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Introducción a la Bromatología

Análisis Bromatológico

INSTITUTO DE TECNOLOGÍA ORT

2009

Análisis Bromatológico – ORT

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ANALISIS BROMATOLOGICO

TOMA DE MUESTRA

La muestra de alimento que se somete al análisis debe estar correctamente preparada y ser

representativa del lote que se inspecciona. Por lo tanto se tendrán en cuenta los siguientes recaudos:

- Toma de la muestra representativa del lote de partida: se hace al azar según normas existentes para el

producto en cuestión, extrayendo la cantidad suficiente para la realización de todos los análisis. El

procedimiento es diferente según el alimento se encuentre fraccionado (en latas, cajas, botellas) o dispuesto a

granel (en silos, tanques, bodegas de buques).

Puede servir el sistema de cuarteo o el de numeración de lotes y uso de bolillero, pero se dan casos más

complicados en lo que se necesita planes de muestreo especiales (por ejemplo: toma de muestras de aceites

que presentan sedimentos y están alojados en camiones-tanque de sección transversal elíptica o circular).

- Rotulación de muestra: debe hacerse inmediatamente, dejando constancia del Nº de la partida, procedencia,

cantidad tomada y fecha. (Muestras oficiales y contra muestras usadas en peritajes, deben sellarse para que no

puedan ser abiertas subrepticiamente.).

- Evitar alteraciones físicas , químicas y biológicas: por ejemplo: ruptura de emulsiones, oxidaciones, cambios

enzimáticos y proliferación microbiana, antes y durante el análisis. Es por esto que las carnes y verduras

deben mantenerse refrigeradas, los productos grasos protegidos del aire y de la luz y las leches tienen que ser

analizadas en el día, por ser alimentos altamente perecederos.

PREPARACION DE LA SUBMUESTRA PARA EL ANALISIS.

No existe una técnica general. Algunas ideas son las siguientes:

- Alimentos duros (ciertos quesos, chocolates) que no tienen estructura celular se rallan finalmente.

- Alimentos con estructura celular y bajo contenido acuoso (por ejemplo: granos) Se muelen en molinillos

eléctricos y el polvo resultante se mezcla en un mortero. Si es necesario se tamiza por mallas de distinta luz

para hacer una separación según tamaño de partícula. Durante la molienda no debe subir la temperatura

significativamente y se evitara perder partículas muy finamente divididas.

- Alimentos con estructura celular y alto contenido acuoso (carnes y vegetales) se deben pasar, por lo menos,

dos veces por una maquina trituradora (destrucción de la células y liberación de componentes) Se mezcla toda

la muestra, incluyendo los jugos exudados, en un mortero.

- Alimentos con partículas en suspensión (jugos de frutas, sopas, salsas) se homogeneizan agitándolos a alta

velocidad.

- Productos grasos (mantecas, mayonesas) se funden a no más de 45ºC. Si a esa temperatura se observan

partículas que enturbian al alimento, se los filtra a través de un embudo termostatizado, cuidando no romper la

emulsión.

TAMAÑO DE LA SUBMUESTRA QUE SE SOMETA AL ANALISIS.

Depende, fundamentalmente, de la homogeneidad del producto. Muestras poco homogéneas (ej:

carnes picadas) requieren técnicas macroquímicas y masas más grandes en las pesadas, para que resulten

representativas. No ocurre lo mismo con alimentos homogéneos tales como leches, harinas y jaleas.

PRECISION Y EXACTITUD REQUERIDA.

El número de análisis que es necesario efectuar para lograr un resultado confiable depende de la

homogeneidad del producto y de la precisión o repetibilidad de la técnica aplicada. Puede bastar un duplicado

o necesitarse una replicación mayor.

En cuanto a la exactitud requerida, es función de la finalidad del trabajo: si se realizan controles

rutinarios suele sacrificarse exactitud por rapidez (por ej.: en la recepción de leche de una usina láctea) puesto

que solo interesa saber si la propiedad medida cae dentro de ciertos limites o “rangos de tolerancia”.


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CONTROL DE CARACTERISTICAS SENSORIALES.

Cada alimento posee un color, olor, gusto, forma y tamaño que lo caracterizan. Modificaciones en

estas propiedades pueden indicar una mala elaboración, alteraciones, sustituciones de materias primas, etc. En

más de una oportunidad, alimentos argentinos han sido rechazados en mercados externos por no cumplir las

normas sensoriales especificadas en los contratos previos.

Existen dos metodologías para el estudio de la calidad sensorial:

1- Evaluaciones subjetivas: Realizadas por un experto o, preferiblemente, por un conjunto de personas

(panel adiestrado) que juzga la propiedad en cuestión a través de sus sentidos.

2- Determinaciones objetivas: de naturaleza física o química, cuyos resultados son independientes de la

apreciación del operador.

3- Las evaluaciones subjetivas (o “análisis sensoriales”) resultan largas, cansadoras y poco precisas,

pero reflejan bien la opinión de los consumidores. Las determinaciones objetivas son especialmente

apropiadas para controles rutinarios pues no causan fatiga, son más sencillas, rápidas y precisas.

CONTROLES DE COLOR.

Las sustancias que confieren color a los alimentos son:

A- Componentes naturalmente presentes en la materia prima (clorofilas, carotenos, antocianos,

flavonoides, mioglobinas).

B- Aditivos colorantes que se agregan de acuerdo a la legislación vigente.

C- Sustancias originadas durante la elaboración o almacenamiento del producto, por reacciones de

pardeo o de curado. Los controles objetivos de color se realizan utilizando espectrofotómetros y

colorímetros diferenciales, especialmente diseñados para expresar el color a través de tres números

relacionados con los primarios que lo componen. El análisis sensorial se basa en comparaciones

visuales contra colores patrones pintados en vidrios, cartones o modelos de cera.

CONTROL DE TEXTURA.

La textura de un alimento depende de las características estructurales que posee. Es resultado de la

disposición e interpretación de las partículas o células que lo componen, incluyendo a los productos con

estructura celular (carnes, verduras , frutas) y a las que no la poseen ( harinas, mieles. leches, vinos,

mantecas, jaleas, etc.). Hay muchísimos tipos de texturas, si bien pueden reducirse a cuatro grandes grupos

(alimentos líquidos, sólidos, plásticos y viscoelásticos). El principio que rige todo estudio o control de

texturas se basa en aplicar fuerzas de deformación al alimento y medir la resistencia que este opone. Para ello

se cuenta con prensas, émbolos, cuchillos, cizallas, etc.

CONTROL DE GUSTO.

Los gustos principales (salado, ácido, dulce y amargo) son conferidos por diversos tipos de

sustancias (sales, ácidos orgánicos, azúcares, péptidos, alcaloides, glucósidos, etc) el control objetivo se

encara, generalmente, a través de análisis químicos específicos para el componente que origina el gusto

estudiado.

CONTROL DE OLOR.

Es el más complejo de todos los análisis porque intervienen muchísimos componentes

simultáneamente, están en muy bajas concentraciones, se pierden fácilmente e interaccionan entre ellos. El

control objetivo se realiza analizando el vapor de “cabeza” del alimento en un cromatógrafo de gases.

DEFINICION DE FLAVOR.

Como la nariz y la boca se encuentran conectadas por la faringe, al comer un alimento se mezclan

gustos, olores y otras sensaciones bucales receptadas por el nervio trigémino.

Al conjunto de sensaciones gustativas, olfativas y táctiles (irritación, astringencia, calor, frio) que se

perciben al paladear un alimento, se le llama flavor.

Esta sensación, sumamente compleja, sólo puede estudiarse a través del análisis sensorial realizado

por expertos.


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CONTROLES DE TAMAÑO, FORMA Y DEFECTOS.

Son bastante sencillos. Se suelen medir diámetros, longitudes, áreas y curvaturas o se realizan

contajes de unidades rotas, quebradas, manchadas, etc. Pueden utilizarse reglas, planímetros, calibres, lupas,

dispositivos “pasa no pasa” con orificios adecuados, microscopios, etc.

C.A.A. (Código Alimentario Argentino).

Salvo algunas especificaciones concretas sobre tamaño y defectos, solo exige colores, texturas,

olores y gustos “normales” en los alimentos. Sin agregar ninguna aclaración al respecto. Deja así en manos

del elaborador la responsabilidad de establecer y mantener una determinada calidad sensorial.

METODOS ANALITICOS DE USO GENERAL.

La complejidad que se advierte en los análisis bromatológicos se debe fundamentalmente al hecho de

que los alimentos son materiales biológicos con sistemas enzimáticos y cargas microbianas que afectan su

estabilidad en mayor o menor grado. Estos productos, además, se caracterizan por presenta una gran

variabilidad en su composición. Factores tales como suelo, clima, grado de maduración, especie, raza, edad,

alimentación, etc. Influyen en la materia prima vegetal o animal y, por lo tanto, en el producto final. Es por

esta razón que no existen constantes físicas ni químicas para un determinado tipo de alimento, sólo pueden

especificarse rangos de variación de las distintas propiedades. Por ejemplo: rango de difusión, rango de índice

de yodo, rango de contenido acuoso.

A continuación se presentan los métodos comúnmente empleados en el análisis de alimentos,

subrayándose los fundamentos y aplicaciones de cada uno. Quienes estén interesados en conocer los detalles

de realización de las diversas técnicas deberán recurrir a la bibliografía especializada.

DETERMINACIONES FISICAS.

1) DENSIDAD

Se determina para controlar la genuinidad de productos generalmente líquidos (leche, vinos, aceites, etc. Ej.:

densidad de leches a 15ºC δ = 1.028-1.035) y como índice de concentración de soluciones, siempre que se

cuente con una tabla o gráfico de correlación (ej.: soluciones azucaradas o alcohólicas).

Se suele informar como “densidad relativa” utilizando un liquido de referencia, que casi siempre es agua. Por

ejemplo la expresión densidad (15/4)=1.030 significa que se ha determinado la densidad del producto a la

temperatura de 15ºC y se la divide por la del agua a 4ºC. Para errores de más menos 0.001 en la densidad, el

control de la temperatura debe estar dentro del +/- 1ºC.

TECNICAS PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS.

• PICNOMETRIA: consiste en pesar un volumen conocido del alimento ubicado dentro de un matraz

aforado o picnómetro, usualmente de 25 ó 50ml. Algunos cuentan con salida lateral para observar

exactamente el enrase y termómetro incorporado. Es una técnica muy exacta pues asegura los

resultados en la 4ª cifra decimal. Una fuente común de error es la presencia de burbujas muy

pequeñas en el seno del líquido.

• BALANZA DE MOHR-WESTPHAL: La determinación se basa en el principio de Arquímedes que

establece que le empuje recibido por un cuerpo que se sumerge es igual al peso del líquido

desplazado. Requiere mayor volumen de muestra y no se recomienda para alimentos muy viscosos

no con alta concentración de componentes volátiles. Es una técnica más rápida que la picnometría y

de buena exactitud. Consiste en emplear una balanza que en el extremo de uno de sus brazos tiene

colgado un buzo y está perfectamente equilibrado. Cuando el buzo se introduce completamente en la

probeta que contiene el líquido a estudiar, se restablece el equilibrio por medio de pesas que dan el

valor de la densidad del producto a la temperatura de trabajo.

• HIDROMETRIAS: Se trabaja con cuerpos flotantes convenientemente lastrados para el rango de

densidad a medir. Esta técnica se basa, también, el principio de Arquímedes: cuanto más se sumerge

el flotador menor es la densidad del líquido. Es muy rápida pero es menos exacta que las anteriores,


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y requiere un volumen mayor de muestra (el diámetro de la probeta que contiene la muestra debe ser

por lo menos, el doble del diámetro del hidrómetro o flotador). Se trabaja a temperatura normalizada.

Ejemplos: los “alcoholímetros” están diseñados para medir concentración de alcohol, por lo que la

escala del vástago del flotador da, directamente, el porcentaje de dicho componente.

Los “lactodensímetros” tienen una escala numerada de 20 a 40 para cubrir el rango de densidad de

las leches.

Los “sacarómetros” miden concentración de soluciones azucaradas en escalas Balling o Brix

(porcentajes de sacarosa correspondientes a mediciones de densidad hechas a 15ºC o 17.5ºC

respectivamente).

Las concentraciones de componentes medidas con hidrómetros son sólo aproximaciones.

TECNICAS PARA DETERMINAR DENSIDADES DE SOLIDOS:

Son menos precisas que las usadas para líquidos debido a la dificultad en medir el volumen del

alimento sólido.

- INMERSION DE LIQUIDOS: el método se basa en que cuando un sólido ni flota ni se hunde

completamente en un líquido, tiene la misma densidad que ese fluido. Se procede colocando la muestra dentro

de un recipiente al que se agrega una mezcla de dos líquidos miscibles (por ej.: agua y etanol) que no la

disuelven ni la disgreguen. Se van cambiando las proporciones de esa mezcla hasta observar que la muestra se

mantiene a una profundidad media. Obviamente, se debe conocer la densidad de la mezcla líquida. Es un

método bastante exacto. Otra variante consiste en sumergir la muestra, previamente pesada, en un liquido

inerte colocado en una probeta; el volumen del sólido es igual al volumen del líquido desplazado, con lo cual

se puede hacer el calculo masa/volumen = densidad.

- DENSIDAD APARENTE: en muchos casos (fruta, granos) basta con obtener un valor aproximado de la

densidad, sin necesidad de medir exactamente el volumen de la muestra. En el caso de granos de cereales, se

procede a llenar con ellos una probeta de 100ml. Y luego pesar ese volumen de granos, haciendo el cálculo

m/100 = densidad. Si se trata de frutas pequeñas, se pesa el contenido de un cajón y se divide el volumen de

ese cajón. La densidad de un pan puede conocerse, aproximadamente, sumergiendo la muestra, previamente

pesada, en una probeta llena de semillitas muy pequeñas (por ej.: nabo); el aumento de volumen en la probeta

(V) equivale al de la muestra del pan, por lo tanto

δ = m/V.

En los tres casos mencionados no se tiene en cuenta el volumen del aire ubicado entre los granos o las

frutas, de allí el nombre de densidad “aparente” o “bruta”.

2) INDICE DE REFRACCION.

Se mide para estudiar la genuinidad de ciertos alimentos (aceites, mieles) y para efectuar controles

rápidos en procesos de elaboración. Por ejemplo, la hidrogenación de un aceite o la concentración de una

mermelada se controlan con mediciones refractométricas puesto que hay una relación lineal entre el índice de

refracción (IR) y el índice de yodo de un aceite, y entre el IR y la concentración de sólidos solubles en una

mermelada.

Se trabaja con refractómetros tipo Abbé a temperatura normalizada y sobre soluciones límpidas. En alimentos

que presentan materia en suspensión (ej.: puré de tomate) se hace necesaria una previa centrifugación para

separar la fase sólida. Si se trata de grasas se procede a fundirlas y se hace la lectura a 40ºC (con equipo

termostatizado).

Algunos refractómetros tienen una escala sacarométrica que expresa, aproximadamente, el porcentaje de

sólidos solubles presentes en soluciones azucaradas ( la escala está calibrada con soluciones de sacarosa

pura).

3) RANGO DE FUSION.

Se determina para controlar la genuinidad de ciertos productos, especialmente, la de alimentos grasos;

sirve también como índice digestibilidad de las grasas, pues ambas propiedades están directamente

relacionadas.


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Como las grasas naturales están compuestas por una mezcla de triglicéridos y otras sustancias, no tienen

punto de fusión definidos. El C.A.A. especifica temperaturas máximas de fusión del capilar para las diferentes

grasas.

Se emplea la técnica del capilar o la platina de calentamiento eléctrico gradual.

4) ROTACION OPTICA.

Se utiliza para cuantificar sustancias óptimamente activas presentes en los alimentos: aminoácidos,

ácidos ( láctico y tartárico), aceites esenciales, azúcares, etc., a partir de la ecuación :

ά = ά especifico x 1 x c (a temperatura y longitud de onda normalizado).

ά = ángulo de rotación de la luz polarizada;

1= longitud atravesada por la luz;

c = concentración de la sustancia activa.

El instrumento empleado es un polarímetro con una fuente de luz monocromática.

5) VISCOSIDAD.

Se determina en alimentos líquidos o semilíquidos pues su magnitud sirve como:

a) Indice de movilidad del alimento (importante en las operaciones de transporte por cañería, filtración

y llenado de envases).

b) Indice de despolarización de proteínas, almidones y otras macromoléculas.

c) Indice de calidad sensorial (la viscosidad es un atributo de la textura) los métodos empleados para

medir viscosidades varían según el alimento presente flujo newtoniano (vinos, aceites, soluciones

azucaradas) o no newtonianos (sopas, salsas, purés, cremas). Recordemos que en estos últimos los

valores de viscosidad varían si se los agita o mueve a mayor o menor velocidad.

TECNICAS

- FLUJO A TRAVES DE UN TUBO CAPILAR: sirve para alimentos newtonianos de baja viscosidad (ej:

viscosímetro Ostwald). Se expresa el resultado en forma relativa o absoluta (ecuación de Poiseulle).

- CAIDA DE ESFERA: aplicable a alimentos más viscosos (hasta 3x106 poise), newtonianos o no. Se mide el

tiempo que tarda una pequeña esfera, de diámetro y peso estándar, en pasar por dos marcas. Ese tiempo es

proporcional a la viscosidad. El resultado se informa como viscosidad relativa a la del agua o, si es aplicable

la ecuación de Stokes, como viscosidad absoluta.

- METODOS ROTACIONALES: sirven para todo tipo de alimento. Los hay de copa rotante, en los que gira

el recipiente que contiene la muestra hasta imprimir un torque en un cilindro interior concéntrico (ej.: Mac

Michael; Rotavisco) y están los de eje giratorio: el eje se introduce en el alimento girando a velocidad

constante, pero debido a la resistencia que le opone el fluido, disminuye su velocidad en forma proporcional a

la viscosidad del alimento (ej.: Brookfield).

- METODOS EMPIRICOS: expresan los resultados en unidades arbitrarias, que dependen del equipo

utilizado. Ejemplos:

a) tiempo de caída a través de un orificio (grados Ford, Saybolt, redwood).

b) distancia cubierta por la muestra al deslizarse un determinado tiempo en un plano horizontal

(consistómetro de Bostwick).

6) TENSION SUPERFICIAL

Se mide la fuerza de atracción que ejercen las partículas internas de un fluido sobre las que se encuentran

en la superficie. Esto sirve para estudiar las propiedades espumígenas y emulsionantes de ciertos alimentos

(leche, huevo) y de aditivos alimentarios tensioactivos.

El equipo que suele utilizarse es el tensiómetro de Du Nouy, consta de un anillo de alambre de platino

que se coloca rasante sobre la superficie del alimento; por medio de un engranaje el anillo se eleva lentamente

arrastrando una delgada lámina de fluido. En un dado momento, el anillo se desprende del liquido: a mayor

altura alcanzada por el anillo, menor tensión superficial.

7) CONDUCTIVIDAD DE ELECTROLITOS


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Su determinación sirve para cuantificar componentes conductores del alimento (agua + sales inorgánicas)

y puede ser usada como índice de genuinidad, por ejemplo, adulteración de vinos con ácidos inorgánicos y de

pureza, por ejemplo, contenido de minerales en azúcares.

Es un método rápido, sensible, pero poco exacto, además influye en el resultado la textura que presente el

alimento.

El instrumente usado es un puente de Wheatstone: se coloca la muestra en una celda de dimensiones

conocidas y se aplica una corriente alternada para evitar polarizaciones en electrodos.

Conductancia equivalente = Conductividad especifica x 1000

Concentración expresada en normalidad

8) POTENCIAL HIDROGENO (pH).

Se controla con el equipo correspondiente o usando indicadores de pH y soluciones patrones. Es un

importante índice de estabilidad del alimento pues condiciona:

- la actuación de microbios y enzimas.

- Reacciones químicas (pardeos, hidrólisis)

- Alteraciones físicas (coagulaciones)

También se lo mide para controlar operaciones y procesos tecnológicos:

- panificación

- gelificación de pectinas en las jaleas.

- preparación de aislados proteicos.

- curado de carnes.

9) FOTOMETRIAS

Los métodos fotométricos miden la cantidad de luz que es:

- reflejada por los alimentos sólidos. Espectrofotométricas.Colorimétricas.

- Transmitida por alimentos transparentes Espectrofotométricas. Colorimétricas.

- Dispersadas por alimentos translúcidos (nefelometrías)

- Absorbida por una suspensión (turbidimetrías)

De esta manera pueden cuantificarse componentes, medir el color de un alimento o hacer controles de

genuinidad.

COLORIMETRIAS VISUALES: por ser subjetivas tienen baja precisión. Se utiliza la luz blanca (400-

800nm) y se hacen comparaciones contra colores patrones que están pintados sobre papeles, plásticos o

vidrios (ej: tintometro de Lovibond; Discos giratorios de Munsell)

ESPECTOFOTOMETRIAS: emplean radiaciones con longitudes de onda seleccionadas por medio de prismas

o filtros. Pueden hacerse “barridos” en diversas zonas del espectro:

- zona U.V. (50-400nm): por ejemplo detecciones de dienos y trienos conjugados en aceites;

cuantificación de lisina disponible (como dinitrofenilderivados).

- zona I.R. (2-15 micrones): Por ejemplo detección de dobles enlaces “trans” en grasas modificadas;

cuantificación de agua.

- Zona visible (400-800nm): cuantificación de diversos componentes de los alimentos a través de

derivados coloreados; por ejemplo, ácido sórbico (como compuesto malonil-tiobarbitúrico);

aminoácidos (previa reacción con ninhidrina); amoniaco (con reactivo de Nessler).

FOTOMETRIA DE LLAMA (o de emisión)

Sirve para detectar metales alcalinos y alcalinotérreos con electrones excitables. La longitud de onda

de la radiación emitida por la sustancia permite su identificación.

ABSORCION ATOMICA

En este caso se mide la radiación absorbida por el componente al excitarse.

Pueden analizarse 60 elementos.

Su empleo será útil para estudiar la pureza de los aditivos, controlar especificaciones toxicológicas

(el C.A.A. fija, por ejemplo, máximos para contenidos de Pb, Cu, Se, As) y conocer el aporte de

oligoelementos de los diversos alimentos .


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FLUOROMETRIA.

Se mide la luz secundaria (radiación de fluorescencia) de la solución estudiada, empleando fuentes

luminosas muy potentes (lámparas de Hg o Xe). El equipo es un espectrofotómetro con accesorio para medir

fluorescencia.

Se utiliza para la determinación de tiamina (Vit. B1), riboflavina (Vit.B2), clorofila, porfirinas, trazas

de boro, aluminio, estaño y compuestos aromáticos cancerígenos relacionados con el 3,4,benzopireno.

CROMATOGRAFIAS.

Se utilizan para fraccionar, identificar y cuantificar componentes de los alimentos.

Ejemplos de aplicación:

-Sobre papel (tal cual o en fase invertida): azúcares.

-En capa delgada (TLC): esteroles, aminoácidos, vitaminas.

-En columna: pigmentos.

-En fase gaseosa (GLC clásica o con columna capilar): aromas, composición acídica de una grasa.

-En fase liquida a alta presión (HPLC): colorantes, aceites esenciales, antioxidantes, vitaminas, triglicéridos.

La HPLC además de ser altamente sensibles resulta ideal para analizar compuestos termolábiles y de baja

volatilidad.

RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR.

Se mide la energía que absorbe la muestra cuando se la somete a radiofrecuencias en un campo

magnético de gran intensidad. En el análisis de alimentos se usan equipos de baja frecuencia (menos de 60

MHz) para determinar el contenido de agua o de aceites sobre muestras íntegras. Es un método no destructivo,

exacto y muy rápido.

El método se basa en que los protones de los componentes en estado líquido tienen mayor frecuencia

de resonancia y dan bandas estrechas. En cambio los otros componentes no son distinguibles.

Aplicaciones: Análisis de agua en frutas desecadas, granos, leche en polvo y azúcares. Análisis de

lípidos en chocolates y oleaginosas.

METODOS REOLOGICOS.

Reología es la rama de la física que estudia la deformación de los cuerpos cuando son sometidos a

algún tipo de fuerza. La resistencia que ofrece el producto depende de su microestructura y, por lo tanto, de su

textura.

Los equipos empleados en las reometrías son muy variados, desde simples agujas que caen y

penetran en la muestra hasta complicados viscosímetros y prensas.

Aplicación:

- Medición de elasticidad y resistencia de una masa para panificación.

- Medición de terneza de carnes.

- Estudio de la untabilidad de mantecas.

- Medición de la elasticidad de una jalea.

ELECTROFORESIS.

En alimentos, su aplicación esta generalmente restringida al análisis de proteínas. Se estudia la

movilidad de estas moléculas cuando están cargadas y bajo el influjo de un campo eléctrico. Las diferentes

velocidades de migración permiten su fraccionamiento e identificación.

Aplicación:

- Cambios en la albúmina de huevo almacenados (electroforesis sobre papel).

- Diferenciación de quesos según su patrón de pépticos (electroforesis sobre gel de

poliacrilamida).

- Identificación de pescados (electroforesis sobre agar gel).

- Separación de histamina e histidina .

ANALISIS QUIMICO

ANALISIS BASICO O ELEMENTAL DE UN ALIMENTO

Sirve para orientar en cuanto a la composición de un producto desconocido.


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Incluye las siguientes determinaciones:

Proteínas + grasa + agua + fibra (X) + cenizas.

(X) conjunto de sustancias no digeribles, presentes en alimentos vegetales.

Por diferencia a 100, se calculan los hidratos de carbono restantes y una pequeña cantidad de otros

componentes no nitrogenados (alcoholes, ácidos orgánicos, pigmentos, etc.). Los errores cometidos en las 5

determinaciones nombradas, repercuten en el % de carbohidratos. Después de este estudio previo, se encaran

los análisis con mayor rigurosidad.

Para empezar, conviene presentar dos expresiones de resultados comúnmente usadas en alimentos.

EXPRESION DEL CONTENIDO DE UN COMPONENTE EN FORMA “BRUTA”:

Significa que el valor obtenido no representa exactamente la cantidad de la sustancia analizada,

debido a la presencia de interferencias en el método analítico empleado, dosaje incompleto o uso de factores

de conversión no totalmente adecuados. Ej.: proteína “bruta”; almidón “bruto”; fibra “cruda”.

EXPRESION DE CONCENTRACIONES EN “BASE SECA”:

A veces es necesario independizar los resultados obtenidos del contenido acuoso presente en la

muestra, sobre todo si ésta ,toma o pierde agua fácilmente según sea la humedad relativa ambiente. Entonces

se expresa en % de los diversos componentes descontando la cantidad de agua que tiene el alimento.

Los valores en “base seca” son, obviamente, mayores que los informados respecto al producto “tal

cual” (base húmeda).

METODOS ANALITICOS PARA LOS DISTINTOS COMPONENTES DE LOS ALIMENTOS.

CONTENIDO ACUOSO.

FINALIDADES DEL ANALISIS:

1. Determinar la composición del alimento y su valor nutritivo.

2. Tener idea de la estabilidad del mismo frente a alteraciones enzimáticos, microbiológicas,

químicas y físicas.

3. Obtener índices de textura, por ejemplo, en productos “crackers”.

4. Controlar si la humedad del material es la óptima para determinadas operaciones

tecnológicas, por ejemplo: molienda de granos.

5. Detectar adulteraciones en miel, manteca, chacinados, etc.

FORMÁS EN QUE SE ENCUENTRA EL AGUA EN LOS ALIMENTOS

1. AGUA LIBRE O “DISPONIBLE”.

Tiene propiedades semejantes a la del agua pura (punto de fusión: 0ºC, punto de ebullición 100ºC) y

se elimina con relativa facilidad. Actúa como solvente, medio de dispersión y reactante, interviene en el

desarrollo microbiano y en actividades enzimáticas. Por lo tanto influye marcadamente en la estabilidad del

alimento.

Puede encontrarse, por ejemplo:

- Absorbida superficialmente (sal ó azúcar humedecidos y agrumados). Depende de la humedad

ambiente y es de fácil eliminación.

- Retenida estéricamente por fibras, membranas o en macrocapilares. La disgregación final del

material (ruptura de células en el caso que existan) facilita su liberación.

2- AGUA LIGADA.

Presenta propiedades de congelación, evaporación, capacidad como solvente, etc. diferentes a las del

agua libre. Se distinguen dos tipos:


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- Agua fuertemente ligada (Tipo I) por puentes de hidrogeno de alta energía a grupos polares de

diversos componentes del alimento (proteínas, almidones, azúcares, otros) conformando una

monocapa molecular alrededor de ellos. No tiene ninguna capacidad para actuar como solvente o

reactivo y no puede congelar. La energía de absorción de esta monocapa es muy alta lo que explica

que su extracción sea sumamente difícil.

En este grupo suelen incluirse al agua de cristalización de sales y azúcares, presentes en algunos

alimentos (por ejemplo: monohidrato de glucosa en mieles)

- Agua débilmente ligada (Tipo II): se trata de moléculas de agua que se fijan a solutos por puente de

hidrogeno y en sucesivas capas, cada vez con menor intensidad de atracción. También pueden estar

atrapadas en microcapilares de diámetros inferiores a un micrón.

El punto de congelación y la capacidad para evaporar y actuar como solvente están sensiblemente

reducidos respecto a los del agua libre. La retención del agua ligada está influenciada por muchos

factores, entre los que se encuentran la temperatura, el pH y la presencia de electrolitos.

ACTIVIDAD ACUOSA

La mayor o menor disponibilidad de agua en los alimentos puede medirse a través del parámetro aW

= actividad acuosa. Se define en el equilibrio y a una dada temperatura como:

aW = Pv del agua en el alimento varía entre 0 y 1

Pv del agua pura

Alimentos con aW menor que 0,25 solo contienen agua del Tipo I, correspondiente a la monocapa.

Aquellos con aW entre 0,25 y 0,80 presentan agua de Tipo I y II, y cuando aW es mayor que 0,8 coexisten

moléculas de agua libre (considerada como de Tipo III) y ligada.

Es muy difícil cuantificarlas por separado. La aplicación de calor permite la evaporación del agua

libre pero, según sea la temperatura, también pueden perderse moléculas de H2O ligadas no muy

intensamente.Se recurre entonces a métodos basados en la no congelación del agua ligada: crioscopia,

colorimetría y dilatometría, pero no son análisis que se efectúen rutinariamente.

METODOS PARA DETERMINAR CONTENIDO ACUOSO

Los comúnmente empleados son: 1) Secado

2) Arrastre con solventes inmiscibles

3) Eléctricos

4) Químicos

Los métodos 2 y 4 se llaman “directos”; 1 y 3 miden agua “indirectamente”. Las técnicas analíticas

no suelen dosar el agua total, sino la que se libera en las condiciones del ensayo, por lo tanto, es

imprescindible que estén normalizadas y sean citadas al informar los resultados.

CRITERIO DE SELECCION DEL METODO

Se basa en la exactitud y precisión buscadas, en el porcentaje de agua presente, en la estabilidad de los

otros componentes del alimento y en la rapidez requerida.

- Si existen otras sustancias volátiles (alcoholes, esencias) no puede usarse (1) salvo que el resultado

se informe como “perdida por calentamiento”.

- Si hay azúcares, temperaturas altas producen deshidratación de los mismos y errores por exceso

(sobre todo si hay levulosa). Si los azúcares son reductores y hay otros componentes con grupos

amino, pueden reaccionar y liberar agua. En ambos casos habrá que evitar sobrepasar los 60-70°C.

Se puede trabajar con estufas, pero a presión reducida.

- Si hay sustancias sumamente termolábiles (Ej: bicarbonato de sodio) se seca a temperatura ambiente.

- En presencia de grasas existe el peligro de incorporación de oxígeno, obteniéndose resultados con

errores por defecto. En este caso puede usarse una estufa pero con ambiente libre de oxígeno (en

vacío o con nitrógeno).

- Si el contenido acuoso es muy pequeño convienen los métodos químicos (más exactos)

- Si importa más la rapidez que la exactitud (controles de rutina) se recurre a los métodos eléctricos.


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DETALLES DE LAS TECNICAS

1) SECADO EN ESTUFAS

a) A 100-105°C Y PRESION ATMOSFERICA HASTA PESO CONSTANTE. Es un método largo

que puede requerir 5 ó más horas. Se acelera usando estufas de aire forzado y agregando piedra

pómez o arena para aumentar la superficie de evaporación y evitar formación de costras de azúcares

o de proteínas coaguladas. Conviene revolver periódicamente con una varilla.

b) SECADO A TEMPERATURA Y TIEMPO NORMALIZADOS. Ej: 130°C, 1 hora en harina de

trigo. La determinación es mucho más rápida y resulta apropiada para los controles rutinarios. Estas

condiciones de secado provocan parcial oxidación de las grasas y deshidratación de azúcares, y

quizás una perdida no total de humedad. Lo cierto es que estos fenómenos se compensan de manera

que el resultado concuerda con el del secado clásico. Debido a las alteraciones mencionadas, la

muestra no sirve paras otras determinaciones, salvo la de cenizas.

c) SECADO EN ESTUFA DE VACIO. El cuerpo de la misma esta conectado a una bomba capaz de

mantener un vacío equivalente a menos de 50-100 mmHg. La muestra permanece 4 horas antes de

hacer la primera pesada, para lo cual se hace entrar lentamente aire seco y se restablece la presión

atmosférica. Generalmente se termostatiza la estufa a 60-70°C para evitar alteraciones de

componentes sensibles y así se usa como método de referencia para secado de alimentos. Se puede

llevar al muestra a peso constante o trabajar a temperatura y tiempos normalizados.

Aplicación: productos grasos, cárneos, azucarados.

d) SECADO POR RADIACION INFRARROJA Y VACIO. Es muy rápido (aproximadamente 15

minutos) pero exige una calibración previa contra un método de referencia para fijar las condiciones

de la operación en cada alimento. Es útil para controles rutinarios (granos, harinas).

La muestra que no debe tener más de 15 mm de espesor, se coloca a una determinada distancia de la

lámpara IR, dentro de una balanza especialmente diseñada. Se produce una rápida penetración de

calor (los filamentos de la lámpara se calientan a ~700°C) y la disminución de peso por evaporación

se lee directamente en el visor.

SECADO CON AGENTES DESHIDRATANTES

Se recurre a ellos cuando no pueden aplicarse temperaturas superiores a la ambiente. Ej: harinas

leudantes y polvos para hornear, ricos en NaHCO3 y muy termolábiles. Requieren mucho tiempo y no son

precisos. El secado de carne molida puede llevar 1 semana; en general, se deja la sustancia en el desecador

con ácido sulfúrico y en vacío por lo menos 24 hs.

2) METODO POR ARRASTRE CON SOLVENTE INMISCIBLE

Se mide directamente el volumen de agua separado de la muestra por arrastre continuo con solvente

inmiscible en ella. Dura aproximadamente 4 hs. y se emplea en harinas, sopas en polvo, mantecas, vegetales

deshidratados y especias (las esencias volátiles quedan disueltas en el solvente y no interfieren). Si la muestra

posee bajo contenido acuoso se pesa mayor cantidad, de manera de obtener 2 a 4 ml de agua. Se la coloca en

un balón cubriéndola con el solvente previamente saturado en agua. El equipo se completa con una trampa

especialmente diseñada (puede ser la de Dean-Stark), un refrigerante y un medio calefactor (ej, un baño de

aceite). Se calienta suavemente (2 gotas/seg. de reflujo) hasta recoger la mayor parte de agua, luego se duplica

la velocidad. El arrastre se da por terminado cuando la capa superior (solvente) luce transparente o cuando

durante 30 minutos no se ven cambios en el volumen de agua de la trampa. Se deja unas horas para que la

línea de separación sea nítida y se hace la lectura. El resultado suele expresarse en gr. de agua por 100 gr de

alimento (con densidad del agua = 1). En el caso de usa solventes con densidad mayor que 1 se trabaja con

otros diseños de trampas.

- CRITERIO DE SELECCION DE SOLVENTE

El punto de ebullición del solvente influye sobre la temperatura del sistema y sobre el tiempo que

requiere la determinación. Si el solvente tiene punto de ebullición menor que el del agua, los vapores se

enriquecen en él y se necesita mayor tiempo para separar todo el agua.


11

Por lo dicho, convienen solventes con P.Eb. ~100°C: tolueno (111°C, δ=0,867), tetracloroetileno (121°C,

δ = 1.62), m-xileno (139°C, δ = 0.868).

Cuando los alimentos poseen cantidades de azúcares que posibilitan errores por exceso (debido a

deshidrataciones), se trabaja con solventes de P.Eb. menores que el del agua, aunque el análisis resulte

largo: benceno (80°C, δ =0.879), tetracloruro de carbono (76.7°C, δ =1.59).

Usos: ajos, cebollas y morrones, todos deshidratados.

- VENTAJAS DEL METODO POR ARRASTRE

El equipo es sencillo y económico y la determinación resulta más rápida que un secado a peso constante.

Notas: el baño de aceite u otro medio calefactor (nunca fuego directo) evita alteraciones en alimentos

termolábiles, porque distribuye parejamente el calor. Además es un medio de precaución frente a roturas

e incendios (algunos solventes son inflamables).

3) METODOS ELECTRICOS

Son muy rápidos (aprox. 20 segundos) y sensibles, pero no exactos. Forzosamente deben calibrarse

con porcentajes de agua conocidos en base a muestras que previamente fueron analizadas con métodos

referenciales. En la determinación influyen: contenido en minerales, temperatura, textura, distribución de la

humedad en el alimento.

Usos: granos, harinas (se las presiona, dentro de un recipiente, logrando un determinado espesor).

a) Conductancia: solamente se mide agua libre, o sea la que actúa como electrolito. Un grano de cereal

con 14% de agua tiene conductividad 7 veces mayor que uno de 13%; uno de 15% tiene

conductividad 50 veces mayor que el de 13%. Estos valores demuestran la alta sensibilidad de la

técnica conductimétrica.

b) Capacitancia: es más exacta que la anterior pues influye menos en la forma en que se distribuye el

agua en el alimento. Se coloca la muestra en un campo electrostático alterno (o sea entre las

armaduras de un condensador) y se mide su constante dieléctrica. El agua presenta un valor muy

superior al de los otros componentes. La determinación incluye agua libre y combinada. Existen

equipos nuevos, no destructivos que dosan 0-35% de agua con error del 1% en cereales y

oleaginosas.

4) METODOS QUIMICOS

Son muy exactos y rápidos y no requieren calentamiento de la muestra. Se aplican en alimentos

termolábiles o cuando el contenido acuoso es muy bajo: leche en polvo, cafés, vegetales y frutas

deshidratadas, chocolate, aceites.

Existen varias técnicas: la del carburo de calcio se basa en medir la presión del acetileno formado al

reaccionar Cl2Ca con el agua del alimento. En la Bryan Smith el cloruro de acetileno, en presencia de agua,

libera acético, el cual es titulado.

La más empleada en alimentos es la de Karl Fischer :

Reacción: se basa en la reducción de Yodo con anhídrido sulfuroso, que sólo ocurre en presencia de

agua:

I2 + SO2+CH3OH + H2O piridina 2 IH + CH3HSO4

La piridina actúa como intermediario formando sales (C5HN.IH; C5H5N.SO3). El metanol es el

solvente de la reacción (puede sustituirse por formamida o metilcelosolve).

Estas 4 sustancias forman el reactivo de Karl Fischer, un poderoso deshidratante que debe estar

convenientemente protegido de la humedad ambiente. Para minimizar las perdidas de I2 suelen mantenerse

por separado I2/CH3OH y SO2/piridinas, hasta el momento de uso.

Técnica: Es una volumetría. El alimento, bien disgregado, se disuelve o suspende en el solvente,

dentro de un frasco tapado en el que calza la bureta. El punto final puede detectarse visualmente (color

marrón de I2 en exceso o decoloración, titulando por retorno con agua). Para mayor precisión, o cuando el

alimento tiene color (ej. Café) se realiza una titulación potenciométrica.


12

Cálculos: no puede aplicarse la estequiometría de la reacción porque no se dosa el 100% de agua.

Para los cálculos se usa el factor K.F. que se halla valorando el reactivo con cantidades conocidas de agua,

por ejemplo: 5mgr de agua = 1ml de reactivo. Debido a su inestabilidad, es necesario valorarlo diariamente.

Notas: Interfieren aldehídos y cetonas (con metanol forman acetales y agua, por lo tanto, hay que

sustituir el solvente), sustancias que reducen al I2 (por ejemplo, ácido ascórbico) y algunos compuestos

inorgánicos (óxidos metálicos, carbonatos y bicarbonatos).

Si el alimento no es soluble en metanol, se lo sustituye por formamida.

EXTRACTO SECO

Es el residuo que queda luego de eliminar a 100-105ºC las sustancias volátiles.

Salvo cuando están presentes otros componentes evaporables (esencias, alcoholes, etc.) o alterables,

se cumple: % sólidos totales + % agua = 100.

Se suele determinar para controlar la genuinidad de alimentos con alto porcentaje de agua, ejemplo:

leches, vinos, vinagres, jugos, puré de tomates.

En algunos casos interesa conocer la fracción soluble en agua del extracto seco (el C.A.A. exige por

ejemplo un valor mínimo de sólidos solubles para jaleas y mermeladas).

TECNICAS.

a) Evaporación hasta llegar a peso constante: el análisis se efectúa en forma similar al mencionado para

determinar contenidos acuosos por secado en estufa. Por este método, las leches deben dar un

mínimo de 8.25 % de extracto seco libre de grasa.

b) Evaporación durante tiempo normalizado: se recurre a esta técnica cuando existen componentes que

sufren alteraciones o perdidas parciales por calentamiento. La determinación es, además, más rápida.

En el análisis de extracto seco de vinos hay parcial evaporación de glicerina, oxidación de taninos y

caramelización de azúcares; por eso se calienta a B.M. 80 minutos y se completan 30 minutos más en

estufa a 100-105ºC.

Notas:

En los alimentos líquidos, con alto porcentaje de agua, se elimina la mayor cantidad de la misma por

calentamiento al aire (baño maría o baño de arena) para evitar saturar la estufa con vapores.

Los extractos secos de vino son muy higroscópicos debido a la glicerina; deben resguardarse

convenientemente y se pesan en cuanto llegan a temperatura ambiente.

c) Refractometría: Para algunos alimentos se han confeccionado tablas de correlación entre sólidos

solubles determinados por secado en estufa de vacío y lecturas refractométricas. Incluso existen

correlaciones de extracto seco total vs. Índices de refracción en ciertos alimentos fluidos.

Como la técnica refractométrica es sumamente rápida, resulta muy útil para acelerar los controles de rutina

pero los resultados tienen menor exactitud.

Nota:

La muestra que se coloca en el refractómetro no debe ser turbia; si es necesario se la centrifuga para

separar los sólidos dispersos.


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MATERIAS MINERALES – CENIZAS

Todos los alimentos contienen minerales en pequeñas concentraciones.

Los cationes y aniones más abundantes son K+, Na+, Ca++, Mg++, SO4=, Cl-, CO3

=, y H2PO4-.

Finalidades de los análisis:

1) Conocer valores nutritivos del alimento.

2) Determinar genuinidad (Ej: máximo de cenizas en dulce de leche)

3) Detectar contaminaciones químicas (Hg, As, Pb, Se, etc.).

4) Obtener índices de contaminación microbiana (NO3-, NO2

-, en aguas)

5) Clasificar ciertos alimentos según su pureza (harinas, azúcares).

Además de los minerales presentes en las materias primas, se agregan otros durante la elaboración para

que cumplan diversas funciones tecnológicas:leudantes,saborizantes,conservantes,mejoradores, estabilizantes,

texturizantes.

A veces se encara el análisis particular de algún anión, catión o sal, químicamente o por absorción

atómica (Ej: KBrO3, NaCl, NaNO2, Hg, Pb, As).

Generalmente se realiza la cuantificación total de las sustancias minerales por oxidación de la materia

orgánica a temperatura superior a 500°C. El residuo de esta incineración o calcinación recibe el nombre de

“cenizas”. Se reserva la denominación “sustancias minerales” para aquellas que se encuentras en el alimento

tal cual, previa incineración.

Cambios producidos al calcinar :

Durante la calcinación ocurren una serie de transformaciones y volatilizaciones que hacen que la

composición de las cenizas difiera de las “sustancias minerales” pre-existentes:

- Sales y ácidos orgánicos pasan a carbonatos, óxidos y CO2.

- Compuestos orgánicos azufrados y nitrogenados dan los óxidos correspondientes a sulfatos y nitratos (si hay

suficientes como para retenerlos)

- Sustancias fosforadas orgánicas e inorgánicas, se transforman en pirofosfato.

- Haluros, sulfuro y algunos carbonatos pueden volatilizarse. Los cloruros lo hacen por encima de los 550°C,

el CO3K2 a partir de los 700°C.

- Fosfatos y carbonatos pueden reaccionar entre sí.

Disminución de las volatilizaciones

Se consigue trabajando a T > 500° C ó agregando fijadores alcalinos para los haluros (por Ej.

Na2CO3) o fijados ácidos para el K2CO3 (por Ej. Humectando antes y durante la calcinación con H2SO4 10%).

Aceleradores:

Como la determinación lleva mucho tiempo, se puede acelerar la incineración agregando sustancias

oxidantes H2O2, o NH4NO3 que no dejan residuos) o elevando la temperatura; pero a costa de perder

minerales volátiles.

Como la temperatura de trabajo influye sobre la composición y cantidad de las cenizas obtenidas, se la debe

informar junto con el resultado.

TECNICAS

a) Incineración hasta peso constante

- Etapa de carbonización: para evitar la ignición repentina de la muestra y la proyección del material

fuera de la cápsula, se calienta primero sobre mechero. (Si el alimento es líquido se incluye un paso

previo de evaporación suave sobre baños de agua o arena para que no haya salpicaduras). Cuando

comienza la oxidación de los componentes orgánicos hay un desprendimiento brusco de vapores de CO2

y H2O, principalmente. Luego se reduce considerablemente y queda un residuo negro carbonoso.

-Etapa de calcinación en la mufla: la muestra se oxida completamente y deja un residuo blanco, salvo que

existan sales coloreadas (por ej. de manganeso). Si se observan puntos carbonosos persistentes, se debe a

que están cubiertos por sales que impiden su contacto con el aire, En este caso el residuo se humedece

con agua, se rapa con una varilla, evapora suavemente con rotación de la cápsula y nuevamente se

introduce en la mufla.


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b) Incineración durante un tiempo normalizado

Es una técnica más rápida, aplicable a controles de calidad rutinarios. En harina de trigo, por ejemplo. Se

calcina 1 hora a 900 °C en cápsula de platino; como hay una baja concentración de cloruros, las pérdidas

por volatilización no son significativas.

ESTUDIOS REALIZABLES SOBRE LAS CENIZAS

1) Determinación de cenizas insolubles en agua: Es útil para evidenciar fraudes en productos vegetales

pues se altera la relación cenizas insolubles/cenizas solubles correspondientes al alimento. En grutas

o en hojas de té agotados, por ejemplo el cociente aumenta. La técnica incluye agregar agua a las

cenizas, hervir y filtrar por papel de filtro que no deje residuo. Se calcina nuevamente y pesa

(“cenizas insolubles en agua”)

2) Cenizas insolubles en HCl 10%: Miden el contenido de silicatos presentes en los alimentos

accidentalmente (por contaminación) o intencionalmente, por ejemplo: arne, arcilla, talco o piedritas

en legumbres, yerba mate o especias.

Se humedecen las cenizas con ácido clorhídrico concentrado hasta insolubilizar los silicatos, se

extrae varias veces con el mismo ácido pero diluído, se filtra por papel sin cenizas y se calcina

nuevamente.

3) Alcalinidad de las cenizas: Es un estudio que no se hace comúnmente. Debido a la presencia de

carbonatos y óxidos, las cenizas de frutas y verduras tienen reacción alcalina, mientras que las de

carnes y ciertos cereales son ácidas .

Alteraciones en los valores de alcalinidad correspondientes a cada alimento son indicadoras de

fraudes. Ejemplos: el agregado de ácidos orgánicas diminuye la alcalinidad de las cenizas de vino; la

adulteración de leches con NaHSO3 la aumenta.

La determinación se realiza agregando un exceso medido de H2SO4 valorado.

El ácido reacciona con los componentes básicos y el exceso se titula con NaOH frente a indicador

que vira al pH correspondiente al alimento, para llevar las sales a formas similares a las que

normalmente se encuentras en él.

Cenizas libres de NaCl: Se informan en alimentes sazonados con sal común. Ej.: conservas de

tomate, carnes curadas.

Las cenizas se utilizan muchas veces para la determinación de componentes individuales: fosfatos,

calcio, hierro, cloruros, etc.


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LIPIDOS

Finalidades de los análisis

1) Estudiar el valor nutritivo del alimento.

2) Estudiar su genuinidad (Ej: mínimo en leche 3%, máximo en hamburguesas 20%).

3) Determinar rendimientos en materias primas oleaginosas.

Las técnicas clásicas se basan en separar la grasa del alimento y luego cuantificarla.

Según la forma en que se encuentren los lípidos en el alimento se utilizan los siguientes métodos de

trabajo:

I) Extracción directa con solvente orgánico: es el procedimiento empleado en la mayoría de los casos.

II) Separación luego de un tratamiento previo: permite destruir o disolver otros componentes que ligan o

emulsifican fuertemente a los lípidos. Ej: leche y derivados, ciertos productos cárneos (salchichas de

Viena).

I) EXTRACCION DIRECTA

a) Por digestión de una pequeña cantidad de muestra en un gran volumen de solvente: es rápido pero no extrae

el 100% de la grasa (ej: separación de la mayor parte de la grasa de un dulce de leche).

b) Por extracción continua (Twisselmann) o semicontinua (Soxhlet) en equipos especiales y a temperatura

ambiente: el solvente cumple ciclos sucesivos de evaporación, condensación y pasaje por la muestra

(colocada en un cartucho o paquete) extrayendo cada vez mayor cantidad de lípidos. Luego de 4-8 horas, el

material suele quedar “agotado” y la grasa disuelta se pesa, después de evaporar el solvente. Es un método

exacto y preciso pero muy largo.

* La cantidad y composición de los lípidos extraídos dependen del solvente usado; tiene que ser informado

junto con el resultado del análisis.

SOLVENTES COMUNES

- Eter de petróleo (mezcla de hidrocarburos. P.Eb. 40-60°): extrae sólo lípidos neutros (glicéridos, ácidos

grasos de cadena larga, sustancias insaponificables).

Puede perder fracciones más volátiles durante la extracción e ir cambiando su composición.

- Eter etílico (P.Eb. 35°): solvente muy eficiente de lípidos totales (polares tales como fosfolípidos o ácidos

grasos cortos y no polares). Pero absorbe hasta un 10% de agua, extrayendo componentes hidrosolubles

(azúcares, sales). Es peligroso a más de 35°C (ignición-explosión). Se lo seca y destila antes de usarlo para

eliminar peróxidos.

- Hexano técnico (P.Eb.≈ 70°; no es puro): disuelve lípidos neutros. Es más económico que los anteriores y de

uso muy extendido.

- Mezcla de solventes: se pueden preparar mezclas de polaridad adecuada para la grasa que se desea extraer.

Ej. CH3OH (2:1) (Solvente de Folch) y Cl2CH : CH3OH : H2O (Lyons-Lippert) se usan en productos cárneos

y frutas; disuelven bien las lipoproteínas.

PREPARACION DE LA MUESTRA:

-Para facilitar la penetración del solvente y el contacto con la grasa, es imprescindible moler bien la muestra

(sobre todo si tiene estructura celular) en molinos eléctricos, hasta que las partículas pasen por un tamiz de

abertura normalizada.

- Si la humedad es elevada también hay que secarla para evitar emulsiones y extracción de sustancias

hidrosolubles (especialmente si se usan solventes más polares).

- Cuando los lípidos están combinados con azúcares o proteínas, se digiere previamente la muestra con

etanol/ClH (digestión ácida a temperatura ambiente una noche, ó a 80°C,1 hora) y luego se extrae con

solvente (por ejemplo: harina de trigo)

NOTAS

- Para evitar el arrastre mecánico de partículas de la muestra, se la empaqueta o coloca en un cartucho con

tapón de algodón.

- Si el extracto graso no es bien límpido debe secarse con agente deshidratante (Na2SO4 anhidro) en pequeña

cantidad para que no absorba grasa.


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II) SEPARACIÓN DE LÍPIDOS CON TRATAMIENTO PREVIO

Cuando los lípidos están fuertemente emulsionados por fosfolípidos, proteínas y otros componentes,

una extracción directa con solventes no es efectiva para aislarlos. Se procede entonces a eliminar previamente

esas sustancias.

a) Método de Gerber:

Se aplica especialmente en leches. La grasa resulta alterada parcialmente y no tiene gran exactitud

(+ 0,05%) pero resulta apropiado para los controles rutinarios que se hacen en las usinas lácteas por ser

rápido.

Fundamento: Se destruye la membrana de los glóbulos grasos y se solubilizan todos los componentes

del alimento (menos los lípidos) con H2SO4 90% (δ= 1,82). La concentración de este reactivo es crítica pues a

menor densidad la grasa no se libera en su totalidad, y a mayor densidad se altera demasiado.

La materia orgánica no lipídica se carboniza parcialmente y queda disuelta en la solución sulfúrica,

separándose de la fase grasa por su mayor densidad.

TECNICA

Se trabaja con un recipiente especialmente diseñado por Gerber, llamado “butirómetro”. En él se

introducen 11,00 ml. de leche medidos exactamente, alcohol amílico y ácido sulfúrico y se agita

enérgicamente hasta que no se observen partículas blancas (se eleva la temperatura del sistema). Para que la

grasa se mantenga fundida se centrifuga la emulsión caliente, lográndose la separación de la fase lipídica en

3-5 minutos.

La lectura volumétrica se hace a temperatura normalizada (60°), observado la escala graduada del

butirómetro, la que expresa el resultado en gramos de grasa / 100 ml de leche. (Para obtener el resultado en

gramos/ 100 gramos, se parte de 10,75 ml de leche, existiendo pipetas aforadas especiales para esa finalidad.

(IRAM 9011).

- Finalidad del agregado de alcohol amílico: Como todo alcohol, ayuda a romper la emulsión.

Además, por su densidad se ubica en la interfase lípidos/solución sulfúrica (forma un éster sulfúrico)

mejorando la visión de la lectura volumétrica y protegiendo a las grasa de una carbonización más intensa.

Los lípidos separados por el método de Gerber están parcialmente alterados por el SO4H2 e incluyen

productos de degradación de azúcares y derivados del amílico. No pueden usarse para estudios posteriores.

Dispositivos parecidos al butirómetro de Gerber se emplean en la determinación de grasa en

derivados lácteos (butirómetro de Van Gulick) y en productos cárneos.

b)Método de Rosse-Gottlieb

Se utiliza como método de referencia (exactitud + 0,01%). La grasa se cuantifica

gravimétricamente y no sufre alteraciones, por lo que puede someterse a estudios posteriores.

FUNDAMENTO: Emplea una serio de reactivos y solventes con la finalidad de separar los componentes

lipídicos en una fase etérea. Se agregas en el siguiente orden y agitando luego de cada adición:

1) Hidróxido de amonio: Disuelve proteínas y aumenta la solubilidad de los fosfolípidos. Si hay ácidos

grasos libres quedan salificados.

2) Etanol: Deshidrata y ayuda a romper la emulsión.

3) Eter de etílico: Disuelve todos los lípidos presentes, pero también parte de agua, componentes

hidrosolubles (lactosa, sales, etc.) y etanol.

4) Eter de petróleo: Se mezcla con el éter etílico y expulsa la fase hidroalcohólica miscible en el éter

etílico. No puede usarse solamente éter de petróleo porque no disuelve los lípidos polares.

Se deja reposar 30 minutos - 2 horas para que haya una buena separación de las fases; se decanta la

etérea, evapora, seca y pesa.

La técnica se lleva a cabo en recipientes apropiados: tubo de Mojonnier, probeta con tapa o ampolla de

decantación (si el alimento es líquido).

Se aplica en leches fluidas, en polvo, condensadas, en dulce de leche, helados y cremas. Puede usarse

rojo congo para teñir la capa acuosa y observar mejor la línea de separación entre las dos fases.


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METODOS FISICOS

Para la determinación rápida de lípidos, en ciertos alimentos se emplean análisis físicos tales como:

-Resonancia magnética nuclear (aplicable en granos oleaginosos, sin necesidad de molienda previa)

-Turbidimetría (el Milko Tester cuantifica porcentajes de grasa en leches luego de anular la

interferencia causada por la suspensión proteica).

Extractor Soxhlet. Tubo Mojonnier


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DETERMINACION DE SUSTANCIAS NITROGENADAS

El nitrógeno puede encontrarse en los alimentos como:

a) Proteínas, péptidos y aminoácidos.

b) Compuestos básicos volátiles: amoníaco, sales de amonio, aminas.

c) Compuestos básicos fijos (especialmente en carnes): urea, creatina, creatinina, purinas,

hipoxantina, etc.

d) Nitrógeno inorgánico: nitratos y nitritos.

Las determinaciones analíticas de estos diversos tipos de sustancias nitrogenadas permiten estudiar el

valor nutritivo del alimento, medir grados de actividad proteolítica, controlar la genuinidad del producto,

obtener un índice rápido de contaminación microbiana, cumplir con normas toxicológicas en cuanto a

contenidos de nitritos y nitratos, deducir el grado de impurificación de aguas con materia orgánica.

DETERMINACION DE NITROGENO TOTAL

En los análisis de rutina se suele determinar el conjunto de sustancias nitrogenadas, expresando los

resultados en “porcentaje de nitrógeno total” o como “porcentaje de proteínas” puesto que es el componente

nitrogenado que suele predominar en los alimentos.

METODO DE DUMAS

Incluye todas las formas de nitrógeno orgánico e inorgánico. Se basa en la pirólisis del producto a

700-800°C, con óxido cúprico como catalizador. Los óxidos de nitrógeno que se forman son reducidos a N2

sobre una espiral de cobre, cuantificándolo por cromatografía gaseosa.

Existen analizadores automáticos que utilizan este método y determinan porcentajes de C, S, H, O,

N, S, y P en pocos minutos, pero solamente son apropiados para alimentos homogéneos.

METODO DE KJELDAHL

Es uno de los más empleados en Química Analítica. Se basa en la oxidación de la materia orgánica

con ácido sulfúrico concentrado, quedando el nitrógeno retenido en forma amoniacal. No dosa nitratos y

nitritos pues en las condiciones del ensayo se volatilizan como ácidos nítrico y nitroso. Tampoco incluye

hidracinas y azocompuestos (se descomponen y liberan N2) pero esto último no es importante en alimentos.

La muestra a analizar, conteniendo 30-40mg de nitrógeno, se coloca en un balón de cuello alargado

(diseñado así para evitar pérdidas por proyección) junto con las siguientes sustancias:

- Ácido sulfúrico concentrado en cantidad suficiente para oxidar toda la materia orgánica y fijar el amoníaco

como sulfato ácido de amonio. Para acortar el tiempo y completar la oxidación (sobre todo si el alimento tiene

mucha fibra o proteínas ricas en histidina y triptofano), se incluye un catalizador (modificación de Wilfarth) y

elevador de temperatura (modificación de Gunning).

- Catalizador: sulfato de cobre, con dióxido de titanio.

- Elevador de temperatura: Con la finalidad de facilitar las reacciones, se agrega sulfato de sodio o potasio en

cantidad apropiada. Al calentar la mezcla, la temperatura del sistema puede llegar a los 390°C, completándose

la oxidación en aproximadamente 3 horas. (La temperatura crítica de la descomposición del amoníaco es

418°C).

ETAPA DE DIGESTION: Durante la digestión sulfúrica hay cabonización y desprendimiento violento de

vapores (CO2, H2O, SO2) que provocan proyecciones de la muestra y formación de espuma. La materia

orgánica se oxida a expensas de la reducción del sulfúrico. Al final, la ebullición se aplaca y la solución se

torna límpida (en el caso de haber empleado CuSO4 como catalizador, tendrá tono celeste).

El calentamiento se prolonga un tiempo para asegurar el ataque completo de los componentes más

resistentes y se da por terminada la digestión.

ETAPA DE DESTILACION: Una vez que la solución se enfría (pueden precipitar cristales de KHSO4) se

agrega agua cuidadosamente y, ya en el equipo de destilación, se alcaliniza con NaOH concentrado, para

liberar el NH3 retenido como (NH4)2SO4 o (NH4HSO4):

(NH4)2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 NH4OH


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Se destila un volumen de agua fijado por las normas que asegura el total arrastre del amoníaco. Este

compuesto es recogido en y un exceso medido de ácido valorado (por ej. SO4H2 0,1 N), titulándose el

sobrante con NaOH 0,1 N, frente a indicador que vira en zona ácida (rojo de metilo o su mezcla con verde de

bromocresol que permite ver un punto final más definido a pH 5,1).

También se pede recoger el destilado sobre solución saturada de ácido bórico (en suficiente exceso

como para fijar todo el amoníaco):

H3BO3 + NH4OH H2O + NH4H2BO3 (sal neutra)

El borato de amonio se titula con HCl 0,1 N frente a indicador de pH 5

NH4 H2BO3 + HCl NH4Cl + H3BO3

El empleo de ácido bórico reduce la volatilidad del amoníaco de la solución y disminuye los errores

de lecturas volumétricas pues se usa una sola medición con bureta.

EXPRESION DE LOS RESULTADOS

La masa de nitrógeno presente en la muestra se calcula a partir del número equivalentes de HCl

valorado que han reaccionado con el amoníaco destilado:

N° eq. HCl = N° eq. N = masa de N/14

El resultado se expresa en “gramos de N total por 100 gramos de muestra”.

Como generalmente interesa conocer el porcentaje de proteínas en el alimento (pues es el

componente nitrogenado predominante) es necesario aplicar un factor de conversión.

Para calcular ese factor debe conocerse la cantidad de nitrógeno que está presente en 100 gr. de

proteínas del alimento.

Por ej.: la proteína principal de la leche es la caseína. Aislada y analizada, mostró poseer 15,67 % de

nitrógeno.

Si en un derivado lácteo se cuantifican A gramos de nitrógeno total, el porcentaje proteico se calcula

así:

15.67 g. Nitrógeno ______están en _____100 gr proteínas

A g. “ ______ “ ______ A x 100 = A x 6.38 gr de proteínas

15.67

6.38 es el factor de conversión de N total a N de proteínas en alimentos lácteos.

Cada tipo de alimento tiene su propio factor de conversión según las proteínas, que contenga, por ej:

carne (N X 6,25); harina (N X 5,70); gelatina (N X 5,55); huevos (N x 6,68).

Para los alimentos en los que aún no se han aislado y analizado sus proteínas, se aplica el “factor

general” de conversión N x 6,25.

PROTEINA BRUTA

Como al dosar nitrógeno total por el método de Kjeldahl se incluyen sustancias que no son proteicas

(nitrógeno de bases volátiles y de bases fijas, por ejemplo), cuando se hace la conversión a “porcentaje de

proteínas” tal como se explicó arriba, se cometen errores por exceso. Si además no se emplea el verdadero

factor de conversión que corresponde al alimento analizado,, se está informando un valor aproximado de

proteína, por eso el resultado se expresa como “proteína bruta”.


20

CONSIDERACIONES GENERALES

-El método de Kjeldahl es empleado como “método de referencia” dentro del análisis de sustancias

nitrogenadas totales.

-Para muestras homogéneas pude aplicarse el microanálisis con balones pequeños y soluciones 0,01N de

ácido y base, acortándose el tiempo de realización.

-Actualmente existen equipos automáticos que aceleran considerablemente la etapa de destilación y permiten

el análisis simultáneo de muchas muestras.(La técnica clásica requiere aproximadamente cuatro horas en

total).

-Si se desea incluir la valoración de nitritos y nitratos, es necesario agregar, junto con el sulfúrico

concentrado, un componente aromático fácilmente nitrable (fenol, ácido salicílico) de manera de fijarlos. Se

calienta un tiempo suavemente y luego se adiciona Zn/HCl para reducir los grupos NO2 – y NO3

– a

aminoderivados, que son sustancias dosadas por el métodos de Kjeldahl.

-Los vapores de SO2 son muy tóxicos; se trabaja bajo campana o con trampas aspirantes no metálicas.

-Debe realizarse un blanco para descontar el nitrógeno que pueden aportar las drogas empleadas.

METODOS ESPECTROFOTOMETRICOS

Determinan el contenido aproximado de proteínas en forma muy rápida, siendo necesaria una previa

correlación con el método de referencia para cada producto. Son apropiados para alimentos homogéneos;

están estrictamente normalizados u requieren poca cantidad de muestra.

I) METODO DE UDY

Dosa proteínas y aminoácidos libres. Se basa en la reacción de los grupos NH3+ con colorantes ácidos

sulfónicos (naranja G o negro amido) a pH=2 y en la precipitación de esos compuestos.

Se lee la absorción del colorante a 470 nm antes de agregar la muestra y luego de ocurrida la

reacción (previa separación del precipitado). La disminución de la absorción en la solución coloreada

sobrenadante, es proporcional a la cantidad de proteólisis o combinación de los grupos aminos con azúcares

reductores, los resultados serán erróneos.

II)METODO DE BIURET

Se basa en la reacción de los enlaces peptídicos con CuSO4 en medio básico leyéndose la absorción del

complejo violáceo que se forma.


21

DETERMINACION DE AMINOACIDOS TOTALES

Se realiza sobre extractos acuosos desproteinizados con Cl3COOH.

El resultado se informa en “miligramos de nitrógeno en aminoácidos por 100 gramos de alimento”.

I) METODO DEL FORMOL O DE SORENSEN

Se basa en el bloqueo de los grupos amino y en la titulación del ácido débil resultante con NaOH

(fenolftaleína como indicador).

Tanto la muestra como el formol deben estar neutralizados. Si hay amoníaco o aminas presentes se

volatilizan previamente en medio básico.

II) METODO DE NINHIDRINA

1) Técnica volumétrica a pH 2,5. Es muy específica.

El CO2 se valora recogiendo sobre hidróxido de bario. Los cetoácidos interfieren, por eso se los

descompone antes en caliente.

2) Técnica colorimétrica a pH 7

Esta reacción es usada en los analizadores automáticos para estudiar la composición en aminoácidos

de una proteína. Se la inyecta previamente hidrolizada y una columna de intercambio iónico fracciona los

diferentes aminoácidos. A medida que eluyen fluyen reaccionan con la ninhidrina y pasan al

espectrofotómetro. El gráfico obtenido se llama amono-grama.

El tono y la intensidad del color violáceo varían para cada aminoácido, que dificulta el análisis.

Otros fraccionamientos y dopajes pueden lograse cromatografiando sobre papel o placa delgada. En

caso de usar la CGL es necesario esterificar los grupos carboxilos y acilar los aminos para obtener derivados

volátiles estables.

También existen métodos biológicos, largos y poco precisos, para los diferentes aminoácidos, basado

en el crecimiento de microbios que los utilizan específicamente.

FINALIDADES DEL ANALISIS DE AMINOACIDOS

- Estudiar el valor nutritivo de un alimento.

- Calcular el grado de hidrólisis de una proteína.

- Hacer controles de genuinidad (por Ej: en jugos de fruta se exige un valor mínimo de prolina).

- Obtener un índice rápido de actividad microbiana (por ej: las carnes rojas aptas para el consumo

contienen menos de 200 mg. De N de aminoácidos; las de pescado menos de 100).

DETERMINACION DE NITROGENO BASICO VOLATIL (N.b.v.)

Sirve como índice de estado higiénico de alimentos que contienen proteínas puesto que por acción

microbiana los aminoácidos producen NH3 y diversas aminas volátiles .

Se analizan por arrastre con vapor de agua en media básico suave para evitar la hidrólisis de

proteínas y la formación de CO2 y bases volátiles a partir de los aminoácidos; se usan OMg, Ca(OH)2 o buffer

adecuado para pH 7,2-7,4.

Ácidos volátiles o aminoácidos libres no interfieren porque quedan retenidos en el medio alcalino.

Se recoge un determinado volumen del destilado sobres exceso medido de ácido valorado o solución

saturada de ácido bórico. La titulación se realiza con indicador de pH ≈5 para no hidrolizar las sales de

amonio formadas, expresándose el resultado final en “mg de N básico volátil por 100g. de alimento”.

La determinación es rápida y sencilla, pero para confirmar la ausencia de gérmenes

patógenos se necesita un análisis microbiológico.

El C.A.A. fija un máximo de 30 mg Nbv en carnes aptas para el consumo, basado en la correlación existente

con las características sensoriales percibidas en carnes de pescado (más ricas en Nbv).


22

Carne cruda Aceptabilidad N b.v.

Vacuna Fresca 13

“ Aceptable <17

Pescado Fresco <20

“ Aceptable 20-30

“ Alterado >30

DISCRIMINACION DE LAS BASES VOLATILES

En las carnes rojas el Nbv total es un buen índice general de contaminación, pero en los pescados las

bases volátiles que caracterizan cada fase de descomposición son diferentes.

Así es que en el perdido fresco predominan las aminas secundarias, en el de putrefacción incipiente

las aminas terciarias y en el netamente descompuesto el amoníaco.

El análisis de los distintos componentes del Nbv se hace tomando 3 alícuotas del destilado que se

recoge sobres el ácido sulfúrico valorado:

-Alícuota A: Se titula y determina el contenido de Nbv total.

-Alícuota B: Se agrega NaNO2/CH3COOH que reacciona con el amoniaco, las aminas primarias y

secundarias:

NH3 + NO2H NO2NH4+ N2 + H2O

R1NH2+ NO2H ROH + H2O +N2

R1R2NH+ NO2H H2O + R1R2N - N = 0

Las aminas terciarias se destilan (previa alcalinización del medio) y se dosan tal como se explicó para

Nbv (R1R2R3N).

- Alícuota C: Se agrega exceso de formol, el cual sólo reacciona con el amoníaco (en el destilado no hay

aminoácidos):

2 (NH4)2SO4 + 6 H2C=O N4(CH2)6 + 6 H2O + 2 H2SO4

Se titula el SO4H2 que se formó y en base a él se calcula la concentración e NH3.

A - ( B + C ) = Aminas primarias y secundarias

DETERMINACION DE NITRITOS Y NITRATOS

La reacción de Griess-Ilosva se utiliza para dosar nitritos:

Como el color de la solución va en aumento, está normalizado el tiempo al que se debe hacer la

lectura especrofotométrica.

Para altas concentraciones de NO2- obtenida antes de pasar la muestra por columna de cadmio.

DETERMINACION DE AMONIACO

Suele hacerse una colorimetría con el reactivo de Nessler:

-OH

2 NH2 + 2 (HgI2.2IK) 2 IK + NH4I + I3Hg2NH2

-------castaño--------

El color resultante se compara contra soluciones patrones o se mide espectrofotométricamente.


23

HIDRATOS DE CARBONO

Los hidratos de carbono son los constituyentes más abundantes y ampliamente distribuidos de los

alimentos.

En plantas y animales hay monosacáridos desde triosas hasta heptulosas, paro la gran mayoría están

en cantidades del orden de trazas. Algunos de éstos son importantes en el metabolismo, pero rara vez lo son

en el análisis de alimentos. Los de importancia en nutrición, composición y análisis de alimentos son pocos.

D-glucosa (dextrosa)

Hexosas D-fructosa (levulosa)

Monosacáridos D-manosa

D-galactosa

Pentosas L-arabinosa

Los más abundantes son glucosa y fructosa que se encuentras especialmente en frutas y miel aunque

también están ampliamente distribuidos en plantas y animales, libres y combinados. De menor importancia

son los restantes: Los tres son componentes de polisacáridos y galactosa también forma parte de lactosa.

Galactosa y manosa difícilmente se encuentren libres.

sacarosa

Disacáridos lactosa

maltosa

Oligosacáridos celobiosa

Trisacáridos rafinosa

Entre los oligosacáridos se destaca la sacarosa por su amplia distribución y abundancia. Se la

encuentra principalmente en frutos, miel, caña de azúcar, remolacha azucarera. Lactosa sólo está en la leche

de casi todos los mamíferos. Maltosa y celobiosa son productos de degradación enzimática de los

oligosacáridos almidón y celulosa, respectivamente. Rafinosa se halla especialmente en raíces y tubérculos.

Los polisacáridos de importancia en alimentos pueden dividirse en dos amplios grupos:

Celulosa Almidón

Estructurales Nutrientes

Hemicelulosas Glucógeno

Los estructurales forman parte de las estructuras rígidas de las plantas.

Las hemicelulosass son heteropolisacáridos de naturaleza y composición diversas que pueden estar

formados por 2 a 4 azúcares diferentes.

Almidón y glucógeno forman parte de la reserva metabólica de vegetales y animales,

respectivamente.

MÉTODOS DE ANALISIS DE HIDRATOS DE CARBONOS

MÉTODOS FISICOQUÍMICOS

a) Refractometría

b) Densimetría

c) Polarimetría


24

Refractometría

El índice de refracción de una solución de azúcar tiene relación directa con la concentración (p/v).

Dentro de cierto rango la relación es lineal, pero existen tablas que relacionan ambos valores en un rango más

amplio.

Los índices de refracción de los azúcares son bastante similares, de modo que aún en una mezcla es

posible conocer con bastante exactitud la concentración de azúcares en una solución.

La refractometría en un método rápido y sencillo que se utiliza en la industria especialmente para

control de elaboración en la planta. La expresión de resultados es arbitraria: en un azúcar o en sólidos

solubles. El uso principal es comparativo.

Densimetría

Tiene las mismas características que la refractometría. Industrialmente los resultados se expresan en

“°Brix” , escala que indica el % en peso de sacarosa en la solución a una temperatura prefijada (17,5°C).

Polarimetría

Por ser los hidratos de carbono sustancias óptimamente activas, se puede utilizar este método para su

dopaje en solución.

Esquemáticamente los elementos fundamentales de un polarímetro son:

D

B A F C E

A (POLARIZADOR): Es un prisma de Nicol que polariza la luz monocromática proveniente de la

fuente luminosa B.

C (ANALIZADOR): Es un prima de Nicol giratorio unido a un disco (D) dividido en grados y

fracciones.

Se considera que ambos prismas están cruzados cuando el observador (E) no ve la luz.

La muestra en solución (tubo F) se coloca entre ambos prismas, Si la sustancia en F tiene actividad

óptica el analizados no estará cruzado con respecto al nuevo plano de polarización y el observador verá luz.

Par cruzar el analizador frente al nuevo plano se lo gira hasta oscuridad.

El ángulo girado (que se lee en D) es la actividad óptica de la sustancia.

Si el giro se realizó hacia la derecha es dextrorrotatoria, en el caso opuesto es levorrotatoria.

Hay muchos modelos de polarímetros adecuados a diferentes usos y de variada precisión; ejemplo:

espectropolarímetros en los que la intensidad de la luz se mide por medio de celdas fotoeléctricas. Los

sacarímetros son polarímetros especialmente diseñados para la medición de concentración de sacarosa pura.

Los tubos en que se coloca la muestra deben cumplir ciertos requisitos.

Los más importantes:

- Extremos paralelos entre sí y perpendiculares al eje del tubo.

- Longitud exacta (la exactitud exigida depende de la precisión del polarímetro).

- Obturadores de cierre de vidrio incoloro, sin tensiones, de actividad óptica nula.

Determinación

Las mediciones polarimétricas son exactas con tal que:

- La solución esté clara e incolora o levemente coloreada.

- La concentración de azúcares esté en el rango óptimo.

- La solución no contenga interferentes óptimamente activos.

-


25

La magnitud de la rotación angular producida por una sustancia ópticamente activa depende de:

1) La naturaleza de la sustancia ópticamente activa.

2) La cantidad de esa sustancia que se encuentre en el camino óptico. Esto depende de:

a) La concentración de la sustancia en la solución.

b) La longitud del camino óptico.

La rotación angular producida por una sustancia ópticamente activa puede expresarse como:

α = k . c . l (1)

donde: c: concentración de la sustancia en la solución (g/ml)

l: longitud del camino óptico (dm)

k: es un coeficiente de proporcionalidad denominado poder rotatorio específico, que se escribe [α].

Este coeficiente no es constante, varía con muchos factores, entre ellos:

3) Longitud de onda de la luz usada.

4) Temperatura.

Para especificar en qué condiciones se realiza la medición se escribe:

[α]Tλ

Habitualmente la medición se hace a 20°C con luz monocromática correspondiente a la línea D del

Na. Entonces se expresa:

[α]20D

de (1) k= α [α]20D = α

c l 1 (g/ml). 1 (dm)

Se define el poder rotatorio específico de una sustancia ópticamente activa como la rotación

producida por 1 g de sustancia disuelta en 1 ml de solución a 20°C en un tubo de 1 dm de longitud a la

longitud e onda de la línea D del Na. Expresando la concentración en g/100 ml:

[α]20D = α = α 100

g/100 ml. x 1(dm) g. x 1(dm)

En los polarímetros clásicos se usan frecuentemente tubos de 2 dm de longitud. En este caso, para

independizarse de 1, se usa ſ, que es el poder rotatorio específico de 1g de sustancia en 100 ml de solución en

un tubo de 2 dm.

[α]20D = ρ x 100 ρ = [α]20

D

(1 g/100 ml) x 2dm 50

Factores que inciden en el poder rotatorio específico

1) Concentración de la sustancia ópticamente activa. Las variaciones dependen del azúcar. Ejemplo:

% Sacarosa Glucosa Maltosa Fructosa Lactosa Azúcar

Invertido

5 66.50 52.60 138.4 -89.4 52.55 -1.98

10 66.50 52.75 138.3 -90.7 “ -2.00

15 66.55 52.90 138.2 -92.0 “ -2.02

20 66.55 53.10 138.1 -93.3 “ -2.03

30 66.50 53.50 137.9 -95.9 “ -

40 66.35 54.05 - -98.4 “ -

50 66.10 54.75 - - “ -

Algunos como fructosa, varían mucho, otros como lactosa se mantienen constantes en un amplio

rango de variación de la concentración. Libros especializados proveen tablas y fórmulas para conocer el valor

correcto de [α]20D según la concentración de trabajo. Los valores tabulados en manuales y libros generales

corresponden a una concentración de aproximadamente 10%. Si hay más de un azúcar presente la

concentración considerada es la de los azúcares totales.


26

2) Temperatura. También en este caso el efecto es diferente según el azúcar. Algunos [α] sufren modificación

importante al variar la temperatura, ej. fructosa, otros se mantienen prácticamente constantes en rangos tan

amplios como 20 a 100°C, ej. glucosa. También en este caso hay tablas de [α] para los distintos azúcares

según la temperatura. Para pequeñas diferencias de temperatura puede aplicase la siguiente fórmula:

[α]TD = [α]20

D + γ ( T - 20 )

donde γ es el coeficiente de variación del ángulo de rotación por g de sustancia óptimamente activa y por ° de

temperatura para el azúcar correspondiente. Para algunos azúcares γ varía con la concentración.

3) Solvente. La rotación específica varía con el solvente en distinto grado de azúcar. De modo que si no se usa

una solución acuosa, como es lo habitual, debe especificarse que solvente se usó y utilizarse para el cálculo el

[α] correspondiente.

4) Sustancias no óptimamente activas.

-Sales tales como cloruros, nitratos, sulfatos, fosfatos, acetatos y citratos alcalinos y algunos alcalinotérreos,

así como algunos ácidos (p. ej. HCl), producen modificaciones en el [α]20D (generalmente disminución). El

efecto se debe, probablemente, a su alto grado de solvatación, que se asemejaría a un aumento en la

concentración de azúcar.

- Los hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos y las sales de reacción alcalina producen disminución del [α]20D

de la mayoría de los azúcares por reordenamientos en la molécula y formación de complejos azúcar-álcali

8reacciones químicas).

- Los ácidos y sales ácidas afectan a los disacáridos produciendo hidrólisis en distinto grado.

La magnitud del efecto depende de la naturaleza y concentración de las sustancias o óptimamente activas.

5) Mutarrotación. Algunos azúcares (ej. glucosa) tienen dos formas estereoisómeras de distinta actividad

rotatoria. Sólo una de ellas se separa por cristalización. En solución el poder rotatorio varía hasta alcanzar el

equilibrio. A fin de obtener resultados reproducibles la medición debe realizarse después de alcanzado este

punto. Esto requiere esperar varias horas o aplicar uno de los siguientes métodos: hervir la solución unos

minutos (desaconsejable por posibles modificaciones en los azúcares) o agregar una gota de amoníaco o unos

cristales de carbonato de sodio. En cualquiera de esta formas se alcanza el equilibrio instantáneamente.

Métodos polarimétricos para análisis de azúcares en presencia de otras sustancias óptimamente activas.

Hidrólisis ácida o enzimática, según convenga (la hidrólisis ácido es menos selectiva). Se aplica

cuando el azúcar a dosar es un disacárido. Se mide antes y después de hidrólisis. Ej. Sacarosa en presencia de

monosacáridos:

Antes de hidrólisis � sacarosa + monosacáridos � L1 = cs . ρs + Lm

Donde:

L: lectura polarimétrica

c: concentración (g/100ml)

s: sacarosa

m: monosacáridos

Después de hidrólisis � azúcar invertido + monosacáridos � L2 = cai . ρ ai + Lm

L2 - L1 = cai . ρai - cs . ρs (1)

La relación entre las concentraciones de un disacárido y su producto de hidrólisis es la relación de

sus pesos moleculares:

cai = 2 x 180 = 1,053 � cai = 1,053 cs

cs 342

quedando la ecuación (1)

L2 - L1 = cs (1,053 ρai - ρs) � cs = L2 - L1 .

1,053 ρai - ρs


27

Variación de temperatura. Sirve para dosar un azúcar cuyo [α]TD varía con la temperatura. Según la

ecuación de variación del poder rotatorio específico con la temperatura:

[α]TD = [α]20

D + γ ( T - 20 )

Sacando γ de tablas

LT = L20 + γ g ( T - 20 ) � g = LT - L20 .

γ ( T - 20 )

Considerando que la L de las otras sustancias óptimamente activas al no variar con la temperatura:

L´T - L´20 = 0

La fructosa es bastante interesante porque a una temperatura entre 85 y 90 °C (según la

concentración) tiene el mismo [α]D que la glucosa, pero de signo opuesto. A esa temperatura el [α]D del azúcar

invertido es 0. Para trabajos de rutina se toma 87 °C como temperatura de anulación.

Polarización después de fermentación específica por levaduras.

Se usan levaduras específicas para fermentar los azúcares cuyo dopaje no interesa. Es un método

delicado ya que las cepas de levadura deben estar muy puras.

Destrucción de la actividad óptica de azúcares reductores.

Por calentamiento con Ba(OH)2 o etilendiamina se destruyen los azúcares reductores, dosándose

posteriormente los no reductores (ej. sacarosa) por polarimetría.

Resolución de mezclas de azúcares por polarimetría.

El número de ecuaciones independientes debe ser igual al número de azúcares a dosar en la mezcla.

Para conseguir estas ecuaciones es necesario producir alguna modificación en el sistema. Ejemplos:

a) glucosa (x) + sacarosa (y) hidrólisis ácida

L1 = x ρx + y ρy

L2 = x ρx + y . 1,053 ρai

b) lactosa (x) + sacarosa (y) hidrólisis enzimática con invertasa

L1 = x ρx + y ρy

L2 = x ρx + y . 1,053 ρai

c) maltosa (x) + sacarosa (y) hidrólisis ácida y polarización después de inversión a

87°C

L1 = x ρx + y ρy

L2 = x 1,053 ρglu

METODOS QUIMICOS POR OXIDACION

1. Con CuSO4 en medio alcalino

2. Con K3Fe(CN)6 en medio alcalino

3. Yodometría de aldosas

4. Cerimetría


28

1) Oxidación con CuSO4 en medio alcalino

Probablemente no hoy otro método analítico que se haya usado con tantas modificaciones como éste.

La reacción básica fue propuesta por Trommer en 1841. La modificación que actualmente se usa es la de

Fehling-Soxhlet.

Cuando cualquier monosacárido es sometido a la acción de un medio alcalino ocurren

isomerizaciones a través de l a formación de 1,2-enodioles.

La composición final de la mezcla depende del azúcar inicial y de la concentración y naturaleza del

álcali, Si el contacto sigue, hay corrimiento de la doble ligadura formándose los 2,3 y 3,4-enodioles.

En presencia de un agente oxidante como el CuSO4, los enedioles, fuertemente reductores, reducen el

Cu++ formándose Cu2O insoluble con ruptura de los enedioles por la doble ligadura. Los posibles productos

de oxidación son, entonces, muchos:

además de los ácidos glucónicos correspondientes. Los productos de ruptura pueden, a su vez, enolizarse y

oxidarse. Se tiene así un sistema complejo de enolizaciones y oxidaciones simultáneas. La reacción no es

estequiométrica.

Los productos de oxidación de azúcares son variables, y por lo tanto, también la cantidad de Cu++

que se reduce según la temperatura de reacción, el tiempo de contacto y la naturaleza y concentración del

álcali. Para obtener resultados reproducibles en necesario normalizar las condiciones.

Los azúcares dosables por este método se denominan reductores: son los que poseen el carbonilo

libre. Lo son todos los monosacáridos y algunos oligosacáridos, tales como maltosa, lactosa y celobiosa. No

lo son sacarosa y rafinosa.

Como el Cu++ en medio alcalino precipita como CuO, se agrega a los dos reactivos principales un

complejante sque mantenga el Cu++ en solución. El más usado es el tartrato de sodio y potasio que forma con

Cu++ el ino cupritartrato, el que una vez neutralizado es soluble. Este reactivo (CuSO4 + tartrato de sodio y

potasio + NaOH en exceso) es conocido como el de Fehling-Soxhlet.

Normalización

1) Naturaleza y concentración de álcali

Para monosacáridos NaOH e KOH son equivalentes. Para disacáridos no.

El más usado es el NaOH debido a que las características del precipitado de Cu2O son mejores

cuando se usa este álcali.

Suele usarse también Na2CO3, NaHCO3 y su mezcla cuando se requiere un medio alcalino más

suave, por ejemplo para muestras con elevado contenido de sacarosa, azúcar no reductor que en medio

alcalino fuerte puede sufrir reordenamiento y adquirir poder reductor.

Los resultados obtenidos con los distintos álcalis son diferentes por lo que se importante saber que

medio se usó.

La variación de la más de Cu2O con la concentración de NaOH puede representase así:

Cu2O

1.6N [NaOH]

Por lo que es importante usar la concentración de álcali prefijada para obtener resultados reproducibles.

2) Temperatura.

La velocidad de reacción aumenta con la temperatura llegando a un máximo a 80°C. Por razones

prácticas se utiliza la temperatura de ebullición, fácil de reproducir y mantener.

3) Tiempo de reacción.

Comprende el tiempo que se necesita para alcanzar la temperatura de ebullición y el de reacción a

esa temperatura. Ambos se fijan previamente.

Valoración

Siendo tantos y tan diversos los productos formados por oxidación de azúcar, lo más práctico es

valorar el Cu2O formado o medir la cantidad de solución de azúcar necesaria para reducir todo el Cu2+.


29

Métodos volumétricos

-En Argentina, la Dirección Nacional de Química usa una modificación del Fehling:

Fehling-Causse-Bonnans, en que al reactivo clásico se agrega K4Fe(CN)6 para mantener el Cu+ en

solución. Se titula el reactivo a ebullición con la solución de azúcar. Para sensibilizar el punto final se

adiciona azul de metileno cerca del mismo.

En este método el tiempo de reacción está determinado por la velocidad de agregado de la solución al

reactivo. Para fijar esta velocidad se titula previamente el reactivo con solución patrón del azúcar en que se

expresarán los resultados, regulándose el goteo de modo de consumir la cantidad prefijada por el método, de

solución de azúcar. La valoración de la muestra se realiza a la misma velocidad (utilizando la misma bureta).

El cálculo se basa en la comparación con la solución patrón. El volumen gastado debe ser cercano al usado

con el patrón para que los resultados sean válidos.

-El método volumétrico más importante es el de Laney Eynon. También en este caso se titula el

reactivo con la muestra, pero agregando casi todo el volumen a temperatura ambiente. Esto mejora la

reproducibilidad de los resultados. El cálculo de la concentración se hace recurriendo a la tabla

correspondiente al método.

Métodos gravimétricos

Se agrupan en este rubro todos los métodos en que la medición se realiza sobre el precipitado de

Cu2O, aunque no se utilice gravimetría.

El más directo y muy utilizado es el Munson y Walter, en que se recoge el precipitado de Cu2O en un

crisol de Gooch tarado que se pesa una vez seco. Para calcular la concentración de azúcar se recurre a la tabla

del método en que de la masa de Cu2O precipitada se obtiene la masa de azúcar original. La tabla está

dividida en varias columnas que corresponden a diferentes azúcares, ya que masas iguales de distintos

azúcares precipitan diferentes cantidades de Cu2O. Un esquema de la tabla es:

Cu2O mg glucosa azúcar invertido Azúcar invertido + sacarosa

x mg sac y mg sac z mg sac

lactosa Lactosa + sacarosa

10

12

14

16

18

Si hay más de un azúcar en un azúcar en la solución los resultados pueden expresarse en el que está

en mayor proporción o elegir uno arbitrariamente ya sea que este o no presente. Generalmente los azúcares

reductores se expresan en glucosa. Este método es bastante exacto si el precipitado de Cu2O está bastante

puro. Si en el precipitado hay impurezas en cantidades no despreciables este método sirve.

Si las impurezas son de naturaleza orgánica pueden eliminarse por calcinación del precipitado con

oxidación del Cu2O a CuO. No conviene utilizar este compuesto directamente para la valoración porque es

higroscópico y, además, la oxidación del Cu2O no siempre es completa. Entonces se reduce en corriente de H2

a Cu0, que se pesa

Calcin. H2

Cu2O CuO Cu° pesada

(0) (red)

Si no hay impurezas orgánicas puede disolverse el precipitado en HNO3 que lo oxida a Cu2+, el que

puede valorarse por yodometría o por complejometría con EDTA usando murexida u otro indicador apropiado

o por deposición electrolítica (reducción a Cu0 que se pesa).


30

Cu2O + Fe2+

H+

Cu2+ + Fe2+

Fe2+ + MnO4-

Fe3+ + Mn2+

También puede utilizarse el método de Bertrand disolviendo el precipitado de Cu2O en solución de

Fe2 (SO4)3 en medio ácido. El Fe2+ formado se valora con KMnO4.

Para pequeñas cantidades de

azúcar es más apropiado el método Shaffer-Somogyi, porque ó se separa el precipitado de Cu2O por filtración

como en los métodos anteriores sino que se disuelve y ocurre la reacción en el mismo recipiente. La reacción

transcurre en medio CO32-/CO3H

- y el reactivo contiene KIO3. Una vez transcurrida la reacción principal:

se acidifica la solución y agrega K2C2O4 y KI (el K2C2O4 compleja al Cu2+ en exceso). En medio ácidos e

genera I2 por reacción entre IO3- y I-:

El I2 reacciona con el Cu+:

valorándose el exceso de I2 con S2O32-. Para saber que cantidad de I2 reaccionó, es necesario conocer

exactamente la concentración de KIO3 (patrón) en la solución inicia lo realizar un blanco paralelo.

Estos son los métodos más usados, aunque hay otras modificaciones: por ejemplo, el uso de citrato

en lugar de tartrato como complejante de Cu2+; Na2CO3 en vez de NaOH como medio alcalino; el método de

Sichert Bleyer usa Cu(AcO)2 en vez de CuSO4 para diferenciar mono y disacáridos ya que estos no son

oxidados apreciablemente por el reactivo.

En cada método se indica cual es l atabla a utilizar para la cuantificación.

Oxidación con K3Fe(CN)6 en medio alcalino

El fundamento de este método es igual al anterior. El agente oxidante es, en este caso, K3Fe(CN)6 y

el medio alcalino lo da el Na2CO3.

La reacción no es estequiométrica, el método está rigurosamente normalizado y para el cálculo se

recurre a la tablar respectiva.

Fe(CN)63- + azúcar Fe(CN)6

4- + productos de oxidación

IO3- + I- I2

Cu+ + I2 ( I2 + S2O32- I- + S4O6

2-)

Cu2O

HNO3

Cu2-

I-

EDTA

Complejo

Cu0 pesada deposición electrolítica

Azúcar + Cu2+ ½ alcalino

Cu2O + productos de oxidación

I2 + Cu+ I- + Cu2+

Na2CO3


31

Se puede valorar el exceso de Fe(CN)63- ó el Fe(CN)6

4- formado. Un ejemplo de esto último es la

valoración como azul de Prusia. Pero son más usados los métodos en que se valora el exceso de Fe(CN)63-. El

más importante es el que usa KI:

La reacción transcurre en presencia de Zn2+ que forma un complejo con el Fe(CN)64-, el que precipita

volcando el equilibrio de la reacción hacia la derecha. El I2 formado se titula con Na2S2O3.

La ventaja del ferricianuro con respecto al del cúprico es que todas las reacciones ocurren ene l

mismo recipiente y que el ferrocianuro formado es más estable que el Cu2O., por lo tanto, la reacción es

reproducible y adecuad apara determinaciones de rutina. La desventaja es que no es un método tan específico

como el del Cu+2 ya que el ferricianuro pude ser reducido poro tras sustancias además de azúcares. Es

especialmente utilizado para dosaje de pequeñas cantidades de maltosa en hidrolizados de almidón., inclusive

en la determinación de actividad diastásica en harinas.

Yodometría de aldosas

Se basa en la oxidación de aldosas con NaIO proveniente del a reacción entre I2 e NaOH. La reacción

es prácticamente estequeométrica y cuantitativa si ser espetan las condiciones fijadas. La interferencia de

cetosas es mínima. La secuencia de reacciones es:

I2 + 2 NaOH NaIO + NaI + H2O

RCHO + NaIO + NaOH RCOONa + NaI + H2O

Una vez transcurrida la reacción principal, se acidifica el medio y el NaIO en exceso vuelve a formar I2

NaIO + NaI + H2SO4 I2 + Na2SO4 + H2O

El I2 se titular con S2O3-2. Paralelamente se realiza un blanco con los reactivos para conocer la

cantidad original de I2. Este ese el único medio posible debido a la inestabilidad de las soluciones de I2 que

impide conocer su concentración exacta.

Para valorar aldosas pro este método es necesario que no estén presentes sustancias que puedan

reacciona con I2, ejemplo, etanol, acetona, manitos, glucosa, lactosa, urea, formiato, etc.

Las condiciones a respetar son:

-Las soluciones de I2 e NaOH deben conservarse en frascos distintos y agregarse directamente a la muestra. Si

se mezclan previamente ocurre:

3 NaIO NaIO3 + 2 NaI

NaIO3 no oxida al os azúcares. Una pequeña cantidad de NaIO3 no molesta porque el acidificador

vuelve a formar I2

NaIO3 + 5 NaI + 3 H2SO4 3 I2 + 3 Na2SO4 + 3 H2O

El riesgo al mezclar previamente las soluciones es la formación de una cantidad importante de iodato con la

consiguiente pérdida de NaIO activo.

-Las cantidades de I2 e NaOH deben estar en relación estequiométrica. Si el I2 está en exceso hay riesgo de

oxidación de grupos alcohólicos terminales (error por exceso). Si ese l álcali el que está en exceso puede

haber parcial reordenamiento de cetosas (error por exceso). Esta última reacción es rápida por lo que

conviene, además, agregar el I2 en primer término para que en ningún momento esté el álcali en exceso.

Pueden evitarse muchos de los inconvenientes del método utilizando cloramina T y KI como reactivos.

2 K3Fe(CN)6 + 2 KI 2 K4Fe(CN)6 + I2


32

En medio débilmente alcalino la cloramina T libera NaClO el que por reacción con KI da KIO, que es el

agente oxidante

La oxidación de aldosas procede lentamente y se minimiza el peligro de las reacciones laterales.

Cerimetría

Los métodos perimétricos son de dos tipos:

-Titulación de azúcares reductores con Ce(ClO4)4 usando nitroferroína como indicador.

-Ebullición con Ce(SO4)2 en H2SO4 diluído y titulación del exceso de Ce4+ por retorno con sales de Fe2+

En estas condiciones:

Glucosa ------------------ HCOOH

Fructosa------------------ HCOOH + CO2

Si se agregan iones Cr5+ también la glucosa libera CO2.

Resolución de mezclas de azúcares

Para resolver, al menos teóricamente, mezclas de azúcares pueden combinarse varios métodos de

modo de lograr el número de ecuaciones independientes requerido por el número de azúcares a valorar. En la

práctica, no siempre es posible resolverlo en forma tan simple. Veremos en un ejemplo laposible combinación

de polarimetría, yodometría de aldosas y un método de oxidación con Cu2+.

Glucosa (x) + Maltosa (y) + Sacarosa (z)

Las ecuaciones que pueden plantearse son:

P1 = x * ſx + y * ſy + z * ſz

H+) P2 = x * ſx + y * 1,053 * ſglu + z * 1,053 * ſai

H+) T= 87° P3 = x * ſx + y * 1,053 * ſglu

I1 = x + PMx / PMy * y (1)

H+) I2= x + 1,053 * y + ½ * 1,053 * z (2)

F1= x + y (3)

H+) F2 = x + 1,053 * y + 1,053 * z

1. Es necesario multiplicar “y” por la relación de PM ya que la mása de la glucosa y maltosa que

reaccionan con un mol de yodo depende de sus respectivos pesos moleculares.

2. Después de hidrólisis de sacarosa reacciona con yodo sólo la glucosa.

3. Esta ecuación no tiene utilidad práctica ya que las masas de CuO2 generadas por un monosacárido y

un disacárido son muy diferentes lo que impide todo cálculo. Si bien después de inversión hay

diferentes monosacáridos presentes el error es mucho menor (si bien persiste) porque las masas de

CuO2 generadas por distintos monosacáridos no son demasiado diferentes.

De todos modos, la aplicación de estas fórmulas para resolver mezclas de varios azúcares no es posible

en la práctica porque la acumulación de errores experimentales hace que los resultados obtenidos carezcan de

validez.

METODOS COLORIMÉTRICOS

NaClO + KI NaCl + KIO

Ce4+ + Fe2+ Fe3+ + Ce2+


33

Entre los numerosos métodos colorimétricos para análisis cuali y cuantitativo de azúcares, los más

usados son los de antrona/H2SO4 y fenol/ H2SO4.

Ambos se basan en la formación de una sustancia coloreada por reacción de productos de

deshidratación de azúcares formados por la acción de ácido sulfúrico concentrado con alguno de los reactivos

mencionados.

Pueden ser usados para detección cualitativa de azúcares en microcantidades y en cromatografía, y

para dosaje cuantitativo.

Fenol da color azul con prácticamente todos los azúcares, incluyendo algunos derivados. Antrona da

color azul verdoso con algunos azúcares, especialmente hexosas.

METODOS ENZIMATICOS

Un inconveniente de los métodos vistos hasta ahora es la falta de especificidad para el dosaje de

azúcares en particular. Esto puede lograrse con métodos enzimáticos.

Ventajas: especificidad por su capacidad para reaccionar con un componente individual en una

mezcla. Esto evita separaciones trabajosas y prolongadas. Sensibilidad que permite el dosaje de bajas

concentraciones y el uso de pequeñas cantidades de muestra; condiciones suaves de reacción que permiten el

dosaje exacto de sustancias lábiles.

Inconvenientes: presencia de contaminantes en la muestra pueden inhibir la enzima, así como de

inhibidores competitivos (de estructura similar a la de la enzima pero sin actividad biológica); la pureza de la

enzima es crucial; la inestabilidad de la enzima si no se la usa y mantiene en condiciones apropiadas.

El uso de enzimas en el análisis de alimentos fue limitado hasta hace 20-25 años por la dificultad de

preparación de las enzimas y el elevado costo de las enzimas purificadas. Actualmente, se desarrollaron

nuevos métodos que facilitan el uso de las enzimas purificadas y el costo se ha visto reducido por la

preparación de enzimas inmovilizadas.

Algunos ejemplos de su uso en la valoración de azúcares:

- Glucosa:

Glucosa + H2O + O2 glucosa oxidasa ácido glucónico + H2O2

H2O2 + leuco-cromogeno peroxidasa cromógeno + H2O

Glucosa + fructosa:

Glucosa + ATP hexoquinasa glucosa-6-P + ADP

Fructosa + ATP hexoquinasa fructosa-6-P + ADP

Glucosa-6-P + NADP+ glucosa-6-P dehidrogenasa gluconato-6-P + NADPH + H+

Fructosa-6-P fosfoglucoisomerasa glucosa-6-P (1) NADPH (2)

NADPH (1) ~ glucosa

NADPH (2) – NADPH (1) ~ fructosa

(1)


34

METODOS CROMATOGRAFICOS

Pueden usarse para fraccionar, aislar, identificar y/o cuantificar hidratos de carbono en mezclas

complejas.

Cromatografía en papel

Es el método más simple para diferenciar azúcares en una mezcla. Hay muchos solventes de

desarrollo y reactivos de revelado que permiten lograr dicho objetivo.

La técnica más usada es la descendente.

Es posible cuantificar midiendo el área de la mancha y comparando con la de la mancha patrón

(inconveniente: las manchas de las muestras suelen ser de forma irregular), o recortando la mancha,

disolviendo el producto del revelado y midiendo por colorimetría.

Cromatografía en capa delgada

Ventajas sobre la de papel: más rápida, más sensible por lo que requiere menos cantidad de muestra,

y mayor versatilidad lo que permite mejor resolución de las mezclas.

En la cromatografía en capa delgada puede variarse, además del solvente de desarrollo y el reactivo

del revelado, el adsorbente. Ej: silicagel, kieselguhr, celulosa, etc, preparadas con agua, sales, soluciones

buffer, etc.

Para cuantificar pueden usarse las mismas técnicas que en papel y fotodensimetría con el equipo

adecuado (mide la densidad óptica de la mancha).

Cromatografía en columna

Es el más antiguo de los métodos cromatográficos usados para separación e identificación de

azúcares. No tiene mucho uso actualmente.

Cromatografía gas-liquido (CGL)

Se trabaja especialmente con los trimetilsililderivados. Se puede lograr excelente resolución y

cuantificación.

Cromatografía liquida de alta presión (HPLC)

Es un método especialmente útil para la separación y cuantificación rápida de azúcares. En muchos

alimentos no requiere preparación complicada de la muestra. Se utilizan columnas de intercambio iónico.

PREPARACION DE LA MUESTRA

Para la aplicación de la mayoría de los métodos anteriores es necesario que los azúcares estén en

solución. El solvente por excelencia es el agua., pero si hay polisacáridos que es conveniente separar, o si hay

enzimás que pueden hidrolizar los oligosacáridos, se recurre a una solución de etanol 80%. Por la misma

razón, no conviene que el pH sea ácido por lo que suele agregarse carbonato de calcio para tener una solución

neutra.

En la mayoría de los alimentos hay que eliminar los interferentes, que pueden ser diferentes según el método a

aplicar:

- Lípidos y clorofila se eliminan del alimento sólido por extracción con un solvente como éter de

petróleo a no más de 40-50°C para no disolver almidón.

Las proteínas interfieren por enturbiar las soluciones para polarimetría; por precipitar el cobre en los

métodos por oxidación con CuSO4. Se eliminan por precipitación con sales de metales pesados (Zn,

Pb, Al) junto con otras sustancias coloidales. Los desecantes deben cumplir algunos requisitos:

eliminar los interferentes sin adsorber o modificar los azúcares, precipitado poco voluminoso y

procedimiento simple. Algunos de los desecantes más usados son: acetato básico de plomo muy

eficiente pero da precipitados voluminosos que adsorben azúcar; acetato de plomo neutro menos

eficiente pero no tan voluminoso, ambos también decoloran, parcialmente. Para eliminar el exceso de

plomo que puede combinarse con los azúcares, se usa una sal de sodio tal como oxalato, sulfato,

fosfato o difosfato; hidróxido de aluminio de bajo poder desecante, apto para alimentos de bajo

contenido proteico (ej, miel) o para combinar con los desecantes de Pb; solución de Carrez

(ferrocianuro de potasio y sulfato de zinc) para productos de alto contenido proteico pero poco o

nada coloreados y pobres en gomas y pectinas; ácido tricloroacético; ácido fosfotúngstico (para, por

ejemplo, determinación de actividad diastásica en harinas).


35

La selección del clarificante depende de la muestra a analizar y del método que se va a aplicar. Ej:

para polarimetría, la solución debe estar transparente, prácticamente incolora y libre de sustancias

óptimamente activas excepto los azúcares (ej, aminoácidos, taninos, etc).

Si se va a utilizar un método volumétrico el color de la muestra interferirá. No así, si se utiliza un

método gravimétrico (ej; Munson y Walker). Pero en este caso no debe haber sustancias coloidales

que pueden coprecipitar con el oxido de cobre. En otros casos pueden producir reacciones químicas

como en los métodos céricos en los que no puede usarse oxalato. Para no tener problemas, no hay

que agregar más que un pequeño exceso del desecante.

- Si la solución no esta turbia pero si coloreada y el método a aplicar requiere que sea incolora se

puede recurrir a decolorantes no desecantes, tales como carbón y tierras decolorantes. Pero deben

utilizarse solo en casos extremos ya que su gran poder decolorante se debe a su gran porosidad que

les da gran poder de absorción, y por esta misma cualidad pueden retener azúcares en cantidades

apreciables. Cuando se utilicen deben tomarse precauciones tales como agregar la cantidad mínima

necesaria para lograr el efecto deseado y al separar el decolorante desechar los primeros ml., más

diluidos.

- Para cromatografía en papel y capa delgada es necesario eliminar también minerales para evitar la

formación de “cola” en las manchas. Para ello es un método adecuado el pasaje por resinas de

intercambio iónico.

- También para la aplicación de métodos enzimáticos es, a veces, necesario la eliminación de

interferentes, por ej, si se usa el desecante de Carrez hay que eliminar el Zn, etc.

Determinación de la cantidad de pectina

Algunos de los métodos son:

1) Métodos gravimétricos

a) Solubilización de pectina con agua, citrato de amonio, HCl diluído, enzimas, etc.

b) Precipitación con un solvente como alcohol o acetona.

c) Pesada luego de 2 ó 3 reprecipitaciones con el mismo solvente

luego de su transformación en ácido péctico

luego de su transformación en pectato de calcio

2) Por decarboxiliación

a) igual que en 1)

b) ebullición con HCl de alta concentración para producir decarboxilación

c) medición de CO2 liberado

3) Métodos colorimétricos

a) igual que en 1)

b) el más difundido utiliza carbazol en H2SO4

Fibra Dietaria

Es el conjunto de todos los polisacáridos no digeribles por las enzimas alimentarias humanas y la

lignina. Esto incluye a los componentes de la pared celular de las plantas (lignina, celulosa, hemicelulosas,

pectinas, proteínas, lípidos, constituyentes inorgánicos), además de otras sustancias componentes naturales o

aditivos de los alimentos tales como gomas, mucílagos, celulosas y almidones modificados.

La diversidad de estos compuestos dificulta la valoración de la “fibra dietaria” fisiológica, a la que se

trata de aproximarse por diferentes caminos.

Según el sistema de determinación, los métodos pueden dividirse en tres categorías:

1. Métodos gravimétricos

2. Métodos colorimétricos

3. Métodos C.G.L.


36

1) Los métodos gravimétricos se subdividen en:

a) Fibra cruda

b) Métodos con detergente

c) Métodos enzimáticos

a) El método de fibra cruda según A.O.A.C. fue desarrollado a mediados del siglo pasado para

la determinación del material no digestible en alimento para ganado. Debido a la falta de un

método más adecuado, su uso se extendió a los alimentos humanos. Ya hace tiempo que se

sabe que no es un método apropiado para este fin porque se obtienen resultados muy bajos

por pérdida de hidratos de carbono no digestibles. La diferencia con el valor de fibra

dietaria es muy variable dependiendo de su composición. Sin embargo hasta hace

aproximadamente 10-15 años, no había sido reemplazado, y aún actualmente sigue

usándose en determinados alimentos. Consiste en una digestión ácida con H2SO4 1,25%,

seguida de una con NaOH de la misma concentración que completa el ataque de hidratos de

carbono iniciada por el ácido, solubiliza material hidrogenado, libera grasa y solubiliza las

huminas formadas por la digestión ácida. (Las huminas son compuestos formados por

deshidratación y polimerización de azúcares por calentamiento en medio ácido).

El material remanente formado por fibra cruda, y materias minerales se seca y calcina. La

diferencia de peso entre el residuo seco y el calcinado es la fibra cruda.

Por eso la definición de “fibra cruda” es: “el material que se pierde por ignición del residuo

seco remanente de la digestión de la muestra con H2SO4 1,25% e NaOH 1,25% bajo

condiciones específicas.”

El método está normalizado a fina de obtener resultados comparables.

Esta fibra está constituída por celulosa, cantidades variables de lignina y los pentosanos que

resistieron la doble hidrólisis.

Hay más de 100 modificaciones de este método.

b) Método con detergente. Como la mayor pérdida de componentes en fibra cruda ocurre

durante el tratamiento alcalino, se eliminó este. Para solubilizar los restos proteicos que,

entonces, quedarían Van Soest ideó el método conocido como ADF (acid detergent fiber)

que usa un detergente catiónico en medio ácido. Determina celulosa y lignina, aunque suele

haber restos de hemicelulosas y pectinas. El otro método, también de Van Soest, es el NDF

(neutral detergent fiber) que utiliza un detergente aniónico en medio neutro y, a veces,

EDTA. Es un método más suave que deja las hemicelulosas, pero extrae las pectinas con

EDTA. El problema de este método suele ser la eliminación incompleta de almidón,

obviado en su mayor parte por el uso de amilasa para solubilizarlo según el método de la

AACC (American Association of Cereal Chemists). La diferencia entre ADF y NDF son las

hemicelulosas dosadas por este último.

Estos métodos también fueron desarrollados para el análisis de alimentos para ganado y

forrajes, pero también en este caso luego se aplicaron a alimentos para humanos. Su gran

ventaja es la sencillez y la rapidez, similar a la del método de fibra cruda. No obstante, se

pierden componentes solubles de la fibra dietaria por lo que los resultados pueden diferir

bastante de los reales según el alimento. Pero el NDF puede servir como meto bastante

rápido de rutina una vez que se estableció la relación con el valor real para el alimento

específico analizado.

d) Métodos enzimáticos.

i. Para fibra insoluble: mide el residuo insoluble después de digerir el alimento con

enzimás proteolíticas y amilolíticas.

ii. Para fibras insolubles y solubles: tratan de recuperar la fibra soluble por

precipitación con EtOH (la técnica más común) o por ultra filtración.

Si bien hay notables progresos en este tipo de métodos los errores suelen deberse a los restos de

proteínas y/o almidón que quedan sin digerir.


37

Otro inconveniente son los largos tiempos de incubación.

Los métodos colorimétricos se basa en las reacciones de condensación que sufren los hidratos de

carbono en medio ácido fuerte con algunas sustancias para dar compuestos coloreados. Tres de

estas reacciones son, bajo ciertas condiciones, especificas: antrona para hexona; orcinol para

pentosas y carbazol para ácido urónicos.

El más conocido es el metodo de Southgate que después de extraer los azúcares en un medio

acuoso y el almidón enzimáticamente, fraciona los componentes de la fibra en polisacáridos no

celulósicos, solubles e insolubles en agua caliente (que se hidrolizan con H2SO4 diluido),

celulosa (que se hidroliza con H2SO4 72%) y el residuo, que es lignina.

En cada fracción se dosan colorimétricamente los monosacáridos.

Este método da mayor conocimiento que los anteriores sobre la naturaleza de la fibra. No

obstante, es muy largo y los resultados tampoco son exactos.

(3) Métodos por C.G.L. tienen las siguientes etapas:

(a) Hidrólisis ácida de los polisacáridos.

(b) Derivatizacion a componentes volátiles adecuados.

(c) C.G.L. con standards internos y externos para cuantificar

(d) Determinaciones de lignina como residuos insolubles en H2SO4 72%

Uno de los pasos claves en todos los métodos es la eliminación del almidón. Para que sea atacado

eficientemente por las enzimas conviene una gelatinización previa por calor (los gránulos de almidón se

hinchan y desintegran).

Resumiendo las ventajas, desventajas y aplicaciones de los distintos tipos de métodos:

• Fibra cruda sigue siendo el método oficial para muchos alimentos, especialmente para control de

adulteraciones, pero no es una buena medida de la fibra dietaria.

• Los métodos con detergentes son rápidos y sencillos, aptos para análisis de rutina. Los resultados

rara vez son exactos, pero se puede encontrar una relación entre el valor de NDF y el real para cada

alimento.

• Los métodos con enzimas dan muy buenos resultados, pero son laboriosos y largos. Son objeto de

constante estudio a fin de lograr resultados correctos en tiempos más cortos, y en ese sentido se han

logrado progresos.

• Los métodos colorimétricos si bien brindan algo más de información acerca de la composición de la

fibra dietaria, son muy largos y tienen interferencias.

• Los métodos por C.G.L. dan información más detallada de la composición de la fibra dietaria, pero

son muy laboriosos por los pasos preparatorios.

• En los dos últimos tipos de métodos se logran mejores resultados por separación de interferencias,

utilizando para la valoración el residuo de la aplicación de un método enzimático de determinación

de fibra dietaria.

Si bien todavía no se ha hallado “el método” para determinar fibra dietaria en todo alimento hay una amplia

gama para elegir el más adecuado según la información requerida. Generalmente se opta por algún método

gravimétrico para conocer el valor total de fibra dietaria y por uno colorimétrico o por C.G.L. para conocer a

fondo la composición de la misma.

Teniendo en cuenta que los distintos efectos fisiológicos que se atribuyen a la fibra diertaria dependen de su

composición, también se desarrollaron métodos para su fraccionamiento y caracterización de las fracciones.

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