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CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO industrial y de
servicios. No. 154
Análisis y Tecnología de los Alimentos
Luis Gerardo Luna Becerra
Contaminación por metales traza.La contaminación química alimentaria se debe a la presencia de elementos o sustancias químicas provenientes de
desechos de actividades humanas, de la adición deliberada de sustancias a los
alimentos, o sustancias tóxicas de origen natural, que convierten a un alimento en peligroso para la salud.
La presencia de metales pesados, por lo general tóxicos, en bajas
concentraciones. Los principales son plomo, arsénico, mercurio, cadmio,
cobalto, estaño y manganeso.
El término “elemento traza” se refiere a elementos inorgánicos,
en su mayoría metales. Los cuales pueden estar presentes en los alimentos en cantidades muy por debajo de 50mg/kg y que tienen algún significado
toxicológico o nutricional.
COBRE
Cobre y nutrición
El contenido promedio de cobre en los alimentos es de 4-5 mg por kilo. En el chocolate el contenido de cobre es de 125 mg / kg Algunos alimentos son especialmente ricos en cobre. Estos incluyen la mayoría de las nueces y semillas (especialmente las de girasol), garbanzos, hígado y ostras. Los alimentos naturales tales como cereales, carne y el pescado generalmente contienen suficiente cobre para proveer hasta 50% de los requerimientos de cobre en una dieta equilibrada.
El cobre se combina con ciertas proteínas para producir enzimas que actúan como catalizadores para ayudar a un gran número de funciones de cuerpo:
Provee la energía requerida por las reacciones bioquímicas. • Participa en la transformación de la melanina para la pigmentación de la piel • Genera la formación de enlaces cruzados en el colágeno y la elastina, sustancias empleadas por el organismo para mantener y reparar los tejidos
El cobre desempeña un papel importante en la formación de la hemoglobina de la sangre.
• Tiene especial importancia para el funcionamiento del corazón y arterias. Las investigaciones realizadas en este campo arrojan como resultado que una deficiencia de cobre en el organismo es un factor de riesgo aumentado para desarrollar una enfermedad coronaria en el corazón.
El cobre en el cuerpo humano
La concentración de iones de cobre en la sangre humana es de 1-3 mg/lt y en los órganos es de 6.4 mg/kg • Un individuo de estatura y complexión media contiene en su organismo de 120 a150 mg. de cobre. En l os niños y lactantes la proporción es mucho mayor. • El cuerpo adulto contiene entre 1.4 y 2.1 mg de cobre por kilogramo de peso del cuerpo. De aquí se desprende que un humano saludable que pesa 60 kilogramos contiene aproximadamente un décimo de gramo de cobre. Sin embargo, esta cantidad pequeña es esencial al bienestar humano total.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda que la dosis de ingestión de cobre no debería exceder 12mg/día para varones adultos y 10 mg/día para mujeres adultas. • Las víctimas de enfermedades como la cirrosis infantil de la India o enfermedades hereditarias tal como enfermedad de Wilson ocasionan la retención de cobre en cantidades excesivas para el cuerpo y daño del hígado, frecuentemente con consecuencias mortales. Los síntomas de envenenamiento agudo por cobre incluyen náusea, vómitos y dolor muscular y abdominal.
Fuentes dietéticas y absorción Fuentes dietéticas ricas en cobre, incluyen
solubles condensados de pescado, solubles secos de destilería de maíz, melaza deshidratada de azúcar de caña (100- 75 mg/kg Cu); granos y solubles de destilería de maíz, harina de subproductos de aves (75-50 mg/kg); levadura seca de destilería, harina de cangrejo, harina de gluten de maíz, harina de lino, harina de soya, granos secos de destilería, residuos de la molienda de trigo, harina de algodón, mijo, trigo medianero y harina de copra (50-20 mg/kg).
El cobre es absorbido del tracto gastrointestinal, por las branquias, aletas y piel de peces y crustáceos. La disponibilidad y absorción del cobre ofrecido en la dieta se ve reducida en presencia de fitatos, así como por una elevada ingesta de zinc, hierro, molibdeno, cadmio, sulfatos inorgánicos, y carbonato de calcio.
Funciones del cobre en el organismo.
El cobre es un componente que forma parte de varias enzimas y proteínas que se encuentran en nuestro organismo y tienen efectos sobre nuestra salud, entre ellos se destacan el buen estado de los huesos, el correcto funcionamiento del sistema inmune, nervioso y cardiovascular.También participa en el metabolismo del hierro y la formación de los eritrocitos (glóbulos rojos).Es importante saber que cuando utilizamos recipientes de cocina de este material trasmitimos sus propiedades a los alimentos, salvaguardando sus características nutritivas, aromas y sabores.
Después del hierro y el cinc, el cobre es el mineral más abundante de nuestro organismo. Los requerimientos en adultos oscilan entre 1,2 - 1,5 mg/día en caso de dietas normales, siendo más elevados en dietas vegetarianas y cuando se consume agua con concentraciones apreciables de cobre. Aún así, nuestro organismo puede tolerar 3mg/día o más durante largos períodos de tiempo y hasta 8 - 10 mg/día durante varios meses.
MÉTODO DE PRUEBA PARA LADETERMINACIÓN DE COBRE
APARATOS Y EQUIPOBalanza analítica con sensibilidad de 0.0001 g Balanza granataria con sensibilidad de 0.1 g. Vaso de precipitados de 400 ml forma larga Fotocolorímetro ó Espectrofotómetro operado a 432 milimicras ó 440 milimicras Embudo de separación Equipo usual de laboratorio
PREPARACIÓN DE LA MUESTRASe toman 10 g de un cierto alimento para la determinacionPROCEDIMIENTO:Se pesan 10 g de muestra, se llevan a un vaso de 400 ml y se añaden 20 ml de ácidonítrico. Se calienta ligeramente hasta la formación de vapores nitrosos y disoluciónde la muestra.Se agregan 10 ml de ácido sulfúrico concentrado y se continua calentando hasta que ellíquido tome una coloración negra. Durante el calentamiento se agrega, gota a gota, ácidonítrico concentrado.
Cuando el líquido se aclara se aumenta el calentamiento hasta que se desprendan humos
blancos y la solución torne a incolora ó amarillo claro. No es necesario añadir más de 35 ml
de ácido nítrico en total.
Si persiste un color amarillo fuerte se añaden unas gotas de solución de peróxido dehidrógeno y se vuelve a calentar.Se transfiere la solución a un matraz aforado de 100 ml y se completa el volumen con agua. Se toma una alicuota de 10 ml y se llevan a un embudo de separación. Se agregan 10 ml de la solución de citrato E.D.T.A. y 2 gotas de indicador. Se agrega hidróxido de amonio hasta que la solución toma un color rojo púrpura, se enfría y s agrega 1 ml de la solución de dietilditiocarbamato.
Las operaciones restantes deben efectuarse cuidando de que no le de a la solución la luz solar directa, de preferencia se efectúan en un cuarto alumbrado artificialmente.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Las partes por millón de cobre encontradas en la muestra, se calculan con la siguiente
expresión:
ppm Cu = P1 x V x 103
P x V1
P1 = Miligramos de cobre leídos en la gráfica.
P = Peso en gramos de la muestra
V = Volumen total de la muestra
V1 = Alícuota empleada en la determinación
Arsénico
Arsenico.
El arsénico y sus compuestos son extremadamente tóxicos, especialmente el arsénico inorgánico.La ingestión de pequeñas cantidades de arsénico pueden causar efectos crónicos por su acumulación en el organismo. Envenenamientos graves pueden ocurrir cuando la cantidad tomada es de 100 mg.
Sintomatología
Aguda: Vasodilatación de los capilares sanguíneos con alteración de la permeabilidad de los mismos. Vómitos, diarrea ( pérdida de agua y sales), irritación de garganta, dolores faríngeos. Edemas subcutáneos. Hipertensión. Colapso, shock, coma, muerte.
Crónica: Los síntomas más característicos son:- caída del cabello. - mano en forma de garra y pie colgante - en piel: * erupciones * hiperqueratosis (engrosamiento de la piel de la palma de las manos y pies) * hiperpigmentación (manchas oscuras) -degeneración grasa del hígado que puede dar cirrosis. -temblores con desequilibrio de Na y K -fase final: cáncer de piel.
Métodos para la determinación del
arsénico.
Utilizando dietilditiocarbonato de plataMétodo de GutzeitMétodo del azul de molibdeno
Por método de Gutzeit.
Se refiere principalmente al caso de alimentos en base a hidratos de carbono. En este caso es adecuada una DMO (destrucción de materia orgánica) por vía seca. Se realiza la DMO por calcinación de la muestra con una mezcla de nitrato de magnesio y óxido de magnesio que transforma el As cuantitativamente en piroarseniato de magnesio.
Colocar 10 g de muestra en cápsula de porcelana. Agregar 3.5 ml de solución de nitrato de magnesio al 20% y 0.1 g. de óxido de magnesio. Mezclar.Calentar a baño maría hasta sequedad, luego en baño de arena y por último en estufa o mufla hasta cenizas blancas. Enfriar y tomar el residuo con 10 ml de ác. sulfúrico al 10%. Filtrar si es necesario a fin de obtener una muestra de aspecto limpio.
MgO + 2 Mg(NO3)2 +As2O3
Mg3(AsO4)2 + 4 NO2
Mg3(AsO)
As2O7Mg2 (piroarseniato)+MgO
As2O7Mg2 + H2SO4
AsO4H3 (ác. arsénico) +MgSO4
Plomo
VÍA DE ENTRADA A NUESTRO CUERPO
Cuando entra al organismo humano, ya sea por respiración o ingestión, sólo una parte es eliminado y el noventa y dos por ciento es absorbido por el torrente sanguíneo desde donde se distribuye a órganos como el hígado, riñones, cerebro, huesos, músculos, etc., donde se almacena. El nivel máximo permisivo de plomo en sangre microgramos / decilitro sin causar daño aparente en niños.
Determinación.
El método se aplica cuando el contenido de plomo varía de 5 a 20 ppm.
APARATOS Y EQUIPOBalanza analítica con sensibilidad de 0.0001 g.Balanza granataria con sensibilidad de 0.1 g.Vaso de precipitados de 400 ml forma larga.Fotocolorímetro o Espectrofotómetro operado a 520 milimicrasEmbudo de separaciónMicrobureta de 10 ml de capacidad.Equipo usual de laboratorio.
MATERIALES Y RECTIVOS
· Ácido nítrico concentrado
· Ácido sulfúrico concentrado
· Peróxido de hidrógeno
· Solución de Metabisulfito de sodio al 1.25 % filtrada
· Solución de citrato de amonio al 25 %
· Solución de hexametafosfato de sodio al 10 %
· Solución de ácido sulfúrico 1:1
· Solución indicadora de azul de bromotimol
Determinación
Se pesan 10 g de muestra, se llevan a un vaso 400 ml y se añaden 20 ml de ácido nítrico. Se calienta ligeramente hasta la formación de vapores nitrosos y disolución de la muestra.
Se agregan 10 ml de ácido sulfúrico concentrado y se continua calentando hasta que el líquido tome una coloración negra. Durante el calentamiento se agrega, gota a gota, ácido nítrico concentrado.Cuando el líquido se aclara se aumenta el calentamiento hasta que se desprendan humos blancos y la solución torne a incolora ó amarillo claro.
Si persiste un color amarillo fuerte se añaden unas gotas de peróxido de hidrógeno y se
vuelve a calentar.
Se transfiere la solución a un matraz aforado de 100 ml y se completa el volumen con agua. Se toma una alícuota de 20 ml y se transfiere a un embudo de separación de 100 ml, se añaden 2 ml de la solución de metabisulfito de sodio, 2 ml de solución de citrato de amonio, 2 ml de hexametafosfato de sodio y 2 gotas de indicador.
Se añade hidróxido de amonio hasta la aparición de un color francamente azul. Se enfría la solución y se añade 1 ml de la solución de cianuro de potasio al 0.05 %.
Se prepara un testigo bajo las mismas condiciones de la prueba, omitiendo únicamente la adición de muestra. Se determina la densidad óptica de la muestra, ajustando con el testigo, en un fotocolorímetro o Espectrofotómetro a 520 milimicras. Se lleva la lectura a la gráfica y se leen los miligramos de plomo en la muestra.
CÁLCULOS Y RESULTADOSppm Pb = P1 x V x 103 P x V1
Zinc.
El Zinc es un elemento traza que es esencial para la salud humana. Cuando la gente absorbe demasiado poco Zinc estos pueden experimentar una pérdida del apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor. Pequeñas llagas, y erupciones cutáneas. La acumulación del Zinc puede incluso producir defectos de nacimiento.
La digestión para la determinación de Zinc, se realiza por vía húmeda, empleando microondas,dado que el zinc es muy volátil y es necesario emplear un sistema cerrado. Se pesan con precisión 0.500 g de muestra y se le adicionan 3 ml de HNO3. Una vez obtenida la mezcla de ácido y muestra en el vaso, se cerró perfectamente el envase de reacción y se procede a colocar en el microondas.
Una vez transcurrido el tiempo, y dejando que el horno baje la temperatura se procede a aforar (10 ml) y se lleva a la lectura por absorción atómica empleando como flama aire-acetileno.
Se realizan 2 tratamientos de digestión a las muestras, para así obtener mayor certeza en los resultados.
ESTAÑO.
Desde el punto de vista de la salud pública, la ingestión de estaño en altas dosis provoca
anemia e interrupción del crecimiento debido a disminución en el consumo de alimentos y una
mala asimilación. El estaño se acumula en el
sistema nervioso central ya que es muy soluble en la grasa y
estable en la sangre, permitiendo por esto su penetración
Espectroscopia de absorción atómica
La espectrometria de absorción atómica (a menudo llamada AA) es un método que utiliza comúnmente un nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga.
Atomización con llama
En un atomizador con llama la disolución de la muestra es nebulizada mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se transforma en una llama donde se produce la atomización. El primer paso es la desolvatación en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol molecular sólido finamente dividido. Luego, la disociación de la mayoría de estas moléculas produce un gas atómico.
Estructura de llamaLas regiones más importantes de la llama son la zona de combustión primaria secundaria y zona interconal, esta última es la zona más rica en átomos libres y es la más ampliamente utilizada.
Perfiles de temperatura
La temperatura máxima se localiza aproximadamente 1 cm por encima de la zona de combustión primaria.
Atomizadores de llama
El aerosol formado por el flujo del gas oxidante, se mezcla con el combustible y se pasa a través de una zona de flectores que eliminan las gotitas que no sean muy finas. Como consecuencia de la acción de estas, la mayor parte de la muestra se recoge en el fondo de una cámara y se drena hacia un contenedor de desechos. El aerosol, el oxidante y el combustible se queman en un mechero provisto de una ranura de 1 mm o 2 de ancho por 5 ó 10 mm de longitud. Estos mecheros proporcionan una llama relativamente estable y larga, estas propiedades aumentan la sensibilidad y la reproducibilidad.
MEDIOS DE CONTAMINACIÓN.
