DETERMINACION DE HUMEDAD

 Existen varias razones por las cuales, la mayoría de las industrias de alimentos determinan la humedad, las principales son las siguientes:

a)       El comprador de materias primas no desea adquirir agua en exceso

b)       El agua, si está presente por encima de ciertos niveles, facilita el desarrollo de los microorganismos.

c)       Para la mantequilla, margarina, leche en polvo y queso esta señalado el máximo legal

d)       Los materiales pulverulentos se aglomeran en presencia de agua, por ejemplo azúcar y sal

e)       La cantidad de agua presente puede afectar la textura.

f)        La determinación del contenido en agua representa una vía sencilla para el control de la concentración en las distintas etapas de la fabricación de alimentos.

Método de secado

Los métodos de secado son los más comunes para valorar el contenido de humedad en los alimentos; se calcula el porcentaje en agua pro la perdida en peso debida a su eliminación por calentamiento bajo condiciones normalizadas.

Meto por secado de estufa

La determinación de secado en estufa se basa en la pérdida de peso de la muestra por evaporación del agua.

El principio operacional del método de determinación de humedad utilizando estufa y balanza analítica, incluye la preparación de la muestra, pesado, secado, enfriado y pesando nuevamente de la muestra

Método por secado en estufa de vacío

Se basa en el principio fisicoquímico que relaciona la presión del vapor con la presión del sistema a una temperatura dada. Si se abate la presión del sistema, se abate la presión de vapor y necesariamente se reduce su punto de ebullición. Si se sustrae aire de una estufa por medio de vacio se incrementa la velocidad del secado.

Método de secado en termobalanza

Este método se basa en evaporar de manera continua la humedad de la muestra y el registro continuo de la pérdida de peso, hasta que la muestra se sitúe a peso constante.

Método de destilación azeotrópica

El método se basa en la destilación simultánea del agua con un líquido inmiscible en proporciones constantes. El agua es destilada en un líquido inmiscible de alto puto de ebullición, como son tolueno y xileno.

Método de Karl Fischer

Es el único método químico común mente usado para la determinación de agua en alimentos que precisamente se basa en su reactivo. Este reactivo consta de yodo, dióxido de azufre, una amina, en alcohol. Inicialmente el dióxido de azufre reacciona con el metanol para formal el éster el cual es neutralizado por la base. El éster es oxidado por el yodo a metil sulfato en una reacción que involucra al agua.

Las reacciones son las siguientes:

CH₃ OH + SO₂    >    [RNH]SO₃CH₃

H₂O + I₂ + [RNH]SO₃CH₃ + 2RN   >    [RNH] (SO₄)CH₃ + 2[RNH]I

Ventajas y desventajas entre los métodos para determinar la humedad.

Método	Ventajas	Desventajas
Secado en estufa	-          Es un método convencional -          Es conveniente -          Es rápido y preciso -          Se pueden acomodar varias muestras -          Se llega a la temperatura deseada más rápidamente	-   La temperatura va a fluctuar debido al tamaño de la partícula, peso de la muestra, -posición de la muestra en el horno, etc. -  Perdida de sustancias volátiles durante el secado - Descomposición de la muestra
Secado en estufa de vacio	-          Se calienta a baja temperatura y por lo tanto se previene la descomposición de la muestra -          Es recomendable para muestras que contengan compuestos volátiles orgánicos -          Calentamiento y evaporación constante y uniforme	-          La eficiencia es baja para alimentos con alta humedad
Destilación azeotropica	-          Determina el agua directamente y no por pérdida de peso -          El dispositivo es sencillo de manejar -          Toma poco tiempo -          Se previene la oxidación de la muestra -          No se afecta la humedad del ambiente	-          Baja precisión del dispositivo para medir volumen de agua -          Los disolventes inmiscibles como tolueno son inflamables -          Se pueden registrar altos residuos debido a la destilación de componentes solubles en agua.
Secado en termobalanza	-          Es un método semiautomático y automático -          La muestra no es removida por lo tanto el error de pesada es mínimo	-          Es excelente para investigación pero no es practico
Karl Fischer	-          Es un método estándar para ensayos de humedad -          Precisión y exactitud más altos que otros métodos -          Una vez que el dispositivo se monta la determinación toma pocos minutos	-          Los reactivos deben ser RA para preparar el reactivo de Fischer -          El punto de equivalencia de titulación puede ser difícil de determinar -          El reactivo de Fischer es inestable

ANALISIS DE MINERALES

Métodos de cenizas totales

La determinación en seco es el método más común para cuantificar la totalidad de minerales en alimentos y se basa en la descomposición de la materia orgánica quedando solamente materia inorgánica en la muestra, es eficiente ya que determina tanto cenizas solubles en agua, insolubles y solubles en medio acido.

Determinación de cenizas en húmedo

Se basa en la descomposición de la materia orgánica en medio acido por lo que la materia inorgánica puede ser determinada por gravimetría de las sales que precipiten, y también por algún otro método analítico para las sales que permanezcan en disolución acuosa o acida.

Determinación d elementos minerales

En los minerales se encuentras elementos orgánicos como carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxigeno y azufre. Sirven para agrupar aquellos elementos, en su mayoría metálicos, que se presentan en cantidades minoritarias en los alimentos.

Los métodos de determinación más comunes se basan en la titulación complejométrica con EDTA o algún otro quelante y por gravimetría.

Determinación de cloruros (método de Mohr)

El método se utiliza para determinar iones cloruro y bromuro de metales alcalinos, magnesio y amonio. La valoración se hace con solución patrón de nitrato de plata. El método se basa en la formación de un precipitado ladrillo proveniente del cromato de plata formado a partir de cloruro de plata, una ves que todo el cloro haya reaccionado con el nitrato de palta.

Reacciones:

Cl + Ag⁺    >    AgCl (precipitado blanco)

2Ag⁺ + Cro₄⁼   >   AgCrO₄ (precipitado de rojo ladrillo)

Determinación de hierro

La ortofenantrolina reacciona con el Fe²⁺.

Originando un complejo de color rojo característico (ferroina) que absorbe notablemente en las regiones del espectro visible de alrededor de 505 nm. El Fe³⁺ no presenta absorción a esa longitud de onda y debe ser reducido a Fe²⁺  mediante un agente reductor apropiado, como la hidroxilamina.

La reducción cuantitativa de Fe³⁺ a Fe²⁺ ocurre en pocos minutos en un medio acido (pH 3-4) de acuerdo  a la siguiente ecuación:

4Fe³⁺ + 2NH₂OH   >   4Fe²⁺ + N₂O + 4H⁺ + H₂O

Después de esta reducción se da la formación de un complejo con la adición de ortofenantrolina. La reacción de complejación puede ser descrita por la siguiente ecuación:

Fe₂₊ + 3FenH⁺   >   Fe(Fen)₃³⁺ + 3H⁺

Determinación de calcio

El calcio se precipita a pH 4 como oxalato, posterior mente el oxalato se disuelve en acido sulfúrico liberando acido oxálico el cual se titula con una solución valorada de permanganato de potasio.

Las reacciones involucradas son:

1.       Precipitación de Calcio con Oxalato de Amonio.

CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄  >  2NH₄Cl + CaC₂O₄

2.       Liberación del acido oxálico por la acción del acido sulfúrico sobre el oxalato de calcio.

CaC₂O₄ + H₂SO₄   >   CaSO₄ + H₂C₂O₄

3.       Titulación del acido oxálico con permanganato de potasio

5H₂C₂O₄ + 2KmnO₄ + 3H₂SO₄   >   K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 10CO₂

Determinación de calico

Cuando se añade a una muestra contenido calcio, ha sido etilendiaminotetracetico (EDTA) o su sal, los iones e combinan con el EDTA. Se puede determinar calcio de forma directa, añadiendo NaOH al 4N para elevar el pH de la muestra entre 12 y 13 unidades, una indicador que se combine solamente con el calcio.

La titulación produce la precipitación de magnesio en forma de Mg(OH)₂. Enseguida se agrega el indicador azul de hidroxinaftol que forma un complejo de color rosa con el ion calcio y se procede a titular con solución de EDTA hasta la aparición de un complejo color purpura.

Reacciones:

Ca⁺²+Mg⁺²+NaOH(4N)   >   Mg(OH)₂+Ca⁺²

Ca⁺²+Indicador(Azul hidroxinaftol)   >   [Azul Hidroxinaftol-Ca⁺⁺] (color rosa)

[Azul Hidroxinaftol-Ca⁺⁺]+EDTA   >   [EDTA-Ca⁺²]+azul hidroxinaftol (color purpura)

ANALISIS DE LIPIDOS

Los lípidos se definen como un grupo heterogéneo de compuestos que son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos tales como éter, cloroformo, benceno o acetona. Todos los lípidos contienen carbón, hidrogeno y oxigeno, y algunos fosforo y nitrógeno.

 

Método de Soxhlet

Es una extracción semicontinua con un disolvente orgánico. En este método el disolvente se calienta, se volatiliza y condensa goteando sobre la muestra la cual queda sumergida en el solvente. Posterior mente este es sifonado al matraz de calentamiento para empezar de nuevo el proceso. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso.

Método de Goldfish

Es una extracción continua con un disolvente orgánico, este se calienta, volatiliza para posterior mente condensarse sobre la muestra. El disolvente gotea continuamente a través de la muestra para extraer la grasa. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso entre la muestra o la grasa removida.

Metodo de Gerber

Este, así como los demás métodos volumétricos presentan un carácter un tanto cuanto empírico ya que varios factores afectan la gravedad especifica de la grasa separada, variaciones propias de la grasa, ácidos grasos presentes, solubilidad de la grasa en los disolventes, etc.

 
 

Método de Mojonnir

La grasa es extraída con una mescla de de éter etílico y éter de petróleo en un matraz de Mojonnier, la grasa extraída se pone a peso constante y es expresada en porcentaje de grasa por peso. Esta es una extracción discontinua con disolvente.

ANALISIS DE PROTEINAS

Determinacion de Proteinas

Metodo de Kjeldahl

El procedimiento de referencia Kjeldahl determina la materia nitrogenada total, que incluye tanto las no proteínas como las proteínas verdaderas.

El método se basa en la determinación de la cantidad de nitrógeno orgánico contenido en productos alimentarios,  compromete los pasos consecutivos:

A)     La descomposición de la materia orgánica bajo calentamiento en presencia de acido sulfúrico concentrado

B)      El registro de la cantidad de amoniaco obtenida de la muestra

El método Kjeldahl consta de las siguientes etapas:

1.       Digestión                                            Proteina+H₂SO₄   >   CO₂+(NH₄)2SO₄+SO₂

2.       Destilasion                                         (NH₄)2SO₄+2NaOH   >   Na₂SO₄+NH₃   +H₂O

(Recibiendo en HCl)

(Recibiendo en  H₃BO₃)                        NH₃+H₃BO₃   >   NH₄H₂BO₃

3.     Titulasion

( si se recibió en HCl)                             NH₄Cl+HCl+NaOH   >   NH₄Cl+NaCl+H₂O

(si se recibió en H₃BO₃)                        NH₄H₂BO₃+HCl     >    H₃BO₃+NH₄Cl

Absorsion a 280 nm.

La mayoría de las proteínas muestran una absorción a 280 nm., la cual se atribuye al grupo fenolico de la tirosina y al grupo indolico del triptófano. Se toma en cuenta la absorción del disolvente, ya que esta puede absorber en la misma región.

Metodo de Biuret

El método comprende un ensallo colorimétrico de un paso donde se cuantifica la formación de un complejo estable entre proteínas y cobre. El complejo presenta un color violenta característico, que se puede observar a 310 nm o 540-560 nm. El complejo se basa en la desprotonasion de los grupos amida para formar el enlace con el cobre.

Después de la adicion del reactivo del cobre se requiere tiempo para desarollar una coloración de Biuret estable.

 

Metodo de Lowri

Combina la reaccion de Biuret con la reduccion del reactivo de Folin-Ciocalteuo (acidos fosfomolíbdicos y fosfotúngstico) por la oxidacion de tirosina, triptofano, cisteina, cistina de las cadenas polipeptiricas. El proceso de oxido-reduccion se acompaña de la formacion de un color azul caracteristico. El desarrollo de color es dependiente en gran cantidad del pH, que se debe mantener entre 10 y 10.5.

 

ANALISIS DE CARBOHIDRATOS

Carbohidratos totales

Método de Fenol-sulfurico

Este método propuesto por Dubois se fundamente en que los carbohidratos son particularmente sensibles a ácidos fuertes y altas temperaturas. Se presenta una serie de reacciones complejas, empezando con una deshidratación simple, si se continua el calentamiento y la catálisis acida se producen barios derivados del furano que condensan consigo mismos y con otros subproductos para producir compuestos coloridos.

Análisis de Polisacáridos

Extracción selectiva de almidón

 Los dos tipos de moléculas que se pueden encontrar en el almidon difieren apresiablemente en su solubilidades en disolventes acuosos. 

 

Cuantificación de almidón

Con este se verifica la cantidad de almidones presentes en un alimento. Se puede hacer por:

1.- Hidrólisis acida directa

2.- por reacción colorida con yodo

3.- por precipitación de complejos con yodo

Carbohidratos solubles totales 

Índice de refracción

Cuando la radiación electromagnética pasa de un medio a otro cambia de dirección, se dobla o se refracta. La relación entre el angulo de incidencia al ceno del angulo de refracción se llama índice de refracción (RI). El RI varia con la naturaleza del compuesto, la temperatura, la longitud de onda de la luz y al concentración de compuesto.