen un papel metabólico específico. Esta definición distingue entre vitaminas y oligoelementos esenciales, que son nutrientes inorgánicos necesarios en pequeñas cantidades. También excluye a los aminoácidos esenciales, que son sustancias orgánicas preformadas y necesarias, que se encuentran en la dieta en cantidades mucho mayores. El término vitamina se restringe aquí para incluir únicamente las sustancias orgánicas necesarias para la

63


nutrición de mamíferos; las sustancias requeridas únicamente por microorganismos y células en cultivo deben definirse como factores de crecimiento, para evitar afirmaciones sin fundamento científico en cuanto a su beneficio terapéutico, como las vitaminas para los seres humanos. Cuando la vitamina se encuentra en más de una forma química (p. ej., piridoxina, piridoxal, piridoxamina), o como un precursor (p. ej., caroteno para vitamina A), esos análogos a veces se denominan vitámeros.

Las vitaminas son sustancias orgánicas imprescindibles en los procesos metabólicos que tienen lugar en la nutrición de los seres vivos. No aportan energía, puesto que no se utilizan como combustible, pero sin ellas el organismo no es capaz de aprovechar los elementos constructivos y energéticos suministrados por la alimentación. Normalmente se utilizan en el interior de las células como precursoras de los coenzimas, a partir de los cuales se elaboran los miles de enzimas que regulan las reacciones químicas de las que viven las células.

Se puede hacer una clasificación de ellas, dependiendo de su solubilidad. Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles, se absorben en nuestro organismo con la ayuda de las grasas y aceites, y las vitaminas del complejo B y C son hidrosolubles, no necesitan grasa para su absorción.

Vamos a ver las características generales de cada grupo y los rasgos principales de las vitaminas más importantes. Se incluyen cuadros con los alimentos ricos en cada vitamina y la cantidad que se necesita por día, según las Raciones Dietéticas Recomendadas (RDA) del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (NRC USA). También se ha incluido una tabla con los requerimientos mínimos diarios de las vitaminas más importantes en diferentes etapas y situaciones de la vida, según las mismas recomendaciones. En aquellos casos en que el aporte puede ser crítico, debemos asegurarnos que nuestra alimentación las incluye para evitar carencias.

Si bien las vitaminas individuales difieren mucho en cuanto a estructura y función, se aplican algunas aseveraciones generales. Las vitaminas hidrosolubles sólo se almacenan en una cantidad limitada y se requiere consumo frecuente para conservar la saturación de los tejidos. Las vitaminas liposolubles pueden almacenarse en cantidades muy abundantes, y esta propiedad les confiere un potencial de toxicidad grave que excede mucho la del grupo hidrosoluble. En la forma que se consumen, muchas vitaminas no tienen actividad biológica y requieren procesamiento in vivo. En el caso de varias vitaminas hidrosolubles, la activación incluye fosforilación (tiamina, riboflavina, ácido nicotínico, piridoxina), y es posible que también requiera acoplamiento a nucleótidos purina o piridina (riboflavina, ácido nicotínico). En sus principales efectos conocidos, las vitaminas hidrosolubles participan como cofactores para enzimas específicas, en tanto al menos dos vitaminas liposolubles, A y D, se comportan como hormonas e interactúan con receptores intracelulares específicos en sus tejidos blanco.

Con una dieta equilibrada y abundante en productos frescos y naturales, dispondremos de todas las vitaminas necesarias y no necesitaremos ningún aporte

64


adicional en forma de suplementos de farmacia o herbolario. Un aumento de las necesidades biológicas requiere un incremento de estas sustancias, como sucede en determinadas etapas de la infancia, el embarazo, la lactancia y durante la tercera edad. El consumo de tabaco, alcohol o drogas en general provoca un mayor gasto de algunas vitaminas, por lo que en estos casos puede ser necesario un aporte suplementario. Debemos tener en cuenta que la mayor parte de las vitaminas sintéticas no pueden sustituir a las orgánicas, es decir, a las contenidas en los alimentos o extraídas de productos naturales (levaduras, germen de trigo, etc.). Aunque las moléculas de las vitaminas de síntesis tengan los mismos elementos estructurales que las orgánicas, en muchos casos no tienen la misma configuración espacial, por lo que cambian sus propiedades.

El descubrimiento de las vitaminas se produjo a raíz de la observación de que, mientras que una dieta sintética (con carbohidratos, proteínas, lípidos y minerales, exclusivamente) no podía mantener el crecimiento de animales de experimentación, la adición de leche a la mezcla producía un alimento suficiente. El fraccionamiento de la leche permitió encontrar rápidamente que tanto la fracción grasa como la acuosa eran igualmente indispensables, y a los componentes esenciales (todavía desconocidos) se les llamó vitamina A (la presente en la grasa) y B (le presente en la fracción acuosa). En consecuencia, los estudios realizados posteriormente tuvieron muy en cuenta esta división, y todavía se consideran las vitaminas como pertenecientes a dos grandes grupos, las vitaminas hidrosolubles (solubles en agua y presentes en las partes acuosas de los alimentos) y las vitaminas liposolubles, insolubles en agua y presentes en las partes grasas de los alimentos. La fracción denominada B, resultó ser en realidad una mezcla de varias vitaminas distintas.

9.1.1. Función biológica

Las vitaminas hidrosolubles son generalmente coenzimas o precursores de ellos. En consecuencia, la carencia de una vitamina se traduce en el frenado o paralización de la reacción en la que está implicada, con las consecuencias biológicas previsibles. El ácido ascórbico, por ejemplo, es esencial para la actividad de la prolinhidroxilasa, un enzima que intervienen en la síntesis del colágeno; la vitamina B12 es esencial para la actividad de la malonil-CoA mutasa, que transforma el metilmalonil-Coa en succinil-CoA, mientras que el folato es una parte esencial de la molécula del propio coenzima A. Las vitaminas liposolubles tienen funciones menos definidas, y en algunos casos todavía no bien conocidas a nivel molecular, aunque su deficiencia también da lugar a enfermedades carenciales.

9.2. Clasificación de las vitaminas

9.2.1. Vitaminas hidrosolubles

Se caracterizan porque se disuelven en agua, por lo que pueden pasarse al agua del lavado o de la cocción de los alimentos. Muchos alimentos ricos en este tipo de vitaminas no nos aportan al final de prepararlos la misma cantidad que contenían inicialmente.

65


A diferencia de las vitaminas liposolubles no se almacenan en el organismo. Esto hace que deban aportarse regularmente y sólo puede prescindirse de ellas durante algunos días. El exceso de vitaminas hidrosolubles se excreta por la orina, por lo que no tienen efecto tóxico por elevada que sea su ingesta.

Complejo B

El complejo B comprende muchos compuestos que muestran grandes diferencias en cuanto a estructura química y efecto biológico. Se agrupan en una clase única porque originalmente se aislaron a partir de las mismas fuentes, entre las que destacan hígado y levadura. El complejo B consta tradicionalmente de 11 miembros: tiamina, riboflavina, ácido nicotínico, piridoxina, ácido pantoténico, biotina, ácido fólico, cianocobalamina, colina, inositol y ácido paraaminobenzoico. Este último no es una vitamina verdadera para cualquier especie de mamíferos, sino un factor del crecimiento para algunas bacterias, en las cuales es un precursor en la síntesis de ácido fólico. Si bien la carnitina no es un miembro tradicional del grupo, también se considera debido a su vínculo biosintético con la colina, y el reciente reconocimiento de estados de deficiencia.

Vitamina B1: tiamina Las propiedades químicas de la tiamina: contiene un núcleo pirimidina y uno tiazol enlazados por un puente metileno. La tiamina funciona en el organismo en forma de coenzima tiaminpirofosfato (TPP). Las estructuras de la tiamina y el tiaminpirofosfato son como sigue:

Alimentos ricos en vitamina B1/tiamina. Cantidad recomendada por día: 1100-1500 ng. (Cantidades expresadas en ng).

Vitamina B2: riboflavina Desde 1879 en adelante, se han aislado series de compuestos con pigmento amarillo a partir de diversas fuentes, y se han denominado flavinas, con un prefijo que indica la fuente (p. ej., lacto, ovo y hepato). Después se ha demostrado que esas diversas flavinas tienen idéntica composición química.

Entre tanto, la vitamina B hidrosoluble se ha separado en un factor termolábil contra beriberi (B1) y un factor termoestable que favorece el crecimiento (B2), y a la postre se apreció que los concentrados de la llamada vitamina B2 tenían color amarillo. Todas las dudas con respecto a la identidad de la vitamina B2 y las flavinas que ocurren de manera natural, se eliminaron cuando se sintetizó la lactoflavina, y se demostró que el producto sintético posee actividad biológica completa. La vitamina se denominó riboflavina debido a la presencia de ribosa en su estructura.

La riboflavina lleva a cabo sus funciones en el organismo en forma de una u otra de dos coenzimas, riboflavina fosfato, que suele llamarse flavina mononucleótido (FMN) y flavina adenina dinucleótido (FAD).

66


La riboflavina se convierte en flavina mononucleótido y flavina adenina dinucleótido mediante dos reacciones catalizadas por enzimas, que se muestran como:Estructura de la riboflavina, FMN y FAD. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

Alimentos ricos en vitamina B2/riboflavina. Cantidad recomendad por día: 1300-1800 ng (Cantidades expresadas en ng/100 gr.). Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

Vitamina B3: niacina, ácido nicotínico, nicotinamida o factor PP. La pelagra (del italiano pelle agra, piel arrugada), se ha conocido durante siglos en regiones donde se consumen grandes cantidades de maíz, entre las que destacan Italia y Norteamérica. Goldberger y colaboradores demostraron de manera concluyente que la pelagra podía evitarse mediante incremento de la ingestión de carne fresca, huevos y leche en la dieta. Si bien al principio se creyó que era una deficiencia de aminoácidos esenciales, pronto se encontró que un factor resistente al calor, distinto, en preparaciones de vitamina B hidrosoluble evitaba la pelagra.

El ácido nicotínico también se conoce como niacina, término introducido para evitar confusión entre la vitamina y la nicotina alcaloide. En la actualidad, la pelagra es bastante rara, quizá como resultado directo de la introducción de complementos de ácido nicotínico en la harina desde 1939.

El ácido nicotínico funciona en el organismo después de la conversión en dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD) o fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina (NADP). Cabe hacer notar que el ácido nicotínico ocurre en esos dos nucleótidos en forma de su amida, nicotinamida. Las estructuras del ácido nicotínico, la nicotinamida, el dinucleótido de nicotinamida y adenina y el fosfato dinucleótido de nicotinamida y adenina se muestran a continuación. En las formulas, R = H en el NAD, y R = PO3H2 en el NADP. Los análogos sintéticos con actividad antivitamina incluyen ácido piridina-3-sulfónico, y 3-acetil piridina.

Alimentos ricos en vitamina B3/niacina. Cantidad recomendad por día: 15-20 mg.

(Cantidades expresadas en mg/100gr.). Tomado de Goodman y Gilman. Las bases

farmacológicas de la terapéutica.

Vitamina B6: piridoxina En 1926, se produjo dermatitis en ratas al alimentarlas con una dieta deficiente en vitamina B2. Sin embargo en 1936, György distinguió entre la vitamina B12 y el factor hidrosoluble cuya deficiencia causó la dermatitis, y lo denomino vitamina B6. El 1939, se elucidó la estructura de la vitamina. Se ha demostrado que varios compuestos naturales relacionados (piridoxina, piridoxal, piridoxamina) poseen las mismas propiedades biológicas; entonces, todos deben denominarse vitamina B6. Empero, el Council on Pharmacy and Chemistry ha asignado a la vitamina el nombre de piridoxina.

67


A continuación se muestran las estructuras de las tres formas de vitamina B6, es decir, piridoxina, piridoxal y piridoxamina.

Pirodixina, piridoxal y piridoxamina. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.Alimentos ricos en vitaminas B6. Cantidad recomendad por día: 1600-2000 ng. (Cantidades expresadas en ng/100 gr.). Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

Vitamina B12: cianocobalamina o cobalamina Resulta indispensable para la formación de glóbulos rojos y para el crecimiento corporal y regeneración de los tejidos. El déficit de esta vitamina da lugar a la llamada anemia perniciosa (palidez, cansancio, etc.), pero a diferencia de otras vitaminas hidrosolubles se acumula en el hígado, por lo que hay que estar períodos muy prolongados sin su aporte en la dieta para que se produzcan estados carenciales. Los requerimientos mínimos de vitamina B12, según las RDA USA, son de 2 µg para el adulto. Durante la gestación y la lactancia las necesidades aumentan en unos 2,2-2,6 µg.

Las fuentes más importantes de esta vitamina son los alimentos de origen animal, por eso en muchas ocasiones se afirma que una dieta vegetariana puede provocar su carencia.

Actualmente, se afirma que la flora bacteriana de nuestro intestino grueso puede producirla en cantidades suficientes. En realidad, sólo se ha detectado esta carencia en vegetarianos estrictos que no consumen ni huevos ni lácteos y que padecen algún tipo de trastorno intestinal. El consumo de alcohol hace aumentar las necesidades de esta vitamina.

La vitamina B12 procedente de la dieta precisa un mecanismo complicado para su absorción. Se debe unir a una proteína segregada por el estómago (factor intrínseco) que permite su absorción en el intestino. Por causas genéticas, algunas personas pueden tener problemas para producir este factor intrínseco y padecer síntomas de deficiencia.

Muchos preparados farmacéuticos para el tratamiento de dolores o inflamaciones de los nervios (ciática y lumbalgias) contienen vitamina B12, normalmente asociada a la B1 y B6. Interviene en la síntesis de ADN, indispensable para la formación de glóbulos rojos, crecimiento corporal y regeneración de los tejidos una vez absorbida se almacena en el hígado.

Las fuentes de esta vitamina son: hígado, riñón, carne, huevos, marisco y productos lácteos. Se ha observado deficiencia de esta vitamina en vegetarianos estrictos; infecciones intestinales crónicas y ancianos, así mismo el consumo de alcohol aumenta sus necesidades. Es la responsable de problemas de absorción y anemia perniciosa.

68


Vitamina C: Ácido Ascórbico. El escorbuto, la enfermedad por déficit causado por falta de vitamina C, se ha conocido desde la época de las Cruzadas, especialmente entre las poblaciones del norte de Europa que subsistían a base de dietas que carecían de frutas y verdura fresca durante gran parte del año. La incidencia de escorbuto se redujo mediante la introducción de la patata (una fuente de vitamina C) en Europa en el transcurso del siglo XVII. Sin embargo, los prolongados viajes marítimos de exploración durante los siglos XVI a XVIII, que se emprendían sin abastecimiento de frutas y verduras frescas, dieron por resultado la muerte por escorbuto de grandes números de integrantes de las tripulaciones.

El término vitamina C debe usarse como un nombre descriptivo genérico para todos los compuestos que muestran desde el punto de vista cualitativo la actividad biológica del ácido ascórbico.

El ácido ascórbico es una cetolactona de seis carbonos, que tiene relación estructural con la glucosa y otras hexosas, se oxida de modo reversible en el organismo hacia ácido deshidroascórbico. Este último compuesto posee actividad completa de vitamina C. Las fórmulas estructurales del ácido ascórbico y del ácido deshidroascórbico son las siguientes:

Ácido ascórbico y deshidroascórbico. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

El ácido ascórbico se obtiene a partir de frutas cítricas, tomates, fresas, verduras verdes, col (repollo) y patatas. Los jugos de naranja y limón son fuentes con alto contenido de la vitamina y contienen alrededor de 0.5 mg/ml (2.8 mM). El ácido ascórbico se destruye con facilidad por calor, oxidación y álcalis. Además de su participación en la nutrición, el ácido ascórbico suele utilizarse como un antioxidante ara proteger el sabor y color naturales de muchos alimentos (ej., fruta procesada, verduras y productos lácteos).

9.2.2. Vitaminas Liposolubles

Son las que se disuelven en disolventes orgánicos, grasas y aceites. Se almacenan en el hígado y tejidos adiposos, por lo que es posible, tras un aprovisionamiento suficiente, subsistir una época sin su aporte.

Si se consumen en exceso (más de 10 veces las cantidades recomendadas) pueden resultar tóxicas. Esto les puede ocurrir sobre todo a deportistas, que aunque mantienen una dieta equilibrada recurren a suplementos vitamínicos en dosis elevadas, con la idea de que así pueden aumentar su rendimiento físico. Esto es totalmente falso, así como la creencia de que los niños van a crecer más cuantas más vitaminas les hagamos tomar.

Vitamina A: Retinol. La vitamina A sólo está presente como tal en los alimentos de origen animal, aunque en los vegetales se encuentra como provitamina A, en forma de carotenos. Los diferentes carotenos se transforman en vitamina A en el cuerpo

69


humano. Se almacena en el hígado en grandes cantidades y también en el tejido graso de la piel (palmas de las manos y pies principalmente), por lo que podemos subsistir largos períodos sin su aporte. Se destruye muy fácilmente con la luz, con la temperatura elevada y con los utensilios de cocina de hierro o cobre.

La función principal de la vitamina A es la protección de la piel y su intervención en el proceso de visión de la retina. También participa en la elaboración de enzimas en el hígado y de hormonas sexuales y suprarrenales. El déficit de vitamina A produce ceguera nocturna, sequedad en los ojos (membrana conjuntiva) y en la piel y afecciones diversas de las mucosas. En cambio, el exceso de esta vitamina produce trastornos, como alteraciones óseas, o incluso inflamaciones y hemorragias en diversos tejidos. El consumo de alimentos ricos en vitamina A es recomendable en personas propensas a padecer infecciones respiratorias (gripes, faringitis o bronquitis), problemas oculares (fotofobia, sequedad o ceguera nocturna) o con la piel seca y escamosa (acné incluido).

Su función principal consiste en la protección del tejido epitelial, en la intervención de los mecanismos que permiten el crecimiento y la reproducción y en el ciclo bioquímico de la retina (formación del pigmento rodopsina).

Si bien el término vitamina A se ha usado para denotar compuestos químicos específicos, como el retinoil o sus ésteres, en la actualidad este término se utiliza más como un nombre descriptivo genérico para compuestos que muestran las propiedades biológicas del retinol. Retinoide se refiere a la sustancia química retinol u otros derivados estrechamente relacionados que ocurren de manera natural. Los retinoides también incluyen análogos sintéticos que muestran relación estructural, que no necesariamente tienen actividad parecida a la del retinol (vitamina A).

La observación simple efectuada por Steenbock (1919), de que el contenido de vitamina A de vegetales varía con el grado de pigmentación, preparó el camino para el aislamiento de la vitamina y el descubrimiento de la naturaleza química de la misma. Después, se demostró que el pigmento vegetal purificado caroteno (provitamina A) es una fuente muy potente de vitamina A. El b-caroteno, el carotenoide más activo encontrado en vegetales, tiene la fórmula estructural que se muestra.

Beta-caroteno. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

El retinol (vitamina A1), un alcohol primario, existe en forma esterificada en los tejidos de animales y pescados de agua salada, principalmente en el hígado. Su fórmula estructural es como sigue:

Alimentos ricos en vitamina A. Cantidad recomendada por día: 800-1000 ng. (cantidades expresadas en ng/100 gr. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

70


Vitamina D: calciferol. La vitamina D es fundamental para la absorción del calcio y del fósforo. Se forma en la piel con la acción de los rayos ultravioleta en cantidad suficiente para cubrir las necesidades diarias. Si tomamos el sol de vez en cuando, no tendremos necesidad de buscarla en la dieta.

En países no soleados o en bebés a los que no se les expone nunca al sol, el déficit de vitamina D puede producir descalcificación de los huesos (osteoporosis), caries dentales graves o incluso raquitismo.

Alimentos ricos en vitamina D. Cantidad recomendada por día: 5-10 ng. Cantidades expresadas en ng/100 gr. Tomado de Goodman y Gilman. Las bases farmacológicas de la terapéutica.

Vitamina K. La vitamina K es un principio esencial en la dieta para la biosíntesis normal de varios factores necesarios en la coagulación de la sangre.

No se ha identificado con precisión el requerimiento de vitamina K en seres humanos; parece ser en extremo pequeño. Frick y cols. (1967) estimaron que el requerimiento diario, en pacientes en quienes se produjo deficiencia de vitamina K por medio de una dieta de inanición y antibioticoterapia durante tres a cuatro semanas, es de un mínimo de 0.03 mg/kg de peso corporal; otros colocan el requerimiento diario en 0.5 a 1 mg/kg, y la ración diaria recomendada por el Food and Nutrition Board del National Research Council se aproxima a 1 mg/kg de peso corporal. Esas estimaciones se han basado en la conservación del tiempo de protrombina o la restitución del mismo, que puede no ser suficientemente sensible como para detectar deficiencia subclínica de vitamina K. En lactantes, 10 mg/kg de peso corporal de fitonadiona bastan para prevenir hipoprotrombinemia. Las necesidades se satisfacen mediante la dieta promedio; además, la vitamina sintetizada por las bacterias intestinales también está disponible para el huésped.

Los lactantes de uno a cinco meses de edad parecen ser vulnerables a la deficiencia de vitamina K, en especial si no han recibido administración profiláctica de la misma en el momento del nacimiento. El contenido de vitamina de casi todas las fórmulas para lactantes disponibles en el comercio satisface la ingestión recomendada si se consumen en cantidades adecuadas. Empero, el consumo inadecuado de ese tipo de fórmulas puede generar deficiencia de vitamina K en presencia de diarrea, antibióticos que reducen la flora intestinal, o cualquiera de los síndromes de malabsorción.

Vitamina E. En animales, los signos de deficiencia de vitamina E comprenden anormalidades estructurales y funcionales de muchos órganos y sistemas. Esas alteraciones morfológicas se acompañan de defectos bioquímicos que parecen afectar al metabolismo de ácidos grasos y muchos otros sistemas de enzimas. Es notable el hecho de que un gran número de signos y síntomas de deficiencia de vitamina E en animales se asemejan de manera superficial a estados patológicos en seres humanos; sin embargo, hay pocas pruebas inequívocas de que la vitamina E tiene importancia nutricional en seres humanos.

71


Evans y cols., (1936) aislaron la vitamina a partir del aceite de germen de trigo. En la actualidad, se conocen ocho tocoferoles con actividad de vitamina E que ocurren de modo natural. Se considera que el alfa (a) tocoferol (5,7,8-trimetil tocol) es el tocoferol de mayor importancia, puesto que constituye alrededor de 90% de lo tocoferoles en tejidos de animales, y muestra la mayor actividad biológica en casi todos los sistemas de biovaloración. (3)

9.3. Análisis de vitaminas

Debido a que las vitaminas no se almacenan y el contenido en los alimentos varía grandemente, es necesario efectuar el análisis de estos compuestos, para así:

a) Establecer los requerimientos diarios de las personasb) Establecer los alimentos que los aportan en mayor calidad.

Al analizar a las vitaminas no se puede establecer un método general para cuantificarlas a todas, sino que cada una va a poseer su método con sus restricciones y especificaciones.

En general los métodos se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Vitaminas Hidrosolubles

a) Químicos y Físicas:

Fluorométricos (Tiocromo) Calorimétricos Espectrofotométricos Polarográficos Gravimétricos Volumétricos

b) Bioensayos: Utilizando animales de experimentación (ratas), mediante estos ensayos se evalúan los cambios o trastornos que presente el animal.

c) Microbiológicos:

Ochromonas danica Lactobacillus fermenti Kleeckera brevis Lactobacillus casei

2. Vitaminas Liposolubles

a) Químicos y Físicos

Absorción UV Calorimétricos: ensayo Carr-Price Fotométricos

b) Bioensayos: Se evalúa el desarrollo de la rata y al terminar el ensayo, al animal se le extraer el hígado.

72


Métodos Fluorométricos

• Es un método específico y altamente reproducible• Es necesario efectuar la reducción de la muestra antes del ensayo• Las vitaminas son altamente inestables, y cada vitamina posee sus condiciones

de estabilidad.• Vitaminas del complejo B deben manejarse bajo condiciones ácidas• Vitamina C, es altamente oxidable e inestable a pH abajo 4• Vitaminas liposolubles, inestables al aire, a la luz y algunas a la temperatura y a

pH ácidos.• El método flurométiroco método del tiocromo se basa en la reacción de oxidación

de la vitamina acidificada a un compuesto que exhiba fluoroscencia.• Su desventaja es que se deben manejar muestras puras.• La longitud a la cual se lee depende de la vitamina que se este cuantificando:

Vitamina B1 365-435 nm Vitamina B2 530 nm Vitamina C 430 nm Vitamina A 328 nm

• Es necesario correr un blanco y una curva estándar cada vez que se efectué la determinación.

• Después es necesario efectuar ciertos cálculos que van a ser específicos para cada vitamina.

Ensayo colorimétrico para la Vitamina B1

• Se basa en la reacción de la vitamina con una sal, formándose un precipitado el cual es disuelto en acetona y medido colorimétricamente a 525 nm.

• Se debe correr una curva estándar preparada con una solución de tiamina en una solución amortiguadora a 4.5

Método Espectrofotométrico

• Aquí se puede hacer de dos formas, leyendo directamente la concentración del extracto o bien después de que se efectuó la oxidación de la vitamina.

• Vitamina B1:

Directamente 232-233 nm Oxidando en medio alcalino se lee a 369 nm

• Vitamina B2:

73


Directamente 233, 267, 300 y 373 nm, dependiendo de la fuente

• Vitamina A : 328 nm• Se debe calibrar antes al aparato, correr una curva estándar y al efectuar la

extracción de la vitamina, debe hacerse con sumo cuidado.

Método Polarográfico

• Para poder establecer la exactitud del método es necesario correr una cromatografía en papel, así como para la extracción de la vitamina debe hacerse por métodos cromatográficos.

• Se pueden llegar a obtener valores muy parecidos a los obtenidos por el método flurométrico.

• Este método es mas empleado para análisis farmacológicos que en alimentos.• Se basa en la capacidad que poseen las vitaminas a un determinado pH de

exhibir cierto potencial eléctrico.• Ejemplo:

Vitamina B1: 0.42 V a pH = 9.0 Vitamina B2: -0.47 V a pH = 7.5

• Debido a que la vitamina C es altamente oxidable, resulta difícil evaluarla por este método.

Métodos Gravimétricos para Vitamina B1

• Se basa en la titulación con ácido tungstosilico 0.5N, utilizándose amarillo metonil y se considera el punto final cuando el precipitado amarillo cambia a violeta.

• Debido a que es difícil establecer el punto final este método es limitada y solo detecta concentraciones mayores al 0.1%. Sin embargo es rápido y económico.

Método de Carr-Price para Vitamina A

• Método químico basado en la medición del color del producto formado por la vitamina A al reaccionar con tricloro de antimonio. Leyéndose a 620 nm

• Posee la desventaja de que el color se desarrolla rápidamente y necesita leerse rápidamente; los reactivos son altamente corrosivos y puede haber interferencia por compuestos como esteroles, carotenoides y compuestos de descomposición de la Vitamina A.

Método Fotométrico para Vitamina A

• Se basa en la reacción de la vitamina con el glicerol, leyéndose la intensidad del color a 555 nm.

• El contenido se calcula a partir de una curva estándar.

• La vitamina es extraía por destilación, utilizando una solución de cloroformo y tricloro de antimonio. La destilación debe hacerse entre 72-75°C y 15 mm de presión.

74


• Al agregar el glicerol dehidroclorinado da una coloración violeta.

• Puede haber interferencia por carotenoides

10. - BIBLIOGRAFÍA

1. - Nielsen Suzane S. 1994. Introduction to the Chemical Analysis. Jones and Bartlett Publishers Badui, D.S. 1981. Química de los Alimentos. Alambra S.A.

2. - Greenfield, H. and Southgate, D. A. T. 1992. Food Composition Data: Production, management and use. Chapter 6¸Sampling. London, Elsevier Applied Science.

3. - Fenema Owen R. 1966. Food Chemistry. Third Edition. Marcel Decker Co Yeshajahu Pömeranzz, Clifton E.M. 1994. Food Analysis Theory and Practice. Third Edition. Chapman & Hall.

4.- NB-ISO-IEC 17025 /2005: Requisitos Generales para la Competencia de Laboratorio de Ensayo y de Calibración. Punto 5.8 5. - Pearson D. 1986. Técnicas de Laboratorio para el análisis de los Alimentos. Editorial Acribia. España.

6.- Manual de Control de Calidad de los Alimentos FAO 1993 14/1

7.- Badui, S. 1986. Química de los Alimentos. Edit. Alhambra. México, D.F. Belitz, H.; Grosch, W. 1985. Química de los Alimentos. Acribia. Zaragoza, España.

8. - Hart, L y Fisher H. 1971. Análisis Moderno de Alimentos. Editorial Acribia. Zaragoza, España.

9.- Tscheuschner, H. 2001. Fundamentos de Tecnología de los Alimentos. Acribia. Zaragoza, España. 10. - Official and Tentative Methods of Analysis of the Association of Official Agricultural Chemists, 15th. Ed., pp. 119 (1990). AOAC Official Method 960.52 11.-Manuales de Control de Calidad de los Alimentos. Estudio FAO, Alimentación y Nutrición 14/1 Rev. 1

12. - AOAC Official Methods of Analysis (1984), Nº 14.011. JAOAC, 27, 86,396 (1944); 28, 77(1945).

75


UNIDAD II SALES

1. INTRODUCCION

Sal es el nombre popular que utilizamos para referirnos al cloruro de sodio (NaCl). La sal es esencial para la vida y para gozar de buena salud. La hipertensión o presión arterial alta es un factor de riesgo en los trastornos cardiovasculares y la apoplejía. Está relacionada con el consumo elevado de sodio y la ingesta reducida de potasio. La sal, o cloruro de sodio, se utiliza para conservar la comida y darle sabor. También está presente en los alimentos de forma natural. El sodio y el cloro contribuyen a regular la presión arterial, controlar el equilibrio de fluidos en el organismo y mantener las condiciones apropiadas para el funcionamiento de los músculos y nervios. El sodio facilita la absorción de ciertos nutrientes, como la glucosa y los aminoácidos. El organismo de una persona adulta suele contener unos 90 g de sodio; de esta cantidad, la mitad se encuentra en la sangre y otros fluidos corporales, más de un tercio está en los huesos y el resto se halla en el interior de las células. El consumo medio de sodio varía entre los 2 y los 6 g al día, aunque un adulto puede vivir de forma saludable con menos de 0,5 g al día. Las necesidades aumentan cuando se producen grandes pérdidas como, por ejemplo, durante la menstruación, la lactancia o si se suda mucho. La reducción del consumo de sal es una de las prioridades de la respuesta de la sanidad pública ante la hipertensión debido a su potencial de disminuir el número de casos en el conjunto de la población.La mayoría de los estudios científicos muestran que la reducción del consumo de sal reduce la presión arterial, siendo este efecto más pronunciado en las personas hipertensas, las personas obesas y los ancianos. Por el contrario, la hipotensión o presión arterial baja está relacionada con el consumo elevado de potasio, y puede deberse a la capacidad de éste de aumentar la excreción del sodio y los efectos vasoactivos del potasio sobre los vasos sanguíneos. Las mejores fuentes de potasio son los alimentos frescos poco procesados, ya que el procesamiento puede alterar el nivel de potasio. Por otra parte, los alimentos crudos contienen poco sodio y son los alimentos procesados los que constituyen la principal fuente de sodio de nuestra dieta.

Importancia del YodoEl yodo es el oligoelemento que participa en la formación de las hormonas tiroideas (tiroxina y triyodotironina), que son las que regulan el mecanismo del control de la energía. Una producción anormal de estas hormonas provocaría la ralentización integral del organismo porque están presentes en muchos procesos. Aproximadamente el 80% del yodo del cuerpo se encuentra en la glándula tiroides.

76


Este mineral es absorbido en el intestino y transportado por el torrente sanguíneo hasta llegar a la glándula tiroides para ser almacenado y utilizado en la producción de hormonas. Sus principales funciones son: participar en la producción de energía corporal y en la síntesis del colesterol, ayudar a que el organismo queme el exceso de grasa, mejorar la agilidad mental, mantener en buen estado en las uñas, la piel, el pelo y los dientes, ayudar en las fases de crecimiento y desarrollo.

Dosis y precauciones La dosis adecuada es de 150 microgramos de yodo diaria por adulto.

Su deficiencia puede provocar: Bocio simple e hipotiroidismo. Piel y cabellos secos. Palpitaciones cardíacas. Baja actividad metabólica y obesidad. Cretinismo (retraso físico y mental en niños nacidos de madres

con un consumo de yodo limitado). Los motivos de esta deficiencia pueden venir dados por una baja ingesta de alimentos ricos en yodo así como el excesivo consumo de pescado congelado o hervido. Además existen unos alimentos que tomados en exceso pueden ser perjudiciales para asimilar el yodo: la mostaza, el repollo, la col, los nabos y las nueces, entre otros. Un exceso de yodo también puede conllevar problemas, aunque esta situación no es muy habitual. Si se consume mucho yodo preparado como fármaco se podrían provocar alteraciones como el hipertiroidismo. En todo caso, la intoxicación provocaría vómitos, diarrea y dolores abdominales.

2. ANALISIS COMPLETO DE SAL

2.1. DETERMINACION VOLUMETRICA DE YODO EN SAL

2.1.1. Principio

Se basa en la liberación de yodo en medio ácido y valoración volumétrica con tiosulfato de sodio en presencia de almidón como indicador, según la siguiente reacción.

2.1.2. Equipos y materiales

2 Balones de 1 L 3 matraces aforados de 100 mL

77


6 vasos de precipitado de 250 mL 3 pipetas de 1 mL 2 pipetas de 10 mL 1 bureta automática de 50 mL Varillas 1 Agitador magnético 1 soporte universal 1 balanza analítica de un plato 1 estufa a 110 ºC 1 hornilla eléctrica 1 pizeta 1 cápsula de porcelana 1 desecador 2 espátulas

2.1.3. Reactivos

Tiosulfato de sodio pentahidratado p.a. Yoduro de potasio p.a. Yodato de potasio p.a. Acido fosfórico Almidón soluble p.a. Agua destilada deionizada

2.1.4. Preparación de soluciones

Solución de tiosulfato de sodio 0,005 N

Pesar aprox. 1,2410 g de tiosulfato de sodio, (anotar peso exacto), en un vaso de 100 ml, transferir a un matraz aforado de 1 L, disolver y aforar con agua destilada deionizada recientemente hervida y fría.

Deberá guardarse protegido de la luz en frasco de plástico, porque es inestable al CO2 del aire. La valoración se debe hacer 2 veces por semana mínimamente.

Solución de Yoduro de potasio 10%

Pesar 25 g de KI, transferir a un matraz y aforar a 250 ml con agua destilada. Verificar su estabilidad antes de usar, por lo que se recomienda añadir una gota de indicador de almidón a 1 ml de la solución, si se torna de color azul, la solución está vencida.

Solución de Yodato de potasio 0,005 N

78


Secar en cápsula de porcelana 1 g de yodato de potasio a 110ºC por 1 hora. Calibrar y verificar la balanza analítica. Pesar en un vaso de ppdo178,4 +0,5 mg de yodato de potasio (anotar peso exacto), transferir a un matraz de 1 L, disolver y aforar hasta su volumen final.

Se recomienda preparar volúmenes mayores a 1 L para no perder exactitud en la pesada de yodato. La solución es estable indefinidamente.

Solución de Acido fosfórico 85%

Pesar 8.5 g de acido ascórbico y enrazar en un balón aforado de 10Ml y mezclar.

Almidón 1%

Pesar 1 g de almidón soluble y disolver en un vaso con agua destilada y llevar a una ligera ebullición de la solución en hornilla, una vez disuelto aforar en matraz de 100 ml con agua destilada.

Nota.- la solución debe calentarse hasta una solución incolora. Para mantener la estabilidad de la solución, agregar 2 gotas de cloroformo. Preparar la solución semanalmente y almacenar en refrigeración.

Valoración de tiosulfato de sodio 0,005 N

Paso 1.- Cargar una bureta con la solución de tiosulfato de sodio 0,005 NPaso 2.- Transferir 20 ml de yodato de potasio en un erlenmeyerPaso 3.- Agregar 0,5 ml de yoduro de potasio al 10%Paso 4.- Agregar 1 ml de ácido fosfórico al 85%Paso 5.- Agregar tiosulfato hasta que la coloración amarilla sea más tenuePaso 6.- Añadir 5 gotas del indicador almidón al 1%Paso 7.- Titular con el tiosulfato hasta viraje a incoloroPaso 8.- Registrar volumen gastado y hacer los cálculos respectivos.

Nota. Realizar la valoración por triplicado hasta que la diferencia no sea mayor de ±0,1 ml, caso contrario repetir la operación.

2.1.5. Procedimiento

Paso 1.- Pesar 10 g de muestra (sal)Paso 2.- Disolver con 50 ml de agua destiladaPaso 3.- Agregar 5 ml de solución de yoduro de potasio al 10%Paso 4.- Agregar 1 ml de solución de ácido fosfórico al 85%Paso 5.- Añadir 5 gotas de indicador almidón al 1%Paso 6.- Titular con solución de tiosulfato de sodio 0,005 N hasta viraje a incoloroPaso 7.- Registrar el volumen gastado de solución de tiosulfato de sodio.

79


2.1.6. Cálculos

El contenido de sulfatos expresados como yodato de potasio se calcula aplicando la siguiente formula: V I2 x N I2 = V (Tiosulfato) x N (Tiosulfato)

N I2 = ( V (Tiosulfato) x N (Tiosulfato) )/ V I2

PPm = 059,0711,5

)100/)4(()100/)((

x

mLKIOMasaxmLexactPeso

Donde: 5,711 = Volumen del (Valor teórico) 0,059 = Valor del % de yodo

Ejemplo: PPm = 10

.)4( xFactSOV

Donde: V (SO4) = volumen de sulfato gastado en la titulación Fact. = factor encontrado por stoke

2.2. DETERMINACION DE SULFATO

2.2.1. Principio

Consiste en precipitar los sulfatos de la muestra, con solución de cloruro de bario, el precipitado obtenido se calcina y pesa.


matraces aforados de 100 ml vasos de precipitado de 400 ml 2 pipetas de 10 ml 1 bureta de 50 ml Varillas 1 balanza analítica de un plato 1 desecador 2 espátulas Mufla con reguladores de temperatura ajustada a 700 ± 20 0C.

2.2.3. Reactivos

Acido Clorhídrico 0,25 N. Cloruro de Bario al 10%(m/v).


80


- La determinación se realiza por duplicado sobre la misma muestra preparada.

- Se disuelven 80g de muestra en aproximadamente 160 ml de solución de acido clorhídrico, se hierve durante 5 min. Se enfría y se enrasa el filtrado a 400 ml en un matraz aforado.

- Se transfieren 100 ml de la solución en un vaso de precipitado de 400 ml y se diluye aproximadamente a 250 ml con agua destilada.

- Se hierve, se agrega gota a gota un ligero exceso de solución caliente de cloruro de bario y se deja conglomerar el precipitado durante 10 min.

- Se coloca el papel filtro con el precipitado en un crisol de porcelana previamente tarado se seca y calcina a 700 ± 20 0C. Se mantiene la misma durante 1 hora, se enfría en el desecador y se pesa.

2.2.5. Cálculos

El contenido de sulfatos expresados como sulfato de calcio, se calcula aplicando la siguiente formula:

CaSO4 (%m/m) = )(100

100100

15832,0

DHxx

m

xm

+− Donde:

CaSO4 (%m/m) = Contenido de sulfato de calcio en porcentaje en masa (con referencia al producto seco y excluido la sustancia deshidratante.m1 = masa del precipitado de sulfato de bario obtenido.m = masa de la muestra contenida en la alícuota ensayada, en gramos. 0,5832= factor gravimetrico de conversión de sulfato de bario a sulfato de calcio.H= humedad en porcentaje en masaD= sustancia deshidratante porcentaje en masa.

2.3. DETERMINACION DE RESIDUO INSOLUBLE

2.3.1 Principio

Consiste en disolver la muestra en agua destilada, pesar el residuo obtenido y tararlo con el acido clorhídrico.


Balanza analítica de un plato 2 Vaso de precipitado de 600 ml. Embudo de vidrio.

81


Erlenmeyer de 1000 ml. Estufa.

2.3.3. Reactivos

Agua destilada.

2.3.4 Procedimiento

- Se disuelven 50 g de sal con 300 ml de agua destilada, para una disolución completa calentar la solución hasta ebullición (y se pudiera dejar por una noche en reposo).

- Se filtra y se lava el residuo con agua destilada caliente hasta que este libre de sustancias solubles. El filtrado y las aguas de lavado se reciben en un matraz aforado de 1000 ml y se enrasa.

- Se seca el residuo en la estufa a unos 110 ± 5 0C hasta obtener más o menos un peso constante.

- Si la muestra contiene sustancias deshidratante, se transfiere el residuo a un vaso de precipitado, se lava el embudo con agua y se añaden a 100 ml de solución ácido clorhídrico (1:1). Se calienta a ebullición durante 10 a 15 min. , se filtra a través de papel filtro y se lava con cinco porciones de 10 ml de agua destilada caliente que se desechan y se seca el residuo a 110 ± 5 0C, se enfría en el desecador y se pesa hasta obtener masa constante.

2.3.5 Cálculos

Si la muestra no contiene sustancias deshidratantes, la materia insoluble en agua se calcula aplicando la siguiente formula:

M (%m/m) = H

xxm

m

−100

100100

3

1

. Donde:

M (%m/m) = Contenido de materia insoluble.m1 = masa del residuo total obtenido.m3 = masa de la muestra utiliza para el ensayo en gramos. 0,5832= factor gravimetrico de conversión de sulfato de bario a sulfato de calcio.H= humedad en porcentaje en masa

82


La presencia de sustancias deshidratantes en la muestra debe establecerse por la aclaración de aditivos que hace el fabricante en el rotulo del envase o en las especificaciones de sus productos.

2.4. DETERMINACION DE CALCIO

2.4.1. Principio

Consiste en determinar volumétricamente el calcio presente en la muestra, empleando solución valorada de permanganato de potasio.


1 bureta de 50 cm3

Varillas 1 Agitador magnético 1 soporte universal 1 balanza analítica de un plato

2.4.3. Reactivos

Acido Clorhídrico 0,25 N. Solución Saturada de oxalato de amonio. Solución 1 + 8 (v+v) de Acido sulfúrico. Permanganato de potasio 0.02 N. Solución 1+1 (v+v) de hidróxido de amonio. Solución indicadora de metilo. Se prepara disolviendo 0.05 g de rojo de

metilo en 100 cm3 de alcohol etílico neutro de 96%(v/v).


- La determinación se realiza por duplicado sobre la misma muestra preparada.

- Se transfieren 100 cm3 de la solución que se dejo preparado una noche anterior al análisis (80g de muestra con 300 cm3 de HCl 0,25 N) lo cual se enrasa a un volumen de 300 ml con agua destilada. Se añaden 20 ml de solución de oxalato de amonio.

- Se calienta a 75 ± 5 0C se alcaliniza adicionando gota a gota y con agitación solución (1:1) de hidróxido de amonio y se deja en reposo durante 3 horas.

83


- Se filtra, y se lavan las paredes del vaso y el precipitado con 50 ml de hidróxido de amonio (1:1) hasta que el filtrado este libre de cloruros, se guarda el filtrado para la determinación del magnesio presente en la muestra.

- En papel de filtro con el se trasladan al vaso de precipitados se trasladan el vaso de precipitados anteriores, se añaden 10 ml de acido sulfúrico (1:3) se calienta a 65 ± 5 0C, se agita y se titula en caliente con 0,2 N de KMnO4 hasta débil coloración rosada persistente por 30 segundos.

2.4.5. Cálculos

El contenido de calcio, expresados como cloruro de calcio, se calcula aplicando la siguiente formula:

CaCl2 (%m/m) = )(100

100100

0551,0

DHxx

m

xVxN

+− Donde:

CaCl2 (%m/m) = Contenido de cloruro de calcio en porcentaje en masa (con referencia al producto seco y excluido la sustancia deshidratante).m = masa de la muestra contenida en la alícuota ensayada, en gramos. N = normalidad de la solución de permanganato de potasio. 0,0551= equivalente del cloruro de calcio, en gramos por cm3.H = humedad en porcentaje en masa.D = sustancia deshidratante porcentaje en masa.

2.5. DETERMINACION DE MAGNESIO

2.5.1. Principio

Consiste en determinar gravimetricamente el magnesio presente en la muestra, mediante precipitación posterior calcinación como pirofosfato de magnesio.


Balanza analítica sensible al 0,1 mg. Vasos de precipitado de 400 ml Crisoles. Mufla con regulador de temperatura ajustado a 1000 ± 5 0C. Varillas Desecador, provisto de algún material deshidratante adecuado. Material usual de laboratorio.

84


2.5.3. Reactivos

Fosfato de amonio (Disolver 25 g de fosfato diamonico (NH4)2HPO4 en 100 ml de agua destilada).

Acido Clorhídrico (p 1.18g/ml). Hidróxido de amonio (p 0,88g/ml). Solución de hidróxido de amonio (1:50).


- Se utiliza el filtrado que se obtuvo en la determinación del calcio.- Se neutraliza con acido clorhídrico y se diluye a 250 ml con agua destilada, se añaden 5 ml de acido y 10 ml des solución de fosfato de amonio.- Se neutraliza con acido clorhídrico y se diluye a 250 ml con agua destilada se añaden 5 ml de acido y 10 ml des solución de fosfato de amonio.- Se vierte lentamente y con agitación constante, hidróxido de amonio hasta que la solución, se torne amarrilla; se continúa la agitación por cinco minutos. Y se añaden nuevamente otros 5 ml mas de hidróxido de amonio se deja en reposo 24 horas, se filtra, se lavan las paredes del vaso y el precipitado con solución (1:50) de hidróxido de amonio hasta que el filtrado quede libre de cloruros. - Se coloca el papel de filtro con el precipitado en el crisol de porcelana tarado y se calcina a 100 ± 5 0C. Se filtra y se pesa hasta registrar masa constante.

2.5.6. Cálculos

El contenido de magnesio expresado como cloruro de magnesio se calcula aplicando la formula siguiente:

( ) ( )DHx

m

xxmmmMgCl

+−=

100

10010085565.0/% 1

Donde:MgCl= Contenido de cloruro de magnesio en % en masa (con referencia al producto seco y excluido la materia deshidratante).m1= masa del precipitado de pirofosfato de magnesio (Mg2P207) en gramos.0,85565 = Factor gravimetrico de conversión de pirofosfato de magnesio a cloruro de magnesio.H = Humedad de % en masaD= Sustancia deshidratante en % en masa.

2.6. DETERMINACION DE HUMEDAD

2.6.1. Principio del método

85


Calentando la muestra a 105 ± 5 0C en una estufa y por diferencia de pesadas se determina la humedad.

2.6.2. Equipo y material

Balanza analítica sensible al 0,1 mg. Pesa filtros, lavados, secados y tarados. Estufa, con regulador de temperatura ajustado a 105 ± 5 0C. Desecador, provisto de algún material deshidratante adecuado. Tenaza

2.6.3. Preparación de muestra Si la muestra compuesta por crisoles gruesos se tritura de manera que pase por un tamiz Nro.20 (abertura 850 µm) y se retenga por un tamiz Nro. 80 (abertura 180 µm) .Se homogeniza y se guarda en recipientes herméticamente serrados hasta el momento del análisis.


La determinación se realiza por duplicado sobre la misma muestra preparada.- Se coloca aproximadamente 3 g de muestra en el pesa filtro previamente seco y tarado, se esparce la muestra uniformemente en el fondo del pesafiltro, agitando suavemente.- Se calienta la muestra a 110 ± 5 0C durante 2 horas agitando a intervalos de 15 min. , de manera que la muestra seque uniformemente se enfría en el desecador y se pesa. Se repite las operaciones descritas 6.3. Hasta que los resultados de dos pesadas consecutivas no difieren en mas de 5 mg.

2.6.5. Expresión de resultados

L a humedad se calcula aplicando la formula siguiente:

mm

mmH

−−

=1

21

Donde:H = Contenido de humedad en % de masa.m = masa del pesa filtro vació, en g.m1= Masa del pesa filtro con la muestra inicial, g.m2 = Masa del pesa filtro con la muestra seca, g.

2.6.6. Informe de análisis

Se debe indicar:

86


- Como resultado final la medida aritmética de los resultados de la determinación con aproximación en centésimas.- Resultados obtenidos.- Numero de muestra y cualquier otra indicación que la caracteriza.- Factores que han influido en el ensayo.

7. BIBLIOGRAFIA

1.- INSTITUTO CENTRO AMERICANOI DE INVESTIGACION YU TECNOLOGIA INDUSTRIAL2.- ICAITI 34.026 Métodos de ensayo para la sal- Determinación del contenido de humedad.3.- INSTUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACION.4.- INEN 49 Sal común- Determinación de humedad.5.- Instituto de Investigación Tecnológica Industrial y de Normas Técnicas.6.- ITINTEC 209.014 Sal común - Generalidades7.- ITINTEC 209.015 Sal para consumo doméstico8.- ITINTEC 209.016 Sal para uso en la industria alimenticia9.- INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS10.- ICONTEC 1254 Sal de mesa11.- ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD11.- Norma sanitaria de alimentos OESAPAN - JALUTS 272-05-00 SAL Tomo II, Páginas 1138 y 1139.

87

Practicas inlasa corrg.f.alv.[1]

Documents

Transcript of Practicas inlasa corrg.f.alv.[1]