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CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS5.3.1.5. Cenizas alcalinas        Este método se basa en que algunos productos presentes en al...
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  1. 1. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIAL ANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS INDICE1. INTRODUCCION2. PRINCIPIO GENERALES2.1 Análisis Gravimétrico2.2 Análisis Volumétrico2.3 Análisis Espectrofotometrico3. OPERACIONES GENERALES3.1 RECEPCION DE MUESTRAS3.1.1 Identificación de la muestra3.1.2 Registro3.1.3 Archivo3.1.4 Descripción de las muestras de alimentos3.2 PREPARACION DE LA MUESTRA3.2.1 Muestreo3.2.2 Tamaño de muestra3.2.3 Colección de muestra3.2.5 Preparación de la muestra3.2.4.1 Alimentos secos3.2.4.2 Alimentos húmedos3.2.4.3 Alimentos enlatados3.2.4.4 Alimentos grasos3.2.5 Almacenamiento y Conservación de la muestraUNIDAD I ANALISIS PROXIMAL4. HUMEDAD4.1 Importancia del agua en los alimentos4.1.1 Estructura4.1.2 Agua en estado líquido y en hielo4.1.3 Actividad del agua4.2 Formas del agua en los alimentos4.3 Clasificación de métodos para determinar contenido de humedad4.3.1 Secado4.3.2 Destilación directa4.3.3 Químicos4.3.4 Físicos4.4 Reporte de resultados obtenidos en humedad5.- CENIZAS5.1 Definición5.2 Métodos de Incineración5.3 Contenido de Cenizas en algunos Alimentos 1
  2. 2. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS5.3.1 Tipos de cenizas5.4 Reporte de resultados6. GRASAS6.1 Definición6.2 Procedimientos generales para la extracción de lípidos6.2.1 Extracción húmeda6.2.2 Extracción seca6.2.3 Métodos de extracción rápida6.2.4 Grasas por hidrólisis6.3 Análisis de grasas y Aceites Comestibles6.3.1 Pruebas Físicas6.3.2 Pruebas Químicas6.4. Determinación de la estabilidad y rancidez de las grasas6.5 Análisis de productos terminados de grasas y aceites6.6 Índices químicos de identificación7. MINERALES7.1 Importancia del consumo de los minerales7.2 Determinación del contenido de minerales específicos7.2.1 Preparación de la muestra7.2.2 Análisis Gravimétrico7.2.3. Métodos colorimétricos7.2.4. Electrodos Ion-Selective7.2.5. Espectroscopia Atómica7.3 Determinaciones de minerales7.3.1 Determinación de hierro7.3.2 Determinación de fósforo7.3.3 Determinación de Calcio7.4 Reporte de resultados 8. PROTEINAS8.1 Importancia8.2 Determinación de proteínas8.2.1 Método dumas8.2.2 Método Kjeldahl8.3 Otros Métodos para cuantificar proteína8.4 Reporte de resultados9. VITAMINAS9.1 Importancia y contenido en alimentos9.1.1 Función biológica9.2 Clasificación de las vitaminas9.2.1 Vitaminas Hidrosolubles9.2.2 Vitaminas Liposolubles9.3. Análisis de vitaminas9.5 Reporte de resultados10. BIBLIOGRAFIA 2
  3. 3. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASUNIDAD II SALES1. INTRODUCCION2. ANALISIS COMPLETO DE SAL2.1. Determinación volumétrica de yodo en sal2.2. Determinación de sulfato2.3. Determinación de residuo insoluble2.4. Determinación de calcio2.5. Determinación de magnesio2.6. Determinación de humedad3. BIBLIOGRAFIA 3
  4. 4. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIAL ANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS1. INTRODUCCION Los alimentos son sustancias las cuales al ser consumidas por los humanosson utilizadas por el cuerpo en las actividades metabólicas normales. Tieneninfluencia en el crecimiento, nutrición, reproducción y también disminuyen lasuceptibilidad a algunas infecciones. Los alimentos estan constituidos por macro-elementos (agua, proteínas,lípidos y carbohidratos) y microelementos (minerales y vitaminas) los cualescontribuyen de diferente manera a las necesidades corporales. Contienen tambiénmaterial indigerible (fibra dietaria), que ayuda en la peristalsis, y agua que sirve comovehículo para el transporte de alimentos y productos de desecho, además ayuda enla regulación de la temperatura corporal y toma parte en muchos procesos químicos.También hay sustancias que se añaden para ayudar a la aceptabilidad de losalimentos como son los condimentos, saborizantes etc.(1) El interés actual en la relación dieta y salud ha estimulado la demanda dedatos representativos de la composición química de los alimentos. Esto significa quese necesita contar con valores exactos de energía, nutrientes y otros componentesalimentarios para calcular consumos dietéticas, determinar políticas alimentaría,controlar la seguridad alimentaría, formular nuevos productos y facilitar el comercio.(2) Existen varias clasificaciones de los alimentos basadas en característicasfísicas y químicas de los mismos, la mas general es la que los agrupa en: a)alimentos de origen animal, entre los que se incluyen a las carnes rojas, aves,pescados, huevos, leche y productos lácteos y b) alimentos de origen vegetal comolos cereales y derivados, leguminosas, oleaginosas, frutas y hortalizas y productosderivados de éstas. El objetivo del análisis de alimentos es la de conocer los componentes de losmismos y el porcentaje en que se encuentren en ellos. Con esto no solo se estableceel valor nutritivo de un alimento, también da una idea de las condiciones de manejo,transporte y almacenamiento. Al establecer el tipo y la concentración de loscomponentes presentes en un alimento, se establece lo que se conoce comoComposición Química, Composición Bromatológica ó Proximal del mismo. Es asícomo el análisis químico de alimentos habilita al individuo para conocer lacomposición de los mismos y con la ayuda del conocimiento bioquímico y nutricionalsaber que puede comer y de que debe evitar la ingesta. El análisis de alimentos se inicia desde tiempos inmemoriables, por medio deanálisis organolépticos, es decir por medio de los sentidos como el olfato, sabor,tacto, etc. Posteriormente las reglas dietarias impuestas por las diferentes religionesdeterminaron lo que debía o no debía de comerse. 4
  5. 5. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS Posiblemente los primeros trabajos analíticos conocidos en este campo sonlos de Andreas Livabius (1546-1616) que publicó en 1606 Métodos para el Análisisde Aguas Minerales y trabajos muy importantes acerca de la composición del vino,usando el término alcohol en lugar de espíritu de vino. En 1660 Francesco Redi(1626-1697) escribió acerca de la adulteración de los alimentos. En 1673Leeuwenhoek (1632-1723) llevó a cabo estudios microscópicos del café, té, leche yvinagre. Louis Lemery publicó en 1702 Tratado de Alimentos el cual fué el trabajoclásico sobre alimentos en esa época. Lavoisier (1743-1794) fué el primero en reconocer que la vida es una funciónquímica y que el alimento es el combustible del cuerpo. Frederick Accum (1769-1838), químico Inglés, publicó en 1820 un libro sobre adulteración de alimentos. En el siglo XVII fueron muy apreciados los experimentos de laboratorio y sedesarrollaron infinidad de métodos científicos, fué cuando se consideró a la Químicacomo una ciencia verdadera. En esta época se hicieron estudios para separar losdiferentes componentes de los alimentos y también se estudiaron los pigmentos quedan color a los alimentos. En el siglo XVIII con la demostración de Wöhler de la conversión del cianatode amonio (NH4CNO), una sustancia inorgánica, a urea (NH 2CONH2), una sustanciaorgánica, surgieron los términos orgánico e inorgánico que adoptaron las diferentessustancias en capítulos especiales. En el siglo XIX se incrementó el desarrollo de la Química Orgánica, QuímicaAnalítica y Fisicoquímica. En esta época Dumas (1800-1884) desarrolló un métodopara la determinación exacta de nitrógeno en compuestos orgánicos. Se logró ungran avance cuando Henneberg y sus colaboradores elaboraron los métodos para elanálisis proximal de los alimentos. Un análisis proximal es una estimación de ciertotipo de componentes como: humedad, grasa, cenizas, materia volátil, etc. y no unadeterminación de un compuesto o elemento particular. El análisis proximal es másfácil de llevar a cabo y proporciona una información más útil. De los primeros análisis y las investigaciones en nutrición nació la creencia deque una dieta apropiada debe contener una cantidad correcta de proteína, grasa,carbohidratos, agua y cenizas. Estas fueron las sustancias cuyos porcentajes serequirieron para una interpretación nutricional necesaria, de aquí que esassustancias se determinaron por análisis, existiendo en la actualidad una granvariedad de métodos reportados en la literatura para la determinación de esoscomponentes. Para el conocimiento y desarrollo de estos métodos es necesario el estudio demétodos inorgánicos, orgánicos, cualitativos y cuantitativos. Los métodos másactualizados que son oficiales en Estados Unidos de Norteamérica se publicanperiódicamente por la Association of Official Analytical Chemists (A.O.A.C.). Existenademás métodos oficiales para productos más específicos como los que publica la 5
  6. 6. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASAmerican Association of Cereal Chemists (A.A.C.C.) para el análisis de cereales y losde la Association of Oils Chemists Society (A.O.C.S.) para el análisis de grasas yaceites y productos derivados. El desarrollo del Análisis de Alimentos por lo tanto se basa en los siguientesfactores: a) El deseo de obtener conocimientos nutricionales y bioquímicos para proveer al organismo del material necesario para su desarrollo. b) La estandarización de la producción y procesamiento de productos alimenticios por medio del desarrollo de un análisis de control. c) El uso de análisis de alimentos como un medio de regulación en la compra de alimentos en niveles comercial, industrial y gubernamental ya que en la comercialización de alimentos debe especificarse por el productor la composición de dicho alimento. d) La necesidad de proteger al individuo de alimentos descompuestos, adulterados y de fraudes alimenticios. El análisis de alimentos es entonces, en principio, una rama de la QuímicaAnalítica. Es necesario por lo tanto el conocimiento tanto del análisis cualitativo comocuantitativo. Su principal interés es el de determinar no solo cual, sino que tanto deun componente puede estar presente en un alimento. Los métodos analíticos de unquímico de alimentos se aplican en el desarrollo y reforzamiento de estándares deidentidad, pureza o control; en la detección de problemas de descomposición duranteel almacenamiento de alimentos ya sea durante condiciones anormales o normales;en estudios asignados para mejorar o controlar la calidad de alimentos naturales oprocesados; o en la determinación del valor nutritivo de los alimentos para propósitoscientíficos, dietéticos o de regulación.(4)2. PRINCIPIOS GENERALES Los constituyentes de un material pueden ser identificados y cuantificados comoun elemento, un radical, en forma pura o en mezclas para lo cual es necesarioeliminar antes ciertas substancias interferentes presentes en el mismo material aestudiar.La selección del método para dicha identificación y cuantificación dependerá de:  Muestra a analizar.  Del tipo de análisis.  Equipo y material con el que se cuente.2.1. Análisis gravimétricoEl objetivo de este análisis es el de establecer la cantidad de un compuesto presenteen un material a través de una medida efectuada en una balanza análitica. Parapoder efectuar esta determinación lo primero que se hace es aislar o separar al 6
  7. 7. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAScompuesto de interés a través de una serie de operaciones, para esto es necesarioconocer algunas propiedades del elemento de interés.2.2. Análisis volumétricoEn este tipo de análisis se establece la concentración de un elemento presente en elmaterial de estudio , mediante una titulación con una solución de concentraciónconocida. Para efectuar esta determinación se requiere contar con una soluciónestandar (de concentración conocida), aislar el compuesto a evaluar, conocer lafórmula del compuesto puro.2.3. Analisis espectrofotòmetricoLa espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en lasinvestigaciones. El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar laradiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidaddesconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la mismasustancia.Todas las sustancias pueden absorber energía radiante, aun el vidrio que parece sercompletamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectrovisible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo.La absorción de las radiaciones ultravioleta, visibles e infrarrojas depende de laestructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química.Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energíaradiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de ondade la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellaslongitudes de onda no absorbidas. (3)3. OPERACIONES GENERALES Una de las operaciones generales dentro de cualquier análisis es larecolección de la muestra. Una muestra es, en términos generales, una parte tomadaen forma aleatoria y representativa de la población a estudiar. Población de estudioes cualquier cosa que interese estudiar, puede abarcar desde un insecto hasta unanación entera. El problema que se presenta es efectuar la selección adecuada,representativa y aleatoria de la muestra. Para poder efectuar ésto se debe efectuaruna planeación, considerando: la determinación ó estudio a realizar; el material quese va ha evaluar; el equipo , material y utensilios requeridos y con los que se cuente;lugar donde se va ha realizar el estudio; tiempo y dinero, todo esta planeación abarcalo que es un muestreo. 7
  8. 8. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS3.1 RECEPCION DE MUESTRASLas muestras que llegan al laboratorio se las recibe en el área de recepción demuestras. La responsable de recepción de la muestra verifica si cumple con losrequisitos establecidos por el laboratorio, que son los siguientes:  Cantidad de muestra, estado de conservación de la muestra, condiciones de inviolabilidad y hermeticidad del envase y llenado de la tarjeta de muestreo (que no falte ningún dato).  Si no cumple con los requisitos establecidos por el laboratorio para su aceptación o se observan muestras con cantidades menores, la responsable de recepción de la muestra deberá de consultar al responsable técnico o al jefe del laboratorio, para que estos autoricen el ingreso de la muestra para su posterior análisis dejando constancia escrita de su admisión en el formulario de laboratorio o el rechazo de la muestra y dejando constancia escrita de su devolución con las aclaraciones correspondientes.Si cumple con los requisitos establecidos, se codifica la muestra asignando unnúmero que es correlativo al orden de llegada y se registra en el formulario LNS-F-07-1 donde se anota el código, fecha y hora de recepción, nombre del cliente,producto, cantidad descripción, análisis solicitado, Nº de factura, monto, recibido por,nombre y firma del muestreador.(4)3.1. 1. Identificación de la muestraEn la tarjeta de muestreo en un lugar visible de anota el código del laboratorio quecorresponde a la muestra siguiendo el orden de llegada, este mismo código se anotaen el envase de la muestra y en la etiqueta de la muestra analítica donde se anota elproducto, marca, lote y observaciones (donde se anota el análisis solicita por elcliente) y la fecha de llegada de la muestra al laboratorio. La tarjeta de muestreo se archiva en el área de recepción del laboratorio en un lugarseguro y es tratada de forma confidencial. (11)3.1.2. Registro Una vez codificada la muestra se debe registrar los datos de la tarjeta de muestreoen el formulario de registro de muestras de alimentos, se registra el código, fecha yhora de recepción, producto Nº de acta Nº de registro, Nombre del cliente, análisissolicitado, fecha probable de entrega de resultado y nombre de la persona querecibió la muestra.En los formularios de muestras observadas y rechazadas se registran todos losdatos observados y las aclaraciones correspondientes. 8
  9. 9. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS3.1.3. ArchivoSe archiva la tarjeta de muestreo, copia de informe de resultados, formulario derechazo demuestras y de desvíos aprobados. Todos archivos se deben conservarpor lo menos 6 años.3.1.4. Descripción de las muestras de alimentos La descripción se realiza de las muestras de plantío y muestras compuestas(procesadas, manufacturadas y preparadas), se realiza en el formulario, se describelas características organolépticas de la muestra porque permite identificar el estadode madures, la parte comestible y otras características organolépticas que sonnecesarias para la selección de métodos de ensayo que se va aplicar para análisisde la muestra. La descripción de las características organolépticas esta a cargo dela responsable técnico que registra los datos de la descripción.3.2. PREPARACION DE LA MUESTRA La preparación de la muestra consiste en la obtención de una muestrahomogénea, de manera que cualquier porción que se use para el análisis searepresentativa del total. Por lo general la preparación de una muestra para análisis involucra unareducción en la cantidad y reducción simultánea en el tamaño de partícula, así comoun mezclado perfecto del producto, de tal manera que la porción usada represente lacomposición promedio de la mezcla entera. Un procedimiento muy utilizado es el delcuarteo, que se utiliza principalmente para muestras sólidas, en el que dos cuartaspartes se eliminan y las otras dos se mezclan y el proceso se repite hasta que seobtiene una muestra de tamaño adecuado o bien puede hacerse mecánicamenteutilizando equipo especialmente diseñado para ello. La preparación de la muestra dependerá del tipo de alimento del que se trate,teniéndose alimentos secos (granos, harinas, pan); alimentos húmedos (carnes,frutas, pescados); alimentos enlatados y alimentos grasos (margarinas, aceites).3.2.1. Muestreo El muestreo es una parte muy importante del análisis de alimentos debido aque la muestra seleccionada debe ser representativa del lote entero del alimento queva a ser analizado y la porción pesada para el exámen debe ser una réplica exactadel producto disponible para el análisis. Los alimentos que se van a muestrear deben ser descritos en términos de: tipode producto, ingredientes, estado de preservación, fuente, cultivo, y otros factoresque podrían influir en los niveles de los componentes en esos alimentos. (3) 9
  10. 10. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS El muestreo de alimentos puede efectuarse en los lugares de producción(campo, mar), durante el almacenamiento o procesamiento, donde se comercializan,en restaurantes, en un trabajo de investigación en el laboratorio. También se hacenestudios de poblaciones en el caso de evaluaciones nutricionales, donde se puedenconsiderar grupos de individuos con determinadas características, hospitales,guarderías y otros.3.2.2. Tamaño de Muestra Al realizar un muestreo se toma como herramienta el análisis estadístico,aplicándose, según el caso, fórmulas específicas una vez que se realizó un diseñodel trabajo a realizar, por lo que es importante tener algunas conocimientos básicossobre algunos términos estadísticos, como media, desviación estandar, conceptos deprobabilidad.3.2.3. Colección de la muestra Durante la colección de la muestra deben tomarse en cuenta ciertos datospara su clara identificación como son: tipo de alimento, procedencia, el total de lamuestra original o bien la cantidad de la misma, el número del lote, fecha, lugardonde de ha efectuado la colección, responsable del muestreo y observacionesgenerales. Así mismo es importante indicar las determinaciones a realizar en lasmuestras colectadas. Además deben observarse ciertas precauciones antes y después de lacolección de la muestra, es necesario tomar en cuenta que las condiciones físicasdel medio (calor, frío, luz, etc.) no influyan sobre las características de la muestra,que no haya descomposición bacteriana o acción autocatalítica de las enzimas. También debe tenerse un cuidado especial durante el muestreo, debido a lavariabilidad en composición de los alimentos y éste dependerá del grado deextensión de la variación natural en dicha composición, tanto en alimentos frescos (onaturales) como procesados así como de la anatomía y fisiología de un vegetal enparticular o de una parte del vegetal ya que algunos constituyentes pueden estarlocalizados en determinadas áreas. Es por ello que el conocimiento de la estructura ycomposición de un determinado alimento es esencial para el muestreo correcto deese producto y para evitar los errores más comunes durante el mismo como son:a) el introducido por el factor personal por descuido al no llevar a cabo un muestreouniforme,b) cambios en composición del producto durante el muestreo como pueden ser lapérdida o absorción de humedad, pérdida de los constituyentes volátiles, etc,c) dificultad de obtener una buena muestra por la variabilidad propia del alimento ensí (ej. separación de cristales de azúcar en melaza o jarabes de azúcar etc.) yd) error por la determinación misma. 10
  11. 11. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS Las muestras colectadas deben ser suficientemente grandes para llevar acabo las determinaciones. Los granos o muestras polvosas se muestrean con triers otubos muestreadores. Los líquidos requieren un mezclado uniforme antes de tomar lamuestra. Los fluídos congelados total o parcialmente, cristalizados o solidificadosdeben ser licuados completamente y mezclados. Si el mezclado no es posiblerealizarlo prácticamente, deben tomarse las muestras a varias alturas (en leche lagrasa se separa hacia la superficie y la composición cambia con el reposo). Lasfrutas y vegetales requieren la selección de un gran número de unidades individualespara compensar la variación.3.2.3.1. Alimentos secos Se les denomina así debido a que su contenido de agua es bajo, normalmentopor debajo del 15%. Las consideraciones a realizar en este grupo son sí se trata deun grano, de una harina ó de algún producto ya procesado como pan ó tortillas. Sí se parte de granos primero debe removerse el material extraño que puedaestar presente para lo cual se hace uso de zarandas específicas para el grano quese vaya a analizar. Una vez que se tiene el grano limpio se somete a una moliendapara reducir el tamaño de partícula. Para esto se pueden emplear diferentes tipos demolinos, los mas comúnes son los de martillo, en donde el grano se tritura, despuésse vuelve a moler hasta obtener una harina o bien molinos de aspas.3.2.3.2. Alimentos húmedos Dentro de este grupo se consideran aquellos alimentos con alto contenido deagua, arriba de 40%, dentro de los cuales se contemplan pescados, carnes, frutas yverduras. Para lograr la homogenización en este tipo de muestras se recomiendaeliminar piel, hueso, espinas, etc, tratando de obtener únicamente la carne ó pulpaen trozos pequeños los cuales posteriormente se trituran en mortero,homogenizadores manuales licuadoras o procesadores de alimentos. Estos debenser de aleaciones de metales lo suficientemente resistentes a la erosión mecánica einertes para evitar la contaminación del producto. Debe evitarse el calor así comouna aereación excesivadurante el mezclado ya que podrían provocarse cambios enlos componentes oxidables, por lo que se recomienda que el tiempo utilizado durantela molienda y homogenizado de la muestra no exceda de 3 min.3.2.3.3. Alimentos enlatados Estos alimentos se caracterizan por estar sumergido el alimento en un líquido(salmuera, almíbar, salsa de tomate). Al analizar estos alimentos puede realizarse dediferentes formas, el líquido y el sólido por separado ó bien mezclados el alimento yel líquido. Antes de efectuar el análisis se recomienda pesar la lata ó frasco antes y 11
  12. 12. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASdespués de vaciar su contenido, el objetivo de esto es verificar el peso marcado en lalata, lo que se denomina pesado drenado. Si se va analizar por separado el líquido del sólido, mediante un cedazo serecoge el sólido y se deja escurrir para eliminar el líquido. Si la muestra contienesemillas grandes o “hueso” (duraznos) se elimina éste utilizando un cuchillo y untenedor, para posteriormente homogenizar la muestra en una licuadora ó unabatidora evitando la formación de emulsiones. Al líquido normalmente se le determina concentración de sal ó de azúcar,según el caso, también material insoluble, esto indica el grado de desmoronamientode la muestra. Cuando se analiza el líquido en conjunto con el material sólido, a la muestrasólida se le trata de eliminar hueso sí que viene con tal, luego se homogeniza, depreferencia en una batidora.3.2.3.4. Alimentos grasosDentro de este grupo se tienen los aceites y las mantequillas. En el caso de los aceites, primero se homogenizan por inversión,posteriormente, se recomienda colocar el aceite dentro de un baño María a no masde 40°C, esto con el fin de efectuar todas las determinaciones a una mismatemperatura. Cuando se manejan emulsiones grasas, tambien se recomienda colocar lamuestra en un baño María a no mas de 40°C, esto tiene como finalidad licuar yhomogenizar la muestra. Posteriormente se recomienda filtrar, empleando para estogasa, la filtración tiene como objetivo eliminar impurezas. La recomendación de una temperatura no mayor a los 40°C en el baño María,durante el homogenizado de los aceites y emulsiones, es debido a que se consideraque a temperaturas mayores a los 40°C afectan la calidad de la grasa.La responsable de la preparación de la muestra, prepara de la muestra analíticasiguiendo el procedimiento y entrega la muestra analítica a las analistas para larealización de los ensayos respectivos.3.2.4. Almacenamiento y conservación de la muestra En ocasiones no es posible realizar el análisis de la muestra en el momento desu recepción, por lo que es necesario guardarla hasta el momento de realizar ladeterminación. El tiempo de almacenamiento dependerá del tipo de análisis arealizar, en el caso de la determinación de humedad no es muy recomendableprolongar este tiempo por mas de 24 horas en refrigeración. 12
  13. 13. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS No se aconseja congelación, en el caso de análisis microbiológicos, pero sí larefrigeración siempre y cuando el almacenamiento no sea mayor de 48 horas.También para prevenir el crecimiento microbiano está permitido el uso de ciertosagentes antimicrobianos (ac. acético o benzoatos), siempre y cuando no vayan ainterferir con los análisis a realizar sobre la muestra. Para prevenir la actividad enzimática se recomienda, mezclar la muestra conalcohol hirviendo, almacenarla abajo de 0°C, o liofilizar si se van a efectuar estudiosbioquímicos, con el fin de reducir procesos vitales.(7) 13
  14. 14. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASANALISIS PROXIMAL4. HUMEDAD4.1. Importancia del agua en los alimentos El agua es el constituyente mayoritario en muchos alimentos (Tabla 1). Elagua actúa como medio de soporte de muchas reacciones químicas, así como unode los reactantes participantes durante una reacción de hidrólisis. Cuando el agua esremovida por calor o haciendo reaccionar con agentes como el azúcar o la sal, sepropicia que muchas reacciones químicas se retrasen y se inhiba el desarrollo dealgunos microorganismos, de ésta manera se incrementa la vida de anaquel denumerosos alimentos. También se sabe que la interacción del agua con lasproteínas, lípidos, polisacáridos y sales, contribuye significativamente sobre la texturade los alimentos.Tabla Nro. 1. Contenido de humedad en algunos alimentos Alimento Contenido de Alimento Contenido de Humedad Humedad Carne 65-75 Harina de cereal 12-14 Leche 87 Granos de café 5 Frutas, vegetales 70-90 Leche en polvo 4 Pan 35 Aceite comestible 0 Miel 20 Mantequilla y 16-18 margarina La determinación de humedad es una de las determinaciones analíticas másimportantes y utilizada en gran medida durante el procesamiento y control deproductos alimenticios. El contenido de humedad frecuentemente es un índice decalidad y estabilidad así como también es una medida de la importancia y cantidadde sólidos totales. Es por ello que en base al contenido de agua se establecen lascondiciones de manejo, transporte, almacenamiento y procesamiento de un alimento. Los métodos utilizados para determinar el contenido de humedad dependeránde la naturaleza del producto alimenticio y de la rapidez de ejecución o de laexactitud deseada. Por ejemplo, en el control del contenido de humedad durante laconcentración de productos de tomate y jugos de frutas, es más importante sabercual es el contenido de sólidos en un momento determinado que el contenido exactode agua. Esta última determinación requiere el uso de técnicas mas tardadas queusualmente requieren además equipo caro. La exactitud que se requiere en la determinación del contenido de humedadvariará con el producto analizado y el propósito del análisis. En control de calidaddurante la deshidratación, concentración y preparación, la rapidez con la que se haceladeterminación es más importante que la exactitud. En alimentos frescos con altoscontenidos de humedad la exactitud no es tan limitante como en productosdeshidratados con 10% de humedad o menos donde un error pequeño en la 14
  15. 15. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASmedición representa una fracción apreciable del contenido total de agua. Lasdeterminaciones de humedad exactas y reproducibles son más importantes en lacomercialización de los productos terminados ya que deben cumplir con lasespecificaciones de las regulaciones existentes para dicha comercialización. La determinación exacta de humedad es , en algunos casos, el análisis mássimple pero en otros es la determinación más difícil de realizar. Esto se debe a ladificultad de separar el agua del producto sin causar en el mismo unadescomposición simultánea. La pérdida de los constituyentes volátiles es otro factor.Agregados a ésos está la presencia de agua en una variedad de combinaciones enel alimento. La facilidad con la que se puede determinar el contenido de agua de unalimento depende de la forma en que se encuentre presente así como de lanaturaleza de las otras sustancias presentes.La función del agua es entendida mejor cuando se analiza la estructura y el estadode ésta en el sistema alimentario.4.1.1. Estructura El agua posee propiedades anómalas y muy diferentes a las de compuestossimilares, un menor peso molecular, puntos de fusión y ebullición muy diferentes alos esperados. Se sabe que tanto el punto de fusión como el de ebullición sondirectamente proporcionales al peso molecular de las sustancias, sin embargo en elcaso del agua esta regla no se cumple. Estas propiedades anómalas se atribuyen ala estructura química del agua, la cual posee fuerzas de atracción que producen unacohesión interna muy importante. La molécula del agua no es lineal, es altamente polar, constituida por dosátomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. Los seiselectrones de valencia del oxígeno en la molécula del agua están hibridizados acuatro orbitales sp3, que se elongan en las esquinas de tal forma que deforman lamolécula, dando origen a un tetraedro imaginario. En esta molécula se tienen dosorbitales unidos covalentemente en un ángulo de 105° y dos orbitales libres. Cadamolécula de agua esta coordinada tetrahedricamente con otras cuatro moléculas deagua a través de uniones con el hidrógeno. Los dos orbitales libres actúan comoaceptores de hidrógeno y los orbitales unidos como donadores de hidrogeno. Esto dacomo consecuencia que la energía requerida para romper los enlaces en la moléculade agua sea de 25 kJ/mol. Por otro lado la presencia de los dos donadores y los dosreceptores, permite asociaciones en un trabajo tridimensional estabilizado por lospuentes de hidrógeno. (7)4.1.2. Agua en estado líquido y en hielo El arreglo de las moléculas del agua ya sea en estado líquido o en forma dehielo aún esta en estudio. La hipótesis general que se maneja y se acepta, es que ladiferencia básica entre la estructura física del agua líquida y la del hielo es solamenteel grado y la duración de los puentes de hidrógeno que prevalecen entre sus 15
  16. 16. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASmoléculas. La vida promedio de los puentes de hidrógeno en el agua en estadolíquido es de 10-11, con un promedio de 3.6 moléculas. En el hielo la duración de lospuentes es mayor y mucho más estables. El agua en hielo, forma una estructuraformada íntegramente por moléculas de agua unidas a través del 100% puentes dehidrógeno, con un ángulo tetraedro de 109.5°.4.1.3. Actividad del agua En 1952 (Scott W.J.) llegó a la conclusión de que la calidad de los alimentosdurante el almacenamiento no dependía del contenido de agua, sino de la actividaddel agua. El término actividad de agua determina el grado de interacción del aguacon los demás constituyentes de los alimentos, y es una medida indirecta del aguadisponible para llevar a cabo las diferentes reacciones a las que están sujetos. Estefactor puede calcularse por medio de la siguiente ecuación: Aw = P/Po = %HR/100P = Presión de vapor del agua del alimento a temperatura T.Po = Presión de vapor del agua pura a temperatura T.% HR = Humedad relativa de equilibrio del alimento a la cual no se gana ni se pierdeagua. La relación entre el contenido de agua y la actividad de agua en un alimentose indica a través de isotermas de absorción del mismo. A contenido de aguasmenores al 50%, mínimos cambios en estos parámetros, indican un mayor cambioen la actividad de agua. Sin embargo la actividad de agua solo se puede aplicar a alimentos con bajocontenido de agua, ya que durante el almacenamiento estos alimentos no cambiantermodinámicamente, desde el punto de vista cinético. Por lo que se ha establecidoun nuevo concepto, que considera las propiedades físicas de los alimentos durante elcontacto con el agua.4.2. Formas del agua en los alimentos Antes de establecer la manera en que se puede determinar el contenido deagua en los alimentos, se requiere conocer como se encuentra ésta en los mismos,ya que en base a este conocimiento, se puede seleccionar el método más adecuado,así como qué es lo que en realidad se está estimando.El agua se encuentra presente en los alimentos en tres formas: 1. Como solvente para la dispersión molecular de cristales como el azúcar, sal y ácidos de bajo peso molecular o como un medio dispersante de macromoléculas hidrofílicas como proteínas, gomas y sustancias fenólicas, formando ya sea soluciones moleculares o coloidales. Esta es la que se considera como agua libre la cual retiene sus propiedades físicas y es el medio en el cual las sustancias están disueltas o dispersas. 16
  17. 17. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS 2. Adsorbida como una capa delgada, mono o polimolecular, en las superficies internas o externas de los componentes sólidos, por fuerzas moleculares o en capilares finos por condensación capilar. Esta agua se encuentra firmemente unida a sitios específicos de macromoléculas, como proteínas, almidón pectinas y celulosa, a través de puentes de hidrógeno. 3. En combinación química como agua de hidratación. Los carbohidratos como glucosa, maltosa, lactosa forman monohidratos estables, las sales como el tartrato de potasio también forman hidratos. En esas condiciones el agua presente en los alimentos se encuentra, enmayor o menor medida, combinada de alguna forma con los otros componentespresentes. La forma en que se encuentre presente ejerce un gran efecto en laspropiedades físicas y en la reactividad química del alimento. La reducción en elcontenido de agua por debajo del nivel en el que el equilibrio entre los otroscomponentes es independiente de la forma en la que esta agua se encuentra unida alas diferentes sustancias, originacambios irreversibles como la desnaturalización yprecipitación de proteínas, cristalización de azúcares y sales, y otros cambios.(8)4.3. Clasificación de los métodos para determinar el contenido de agua El agua está presente en la mayoría de los alimentos naturales y constituyehasta el 70% de su peso o aún más. En las frutas y hortalizas puede representar el90 o hasta el 95% de su peso. En la carne cocida, alrededor del 60%. Mientras queen los cereales como el trigo el contenido es de alrededor del 13.%. El contenido deagua en un alimento está grandemente influenciado por los otros elementos, por loque se han desarrollado una gran variedad de métodos los cuales son los siguientes:4.3.1. Métodos de secado Estos son los métodos mas comunes, se basan en la pérdida de peso quesufre la muestra al ser colocada dentro de un gabinete a temperatura controlada,generalmente entre 70 -130°C. Dentro del equipo que se utiliza se encuentran las estufas, estufas porconvección de aire, y las estufas a vacío. De éstas, se considera que la mejoralternativa es el empleo de las estufas a vacío, ya que con éstas se reduce latemperatura y el tiempo de secado, además de que permite analizar mayor variedadde alimentos. En las estufas convencionales normalmente se requiere tiempos de al menos8 horas a temperaturas de 105°C, para completar la remosión de agua, y tenerresultados confiables. Este equipo es mas conveniente para alimentos como losgranos, cereales y derivados. Sí se desea analizar productos cárnicos, serecomienda efectuar algunos pretratamientos a la muestra, generalmente es unpresecado, empleando alcohol ó bien mezclando la muestra con tierras diatomeas. Las estufas por convección de aire poseen más ventajas, que lasconvencionales, ya que como hay circulación de aire caliente, esto permite disminuírel tiempo, disminuyendo con ésto la desnaturalización de compuestos y pérdida de 17
  18. 18. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAScompuestos volátiles. Se considera que los resultados son más confiables por lo quese utilizan también en granos, cereales y derivados, así como en productos cárnicos,recomendándose también pretratamientos para la muestra. En el caso de las estufas a vacío, el tiempo es mucho menor, y lastemperaturas, por debajo de los 70°C. Con este equipo se puede llegar a determinarhumedad en alimentos como el aguacate, nueces, alimentos ricos en grasas;tambien productos cárnicos y cereales y derivados. En este caso se debe tenercontrol sobre el vacío, ya que cuando se aplica el vacío inadecuado, puede ocasionarla explosión de la muestra.Existen varios factores que tienen influencia en la exactitud de los métodos desecado, para la determinación de humedad, entre los cuales se tienen: - Es dificil eliminar toda el agua. La retención de agua ya sea por adsorción, oclusión o combinación química hacen que la remosión completa por vaporización sea difícil. Cantidades variables de agua absorbida pueden retenerse por los coloides y se retienen también cantidades variables de agua de cristalización por diferentes sustancias como maltosa, lactosa o rafinosa bajo diferentes condiciones de secado. El químico no puede estar seguro, aún cuando no exista una pérdida en peso por secado en estufa, que la cantidad exacta retenida se encuentre en forma hidratada o como agua unida coloidalmente. La humedad residual puede estar presente al final del período de secado en cantidades variables dependiendo de la temperatura, presión de vapor de agua y de las características de sorción de agua del alimento. La remosión de agua del material orgánico coloidal esencialmente involucra el desplazamiento de un equilibrio entre una superficie coloidal a un nuevo equilibrio determinado por la presión y la temperatura. El contenido final de humedad en equilibrio puede ser apreciable en alimentos higroscópicos cuando la atmósfera de la estufa contiene vapor de agua que no es removido. La velocidad a la que este equilibrio se alcanza también varía con el material y condiciones de secado. - Durante el secado pueden formarse barreras físicas que limitan la difusión del agua o vapor de agua del interior del alimento a la superficie de evaporación, cambiando la velocidad de dicho secado (formación de películas que impiden evaporación de agua). También estas barreras pueden formarse debido a la aplicación del calor directo sobre la muestra. Para reducir el efecto de las barreras físicas se recomienda mezclar la muestra con arena, asbesto, piedra pómez o cualquier otro material inerte, con el fin de aumentar la superficie de exposición al secado o bien realizar un presecado a baja temperatura seguida de un secado a una temperatura más alta. - La extrema sensibilidad de algunos constituyentes, particularmente azúcares, a descomponerse entre 70o y 100oC con la evolución de agua y otros constituyentes volátiles. Usualmente la descomposición es apreciable antes que se complete el secado. En adición a la descomposición de azúcares y otros constituyentes, las reacciones químicas entre dichos constituyentes de los alimentos pueden originar cambios en el peso. La inversión de sacarosa 18
  19. 19. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS en productos ácidos puede llevarse a cabo trayendo consigo una reducción en el contenido de humedad; hidrólisis de esteres también pueden reducir el contenido de humedad. - La presencia de otras sustancias volátiles, diferentes al agua, por ej. alcohol, ácidos volátiles como el acético, aceites esenciales etc. - La capacidad de muchos constituyentes de los alimentos de absorber oxígeno durante el secado por ej. ácidos grasos insaturados, taninos, compuestos fenólicos y otros constituyentes oxidables de frutas y de productos de azúcar impuros. - Absorción de agua de la atmósfera durante el pesado de la muestra seca, lo cual puede dar origen a errores apreciables ya que los residuos secos son higroscópicos y deben pesarse rápidamente o en recipientes cerrados o bien mantenerse en desecador. Considerando todos estos factores, en los métodos de secado comunmenteusados, la preparación del material a secar, el peso de la muestra y las condicionesde secado varían, dependiendo del producto a analizar.(9)4.3.1.1. Preparación de la muestra Las muestras se preparan para la determinación de humedad, en una granvariedad de formas. Los productos líquidos como bebidas, vinos, jarabes o purésusualmente se mezclan y se lleva a cabo un presecado antes del secado final. Estepresecado puede ser simplemente la evaporación de 20-50 mL del líquido a unaconsistencia viscosa en un baño de agua. Estas condiciones de presecado no estánespecificadas con precisión y cuando se fija el período de secado final puede originarerror. Las muestras de frutas y productos derivados se homogenizan hasta obteneruna pasta umiforme así como la carne y productos marinos. En el caso de cereales oalimentos deshidratados con un contenido de humedad debajo del 10%, el tamañode partícula afecta la determinación de humedad por lo que se recomienda que lamolienda sea lo suficientemente fina para pasar a través de una malla de 30 mesh.Para extender la muestra uniformemente en el fondo del platillo utilizado, enmuestras como jarabes o melazas pueden adicionarse sustancias inertes comoasbesto, piedra pómez o arena, mezcladas con el producto a secar, para incrementarla superficie de evaporación y reducir la formación de películas.(5)4.3.1.2. Peso de la muestra El peso de la muestra usada, el diámetro y tamaño del platillo utilizado asícomo la forma de distribuír la muestra en el mismo, pueden afectar la velocidad de lapérdida en peso durante el secado y afectar los resultados cuando los alimentos sesecan por un período de tiempo definido. El peso de la muestra usado es tal que elpeso del residuo seco sea de 1 a 4 g. Con productos con un contenido de humedadde 10% o menos se pesan aproximadamente 2 g de muestra, éstos incluyen harinasde cereales, leche deshidratada, granos, huevo deshidratado, etc; entre 2.5 a 5g deharina de soya, huevo líquido, carne y productos cárnicos; 5a10 g de levadura fresca, 19
  20. 20. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASpescado y productos marinos y 20g de pulpas de frutas frescas y productossimilares. Los platillos usados pueden variar en diámetro: de 4 a 5 cm para muestraspequeñas y de 6 a 9 cm para muestras más grandes. También deben ser losuficientemente profundos para evitar la pérdida de material durante el secado,remosión de la estufa o durante el peso de la muestra seca (2 a 3 cm deprofundidad).4.3.1.3. Condiciones de secado Las temperaturas usadas para el secado varían de 70° a 130°C a presión de25 mm de Hg a la atmosférica. Debe procurarse que la temperatura de la estufa seauniforme de tal manera que en cualquier punto de la estufa sea la misma. Latemperatura no debe variar en 1°C de la establecida, con el fin de obener resultadoscomparables, estoes 70°C en estufa de vacío para muestras que se descomponenfácilmente, 100°C para muestras más estables como pescados, granos, carnes y130°C para cereales.4.3.1.4. Período de secado El período de secado es una función de la cantidad total de humedad,concentración relativa de azúcares y otras sustancias capaces de retener humedad osufrir descomposición y de la temperatura y presión de secado. El período de secadopuede variar de 6 a 12 horas, pudiendo reducir el tiempo de secado utilizandotemperaturas arriba de 100°C bajo condiciones que aseguren el paso rápido de aireseco caliente sobre la muestra, para remover la humedad antes de que se lleve acabo una descomposición apreciable. El período de secado recomendado varía de 6horas, para frutas secas y productos derivados, a 4 horas para productos de tomatepresecados. Solo cuando se secan frutas secas a 70°C, bajo vacío, puré de tomatepresecado a 70°C, harinas a 130°C y leche y crema a 98-100oC, se establece untiempo de secado específico. Ademas de las estufas, hay otro equipo que también es considerado comométodo de secado, que viene siendo el de la termobalanza (Figura 3.4) en la que selleva a cabo el secado mediante una lámpara de infrarrojo la cual está conectada auna balanza de torsión con una escala donde se lee directamente el contenido dehumedad, como se muestra en la figura 3.5. Este método es muy rápido, pudiendoobtenerse resultados en un período de tiempo de 10 a 20 minutos, dependiendo deltipo de muestra analizada. Este método es muy empleado durante los procesos dedeshidratación en la industria alimentaria, para llevar un control del proceso.4.3.2. Método de destilación directa Se determina el agua liberada por medio de una destilación continua,empleando un solvente inmiscible en agua. Este método se desarrolló originalmentecomo método rápido de exactitud suficiente para usarlo en control de calidad y es elindicado para distinguir entre materia volátil o humedad aparente y contenido real deagua, como es el caso de las especias que contienen aceites volátiles. 20
  21. 21. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS La temperatura de destilación esta determinada por el solvente que seemplee, existiendo varios y cada uno con caracteristicas diferentes. Dentro del tipode solventes que se pueden emplear están:Xileno 137-140°C Punto de ebullición muy altoBenceno 80°C Adecuado para especiasTolueno 111°C Adecuado para productos hortícolasTetracloruro 77°C Es de los más caros El principio en que se basa el método es que el punto de ebullición delsolvente utilizado es diferente al del agua, además de que es inmiscible, por lo que alefectuarse el calentamiento destila primero el que posea el menor punto deebullición, recogiendo el agua en un receptáculo graduado donde se leedirectamente el volumen de agua contenida en la muestra. El solvente queda en laparte superior y el agua en la inferior. Al momento de efectuar la determinación se debe considerar el tipo dealimento a evaluar, este método es más recomendado para alimentos con altocontenido de agua, pero bajos en lípidos, como la mayoría de las frutas y hortalizas;también puede aplicarse a alimentos ricos en compuestos responsables del olor ysabor, como las especias (ajo, cebolla, canela). Este método no es muyrecomendado para harinas, debido a que al mezclarse ésta con el solvente se puedeformar una masa, y el solvente quedar ocluído dentro de ésta, y al empezar elproceso de la destilación pueden formarse barreras físicas que impidan la extraccióndel agua.4.3.3. Métodos químicos Este metodo tiene como base la propiedad del agua de reaccionar conalgunos compuestos químicos y dar origen a compuestos coloridos, producción decalor ó bien precipitados. Estos métodos son aplicados a alimentos como las grasas y aceites, cafétostado, productos de confitería, frutas secas, ya que la mayoría de estos poseenbajo contenidode humedad, además de que poseen otros compuestos que puedeninterferir en la determinación si se aplicasen los métodos de extracción, mencionadosanteriormente, como ricos en azúcares, sabores, grasas.4.3.3.1. Metodo de Karl – Fisher Este método fué propuesto por Fischer en 1935. Se basa en la reducción del I 2por el SO2 en presencia de agua y una base como la piridina y es particularmente útilpara la determinación de pequeñas cantidades de agua (alrededor de 0.1%). Tiene como base la siguiente reacción química, descrita por Bunsen en 1853: 2 H20 + SO2 + I2 → H2SO4 + 2 HI 21
  22. 22. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS El reactivo de Karl Fischer, que es una solución de I 2, SO2 y piridina enmetanol anhidro, se añade a la muestra. En el casode que sea sólida se hace unaextracción del agua presente en ella usando metanol anhidro. La reacción básica fuedescrita por Mitchell en 1951. El contenido de agua en la muestra se determina mediante una titulación, enla que se mide el volumen de la solución de Karl Fischer requerida para alcanzar elpunto final, que se pone de manifiesto por un exceso de iodo. En este caso el vire delcolor es a marrón, y cuando se utiliza como indicador azul de metileno el punto finales la aparición de un color verde. Otras formas de detectar este punto final es através de lecturas en el espectrofotómetro o bien electrométricamente.Para poder realizar esta determinación se requiere tomar en cuenta algunasconsideraciones: - En la práctica, la ecuación no es estrictamente esteoquimétrica por lo que tanto la técnica como los reactivos deben de ser estandarizados antes de efectuar la determinaciones, para asegurar con ésto que los resultados que se obtengan sean reproducibles y confiables. - Debido a que lo que se desea determinar es agua, es importante asegurar que los reactivos sean anhidros. - Se debe de tener mucho cuidado al manejar los reactivos ya que son altamente corrosivos y explosivos. - Cuando la cuantificación se efectua por titulación, se debe utilizar un equipo especial, protegido del medio ambiente. - Al efectuar la extracción debe hacerse a reflujo y a temperaturas bajas. - En este método interfieren los aldehídos y cetonas porque forman acetales con el metanol, el ácido fórmico se deshidrata y el ácido bórico se esterifica. - La clase de alimento a analizar y el tamaño de partícula usado también pueden influír en los resultados.4.3.3.2. Método del carburo Es un método rápido que se basa en la reacción del agua con carburo decalcio donde se produce acetileno: CaC2 + 2H2O → CHºCH + Ca(OH)2 La cantidad de acetileno puede determinarse cuantificando el cambio enpresión, dentro de un sistema cerrado, presuponiendose que la variación en presión 22
  23. 23. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASes directamente proporcional al contenido de agua; o bien colectando el gasacetileno y midiendo su volumen. También puede considerarse la disminución depeso de la muestra después de que se ha llevado a cabo la reacción.4.3.3.3. Método del bromuro de cobalto En este método se toma como base el que al mezclarse agua con una sal debromuro de cobalto, forma un precipitado, por lo que la cuantificación del contenidode agua se efectua a través del peso del precipitado obtenido. Este método es masrecomendable para productos como el azúcar.Método del cloruro de acetiloLa base de este método es que al reaccionar el agua con el cloruro de acetilo seproduce ácido. La reacción base es la siguiente: H2O + CH3COCl → CH3COOH + HClMétodo empleado para alimentos grasos, como la mantequilla, margarina, aceites yespecias secas.4.3.4. Métodos físicos Los métodos físicos tienen como base la propiedad que posee el agua pura demanifestar algunas características físicas, como la de la conductividad eléctrica, ladesviación de la luz. Existen varios métodos basados en alguna propiedad física delagua, a continuación se mencionan algunos de ellos:  Métodos eléctricos Se mide la conductividad o resistencia de un alimento colocado en un circuitoeléctrico. En este método se asume que los valores de resistencia son por efecto delagua, y que los otros componentes poseen un efecto mínimo sobre este parámetro. Para efectuar la determinación de humedad por este método, se requiere deun equipo especial, con sensores específicos para cada alimento, por lo que se debeconsiderar laCon este método no se requiere que el alimento sea homogenizado,sino que la determinación se efectúa con el alimento entero, por ejemplo al vender ocomprarse un lote de frijoles, se requiere establecer el contenido de agua presenteen el grano, en forma rápida y precisa, ya que en base a ésto es el precio del frijol.En este caso se muestrean unos 200 g del lote, se pasan a través del Steinlite y ésteproporciona el contenido de humedad presente en el grano en cuestión de segundos,esos 200 g pueden ser regresados al lote, ya que no sufrieron ningun tipo detransformación. 23
  24. 24. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS  Densinómetros Por este método se cuantifican los sólidos totales presentes en los alimentos,determinándose el porciento de agua por diferencia. No requiere de equipo muysofisticado, ya que se emplean picnómetros, termómetros y balanzas. Este métodoes aplicable a alimentos líquidos o semilíquidos, como leche, jugos de frutas, jarabes,purés de tomate, salmueras. En todos éstos se establece que la variación endensidad dependerá del contenido de sólidos presentes en la muestra y éstos a suvez dependen del contenido de agua en la misma.  Refractómetros En éste se evalúa el índice de refracción presentado por la muestra alcolocarse una o dos gotas de esta sobre un plano al que se le dirige un rayo de luz.Esta desviación se establece que está determinada por la concentración de sólidossolubles presentes en el alimento. Este método se considera más rápido, seguro yreproducible que el anterior, además de ser más práctico. Puede aplicarse aalimentos como las frutas, productos derivados de frutas, jarabes, mieles, dulces yleches.  Polarimétrico Se mide la rotación óptica de los compuestos a una determinada longitud deonda. Se requiere de un polarímetro, y además de evaluar concentración se puedeestablecer tipo de compuesto, ya que la rotación dependerá del tipo de compuesto aanalizar.  Infrarrojo La base de este método es la medición de la absorción a unadeterminadalongitud de onda, que detecte las vibraciones moleculares del agua.Longitud de onda:1) 3.0 y 6.1 mm, son los modos fundamentales donde se detectan las vibraciones delas moleculas de agua.2) 1.9 mm, es la banda de absorcion.3) 1.45 mm, primer sobretono de la parte OH de la molecula. Es un método muy sensitivo debido al tipo de lampara que se usa, Tugsteno,ademas del detecto de sulfito y el diseño electronico que posee. Dentro de las investigaciones que se han realizado, se ha establecido losiguiente:Granos y semillas, se detectan a longitudes ente 0.7-2.4 mm. 24
  25. 25. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS Frutas y Vegetales, se ha observado que es un método rápido y espcífico parafrutas y vegetales secos y especias, al compararse con la determinación en estufa alvacio. En productos carnicos se ha detectado que hay interferencia por el porcientode grasa.  Resonancia Magnetica Nuclear (NMR) La NMR, es otro sistema que se ha utilizado más con fines de investigación,en la busqueda de nueva alternativas para establecer el contenido de humedad enlos alimentos, que con fines prácticos. Se parte del hecho de que el NMR es como lahuella digital de una molécula. El equipo de NMR consta de lo siguiente:1) Oscilador de radiofrecuencia2) Magneto3) Detector de radiofrecuencia. Los atómos de un nucleo poseen diferentes campo mangetico. La evaluaciónse basa que cada nucleo genera un campo distinto de campo magnetico con unoscilador a una frecuencia fija. El aparato se calibra conta una molecula de agua pura. El método dependeráde la energía de radiofrecuencia de la molecula.  Cromatografía de Gases Este método se basa en que el agua se puede extraer utilizando un solventeorgánico, y que su molecula puede ser transformada a su fase gaseosa. Este sistema presentea algunas ventajas:1) El agua se extrae en forma eficientemente, por lo que se asegura la cuantificaciontotal de esta en el alimento.2) El extracto va a contener substancias que no alteran el pico del agua, por lo quese asegura que lo que se está cuantificando es realmente el agua.Análsis1) 15 g de muestra se mezclan con 100 mL de una solución de metanol absoluto ybutanol.2) Se deja reposar por 15 segs.3) Se toman alicuotas de 2 mL y se inyectan al cromatografo de gases.4) A los 5 min de corrida sale el pico del agua.Este sistema se ha aplicado con exclentes resultados a una gran variedad dealimentos.(3) 25
  26. 26. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS4.4. Reporte de resultados obtenidos en la determinación de humedad Los resultados obtenidos en las determinaciones de humedad se reportan yasea como humedad, agua o sólidos totales. No existen reglas plenamenteestablecidas en una instancia particular, pero los siguientes comentarios representanuna guía:  Humedad se usa principalmente para polvos, donde la cantidad de agua presente es relativamente pequeña, como en harinas, azúcar, etc.  Agua es más comun cuando la cantidad de agua presente es relativamente alta, como en alimentos frescos, salchichas y quesos.  Sólidos totales se usa más a menudo para líquidos, como vinagre, bebidas alcohólicas, leche, jugos de frutas, etc.El contenido de la humedad se calcula de la siguiente manera. (( Pm − ( P − P1)) % Humedad = x100 PmDonde: P= Peso constante de la capsula con materia seca P1 = Peso inicial de la capsula. Pm = Peso de muestra. 26
  27. 27. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS5. CENIZAS5.1 Definición Residuo inorgánico que queda después de incinerar un material orgánico. Elcontenido de cenizas indica la concentración de minerales totales presentes en elalimento.Cuando los alimentos y productos alimenticios se calientan a temperaturas entre500°- 600°C, el agua y otros componentes volátiles se desprenden como vapores ylos constituyentes orgánicos se oxidan en presencia del oxígeno del aire a dióxido decarbono y óxidos de nitrógeno y también se eliminan junto con el hidrógeno comoagua. El azufre y el fósforo presentes se convierten en sus óxidos y si no estánpresentes cantidades suficientes de elementos alcalinos o alcalino térreos, puedenperderse por volatilización. Los constituyentes minerales permanecen en el residuocomo óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos y cloruros, dependiendo de las condicionesde incineración y de la composición del alimento. Este residuo inorgánico constituyela ceniza de los alimentos. Los constituyentes de las cenizas incluyen potasio, sodio, calcio y magnesio,que están presentes en relativamente grandes cantidades, así como pequeñascantidades de aluminio, fierro, cobre, manganeso y zinc, arsénico, iodo, flúor y otroselementos presentes en cantidades traza. La incineración puede llevarse a cabo sobre una flama, en una mufla, en unsistema cerrado en presencia de oxígeno o por digestión húmeda en presencia deácido sulfúrico, nítrico y perclórico, solos o en mezcla. El término ceniza se usa solopara el residuo de la incineración bajo presión atmosférica. Es importante establecer el contenido de cenizas en un alimento por diversasrazones, dentro de las cuales se pueden mencionar:  Ayuda en el establecimiento del valor nutritivo de un alimento.  Puede ser indicativo de calidad, por ejemplo: harinas y azúcar, indica grado de refinamiento; gelatinas, ayuda a establecer sus propiedades funcionales; mermeladas, contenido de fruta; vinagre, origen; especias, impurezas.  A partir de las cenizas pueden detectarse algunos compuestos tóxicos, como metales pesados, la adición de conservadores en exceso.  El contenido de cenizas sirve como un índice del metabolismo de levaduras y en la producción de ellas la cantidad y composición de la ceniza se usa como un criterio para el control del proceso.  La incineración de material de origen vegetal, particularmente ciertos cortes, se reconoce como un instrumento útil para determinar la naturaleza y distribución de los minerales en las plantas.  La determinación de cenizas también es necesaria en la preparación de muestras para el análisis de minerales, ya sea los que se encuentren 27
  28. 28. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS normalmente en el alimento o como sales metálicas presentes como contaminantes de superficies corroídas, que pueden pasar al alimento durante el proceso. El propósito para el cual se prepara la ceniza, los constituyentes particulares adeterminar y el método de análisis a usar determinan la naturaleza del procedimientopara cenizas.5.2. Métodos de incineración La eliminación de la materia orgánica puede realizarse de diferentes formas,las mas conocidas son:a) Incineración de la muestra mediante el uso de un mechero, aunque puede efectuarse ésta empleando una parrilla eléctrica, la incineración en esta ocasión es parcial, ya que no se alcanza a quemar toda la materia orgánica, esta forma de incineración es utilizada normalmente como pretratamiento de la muestra.b) Empleando un sistema cerrado, como la mufla, con este equipo se alcanzan temperaturas superiores a los 800°C, lo cual permite asegurar la incineración total de la materia orgánica, las temperaturas empleadas normalmente son entre 500- 600°C, esta forma de incineración es la mas común.c) Otra forma de eliminación de la materia orgánica es mediante la combustión de ésta empleando ácidos fuertes, como el sulfúrico, nítrico y perclórico, en ocasiones este método se emplea para la determinación de minerales específicos, como el fósforo, que posee la característica que sí se incinera la muestra en la mufla, éste puede transformarse en su sal, y es difícil la separación posterior.d) En otras ocasiones se hace quemar la muestra con los ácidos y después se incinera, como protección de la misma, se debe evitar que haya volatilización o transformación de compuestos inorgánicos, y en otras ocasiones se mezclan las cenizas con ácido para asegurar la eliminación del total de la materia orgánica ó bien la separación de algún mineral en particular y poder después precipitarlo.5.3. Contenido de Cenizas en Algunos Alimentos El contenido de cenizas, al igual que el de agua y de todos los constituyentesde un alimento, varía de un grupo de alimentos a otro, incluso dentro del mismogrupo, se pueden apreciar estas variaciones, el contenido depende del origen delalimento ó del procesamiento al que haya sido sometido.5.3.1 Tipos de cenizas Se pueden obtener Cenizas Totales, Cenizas Solubles e Insolubles, CenizasAlcalinas, dependiendo de lo que se esté evaluando, ya que cada una de ellas sonempleadas para establecer un determinado control.5.3.1.1 Cenizas totales Esta determinación indica el contenido de minerales totales en un alimento,empleado generalmente como un índice de valor nutritivo, también sirve como unindicador de calidad. El contenido de ceniza se determina por la pérdida en peso quese lleva a cabo durante la incineración de la muestra a una temperatura lo 28
  29. 29. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASsuficientemente alta para que toda la materia orgánica se pierda por volatilización yse obtenga un residuo de color uniforme, blanco o gris, ocasionalmente rojizo overde, libre de partículas sin calcinar o grumos de carbono. Cada alimento tiene sus especificaciones en cuanto al tiempo y temperaturade incineración, así como las recomendaciones para efectuar la determinación.Ejemplo: en las frutas se recomienda presecarlas y después incinerarlas a 525°C por2.5 h; los cereales se recomienda prequemarlos y luego incineralos a 550°C por 2 h;en los productos marinos se aconseja mezclar primero la muestra con ácidosulfúrico, mismo tiempo prevenir la fusión de la ceniza y que quede carbón ocluído.Las cenizas se obtienen humedeciendo las muestras con soluciones de estoscompuestos para posteriormente incinerar a temperaturas elevadas por corto tiempo,por ej. 30 minutos a 800 oC, realizando al mismo tiempo un blanco cuando se usa lasolución de acetato de magnesio.5.3.1.2. Cenizas solubles Método empleado principalmente para establecer el contenido de fruta enproductos como mermeladas, jugos, jaleas, atc. Se basa en que los azúcaresprovenientes de las frutas son solubles en agua, y cuando se elaborar productosderivados de estas, como mermeladas, se adicionan además gomas y pectinas. El procedimiento general consiste en disolver 300 g de la muestra en 2 L deagua, este paso es con el fin de solubilizar a los azúcares; después se calienta por 1hora, esto tiene como objeto facilitar la disolución de la muestra; se toma una alicuotade 100 mL y se evapora a sequedad, en esta parte se elimina el agua y el residuoque queda son los azúcares que se solubilizaron, por último se incinera atemperaturas no mayores de 525°C. Los valores por ejemplo, reportados, para jalea de durazno es 0.49%, de piña0.43% y de fresa 0.46%.5.3.1.3. Cenizas insolubles Este método es empleado principalmente para establecer la adición dematerial mineral en productos como azúcares y productos de frutas. Basándose en elhecho de que algunos agentes blanqueadores ó bien conservadores son insolublesen agua. Para esta determinación se parte de cenizas, las cuales se disuelven en aguacaliente por 5 min. Luego se filtran en papel libre de cenizas, posteriormente seincineran.5.3.1.4. Cenizas insolubles en ácido Establece el índice de material arenoso en hierbas y especies. Se basa en queproductos como la sílica son insolubles en ácido. Primeramente se obtienen las cenizas, éstas se disuelven en ácido clorhídrico,se calientan a temperaturas bajas por 5 min, se filtran y posteriormente se lava elresiduo con agua caliente , para eliminar cualquier residuo soluble, se incinera y seestablece el % de cenizas insolubles en ácido. 29
  30. 30. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS5.3.1.5. Cenizas alcalinas Este método se basa en que algunos productos presentes en alimentos comoel té, café ó condimentos, así como las frutas, producen carbonatos alcalinos. Laalcalinidad de la ceniza se debe a la presencia de las sales de ácidos orgánicoscomo el cítrico, málico o tartárico los cuales durante la incineración se convierten ensus carbonatos. En este método se parte del filtrado de las cenizas insolubles, titulándose ellíquido con ácido súlfurico 0.1N y naranja de metilo como indicador.5.4. Procedimientos especiales Durante la incineración puede haber transformación de compuestos quealteren los resultados, como que las sales orgánicas se transformen en óxidos ócarbonatos, fosfatos ó sulfatos, también puede haber pérdida de compuestos porvolatilización, por lo que se recomiendan algunos pretratamientos especiales,dependiendo del objeto del análisis de la cenizas ó del alimento a evaluar. Algunos de los objetivos de estos procedimientos especiales son el deprevenir la pérdida de material como iodo y cloruros, preparar al material parasubsecuentes determinaciones ó para obtener cenizas completamente libres demateria orgánica.5.4.1. Cenizas sulfatadas El objetivo de éstas es el de reducir las pérdidas por volatilización decompuestos como cloruros, carbonatos, metales alcalinos y también el de favorecerla ignición de material, sobre todo de origen animal. El procedimiento general que se sigue es el de mezclar la muestra con ácidosúlfurico concentrado y calentar la muestra hasta que esté completamentecarbonizada; posteriormente se incinera en una mufla a 500°C. Se recomienda,después de enfriar volver a disolver las cenizas con ácido, secar a baño maría yreincinerar a 550°C.5.4.2. Cenizas carbonatadas El objetivo de este tratamiento es el de prevenir la pérdida de compuestoscomo sulfitos y el de facilitar la obtención de cenizas libres de carbón. Este métodose basa en que el carbonato de amonio va a reaccionar con el oxido formado y va aliberar al carbonato, facilitando con ésto su eliminación total. Para obtener estas cenizas primero se incinera a 500°C, después de enfriar,se mezclan estas con carbonato de amonio, se evapora a sequedad, se vuelve areincinerar a 525 - 550°C.(3)5.5. Reporte de resultadosEl contenido de la ceniza se calcula de la siguiente manera. Pf − Pi % Ceniza = = x100 Pm 30
  31. 31. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASDonde: P t = Peso del crisol + el peso de la muestra (2g) P i = Peso inicial de la capsula. Pm = Peso de muestra. Pf = Peso Despues de la Mufla.6. GRASAS6.1 Definición Los lípidos usualmente se definen como compuestos que son insolubles enagua y solubles en solventes orgánicos, por lo que son un grupo de compuestos deestructura heterogénea del que las grasas y los aceites son los representantes másimportantes, siendo además muy abundantes en la naturaleza. Están formados porcarbono, oxígeno e hidrógeno y en ciertos casos también pueden contener fósforo ynitrógeno. Como ya se mencionó, los lípidos abarcan una gama muy amplia decompuestos cuya clasificación se hace al dividirlos en tres grandes grupos en funciónde su estructura química: Lípidos simples (ésteres de ácidos grasos y alcoholes);Lípidos compuestos (fosfolípidos; glicolípidos; lipoproteínas); compuestos asociados(ácidos grasos; alcoholes; hidrocarburos; vitaminas liposolubles). El material graso que se extrae de los tejidos vegetales y animales porsolventes como el alcohol, éter, hexano, acetona, cloroformo, benceno u otrossolventes orgánicos, generalmente representa una mezcla compleja. La mezcladepende del tejido extraído y usualmente contiene representantes de algunas otodas las clases de compuestos orgánicos como: grasas, ceras, fosfolípidos,glicolípidos y esteroles o bien productos de hidrólisis de algunos de ellos. De acuerdo con Kummerow (1960), los lípidos poseen al menos tres funcionesimportantes en los alimentos: culinarias, fisiológicas y nutritivas. La propiedad deellos para acarrear olores y sabores y su contribución a la palatabilidad y textura dealgunos alimentos son ejemplos de la primera función. Como los lípidos son unmedio rápido de transferencia de calor se ha incrementado su uso en lasoperaciones comerciales de freído. En el organismo se utiliza como reserva de energía, localizándose en el tejidoadiposo (tejido subcutáneo de la cavidad abdominal y tejido conectivo intermuscular),son constituyentes estructurales de la membrana celular e intervienen en laregulación de algunas funciones metabólicas, también actúan como aislante yprotección de órganos vitales. Por otra parte los lípidos dietarios proveen el ácidolinoleico esencial y ayudan en el transporte de vitaminas liposolublesnutricionalmente esenciales. En los alimentos los lípidos se encuentran ampliamente distribuidos y lamayoría los contienen. Las frutas y vegetales no son ordinariamente fuente delípidos, conteniendo algunos de ellos de 0.1 a 1% de lípidos totales. Algunas frutas yvegetales contienen cantidades mayores de estos compuestos, por ejemplo: el 31
  32. 32. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASaguacate contiene 20%, la aceituna el 19%, las nueces contienen más del 50%, perolos alimentos naturales que proporcionan grandes cantidades de estos compuestosson productos de origen animal como carne, huevo, leche y sus derivados.El análisis de lípidos involucra:  1 Extracción y determinación del contenido de lípidos así como su composición.  2 análisis de los lípidos extraídos basados en sus propiedades físicas y químicas.6.2. Procedimientos generales para la extracción de lípidos Para la cuantificación y extracción de lípidos se pueden utilizar diferentesmétodos: Extracción húmeda (Babcock, Gerber, Roese-Gottlieb); Extracción seca(Intermitente, Continua); Extracción en frío.6.2.1. Extracción húmeda Generalmente estos métodos son específicos para alimentos líquidos. Uno delos más antiguos es el de Babcock que se usa para la determinación del porcentajede grasa en leche y productos derivados.a) Método de Babcock. En este método la muestra medida se coloca en un frascoespecial que contiene una columna calibrada, para posteriormente tratarse con ácidosulfúrico concentrado que destruye la capa proteica que rodea a los glóbulos degrasa, permitiendo la unión de éstos. Después se calienta ligeramente y se centrifugapara efectuar la separación completa de la grasa y la fase acuosa, se añade aguapara forzar el paso de la grasa dentro de la columna calibrada donde se leedirectamente el volumen de grasa separado y a partir de él se calcula el porcentaje. Las recomendaciones que se dan de este método son que el ácido empleadodebe poseer una gravedad de 1.82 a 1.83; la muestra debe calentarse a 60°C; lagrasa extraída debe ser de color amarillo oro, clara y estar completamente separadade la parte color chocolate.Este método presenta algunas desventajas, debido a la utilización del ácido sulfúricoconcentrado el cual carboniza la lactosa y esto puede provocar interferencias en lalectura de la columna calibrada.b) Método Gerber. Este es una modificación del Babcock, la finalidad es la extraer lagrasa pero sin carbonizar a la lactosa para lo cual se adiciona alcohol isoamílico queademás mejora la separación de la grasa sin necesidad de adicionar agua. El equipoque se utiliza consiste de butirómetros de vidrio y de una centrífuga Gerber aunquepuede utilizarse la centrífuga Babcock con adaptadores para dichos butirómetros. Las recomendaciones son las mismas que las del Babcock. Este método esde 2 a 3 veces más rápido que el Babcock. 32
  33. 33. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASc) Método de Roese-Gottlieb. Este método se usa también para la determinaciónde grasa en productos lácteos y se recomienda para muestras con alto contenido deazúcares, como es el caso de la leche condensada. En este método la muestra medida se trata con una solución de etanol-hidróxido de amonio y después se extrae con una mezcla 1:1 de éter etílico y éter depetróleo. El éter que contiene la grasa disuelta se decanta a un pesa filtro y se repitela extracción, se evaporan los solventes y se determina la grasa extraída. La solución de hidróxido de amonio neutraliza cualquier ácido presenteademás de solubilizar a la proteína que se precipita con el alcohol el cual a su vezpor ser soluble tanto en agua como en éter provee el medio en el que el éter se poneen contacto íntimo con la grasa, facilitando la extracción. El éter de petróleo reduce lasolubilidad del agua en el éter etílico y previene la disolución de otro material nograso como la lactosa. Para llevar a cabo estas extracciones se utiliza el tubo de Mojonnier o deRöhrig.6.2.2. Extracción seca Se debe secar antes la muestra, se aplica a cualquier tipo de alimento, ya seade origen animal ó bien de origen vegetal y el solvente utilizado debe ser anhidro.Para llevar a cabo esta determinación el material seco se sujeta a una extraccióncontinua (Método de Goldfish) o intermitente (Método de Soxhlet) con un solventeadecuado. El contenido de grasa reportado por ambos métodos se denomina grasa crudao extracto etéreo (cuando el solvente utilizado es éter de petróleo o éter etílico) yrepresenta el contenido de lípidos extraíbles, siendo la distribución de éstos muyvariable.a) Extracción continúa. Se emplea un aparato denominado Goldfish. Este métodose caracteriza porque el solvente está en contacto continuo con la muestra, seemplea un dedal poroso (de Alundum), el cual va a contener a la muestra. El dedalmas la muestra se coloca en el vaso de Goldfish, se adiciona el solvente y se montaen el aparato de extracción. Los solventes a utilizar pueden ser éter, hexano oacetona, controlando el calentamiento para evitar que se volatilice el solvente. Estemétodo es recomendado para productos cárnicos y pescados.b) Extracción intermitente. Se emplea el aparato Soxhlet, el cual es de vidrio conuniones esmeriladas para evitar la pérdida de vapores del solvente a utilizar. En estemétodo , durante el calentamiento el solvente se evapora pero es condensado yrecogido en el lixiviador que posee un sifón de tal manera que al llegar a undeterminado nivel el solvente en el lixiviador cae al matraz nuevamente, de ahí su 33
  34. 34. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASnombre, ya que el solvente está en forma discontinua en contacto con la muestra.Cada vez que el solvente cae, extrae la grasa. Los solventes que se emplean son iguales al del Goldfish (éter de petróleo, hexano, éter dietílico). Este método es más recomendado para cereales y semillas. Puede aplicarse a otro tipo de alimentos, como los cárnicos, aplicando un pretratamiento adecuado a la muestra, solvente y tiempo de extracción.c) Recomendaciones para los dos métodos: Debido a que las condiciones de extracción para la mayor parte de productos no pueden definirse con seguridad, se deja al criterio del analista el período de extracción, variando dicho período entre 6 y 16 horas. Sin embargo deben considerarse varios factores que determinan dicho período de extracción entre los que se encuentran:  Naturaleza del material que va a ser extraído - Velocidades comparativas a las que los componentes pasan a la solución. - Efecto de un componente sobre la solubilidad de otro. - Tamaño de partícula del material a extraer. Con respecto a este punto aún cuando se considera que entre menor sea el tamaño de partícula más eficiente será la extracción, para esta determinación no se recomienda una muestra finamente molida ya que puede pasar a través del poro de los dedales utilizados. Con el fin de evitar este error se recomienda envolver la muestra en un papel filtro, antes de colocarla en el dedal. - Cantidades relativas de los componentes más y menos solubles  Naturaleza del solvente - Difusibilidad - Poder de disolución  Superficie ofrecida al solvente  Velocidad a la que circula el solvente a través del dedal de extracción  Cantidades relativas de solvente y material a extraer6.2.3. Método de extracción rápida Método propuesto por Folch et al., (1957) para aislar y purificar lípidos detejidos animales por medio de una partición de fase de una mezcla terciaria decloroformo: metanol: agua. En 1959 este método fue modificado por Bleigh -Dyer. Lamuestra se homogeniza con una mezcla de cloroformo y metanol en proporcionestales que se forme el sistema miscible con el agua de la muestra. La dilución concloroformo y agua separa el homogenado en dos capas, la capa de cloroformo quecontiene todos los lípidos y la capa de metanol que contiene los compuestos nolipídicos. Se aísla la capa clorofórmica y se destila empleando un rota vapor, el cual 34
  35. 35. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASfunciona con vacío y temperatura no mayores a los 40°C, lo que evita dañar al lípido,por lo que posteriormente puede caracterizarse el lípido.6.2.4. Grasa por hidrólisisEn ciertos alimentos como huevos, productos de panificación, levaduras, harinas depescado, etc., la extracción directa con éter no extrae toda la grasa ya sea porque eléter no penetra suficientemente las partículas para extraer toda la grasa o porque lagrasa se encuentra combinada con otros constituyentes como las proteínas o loscarbohidratos y no está libre. Por ello es necesario llevar a cabo una desintegracióndel alimento calentando con ácido el cual además hidroliza las proteínas y alalmidón, destruye las paredes celulares y libera la grasa, siendo así más fácil suextracción.La determinación de grasa en huevos por este método se lleva a cabo pesando 2 gde muestra, se digiere con 10 ml de HCl concentrado si se trata de huevo líquido ocon 10 ml de HCl diluido (4+1) si se trata de huevo en polvo, por un período detiempo de 30 minutos en un baño de agua. Después se adicionan 10 ml de alcohol yse transfiere la mezcla a un tubo de extracción del tipo Mojonnier o equipo similarpara llevar a cabo la extracción con éter etílico y éter de petróleo, separando la capaetérea y evaporando los solventes para obtener la grasa, para de ahí calcular suporcentaje y reportarla como Grasa por hidrólisis.6.3. Análisis de grasas y aceites comestibles Los aceites y grasas comestibles son mezclas de triacilgliceridos (ésteres deácidos grasos con glicerol). Las grasas y aceites obtenidos de varias fuentes difierenuno de otro en sus propiedades físicas y químicas debido a que contienencantidades variables de diferentes ésteres. Algunos de ellos son sólidos, otros sonlíquidos, algunos poseen ácidos grasos saturados y otros insaturados. Porconsiguiente cada éster influye en alguna medida sobre las propiedades físicas yquímicas de una grasa o aceite, de acuerdo a la cantidad en que se encuentrepresente un determinado éster en esa grasa o aceite. Esas diferencias son las basesde las pruebas para su identificación. Debe entenderse que los acilglicéridos de las grasas o aceites no son ésteressimples donde los tres grupos hidroxi del glicerol están eterificados con el mismoradical ácido, sino que son mezclas de triacilgliceridos en las que diferentes radicalesácidos están eterificados con la misma molécula de glicerol. El análisis de grasas y aceites comestibles no se relaciona, como en otrosalimentos, con la composición en porcentaje sino con las propiedades físicas yquímicas que sirven como las bases para el análisis e identificación, establecer elgrado de pureza y también con la evaluación de la utilización de un aceite o grasapara un propósito dado. Las mezclas de grasas y aceites tendrán las propiedades delas grasas o aceites individuales que componen la mezcla. Las propiedades físicas yquímicas de una grasa o aceite varían dentro de ciertos límites y debido a la 35
  36. 36. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASvariación relativamente pequeña, se denominan constantes. Algunas de lasconstantes físicas más importantes son: color, gravedad específica, índice derefracción, punto de fusión, viscosidad, prueba de título y prueba del frío. Algunas delas propiedades químicas son: índice de iodo, índice de saponificación, índice deReichert Meissl, índice de Polenske, valor de Kirschner.6.3.1. Pruebas Físicas Las propiedades físicas de las grasas o aceites naturales se utilizan para suidentificación, generalmente se determinan varias de ellas con objeto derelacionarlas. La composición de las grasas no es constante sino que varíalentamente con el clima, variedad, nutrición, etc. Estas determinaciones se vengrandemente afectadas por la temperatura, por lo que es común encontrar losreportes de estas en relación a una temperatura dada. Previamente a cualquier análisis es necesario obtener una muestrarepresentativa del producto. Para cada grasa o aceite existen métodos especiales demuestreo bajo las diferentes condiciones del análisis, éstos pueden encontrarse enlos Métodos Oficiales de la American Oils Chemists Society (A.O.C.S.).Entre algunas de las pruebas físicas realizadas a los aceites se encuentran lassiguientes:a) Color.- Evaluación empleada para establecer la pureza del aceite (refinamientoadecuado). Para poderlo evaluar en forma objetiva se emplean aparatosespecializados, dentro de los que se pueden mencionar espectrofotómetros como elAgtron y Hunter Lab y tintómetros como el Lovibond. Cada uno de ellos tiene suespecificidad, siendo el más recomendado el tintómetro Lovibond, el cual funciona enbase a comparación con vidrios coloridos estándares. La escala de color para losaceites es la del amarillo-rojo, de acuerdo a la teoría del color. De las evaluaciones efectuadas a los aceites están la del Color, a través de laluz de transparencia (principalmente en aceites) y el Brillo, evaluándose a partir de laluz reflejada (aplicado a mantequillas y mayonesas).b) Gravedad específica.- Empleada en conjunto con otras pruebas para caracterizara las grasas y aceites. Por definición, gravedad específica es la relación que existeentre el peso del volumen de una sustancia, con respecto al peso del mismo volumende agua. Cuando se efectúa la determinación se debe de tomar la temperatura a lacual se realiza, ya que la temperatura a la que se reporta es de 15.5°C. Muchasgrasas no son líquidas a esta temperatura por lo que la determinación puede hacersea una temperatura más alta y corregirse por expansión usando el coeficiente deexpansión promedio de las grasas que es de 0.00064 usando la siguiente fórmula:P1 = Peso de la grasa o aceiteP2 = Peso de un volumen igual de agua 36
  37. 37. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICASto1= to - 15.5°Cto =Temperatura a la cual se pesa la grasa o aceite Para la determinación se emplea un picnómetro calibrado, perfectamentelimpio y seco, se recomienda lavarlo con mezcla crómico. El picnómetro se llena conagua recientemente hervida y fría a 15.5°C, recomendándose colocar el picnómetroen un baño con agua a 15.5°C por 30 min. Secar y pesar. Posteriormente elpicnómetro se lava con alcohol y con éter, dejar evaporar y pesar. Se llena elpicnómetro con aceite a 10°C, se coloca en un baño a 15.5°C por 30 min. Secar ypesar. Para el caso de las grasas primero hay que fundirlas colocándolas en un bañode agua a 40°C, y la determinación se efectúa a esa determinación. En este caso escuando se emplea el factor de corrección por temperatura (0.00064*t). La t indica losgrados arriba de la temperatura del agua. Por ejemplo la grasa se funde a 40°C, latemperatura del agua está a 15.5°C, hay 24.5°C arriba, al multiplicar los24.5*0.00064, da 0.01568, este valor se suma al que dio la relación entre picnómetrocon aceite/picnómetro con agua; si la relación fuese de 0.91950/0.99913, el valor deG.E. seria 0.92030, con el ajuste el valor de G.E. que se reportaría sería de 0.93598. La gravedad específica no varía mucho entre las diferentes grasas y aceites.Es un valor característico en la determinación de identidad o pureza de una grasa oaceite, es muy constante y hay una gran diferencia en la expansión del paso de unestado a otro. La gravedad específica de grasas y aceites comestibles se relaciona con elgrado de insaturación de los ácidos grasos que los componen y su peso molecularpromedio. Se incrementa conforme aumenta el grado de insaturación y disminuye elpeso molecular de los ácidos grasos. La oxidación de las grasas o aceites tambiénaumenta la gravedad específica.c) Índice de refracción. El índice de refracción es una constante muy útil en laidentificación de grasas y aceites y además puede usarse como prueba de pureza.Se relaciona con el número de insaturaciones y puede ser empleado como un controlen el progreso de una hidrogenación de aceites. El índice de refracción en las grasas se mide a 40°C y en los aceites a 20 o25°C en un butiro-refractómetro ó en un refractómetro de Abbé. Las lecturas tomadasa una temperatura diferente de la establecida (estándar) se corrigen utilizando elfactor 0.00038, por cada grado sobre 25 ó 40, cuando se usa el refractómetro deAbbé y de 0.55 para grasas ó 0.58 para aceites cuando se usa el butiro-refractómetrode acuerdo a la siguiente ecuación: R = R’ + K (T’- T) Donde: R = lectura reportada a la temperatura estándar R’= lectura obtenida a la temperatura T’ T’= Temperatura a la cual se hace la determinación T = Temperatura estándar K = 0.55 para grasas y 0.58 para aceites 37
  38. 38. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS El refractómetro de Abbé cubre rangos de índice de refracción de 1.3 - 1.7, esun análisis rutinario de grasas y aceites muy importante. Por otro lado un incrementoya sea en el grado de insaturación o en la longitud de la cadena de los ácidos grasosorigina un incremento en el índice de refracción. Así mismo cuando se hidrogena unaceite el índice de refracción disminuye linealmente conforme disminuye el índice deiodo, por esta razón se utiliza el refractómetro para seguir el progreso de lahidrogenación de un aceite.d) Punto de fusión. El punto de fusión es una propiedad física definida de un sólidopuro, puede usarse para determinar un criterio de pureza o bien para caracterizacióno reconocimiento de compuestos orgánicos. Una sustancia puede considerarse puracuando funde 1oC del punto de fusión correcto. Las grasas naturales son mezclas de triacilgliceridos con cantidades pequeñasde otras sustancias. Como es una mezcla no puede esperarse que tenga un puntode fusión bien definido, ésta se licua más pronto si los puntos de fusión de los otroscomponentes son más bajos o viceversa. La temperatura a la cual la grasa se licuatotalmente se considera el punto de fusión de la grasa e identifica el grado de purezade las grasas (sólidas). El método se aplica principalmente a las grasas animales y alas transformadas (margarinas). Los triacilgliceridos líquidos, o también mono y diacilglicéridos tienen lapropiedad de solidificar en diferentes formas cristalinas. Se conocen tres de ellas:alfa, beta y beta prima. La forma beta es la más estable y las formas más inestablespasan a la forma beta con el tiempo. El enfriamiento rápido del acilglicérido líquidoproduce la forma alfa mientras que el enfriamiento lento produce la forma beta. Las tres formas poseen diferentes puntos de fusión siendo el más alto el de laforma beta y el más bajo el de la forma alfa, por lo que es necesario asegurarse,antes de la determinación del punto de fusión, que el acilglicérido se encuentre en suforma más estable. Esto se logra dejando la grasa en el refrigerador por 16 horas omás, antes de la determinación. Dentro de los métodos más comúnmente empleados para determinar el puntode fusión, se tienen: El método del tubo capilar y Método de Wiley.  Método del tubo capilar Es el método utilizado principalmente para establecer el punto de fusión encompuestos orgánicos puros. En éste método un tubo capilar de un diámetro internode 1mm se llena con la grasa fundida a una altura de 10 mm, cerrando uno de losextremos. Con la finalidad de asegurar que toda la grasa se encuentre en estadosólido, el tubo con la grasa se coloca en un refrigerador (4-10°C) por 16 hr.Posteriormente el tubo se coloca en un termómetro el cual a su vez se coloca dentrode un baño cuya temperatura se encuentre entre 8-10°C debajo del punto de fusiónesperado y empezar a calentar subiendo en forma gradual la temperatura a una 38

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