1. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIAL
ANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS
INDICE
1. INTRODUCCION
2. PRINCIPIO GENERALES
2.1 Análisis Gravimétrico
2.2 Análisis Volumétrico
2.3 Análisis Espectrofotometrico
3. OPERACIONES GENERALES
3.1 RECEPCION DE MUESTRAS
3.1.1 Identificación de la muestra
3.1.2 Registro
3.1.3 Archivo
3.1.4 Descripción de las muestras de alimentos
3.2 PREPARACION DE LA MUESTRA
3.2.1 Muestreo
3.2.2 Tamaño de muestra
3.2.3 Colección de muestra
3.2.5 Preparación de la muestra
3.2.4.1 Alimentos secos
3.2.4.2 Alimentos húmedos
3.2.4.3 Alimentos enlatados
3.2.4.4 Alimentos grasos
3.2.5 Almacenamiento y Conservación de la muestra
UNIDAD I ANALISIS PROXIMAL
4. HUMEDAD
4.1 Importancia del agua en los alimentos
4.1.1 Estructura
4.1.2 Agua en estado líquido y en hielo
4.1.3 Actividad del agua
4.2 Formas del agua en los alimentos
4.3 Clasificación de métodos para determinar contenido de humedad
4.3.1 Secado
4.3.2 Destilación directa
4.3.3 Químicos
4.3.4 Físicos
4.4 Reporte de resultados obtenidos en humedad
5.- CENIZAS
5.1 Definición
5.2 Métodos de Incineración
5.3 Contenido de Cenizas en algunos Alimentos
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2. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
5.3.1 Tipos de cenizas
5.4 Reporte de resultados
6. GRASAS
6.1 Definición
6.2 Procedimientos generales para la extracción de lípidos
6.2.1 Extracción húmeda
6.2.2 Extracción seca
6.2.3 Métodos de extracción rápida
6.2.4 Grasas por hidrólisis
6.3 Análisis de grasas y Aceites Comestibles
6.3.1 Pruebas Físicas
6.3.2 Pruebas Químicas
6.4. Determinación de la estabilidad y rancidez de las grasas
6.5 Análisis de productos terminados de grasas y aceites
6.6 Índices químicos de identificación
7. MINERALES
7.1 Importancia del consumo de los minerales
7.2 Determinación del contenido de minerales específicos
7.2.1 Preparación de la muestra
7.2.2 Análisis Gravimétrico
7.2.3. Métodos colorimétricos
7.2.4. Electrodos Ion-Selective
7.2.5. Espectroscopia Atómica
7.3 Determinaciones de minerales
7.3.1 Determinación de hierro
7.3.2 Determinación de fósforo
7.3.3 Determinación de Calcio
7.4 Reporte de resultados
8. PROTEINAS
8.1 Importancia
8.2 Determinación de proteínas
8.2.1 Método dumas
8.2.2 Método Kjeldahl
8.3 Otros Métodos para cuantificar proteína
8.4 Reporte de resultados
9. VITAMINAS
9.1 Importancia y contenido en alimentos
9.1.1 Función biológica
9.2 Clasificación de las vitaminas
9.2.1 Vitaminas Hidrosolubles
9.2.2 Vitaminas Liposolubles
9.3. Análisis de vitaminas
9.5 Reporte de resultados
10. BIBLIOGRAFIA
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UNIDAD II SALES
1. INTRODUCCION
2. ANALISIS COMPLETO DE SAL
2.1. Determinación volumétrica de yodo en sal
2.2. Determinación de sulfato
2.3. Determinación de residuo insoluble
2.4. Determinación de calcio
2.5. Determinación de magnesio
2.6. Determinación de humedad
3. BIBLIOGRAFIA
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LABORATORIO DE NUTRICION Y ANALISIS SESORIAL
ANALISIS DE COMPOSICION NUTRICIONAL DE ALIMENTOS
1. INTRODUCCION
Los alimentos son sustancias las cuales al ser consumidas por los humanos
son utilizadas por el cuerpo en las actividades metabólicas normales. Tienen
influencia en el crecimiento, nutrición, reproducción y también disminuyen la
suceptibilidad a algunas infecciones.
Los alimentos estan constituidos por macro-elementos (agua, proteínas,
lípidos y carbohidratos) y microelementos (minerales y vitaminas) los cuales
contribuyen de diferente manera a las necesidades corporales. Contienen también
material indigerible (fibra dietaria), que ayuda en la peristalsis, y agua que sirve como
vehículo para el transporte de alimentos y productos de desecho, además ayuda en
la regulación de la temperatura corporal y toma parte en muchos procesos químicos.
También hay sustancias que se añaden para ayudar a la aceptabilidad de los
alimentos como son los condimentos, saborizantes etc.(1)
El interés actual en la relación dieta y salud ha estimulado la demanda de
datos representativos de la composición química de los alimentos. Esto significa que
se necesita contar con valores exactos de energía, nutrientes y otros componentes
alimentarios para calcular consumos dietéticas, determinar políticas alimentaría,
controlar la seguridad alimentaría, formular nuevos productos y facilitar el comercio.
(2)
Existen varias clasificaciones de los alimentos basadas en características
físicas y químicas de los mismos, la mas general es la que los agrupa en: a)
alimentos de origen animal, entre los que se incluyen a las carnes rojas, aves,
pescados, huevos, leche y productos lácteos y b) alimentos de origen vegetal como
los cereales y derivados, leguminosas, oleaginosas, frutas y hortalizas y productos
derivados de éstas.
El objetivo del análisis de alimentos es la de conocer los componentes de los
mismos y el porcentaje en que se encuentren en ellos. Con esto no solo se establece
el valor nutritivo de un alimento, también da una idea de las condiciones de manejo,
transporte y almacenamiento. Al establecer el tipo y la concentración de los
componentes presentes en un alimento, se establece lo que se conoce como
Composición Química, Composición Bromatológica ó Proximal del mismo. Es así
como el análisis químico de alimentos habilita al individuo para conocer la
composición de los mismos y con la ayuda del conocimiento bioquímico y nutricional
saber que puede comer y de que debe evitar la ingesta.
El análisis de alimentos se inicia desde tiempos inmemoriables, por medio de
análisis organolépticos, es decir por medio de los sentidos como el olfato, sabor,
tacto, etc. Posteriormente las reglas dietarias impuestas por las diferentes religiones
determinaron lo que debía o no debía de comerse.
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5. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
Posiblemente los primeros trabajos analíticos conocidos en este campo son
los de Andreas Livabius (1546-1616) que publicó en 1606 Métodos para el Análisis
de Aguas Minerales y trabajos muy importantes acerca de la composición del vino,
usando el término alcohol en lugar de espíritu de vino. En 1660 Francesco Redi
(1626-1697) escribió acerca de la adulteración de los alimentos. En 1673
Leeuwenhoek (1632-1723) llevó a cabo estudios microscópicos del café, té, leche y
vinagre. Louis Lemery publicó en 1702 Tratado de Alimentos el cual fué el trabajo
clásico sobre alimentos en esa época.
Lavoisier (1743-1794) fué el primero en reconocer que la vida es una función
química y que el alimento es el combustible del cuerpo. Frederick Accum (1769-
1838), químico Inglés, publicó en 1820 un libro sobre adulteración de alimentos.
En el siglo XVII fueron muy apreciados los experimentos de laboratorio y se
desarrollaron infinidad de métodos científicos, fué cuando se consideró a la Química
como una ciencia verdadera. En esta época se hicieron estudios para separar los
diferentes componentes de los alimentos y también se estudiaron los pigmentos que
dan color a los alimentos.
En el siglo XVIII con la demostración de Wöhler de la conversión del cianato
de amonio (NH4CNO), una sustancia inorgánica, a urea (NH 2CONH2), una sustancia
orgánica, surgieron los términos orgánico e inorgánico que adoptaron las diferentes
sustancias en capítulos especiales.
En el siglo XIX se incrementó el desarrollo de la Química Orgánica, Química
Analítica y Fisicoquímica. En esta época Dumas (1800-1884) desarrolló un método
para la determinación exacta de nitrógeno en compuestos orgánicos. Se logró un
gran avance cuando Henneberg y sus colaboradores elaboraron los métodos para el
análisis proximal de los alimentos. Un análisis proximal es una estimación de cierto
tipo de componentes como: humedad, grasa, cenizas, materia volátil, etc. y no una
determinación de un compuesto o elemento particular. El análisis proximal es más
fácil de llevar a cabo y proporciona una información más útil.
De los primeros análisis y las investigaciones en nutrición nació la creencia de
que una dieta apropiada debe contener una cantidad correcta de proteína, grasa,
carbohidratos, agua y cenizas. Estas fueron las sustancias cuyos porcentajes se
requirieron para una interpretación nutricional necesaria, de aquí que esas
sustancias se determinaron por análisis, existiendo en la actualidad una gran
variedad de métodos reportados en la literatura para la determinación de esos
componentes.
Para el conocimiento y desarrollo de estos métodos es necesario el estudio de
métodos inorgánicos, orgánicos, cualitativos y cuantitativos. Los métodos más
actualizados que son oficiales en Estados Unidos de Norteamérica se publican
periódicamente por la Association of Official Analytical Chemists (A.O.A.C.). Existen
además métodos oficiales para productos más específicos como los que publica la
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6. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
American Association of Cereal Chemists (A.A.C.C.) para el análisis de cereales y los
de la Association of Oils Chemists Society (A.O.C.S.) para el análisis de grasas y
aceites y productos derivados.
El desarrollo del Análisis de Alimentos por lo tanto se basa en los siguientes
factores:
a) El deseo de obtener conocimientos nutricionales y bioquímicos para proveer al
organismo del material necesario para su desarrollo.
b) La estandarización de la producción y procesamiento de productos
alimenticios por medio del desarrollo de un análisis de control.
c) El uso de análisis de alimentos como un medio de regulación en la compra de
alimentos en niveles comercial, industrial y gubernamental ya que en la
comercialización de alimentos debe especificarse por el productor la
composición de dicho alimento.
d) La necesidad de proteger al individuo de alimentos descompuestos,
adulterados y de fraudes alimenticios.
El análisis de alimentos es entonces, en principio, una rama de la Química
Analítica. Es necesario por lo tanto el conocimiento tanto del análisis cualitativo como
cuantitativo. Su principal interés es el de determinar no solo cual, sino que tanto de
un componente puede estar presente en un alimento. Los métodos analíticos de un
químico de alimentos se aplican en el desarrollo y reforzamiento de estándares de
identidad, pureza o control; en la detección de problemas de descomposición durante
el almacenamiento de alimentos ya sea durante condiciones anormales o normales;
en estudios asignados para mejorar o controlar la calidad de alimentos naturales o
procesados; o en la determinación del valor nutritivo de los alimentos para propósitos
científicos, dietéticos o de regulación.(4)
2. PRINCIPIOS GENERALES
Los constituyentes de un material pueden ser identificados y cuantificados como
un elemento, un radical, en forma pura o en mezclas para lo cual es necesario
eliminar antes ciertas substancias interferentes presentes en el mismo material a
estudiar.
La selección del método para dicha identificación y cuantificación dependerá de:
 Muestra a analizar.
 Del tipo de análisis.
 Equipo y material con el que se cuente.
2.1. Análisis gravimétrico
El objetivo de este análisis es el de establecer la cantidad de un compuesto presente
en un material a través de una medida efectuada en una balanza análitica. Para
poder efectuar esta determinación lo primero que se hace es aislar o separar al
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7. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
compuesto de interés a través de una serie de operaciones, para esto es necesario
conocer algunas propiedades del elemento de interés.
2.2. Análisis volumétrico
En este tipo de análisis se establece la concentración de un elemento presente en el
material de estudio , mediante una titulación con una solución de concentración
conocida. Para efectuar esta determinación se requiere contar con una solución
estandar (de concentración conocida), aislar el compuesto a evaluar, conocer la
fórmula del compuesto puro.
2.3. Analisis espectrofotòmetrico
La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las
investigaciones. El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la
radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad
desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma
sustancia.
Todas las sustancias pueden absorber energía radiante, aun el vidrio que parece ser
completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro
visible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo.
La absorción de las radiaciones ultravioleta, visibles e infrarrojas depende de la
estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química.
Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía
radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.
El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda
de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas
longitudes de onda no absorbidas. (3)
3. OPERACIONES GENERALES
Una de las operaciones generales dentro de cualquier análisis es la
recolección de la muestra. Una muestra es, en términos generales, una parte tomada
en forma aleatoria y representativa de la población a estudiar. Población de estudio
es cualquier cosa que interese estudiar, puede abarcar desde un insecto hasta una
nación entera.
El problema que se presenta es efectuar la selección adecuada,
representativa y aleatoria de la muestra. Para poder efectuar ésto se debe efectuar
una planeación, considerando: la determinación ó estudio a realizar; el material que
se va ha evaluar; el equipo , material y utensilios requeridos y con los que se cuente;
lugar donde se va ha realizar el estudio; tiempo y dinero, todo esta planeación abarca
lo que es un muestreo.
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8. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
3.1 RECEPCION DE MUESTRAS
Las muestras que llegan al laboratorio se las recibe en el área de recepción de
muestras. La responsable de recepción de la muestra verifica si cumple con los
requisitos establecidos por el laboratorio, que son los siguientes:
 Cantidad de muestra, estado de conservación de la muestra, condiciones de
inviolabilidad y hermeticidad del envase y llenado de la tarjeta de muestreo
(que no falte ningún dato).
 Si no cumple con los requisitos establecidos por el laboratorio para su
aceptación o se observan muestras con cantidades menores, la responsable
de recepción de la muestra deberá de consultar al responsable técnico o al
jefe del laboratorio, para que estos autoricen el ingreso de la muestra para su
posterior análisis dejando constancia escrita de su admisión en el formulario
de laboratorio o el rechazo de la muestra y dejando constancia escrita de su
devolución con las aclaraciones correspondientes.
Si cumple con los requisitos establecidos, se codifica la muestra asignando un
número que es correlativo al orden de llegada y se registra en el formulario LNS-F-
07-1 donde se anota el código, fecha y hora de recepción, nombre del cliente,
producto, cantidad descripción, análisis solicitado, Nº de factura, monto, recibido por,
nombre y firma del muestreador.(4)
3.1. 1. Identificación de la muestra
En la tarjeta de muestreo en un lugar visible de anota el código del laboratorio que
corresponde a la muestra siguiendo el orden de llegada, este mismo código se anota
en el envase de la muestra y en la etiqueta de la muestra analítica donde se anota el
producto, marca, lote y observaciones (donde se anota el análisis solicita por el
cliente) y la fecha de llegada de la muestra al laboratorio.
La tarjeta de muestreo se archiva en el área de recepción del laboratorio en un lugar
seguro y es tratada de forma confidencial. (11)
3.1.2. Registro
Una vez codificada la muestra se debe registrar los datos de la tarjeta de muestreo
en el formulario de registro de muestras de alimentos, se registra el código, fecha y
hora de recepción, producto Nº de acta Nº de registro, Nombre del cliente, análisis
solicitado, fecha probable de entrega de resultado y nombre de la persona que
recibió la muestra.
En los formularios de muestras observadas y rechazadas se registran todos los
datos observados y las aclaraciones correspondientes.
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9. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
3.1.3. Archivo
Se archiva la tarjeta de muestreo, copia de informe de resultados, formulario de
rechazo demuestras y de desvíos aprobados. Todos archivos se deben conservar
por lo menos 6 años.
3.1.4. Descripción de las muestras de alimentos
La descripción se realiza de las muestras de plantío y muestras compuestas
(procesadas, manufacturadas y preparadas), se realiza en el formulario, se describe
las características organolépticas de la muestra porque permite identificar el estado
de madures, la parte comestible y otras características organolépticas que son
necesarias para la selección de métodos de ensayo que se va aplicar para análisis
de la muestra. La descripción de las características organolépticas esta a cargo de
la responsable técnico que registra los datos de la descripción.
3.2. PREPARACION DE LA MUESTRA
La preparación de la muestra consiste en la obtención de una muestra
homogénea, de manera que cualquier porción que se use para el análisis sea
representativa del total.
Por lo general la preparación de una muestra para análisis involucra una
reducción en la cantidad y reducción simultánea en el tamaño de partícula, así como
un mezclado perfecto del producto, de tal manera que la porción usada represente la
composición promedio de la mezcla entera. Un procedimiento muy utilizado es el del
cuarteo, que se utiliza principalmente para muestras sólidas, en el que dos cuartas
partes se eliminan y las otras dos se mezclan y el proceso se repite hasta que se
obtiene una muestra de tamaño adecuado o bien puede hacerse mecánicamente
utilizando equipo especialmente diseñado para ello.
La preparación de la muestra dependerá del tipo de alimento del que se trate,
teniéndose alimentos secos (granos, harinas, pan); alimentos húmedos (carnes,
frutas, pescados); alimentos enlatados y alimentos grasos (margarinas, aceites).
3.2.1. Muestreo
El muestreo es una parte muy importante del análisis de alimentos debido a
que la muestra seleccionada debe ser representativa del lote entero del alimento que
va a ser analizado y la porción pesada para el exámen debe ser una réplica exacta
del producto disponible para el análisis.
Los alimentos que se van a muestrear deben ser descritos en términos de: tipo
de producto, ingredientes, estado de preservación, fuente, cultivo, y otros factores
que podrían influir en los niveles de los componentes en esos alimentos. (3)
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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 hacen
estudios de poblaciones en el caso de evaluaciones nutricionales, donde se pueden
considerar grupos de individuos con determinadas características, hospitales,
guarderías y otros.
3.2.2. Tamaño de Muestra
Al realizar un muestreo se toma como herramienta el análisis estadístico,
aplicándose, según el caso, fórmulas específicas una vez que se realizó un diseño
del trabajo a realizar, por lo que es importante tener algunas conocimientos básicos
sobre algunos términos estadísticos, como media, desviación estandar, conceptos de
probabilidad.
3.2.3. Colección de la muestra
Durante la colección de la muestra deben tomarse en cuenta ciertos datos
para su clara identificación como son: tipo de alimento, procedencia, el total de la
muestra original o bien la cantidad de la misma, el número del lote, fecha, lugar
donde de ha efectuado la colección, responsable del muestreo y observaciones
generales. Así mismo es importante indicar las determinaciones a realizar en las
muestras colectadas.
Además deben observarse ciertas precauciones antes y después de la
colección de la muestra, es necesario tomar en cuenta que las condiciones físicas
del medio (calor, frío, luz, etc.) no influyan sobre las características de la muestra,
que no haya descomposición bacteriana o acción autocatalítica de las enzimas.
También debe tenerse un cuidado especial durante el muestreo, debido a la
variabilidad en composición de los alimentos y éste dependerá del grado de
extensión de la variación natural en dicha composición, tanto en alimentos frescos (o
naturales) como procesados así como de la anatomía y fisiología de un vegetal en
particular o de una parte del vegetal ya que algunos constituyentes pueden estar
localizados en determinadas áreas. Es por ello que el conocimiento de la estructura y
composición de un determinado alimento es esencial para el muestreo correcto de
ese producto y para evitar los errores más comunes durante el mismo como son:
a) el introducido por el factor personal por descuido al no llevar a cabo un muestreo
uniforme,
b) cambios en composición del producto durante el muestreo como pueden ser la
pérdida o absorción de humedad, pérdida de los constituyentes volátiles, etc,
c) dificultad de obtener una buena muestra por la variabilidad propia del alimento en
sí (ej. separación de cristales de azúcar en melaza o jarabes de azúcar etc.) y
d) error por la determinación misma.
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11. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
Las muestras colectadas deben ser suficientemente grandes para llevar a
cabo las determinaciones. Los granos o muestras polvosas se muestrean con triers o
tubos muestreadores. Los líquidos requieren un mezclado uniforme antes de tomar la
muestra. Los fluídos congelados total o parcialmente, cristalizados o solidificados
deben ser licuados completamente y mezclados. Si el mezclado no es posible
realizarlo prácticamente, deben tomarse las muestras a varias alturas (en leche la
grasa se separa hacia la superficie y la composición cambia con el reposo). Las
frutas y vegetales requieren la selección de un gran número de unidades individuales
para compensar la variación.
3.2.3.1. Alimentos secos
Se les denomina así debido a que su contenido de agua es bajo, normalmento
por debajo del 15%. Las consideraciones a realizar en este grupo son sí se trata de
un grano, de una harina ó de algún producto ya procesado como pan ó tortillas.
Sí se parte de granos primero debe removerse el material extraño que pueda
estar presente para lo cual se hace uso de zarandas específicas para el grano que
se vaya a analizar. Una vez que se tiene el grano limpio se somete a una molienda
para reducir el tamaño de partícula. Para esto se pueden emplear diferentes tipos de
molinos, los mas comúnes son los de martillo, en donde el grano se tritura, después
se vuelve a moler hasta obtener una harina o bien molinos de aspas.
3.2.3.2. Alimentos húmedos
Dentro de este grupo se consideran aquellos alimentos con alto contenido de
agua, arriba de 40%, dentro de los cuales se contemplan pescados, carnes, frutas y
verduras.
Para lograr la homogenización en este tipo de muestras se recomienda
eliminar piel, hueso, espinas, etc, tratando de obtener únicamente la carne ó pulpa
en trozos pequeños los cuales posteriormente se trituran en mortero,
homogenizadores manuales licuadoras o procesadores de alimentos. Estos deben
ser de aleaciones de metales lo suficientemente resistentes a la erosión mecánica e
inertes para evitar la contaminación del producto. Debe evitarse el calor así como
una aereación excesivadurante el mezclado ya que podrían provocarse cambios en
los componentes oxidables, por lo que se recomienda que el tiempo utilizado durante
la molienda y homogenizado de la muestra no exceda de 3 min.
3.2.3.3. Alimentos enlatados
Estos alimentos se caracterizan por estar sumergido el alimento en un líquido
(salmuera, almíbar, salsa de tomate). Al analizar estos alimentos puede realizarse de
diferentes formas, el líquido y el sólido por separado ó bien mezclados el alimento y
el líquido. Antes de efectuar el análisis se recomienda pesar la lata ó frasco antes y
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12. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
después de vaciar su contenido, el objetivo de esto es verificar el peso marcado en la
lata, lo que se denomina pesado drenado.
Si se va analizar por separado el líquido del sólido, mediante un cedazo se
recoge el sólido y se deja escurrir para eliminar el líquido. Si la muestra contiene
semillas grandes o “hueso” (duraznos) se elimina éste utilizando un cuchillo y un
tenedor, para posteriormente homogenizar la muestra en una licuadora ó una
batidora evitando la formación de emulsiones.
Al líquido normalmente se le determina concentración de sal ó de azúcar,
según el caso, también material insoluble, esto indica el grado de desmoronamiento
de la muestra.
Cuando se analiza el líquido en conjunto con el material sólido, a la muestra
sólida se le trata de eliminar hueso sí que viene con tal, luego se homogeniza, de
preferencia en una batidora.
3.2.3.4. Alimentos grasos
Dentro de este grupo se tienen los aceites y las mantequillas.
En el caso de los aceites, primero se homogenizan por inversión,
posteriormente, se recomienda colocar el aceite dentro de un baño María a no mas
de 40°C, esto con el fin de efectuar todas las determinaciones a una misma
temperatura.
Cuando se manejan emulsiones grasas, tambien se recomienda colocar la
muestra en un baño María a no mas de 40°C, esto tiene como finalidad licuar y
homogenizar la muestra. Posteriormente se recomienda filtrar, empleando para esto
gasa, la filtración tiene como objetivo eliminar impurezas.
La recomendación de una temperatura no mayor a los 40°C en el baño María,
durante el homogenizado de los aceites y emulsiones, es debido a que se considera
que a temperaturas mayores a los 40°C afectan la calidad de la grasa.
La responsable de la preparación de la muestra, prepara de la muestra analítica
siguiendo el procedimiento y entrega la muestra analítica a las analistas para la
realización de los ensayos respectivos.
3.2.4. Almacenamiento y conservación de la muestra
En ocasiones no es posible realizar el análisis de la muestra en el momento de
su recepción, por lo que es necesario guardarla hasta el momento de realizar la
determinación. El tiempo de almacenamiento dependerá del tipo de análisis a
realizar, en el caso de la determinación de humedad no es muy recomendable
prolongar este tiempo por mas de 24 horas en refrigeración.
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13. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
No se aconseja congelación, en el caso de análisis microbiológicos, pero sí la
refrigeración siempre y cuando el almacenamiento no sea mayor de 48 horas.
También para prevenir el crecimiento microbiano está permitido el uso de ciertos
agentes antimicrobianos (ac. acético o benzoatos), siempre y cuando no vayan a
interferir con los análisis a realizar sobre la muestra.
Para prevenir la actividad enzimática se recomienda, mezclar la muestra con
alcohol hirviendo, almacenarla abajo de 0°C, o liofilizar si se van a efectuar estudios
bioquímicos, con el fin de reducir procesos vitales.(7)
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14. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
ANALISIS PROXIMAL
4. HUMEDAD
4.1. Importancia del agua en los alimentos
El agua es el constituyente mayoritario en muchos alimentos (Tabla 1). El
agua actúa como medio de soporte de muchas reacciones químicas, así como uno
de los reactantes participantes durante una reacción de hidrólisis. Cuando el agua es
removida por calor o haciendo reaccionar con agentes como el azúcar o la sal, se
propicia que muchas reacciones químicas se retrasen y se inhiba el desarrollo de
algunos microorganismos, de ésta manera se incrementa la vida de anaquel de
numerosos alimentos. También se sabe que la interacción del agua con las
proteínas, lípidos, polisacáridos y sales, contribuye significativamente sobre la textura
de los alimentos.
Tabla Nro. 1. Contenido de humedad en algunos 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 más
importantes y utilizada en gran medida durante el procesamiento y control de
productos alimenticios. El contenido de humedad frecuentemente es un índice de
calidad y estabilidad así como también es una medida de la importancia y cantidad
de sólidos totales. Es por ello que en base al contenido de agua se establecen las
condiciones de manejo, transporte, almacenamiento y procesamiento de un alimento.
Los métodos utilizados para determinar el contenido de humedad dependerán
de la naturaleza del producto alimenticio y de la rapidez de ejecución o de la
exactitud deseada. Por ejemplo, en el control del contenido de humedad durante la
concentración de productos de tomate y jugos de frutas, es más importante saber
cual es el contenido de sólidos en un momento determinado que el contenido exacto
de agua. Esta última determinación requiere el uso de técnicas mas tardadas que
usualmente requieren además equipo caro.
La exactitud que se requiere en la determinación del contenido de humedad
variará con el producto analizado y el propósito del análisis. En control de calidad
durante la deshidratación, concentración y preparación, la rapidez con la que se hace
ladeterminación es más importante que la exactitud. En alimentos frescos con altos
contenidos de humedad la exactitud no es tan limitante como en productos
deshidratados con 10% de humedad o menos donde un error pequeño en la
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15. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
medición representa una fracción apreciable del contenido total de agua. Las
determinaciones de humedad exactas y reproducibles son más importantes en la
comercialización de los productos terminados ya que deben cumplir con las
especificaciones de las regulaciones existentes para dicha comercialización.
La determinación exacta de humedad es , en algunos casos, el análisis más
simple pero en otros es la determinación más difícil de realizar. Esto se debe a la
dificultad de separar el agua del producto sin causar en el mismo una
descomposición simultánea. La pérdida de los constituyentes volátiles es otro factor.
Agregados a ésos está la presencia de agua en una variedad de combinaciones en
el alimento. La facilidad con la que se puede determinar el contenido de agua de un
alimento depende de la forma en que se encuentre presente así como de la
naturaleza de las otras sustancias presentes.
La función del agua es entendida mejor cuando se analiza la estructura y el estado
de ésta en el sistema alimentario.
4.1.1. Estructura
El agua posee propiedades anómalas y muy diferentes a las de compuestos
similares, un menor peso molecular, puntos de fusión y ebullición muy diferentes a
los esperados. Se sabe que tanto el punto de fusión como el de ebullición son
directamente proporcionales al peso molecular de las sustancias, sin embargo en el
caso del agua esta regla no se cumple. Estas propiedades anómalas se atribuyen a
la estructura química del agua, la cual posee fuerzas de atracción que producen una
cohesión interna muy importante.
La molécula del agua no es lineal, es altamente polar, constituida por dos
átomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. Los seis
electrones de valencia del oxígeno en la molécula del agua están hibridizados a
cuatro orbitales sp3, que se elongan en las esquinas de tal forma que deforman la
molécula, dando origen a un tetraedro imaginario. En esta molécula se tienen dos
orbitales unidos covalentemente en un ángulo de 105° y dos orbitales libres. Cada
molécula de agua esta coordinada tetrahedricamente con otras cuatro moléculas de
agua a través de uniones con el hidrógeno. Los dos orbitales libres actúan como
aceptores de hidrógeno y los orbitales unidos como donadores de hidrogeno. Esto da
como consecuencia que la energía requerida para romper los enlaces en la molécula
de agua sea de 25 kJ/mol. Por otro lado la presencia de los dos donadores y los dos
receptores, permite asociaciones en un trabajo tridimensional estabilizado por los
puentes de hidrógeno. (7)
4.1.2. Agua en estado líquido y en hielo
El arreglo de las moléculas del agua ya sea en estado líquido o en forma de
hielo aún esta en estudio. La hipótesis general que se maneja y se acepta, es que la
diferencia básica entre la estructura física del agua líquida y la del hielo es solamente
el grado y la duración de los puentes de hidrógeno que prevalecen entre sus
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16. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
moléculas. La vida promedio de los puentes de hidrógeno en el agua en estado
líquido es de 10-11, con un promedio de 3.6 moléculas. En el hielo la duración de los
puentes es mayor y mucho más estables. El agua en hielo, forma una estructura
formada íntegramente por moléculas de agua unidas a través del 100% puentes de
hidrógeno, con un ángulo tetraedro de 109.5°.
4.1.3. Actividad del agua
En 1952 (Scott W.J.) llegó a la conclusión de que la calidad de los alimentos
durante el almacenamiento no dependía del contenido de agua, sino de la actividad
del agua. El término actividad de agua determina el grado de interacción del agua
con los demás constituyentes de los alimentos, y es una medida indirecta del agua
disponible para llevar a cabo las diferentes reacciones a las que están sujetos. Este
factor puede calcularse por medio de la siguiente ecuación:
Aw = P/Po = %HR/100
P = Presión de vapor del agua del alimento a temperatura T.
Po = Presión de vapor del agua pura a temperatura T.
% HR = Humedad relativa de equilibrio del alimento a la cual no se gana ni se pierde
agua.
La relación entre el contenido de agua y la actividad de agua en un alimento
se indica a través de isotermas de absorción del mismo. A contenido de aguas
menores al 50%, mínimos cambios en estos parámetros, indican un mayor cambio
en la actividad de agua.
Sin embargo la actividad de agua solo se puede aplicar a alimentos con bajo
contenido de agua, ya que durante el almacenamiento estos alimentos no cambian
termodinámicamente, desde el punto de vista cinético. Por lo que se ha establecido
un nuevo concepto, que considera las propiedades físicas de los alimentos durante el
contacto con el agua.
4.2. Formas del agua en los alimentos
Antes de establecer la manera en que se puede determinar el contenido de
agua en los alimentos, se requiere conocer como se encuentra ésta en los mismos,
ya que en base a este conocimiento, se puede seleccionar el método más adecuado,
así como qué es lo que en realidad se está estimando.
El agua se encuentra presente en los alimentos en tres formas:
1. Como solvente para la dispersión molecular de cristales como el azúcar, sal y
ácidos de bajo peso molecular o como un medio dispersante de
macromoléculas hidrofílicas como proteínas, gomas y sustancias fenólicas,
formando ya sea soluciones moleculares o coloidales. Esta es la que se
considera como agua libre la cual retiene sus propiedades físicas y es el
medio en el cual las sustancias están disueltas o dispersas.
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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, en
mayor o menor medida, combinada de alguna forma con los otros componentes
presentes. La forma en que se encuentre presente ejerce un gran efecto en las
propiedades físicas y en la reactividad química del alimento. La reducción en el
contenido de agua por debajo del nivel en el que el equilibrio entre los otros
componentes es independiente de la forma en la que esta agua se encuentra unida a
las diferentes sustancias, originacambios irreversibles como la desnaturalización y
precipitación de proteínas, cristalización de azúcares y sales, y otros cambios.(8)
4.3. Clasificación de los métodos para determinar el contenido de agua
El agua está presente en la mayoría de los alimentos naturales y constituye
hasta el 70% de su peso o aún más. En las frutas y hortalizas puede representar el
90 o hasta el 95% de su peso. En la carne cocida, alrededor del 60%. Mientras que
en los cereales como el trigo el contenido es de alrededor del 13.%. El contenido de
agua en un alimento está grandemente influenciado por los otros elementos, por lo
que se han desarrollado una gran variedad de métodos los cuales son los siguientes:
4.3.1. Métodos de secado
Estos son los métodos mas comunes, se basan en la pérdida de peso que
sufre la muestra al ser colocada dentro de un gabinete a temperatura controlada,
generalmente entre 70 -130°C.
Dentro del equipo que se utiliza se encuentran las estufas, estufas por
convección de aire, y las estufas a vacío. De éstas, se considera que la mejor
alternativa es el empleo de las estufas a vacío, ya que con éstas se reduce la
temperatura y el tiempo de secado, además de que permite analizar mayor variedad
de alimentos.
En las estufas convencionales normalmente se requiere tiempos de al menos
8 horas a temperaturas de 105°C, para completar la remosión de agua, y tener
resultados confiables. Este equipo es mas conveniente para alimentos como los
granos, cereales y derivados. Sí se desea analizar productos cárnicos, se
recomienda efectuar algunos pretratamientos a la muestra, generalmente es un
presecado, empleando alcohol ó bien mezclando la muestra con tierras diatomeas.
Las estufas por convección de aire poseen más ventajas, que las
convencionales, ya que como hay circulación de aire caliente, esto permite disminuír
el tiempo, disminuyendo con ésto la desnaturalización de compuestos y pérdida de
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18. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
compuestos volátiles. Se considera que los resultados son más confiables por lo que
se utilizan también en granos, cereales y derivados, así como en productos cárnicos,
recomendándose también pretratamientos para la muestra.
En el caso de las estufas a vacío, el tiempo es mucho menor, y las
temperaturas, por debajo de los 70°C. Con este equipo se puede llegar a determinar
humedad en alimentos como el aguacate, nueces, alimentos ricos en grasas;
tambien productos cárnicos y cereales y derivados. En este caso se debe tener
control sobre el vacío, ya que cuando se aplica el vacío inadecuado, puede ocasionar
la explosión de la muestra.
Existen varios factores que tienen influencia en la exactitud de los métodos de
secado, para la determinación de humedad, entre los cuales se tienen:
- Es dificil eliminar toda el agua. La retención de agua ya sea por adsorción,
oclusión o combinación química hacen que la remosión completa por
vaporización sea difícil. Cantidades variables de agua absorbida pueden
retenerse por los coloides y se retienen también cantidades variables de agua
de cristalización por diferentes sustancias como maltosa, lactosa o rafinosa
bajo diferentes condiciones de secado. El químico no puede estar seguro, aún
cuando no exista una pérdida en peso por secado en estufa, que la cantidad
exacta retenida se encuentre en forma hidratada o como agua unida
coloidalmente. La humedad residual puede estar presente al final del período
de secado en cantidades variables dependiendo de la temperatura, presión de
vapor de agua y de las características de sorción de agua del alimento. La
remosión de agua del material orgánico coloidal esencialmente involucra el
desplazamiento de un equilibrio entre una superficie coloidal a un nuevo
equilibrio determinado por la presión y la temperatura. El contenido final de
humedad en equilibrio puede ser apreciable en alimentos higroscópicos
cuando la atmósfera de la estufa contiene vapor de agua que no es removido.
La velocidad a la que este equilibrio se alcanza también varía con el material y
condiciones de secado.
- Durante el secado pueden formarse barreras físicas que limitan la difusión del
agua o vapor de agua del interior del alimento a la superficie de evaporación,
cambiando la velocidad de dicho secado (formación de películas que impiden
evaporación de agua). También estas barreras pueden formarse debido a la
aplicación del calor directo sobre la muestra. Para reducir el efecto de las
barreras físicas se recomienda mezclar la muestra con arena, asbesto, piedra
pómez o cualquier otro material inerte, con el fin de aumentar la superficie de
exposición al secado o bien realizar un presecado a baja temperatura seguida
de un secado a una temperatura más alta.
- La extrema sensibilidad de algunos constituyentes, particularmente azúcares,
a descomponerse entre 70o y 100oC con la evolución de agua y otros
constituyentes volátiles. Usualmente la descomposición es apreciable antes
que se complete el secado. En adición a la descomposición de azúcares y
otros constituyentes, las reacciones químicas entre dichos constituyentes de
los alimentos pueden originar cambios en el peso. La inversión de sacarosa
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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 comunmente
usados, la preparación del material a secar, el peso de la muestra y las condiciones
de secado varían, dependiendo del producto a analizar.(9)
4.3.1.1. Preparación de la muestra
Las muestras se preparan para la determinación de humedad, en una gran
variedad de formas. Los productos líquidos como bebidas, vinos, jarabes o purés
usualmente se mezclan y se lleva a cabo un presecado antes del secado final. Este
presecado puede ser simplemente la evaporación de 20-50 mL del líquido a una
consistencia viscosa en un baño de agua. Estas condiciones de presecado no están
especificadas con precisión y cuando se fija el período de secado final puede originar
error. Las muestras de frutas y productos derivados se homogenizan hasta obtener
una pasta umiforme así como la carne y productos marinos. En el caso de cereales o
alimentos deshidratados con un contenido de humedad debajo del 10%, el tamaño
de partícula afecta la determinación de humedad por lo que se recomienda que la
molienda sea lo suficientemente fina para pasar a través de una malla de 30 mesh.
Para extender la muestra uniformemente en el fondo del platillo utilizado, en
muestras como jarabes o melazas pueden adicionarse sustancias inertes como
asbesto, piedra pómez o arena, mezcladas con el producto a secar, para incrementar
la superficie de evaporación y reducir la formación de películas.(5)
4.3.1.2. Peso de la muestra
El peso de la muestra usada, el diámetro y tamaño del platillo utilizado así
como la forma de distribuír la muestra en el mismo, pueden afectar la velocidad de la
pérdida en peso durante el secado y afectar los resultados cuando los alimentos se
secan por un período de tiempo definido. El peso de la muestra usado es tal que el
peso del residuo seco sea de 1 a 4 g. Con productos con un contenido de humedad
de 10% o menos se pesan aproximadamente 2 g de muestra, éstos incluyen harinas
de cereales, leche deshidratada, granos, huevo deshidratado, etc; entre 2.5 a 5g de
harina de soya, huevo líquido, carne y productos cárnicos; 5a10 g de levadura fresca,
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20. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
pescado y productos marinos y 20g de pulpas de frutas frescas y productos
similares.
Los platillos usados pueden variar en diámetro: de 4 a 5 cm para muestras
pequeñas y de 6 a 9 cm para muestras más grandes. También deben ser lo
suficientemente profundos para evitar la pérdida de material durante el secado,
remosión de la estufa o durante el peso de la muestra seca (2 a 3 cm de
profundidad).
4.3.1.3. Condiciones de secado
Las temperaturas usadas para el secado varían de 70° a 130°C a presión de
25 mm de Hg a la atmosférica. Debe procurarse que la temperatura de la estufa sea
uniforme de tal manera que en cualquier punto de la estufa sea la misma. La
temperatura no debe variar en 1°C de la establecida, con el fin de obener resultados
comparables, estoes 70°C en estufa de vacío para muestras que se descomponen
fácilmente, 100°C para muestras más estables como pescados, granos, carnes y
130°C para cereales.
4.3.1.4. Período de secado
El período de secado es una función de la cantidad total de humedad,
concentración relativa de azúcares y otras sustancias capaces de retener humedad o
sufrir descomposición y de la temperatura y presión de secado. El período de secado
puede variar de 6 a 12 horas, pudiendo reducir el tiempo de secado utilizando
temperaturas arriba de 100°C bajo condiciones que aseguren el paso rápido de aire
seco caliente sobre la muestra, para remover la humedad antes de que se lleve a
cabo una descomposición apreciable. El período de secado recomendado varía de 6
horas, para frutas secas y productos derivados, a 4 horas para productos de tomate
presecados. Solo cuando se secan frutas secas a 70°C, bajo vacío, puré de tomate
presecado a 70°C, harinas a 130°C y leche y crema a 98-100oC, se establece un
tiempo de secado específico.
Ademas de las estufas, hay otro equipo que también es considerado como
método de secado, que viene siendo el de la termobalanza (Figura 3.4) en la que se
lleva a cabo el secado mediante una lámpara de infrarrojo la cual está conectada a
una balanza de torsión con una escala donde se lee directamente el contenido de
humedad, como se muestra en la figura 3.5. Este método es muy rápido, pudiendo
obtenerse resultados en un período de tiempo de 10 a 20 minutos, dependiendo del
tipo de muestra analizada. Este método es muy empleado durante los procesos de
deshidratación en la industria alimentaria, para llevar un control del proceso.
4.3.2. Método de destilación directa
Se determina el agua liberada por medio de una destilación continua,
empleando un solvente inmiscible en agua. Este método se desarrolló originalmente
como método rápido de exactitud suficiente para usarlo en control de calidad y es el
indicado para distinguir entre materia volátil o humedad aparente y contenido real de
agua, como es el caso de las especias que contienen aceites volátiles.
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21. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
La temperatura de destilación esta determinada por el solvente que se
emplee, existiendo varios y cada uno con caracteristicas diferentes. Dentro del tipo
de solventes que se pueden emplear están:
Xileno 137-140°C Punto de ebullición muy alto
Benceno 80°C Adecuado para especias
Tolueno 111°C Adecuado para productos hortícolas
Tetracloruro 77°C Es de los más caros
El principio en que se basa el método es que el punto de ebullición del
solvente utilizado es diferente al del agua, además de que es inmiscible, por lo que al
efectuarse el calentamiento destila primero el que posea el menor punto de
ebullición, recogiendo el agua en un receptáculo graduado donde se lee
directamente el volumen de agua contenida en la muestra. El solvente queda en la
parte superior y el agua en la inferior.
Al momento de efectuar la determinación se debe considerar el tipo de
alimento a evaluar, este método es más recomendado para alimentos con alto
contenido de agua, pero bajos en lípidos, como la mayoría de las frutas y hortalizas;
también puede aplicarse a alimentos ricos en compuestos responsables del olor y
sabor, como las especias (ajo, cebolla, canela). Este método no es muy
recomendado para harinas, debido a que al mezclarse ésta con el solvente se puede
formar una masa, y el solvente quedar ocluído dentro de ésta, y al empezar el
proceso de la destilación pueden formarse barreras físicas que impidan la extracción
del agua.
4.3.3. Métodos químicos
Este metodo tiene como base la propiedad del agua de reaccionar con
algunos compuestos químicos y dar origen a compuestos coloridos, producción de
calor ó bien precipitados.
Estos métodos son aplicados a alimentos como las grasas y aceites, café
tostado, productos de confitería, frutas secas, ya que la mayoría de estos poseen
bajo contenidode humedad, además de que poseen otros compuestos que pueden
interferir en la determinación si se aplicasen los métodos de extracción, mencionados
anteriormente, como ricos en azúcares, sabores, grasas.
4.3.3.1. Metodo de Karl – Fisher
Este método fué propuesto por Fischer en 1935. Se basa en la reducción del I 2
por el SO2 en presencia de agua y una base como la piridina y es particularmente útil
para la determinación de pequeñas cantidades de agua (alrededor de 0.1%).
Tiene como base la siguiente reacción química, descrita por Bunsen en 1853:
2 H20 + SO2 + I2 → H2SO4 + 2 HI
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22. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
El reactivo de Karl Fischer, que es una solución de I 2, SO2 y piridina en
metanol anhidro, se añade a la muestra. En el casode que sea sólida se hace una
extracción del agua presente en ella usando metanol anhidro. La reacción básica fue
descrita por Mitchell en 1951.
El contenido de agua en la muestra se determina mediante una titulación, en
la que se mide el volumen de la solución de Karl Fischer requerida para alcanzar el
punto final, que se pone de manifiesto por un exceso de iodo. En este caso el vire del
color es a marrón, y cuando se utiliza como indicador azul de metileno el punto final
es la aparición de un color verde. Otras formas de detectar este punto final es a
través de lecturas en el espectrofotómetro o bien electrométricamente.
Para poder realizar esta determinación se requiere tomar en cuenta algunas
consideraciones:
- En la práctica, la ecuación no es estrictamente esteoquimétrica por lo que
tanto la técnica como los reactivos deben de ser estandarizados antes de
efectuar la determinaciones, para asegurar con ésto que los resultados que se
obtengan sean reproducibles y confiables.
- Debido a que lo que se desea determinar es agua, es importante asegurar que
los reactivos sean anhidros.
- Se debe de tener mucho cuidado al manejar los reactivos ya que son
altamente corrosivos y explosivos.
- Cuando la cuantificación se efectua por titulación, se debe utilizar un equipo
especial, protegido del medio ambiente.
- Al efectuar la extracción debe hacerse a reflujo y a temperaturas bajas.
- En este método interfieren los aldehídos y cetonas porque forman acetales
con el metanol, el ácido fórmico se deshidrata y el ácido bórico se esterifica.
- La clase de alimento a analizar y el tamaño de partícula usado también
pueden influír en los resultados.
4.3.3.2. Método del carburo
Es un método rápido que se basa en la reacción del agua con carburo de
calcio donde se produce acetileno:
CaC2 + 2H2O → CHºCH + Ca(OH)2
La cantidad de acetileno puede determinarse cuantificando el cambio en
presión, dentro de un sistema cerrado, presuponiendose que la variación en presión
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23. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
es directamente proporcional al contenido de agua; o bien colectando el gas
acetileno y midiendo su volumen. También puede considerarse la disminución de
peso de la muestra después de que se ha llevado a cabo la reacción.
4.3.3.3. Método del bromuro de cobalto
En este método se toma como base el que al mezclarse agua con una sal de
bromuro de cobalto, forma un precipitado, por lo que la cuantificación del contenido
de agua se efectua a través del peso del precipitado obtenido. Este método es mas
recomendable para productos como el azúcar.
Método del cloruro de acetilo
La base de este método es que al reaccionar el agua con el cloruro de acetilo se
produce ácido. La reacción base es la siguiente:
H2O + CH3COCl → CH3COOH + HCl
Método empleado para alimentos grasos, como la mantequilla, margarina, aceites y
especias secas.
4.3.4. Métodos físicos
Los métodos físicos tienen como base la propiedad que posee el agua pura de
manifestar algunas características físicas, como la de la conductividad eléctrica, la
desviación de la luz. Existen varios métodos basados en alguna propiedad física del
agua, a continuación se mencionan algunos de ellos:
 Métodos eléctricos
Se mide la conductividad o resistencia de un alimento colocado en un circuito
eléctrico. En este método se asume que los valores de resistencia son por efecto del
agua, y que los otros componentes poseen un efecto mínimo sobre este parámetro.
Para efectuar la determinación de humedad por este método, se requiere de
un equipo especial, con sensores específicos para cada alimento, por lo que se debe
considerar laCon este método no se requiere que el alimento sea homogenizado,
sino que la determinación se efectúa con el alimento entero, por ejemplo al vender o
comprarse un lote de frijoles, se requiere establecer el contenido de agua presente
en el grano, en forma rápida y precisa, ya que en base a ésto es el precio del frijol.
En este caso se muestrean unos 200 g del lote, se pasan a través del Steinlite y éste
proporciona el contenido de humedad presente en el grano en cuestión de segundos,
esos 200 g pueden ser regresados al lote, ya que no sufrieron ningun tipo de
transformación.
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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 muy
sofisticado, ya que se emplean picnómetros, termómetros y balanzas. Este método
es aplicable a alimentos líquidos o semilíquidos, como leche, jugos de frutas, jarabes,
purés de tomate, salmueras. En todos éstos se establece que la variación en
densidad dependerá del contenido de sólidos presentes en la muestra y éstos a su
vez dependen del contenido de agua en la misma.
 Refractómetros
En éste se evalúa el índice de refracción presentado por la muestra al
colocarse una o dos gotas de esta sobre un plano al que se le dirige un rayo de luz.
Esta desviación se establece que está determinada por la concentración de sólidos
solubles presentes en el alimento. Este método se considera más rápido, seguro y
reproducible que el anterior, además de ser más práctico. Puede aplicarse a
alimentos como las frutas, productos derivados de frutas, jarabes, mieles, dulces y
leches.
 Polarimétrico
Se mide la rotación óptica de los compuestos a una determinada longitud de
onda. Se requiere de un polarímetro, y además de evaluar concentración se puede
establecer tipo de compuesto, ya que la rotación dependerá del tipo de compuesto a
analizar.
 Infrarrojo
La base de este método es la medición de la absorción a unadeterminada
longitud de onda, que detecte las vibraciones moleculares del agua.
Longitud de onda:
1) 3.0 y 6.1 mm, son los modos fundamentales donde se detectan las vibraciones de
las moleculas de agua.
2) 1.9 mm, es la banda de absorcion.
3) 1.45 mm, primer sobretono de la parte OH de la molecula.
Es un método muy sensitivo debido al tipo de lampara que se usa, Tugsteno,
ademas del detecto de sulfito y el diseño electronico que posee.
Dentro de las investigaciones que se han realizado, se ha establecido lo
siguiente:
Granos y semillas, se detectan a longitudes ente 0.7-2.4 mm.
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25. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
Frutas y Vegetales, se ha observado que es un método rápido y espcífico para
frutas y vegetales secos y especias, al compararse con la determinación en estufa al
vacio.
En productos carnicos se ha detectado que hay interferencia por el porciento
de grasa.
 Resonancia Magnetica Nuclear (NMR)
La NMR, es otro sistema que se ha utilizado más con fines de investigación,
en la busqueda de nueva alternativas para establecer el contenido de humedad en
los alimentos, que con fines prácticos. Se parte del hecho de que el NMR es como la
huella digital de una molécula.
El equipo de NMR consta de lo siguiente:
1) Oscilador de radiofrecuencia
2) Magneto
3) Detector de radiofrecuencia.
Los atómos de un nucleo poseen diferentes campo mangetico. La evaluación
se basa que cada nucleo genera un campo distinto de campo magnetico con un
oscilador a una frecuencia fija.
El aparato se calibra conta una molecula de agua pura. El método dependerá
de la energía de radiofrecuencia de la molecula.
 Cromatografía de Gases
Este método se basa en que el agua se puede extraer utilizando un solvente
orgánico, y que su molecula puede ser transformada a su fase gaseosa.
Este sistema presentea algunas ventajas:
1) El agua se extrae en forma eficientemente, por lo que se asegura la cuantificacion
total de esta en el alimento.
2) El extracto va a contener substancias que no alteran el pico del agua, por lo que
se asegura que lo que se está cuantificando es realmente el agua.
Análsis
1) 15 g de muestra se mezclan con 100 mL de una solución de metanol absoluto y
butanol.
2) Se deja reposar por 15 segs.
3) Se toman alicuotas de 2 mL y se inyectan al cromatografo de gases.
4) A los 5 min de corrida sale el pico del agua.
Este sistema se ha aplicado con exclentes resultados a una gran variedad de
alimentos.(3)
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26. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
4.4. Reporte de resultados obtenidos en la determinación de humedad
Los resultados obtenidos en las determinaciones de humedad se reportan ya
sea como humedad, agua o sólidos totales. No existen reglas plenamente
establecidas en una instancia particular, pero los siguientes comentarios representan
una guía:
 Humedad se usa principalmente para polvos, donde la cantidad de agua
presente es relativamente pequeña, como en harinas, azúcar, etc.
 Agua es más comun cuando la cantidad de agua presente es relativamente
alta, como en alimentos frescos, salchichas y quesos.
 Sólidos totales se usa más a menudo para líquidos, como vinagre, bebidas
alcohólicas, leche, jugos de frutas, etc.
El contenido de la humedad se calcula de la siguiente manera.
(( Pm − ( P − P1))
% Humedad = x100
Pm
Donde:
P= Peso constante de la capsula con materia seca
P1 = Peso inicial de la capsula.
Pm = Peso de muestra.
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27. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
5. CENIZAS
5.1 Definición
Residuo inorgánico que queda después de incinerar un material orgánico. El
contenido de cenizas indica la concentración de minerales totales presentes en el
alimento.
Cuando los alimentos y productos alimenticios se calientan a temperaturas entre
500°- 600°C, el agua y otros componentes volátiles se desprenden como vapores y
los constituyentes orgánicos se oxidan en presencia del oxígeno del aire a dióxido de
carbono y óxidos de nitrógeno y también se eliminan junto con el hidrógeno como
agua. El azufre y el fósforo presentes se convierten en sus óxidos y si no están
presentes cantidades suficientes de elementos alcalinos o alcalino térreos, pueden
perderse por volatilización. Los constituyentes minerales permanecen en el residuo
como óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos y cloruros, dependiendo de las condiciones
de incineración y de la composición del alimento. Este residuo inorgánico constituye
la ceniza de los alimentos.
Los constituyentes de las cenizas incluyen potasio, sodio, calcio y magnesio,
que están presentes en relativamente grandes cantidades, así como pequeñas
cantidades de aluminio, fierro, cobre, manganeso y zinc, arsénico, iodo, flúor y otros
elementos presentes en cantidades traza.
La incineración puede llevarse a cabo sobre una flama, en una mufla, en un
sistema cerrado en presencia de oxígeno o por digestión húmeda en presencia de
ácido sulfúrico, nítrico y perclórico, solos o en mezcla. El término ceniza se usa solo
para el residuo de la incineración bajo presión atmosférica.
Es importante establecer el contenido de cenizas en un alimento por diversas
razones, dentro de las cuales se pueden mencionar:
 Ayuda en el establecimiento del valor nutritivo de un alimento.
 Puede ser indicativo de calidad, por ejemplo: harinas y azúcar, indica grado de
refinamiento; gelatinas, ayuda a establecer sus propiedades funcionales;
mermeladas, contenido de fruta; vinagre, origen; especias, impurezas.
 A partir de las cenizas pueden detectarse algunos compuestos tóxicos, como
metales pesados, la adición de conservadores en exceso.
 El contenido de cenizas sirve como un índice del metabolismo de levaduras y
en la producción de ellas la cantidad y composición de la ceniza se usa como
un criterio para el control del proceso.
 La incineración de material de origen vegetal, particularmente ciertos cortes,
se reconoce como un instrumento útil para determinar la naturaleza y
distribución de los minerales en las plantas.
 La determinación de cenizas también es necesaria en la preparación de
muestras para el análisis de minerales, ya sea los que se encuentren
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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 a
determinar y el método de análisis a usar determinan la naturaleza del procedimiento
para 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 constituyentes
de un alimento, varía de un grupo de alimentos a otro, incluso dentro del mismo
grupo, se pueden apreciar estas variaciones, el contenido depende del origen del
alimento ó del procesamiento al que haya sido sometido.
5.3.1 Tipos de cenizas
Se pueden obtener Cenizas Totales, Cenizas Solubles e Insolubles, Cenizas
Alcalinas, dependiendo de lo que se esté evaluando, ya que cada una de ellas son
empleadas para establecer un determinado control.
5.3.1.1 Cenizas totales
Esta determinación indica el contenido de minerales totales en un alimento,
empleado generalmente como un índice de valor nutritivo, también sirve como un
indicador de calidad. El contenido de ceniza se determina por la pérdida en peso que
se lleva a cabo durante la incineración de la muestra a una temperatura lo
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29. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
suficientemente alta para que toda la materia orgánica se pierda por volatilización y
se obtenga un residuo de color uniforme, blanco o gris, ocasionalmente rojizo o
verde, libre de partículas sin calcinar o grumos de carbono.
Cada alimento tiene sus especificaciones en cuanto al tiempo y temperatura
de incineración, así como las recomendaciones para efectuar la determinación.
Ejemplo: en las frutas se recomienda presecarlas y después incinerarlas a 525°C por
2.5 h; los cereales se recomienda prequemarlos y luego incineralos a 550°C por 2 h;
en los productos marinos se aconseja mezclar primero la muestra con ácido
sulfúrico, mismo tiempo prevenir la fusión de la ceniza y que quede carbón ocluído.
Las cenizas se obtienen humedeciendo las muestras con soluciones de estos
compuestos para posteriormente incinerar a temperaturas elevadas por corto tiempo,
por ej. 30 minutos a 800 oC, realizando al mismo tiempo un blanco cuando se usa la
solución de acetato de magnesio.
5.3.1.2. Cenizas solubles
Método empleado principalmente para establecer el contenido de fruta en
productos como mermeladas, jugos, jaleas, atc. Se basa en que los azúcares
provenientes de las frutas son solubles en agua, y cuando se elaborar productos
derivados de estas, como mermeladas, se adicionan además gomas y pectinas.
El procedimiento general consiste en disolver 300 g de la muestra en 2 L de
agua, este paso es con el fin de solubilizar a los azúcares; después se calienta por 1
hora, esto tiene como objeto facilitar la disolución de la muestra; se toma una alicuota
de 100 mL y se evapora a sequedad, en esta parte se elimina el agua y el residuo
que queda son los azúcares que se solubilizaron, por último se incinera a
temperaturas no mayores de 525°C.
Los valores por ejemplo, reportados, para jalea de durazno es 0.49%, de piña
0.43% y de fresa 0.46%.
5.3.1.3. Cenizas insolubles
Este método es empleado principalmente para establecer la adición de
material mineral en productos como azúcares y productos de frutas. Basándose en el
hecho de que algunos agentes blanqueadores ó bien conservadores son insolubles
en agua.
Para esta determinación se parte de cenizas, las cuales se disuelven en agua
caliente por 5 min. Luego se filtran en papel libre de cenizas, posteriormente se
incineran.
5.3.1.4. Cenizas insolubles en ácido
Establece el índice de material arenoso en hierbas y especies. Se basa en que
productos como la sílica son insolubles en ácido.
Primeramente se obtienen las cenizas, éstas se disuelven en ácido clorhídrico,
se calientan a temperaturas bajas por 5 min, se filtran y posteriormente se lava el
residuo con agua caliente , para eliminar cualquier residuo soluble, se incinera y se
establece el % de cenizas insolubles en ácido.
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30. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
5.3.1.5. Cenizas alcalinas
Este método se basa en que algunos productos presentes en alimentos como
el té, café ó condimentos, así como las frutas, producen carbonatos alcalinos. La
alcalinidad de la ceniza se debe a la presencia de las sales de ácidos orgánicos
como el cítrico, málico o tartárico los cuales durante la incineración se convierten en
sus carbonatos.
En este método se parte del filtrado de las cenizas insolubles, titulándose el
líquido con ácido súlfurico 0.1N y naranja de metilo como indicador.
5.4. Procedimientos especiales
Durante la incineración puede haber transformación de compuestos que
alteren los resultados, como que las sales orgánicas se transformen en óxidos ó
carbonatos, fosfatos ó sulfatos, también puede haber pérdida de compuestos por
volatilización, por lo que se recomiendan algunos pretratamientos especiales,
dependiendo del objeto del análisis de la cenizas ó del alimento a evaluar.
Algunos de los objetivos de estos procedimientos especiales son el de
prevenir la pérdida de material como iodo y cloruros, preparar al material para
subsecuentes determinaciones ó para obtener cenizas completamente libres de
materia orgánica.
5.4.1. Cenizas sulfatadas
El objetivo de éstas es el de reducir las pérdidas por volatilización de
compuestos como cloruros, carbonatos, metales alcalinos y también el de favorecer
la ignición de material, sobre todo de origen animal.
El procedimiento general que se sigue es el de mezclar la muestra con ácido
súlfurico concentrado y calentar la muestra hasta que esté completamente
carbonizada; posteriormente se incinera en una mufla a 500°C. Se recomienda,
después de enfriar volver a disolver las cenizas con ácido, secar a baño maría y
reincinerar a 550°C.
5.4.2. Cenizas carbonatadas
El objetivo de este tratamiento es el de prevenir la pérdida de compuestos
como sulfitos y el de facilitar la obtención de cenizas libres de carbón. Este método
se basa en que el carbonato de amonio va a reaccionar con el oxido formado y va a
liberar al carbonato, facilitando con ésto su eliminación total.
Para obtener estas cenizas primero se incinera a 500°C, después de enfriar,
se mezclan estas con carbonato de amonio, se evapora a sequedad, se vuelve a
reincinerar a 525 - 550°C.(3)
5.5. Reporte de resultados
El contenido de la ceniza se calcula de la siguiente manera.
Pf − Pi
% Ceniza = = x100
Pm
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31. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
Donde:
P t = Peso del crisol + el peso de la muestra (2g)
P i = Peso inicial de la capsula.
Pm = Peso de muestra.
Pf = Peso Despues de la Mufla.
6. GRASAS
6.1 Definición
Los lípidos usualmente se definen como compuestos que son insolubles en
agua y solubles en solventes orgánicos, por lo que son un grupo de compuestos de
estructura heterogénea del que las grasas y los aceites son los representantes más
importantes, siendo además muy abundantes en la naturaleza. Están formados por
carbono, oxígeno e hidrógeno y en ciertos casos también pueden contener fósforo y
nitrógeno.
Como ya se mencionó, los lípidos abarcan una gama muy amplia de
compuestos cuya clasificación se hace al dividirlos en tres grandes grupos en función
de su estructura química: Lípidos simples (ésteres de ácidos grasos y alcoholes);
Lípidos compuestos (fosfolípidos; glicolípidos; lipoproteínas); compuestos asociados
(ácidos grasos; alcoholes; hidrocarburos; vitaminas liposolubles).
El material graso que se extrae de los tejidos vegetales y animales por
solventes como el alcohol, éter, hexano, acetona, cloroformo, benceno u otros
solventes orgánicos, generalmente representa una mezcla compleja. La mezcla
depende del tejido extraído y usualmente contiene representantes de algunas o
todas las clases de compuestos orgánicos como: grasas, ceras, fosfolípidos,
glicolípidos y esteroles o bien productos de hidrólisis de algunos de ellos.
De acuerdo con Kummerow (1960), los lípidos poseen al menos tres funciones
importantes en los alimentos: culinarias, fisiológicas y nutritivas. La propiedad de
ellos para acarrear olores y sabores y su contribución a la palatabilidad y textura de
algunos alimentos son ejemplos de la primera función. Como los lípidos son un
medio rápido de transferencia de calor se ha incrementado su uso en las
operaciones comerciales de freído.
En el organismo se utiliza como reserva de energía, localizándose en el tejido
adiposo (tejido subcutáneo de la cavidad abdominal y tejido conectivo intermuscular),
son constituyentes estructurales de la membrana celular e intervienen en la
regulación de algunas funciones metabólicas, también actúan como aislante y
protección de órganos vitales. Por otra parte los lípidos dietarios proveen el ácido
linoleico esencial y ayudan en el transporte de vitaminas liposolubles
nutricionalmente esenciales.
En los alimentos los lípidos se encuentran ampliamente distribuidos y la
mayoría los contienen. Las frutas y vegetales no son ordinariamente fuente de
lípidos, conteniendo algunos de ellos de 0.1 a 1% de lípidos totales. Algunas frutas y
vegetales contienen cantidades mayores de estos compuestos, por ejemplo: el
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32. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
aguacate contiene 20%, la aceituna el 19%, las nueces contienen más del 50%, pero
los alimentos naturales que proporcionan grandes cantidades de estos compuestos
son productos de origen animal como carne, huevo, leche y sus derivados.
El análisis de lípidos involucra:
 1 Extracción y determinación del contenido de lípidos así como su
composición.
 2 análisis de los lípidos extraídos basados en sus propiedades físicas y
químicas.
6.2. Procedimientos generales para la extracción de lípidos
Para la cuantificación y extracción de lípidos se pueden utilizar diferentes
métodos: Extracción húmeda (Babcock, Gerber, Roese-Gottlieb); Extracción seca
(Intermitente, Continua); Extracción en frío.
6.2.1. Extracción húmeda
Generalmente estos métodos son específicos para alimentos líquidos. Uno de
los más antiguos es el de Babcock que se usa para la determinación del porcentaje
de grasa en leche y productos derivados.
a) Método de Babcock. En este método la muestra medida se coloca en un frasco
especial que contiene una columna calibrada, para posteriormente tratarse con ácido
sulfúrico concentrado que destruye la capa proteica que rodea a los glóbulos de
grasa, permitiendo la unión de éstos. Después se calienta ligeramente y se centrifuga
para efectuar la separación completa de la grasa y la fase acuosa, se añade agua
para forzar el paso de la grasa dentro de la columna calibrada donde se lee
directamente el volumen de grasa separado y a partir de él se calcula el porcentaje.
Las recomendaciones que se dan de este método son que el ácido empleado
debe poseer una gravedad de 1.82 a 1.83; la muestra debe calentarse a 60°C; la
grasa extraída debe ser de color amarillo oro, clara y estar completamente separada
de la parte color chocolate.
Este método presenta algunas desventajas, debido a la utilización del ácido sulfúrico
concentrado el cual carboniza la lactosa y esto puede provocar interferencias en la
lectura de la columna calibrada.
b) Método Gerber. Este es una modificación del Babcock, la finalidad es la extraer la
grasa pero sin carbonizar a la lactosa para lo cual se adiciona alcohol isoamílico que
además mejora la separación de la grasa sin necesidad de adicionar agua. El equipo
que se utiliza consiste de butirómetros de vidrio y de una centrífuga Gerber aunque
puede utilizarse la centrífuga Babcock con adaptadores para dichos butirómetros.
Las recomendaciones son las mismas que las del Babcock. Este método es
de 2 a 3 veces más rápido que el Babcock.
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33. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
c) Método de Roese-Gottlieb. Este método se usa también para la determinación
de grasa en productos lácteos y se recomienda para muestras con alto contenido de
azúcares, como es el caso de la leche condensada.
En este método la muestra medida se trata con una solución de etanol-
hidróxido de amonio y después se extrae con una mezcla 1:1 de éter etílico y éter de
petróleo. El éter que contiene la grasa disuelta se decanta a un pesa filtro y se repite
la extracción, se evaporan los solventes y se determina la grasa extraída.
La solución de hidróxido de amonio neutraliza cualquier ácido presente
además de solubilizar a la proteína que se precipita con el alcohol el cual a su vez
por ser soluble tanto en agua como en éter provee el medio en el que el éter se pone
en contacto íntimo con la grasa, facilitando la extracción. El éter de petróleo reduce la
solubilidad del agua en el éter etílico y previene la disolución de otro material no
graso como la lactosa.
Para llevar a cabo estas extracciones se utiliza el tubo de Mojonnier o de
Röhrig.
6.2.2. Extracción seca
Se debe secar antes la muestra, se aplica a cualquier tipo de alimento, ya sea
de origen animal ó bien de origen vegetal y el solvente utilizado debe ser anhidro.
Para llevar a cabo esta determinación el material seco se sujeta a una extracción
continua (Método de Goldfish) o intermitente (Método de Soxhlet) con un solvente
adecuado.
El contenido de grasa reportado por ambos métodos se denomina grasa cruda
o extracto etéreo (cuando el solvente utilizado es éter de petróleo o éter etílico) y
representa el contenido de lípidos extraíbles, siendo la distribución de éstos muy
variable.
a) Extracción continúa. Se emplea un aparato denominado Goldfish. Este método
se caracteriza porque el solvente está en contacto continuo con la muestra, se
emplea un dedal poroso (de Alundum), el cual va a contener a la muestra. El dedal
mas la muestra se coloca en el vaso de Goldfish, se adiciona el solvente y se monta
en el aparato de extracción. Los solventes a utilizar pueden ser éter, hexano o
acetona, controlando el calentamiento para evitar que se volatilice el solvente. Este
método es recomendado para productos cárnicos y pescados.
b) Extracción intermitente. Se emplea el aparato Soxhlet, el cual es de vidrio con
uniones esmeriladas para evitar la pérdida de vapores del solvente a utilizar. En este
método , durante el calentamiento el solvente se evapora pero es condensado y
recogido en el lixiviador que posee un sifón de tal manera que al llegar a un
determinado nivel el solvente en el lixiviador cae al matraz nuevamente, de ahí su
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34. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
nombre, ya que el solvente está en forma discontinua en contacto con la muestra.
Cada vez que el solvente cae, extrae la grasa.
Los solventes que se emplean son iguales al del Goldfish (éter de petróleo,
hexano, éter dietílico). Este método es más recomendado para cereales y
semillas. Puede aplicarse a otro tipo de alimentos, como los cárnicos, aplicando
un pretratamiento adecuado a la muestra, solvente y tiempo de extracción.
c) Recomendaciones para los dos métodos: Debido a que las condiciones de
extracción para la mayor parte de productos no pueden definirse con seguridad,
se deja al criterio del analista el período de extracción, variando dicho período
entre 6 y 16 horas. Sin embargo deben considerarse varios factores que
determinan dicho período de extracción entre los que se encuentran:
 Naturaleza del material que va a ser extraído
- Velocidades comparativas a las que los componentes pasan a la solución.
- Efecto de un componente sobre la solubilidad de otro.
- Tamaño de partícula del material a extraer. Con respecto a este punto aún
cuando se considera que entre menor sea el tamaño de partícula más
eficiente será la extracción, para esta determinación no se recomienda una
muestra finamente molida ya que puede pasar a través del poro de los
dedales utilizados. Con el fin de evitar este error se recomienda envolver la
muestra en un papel filtro, antes de colocarla en el dedal.
- Cantidades relativas de los componentes más y menos solubles
 Naturaleza del solvente
- Difusibilidad
- Poder de disolución
 Superficie ofrecida al solvente
 Velocidad a la que circula el solvente a través del dedal de extracción
 Cantidades relativas de solvente y material a extraer
6.2.3. Método de extracción rápida
Método propuesto por Folch et al., (1957) para aislar y purificar lípidos de
tejidos animales por medio de una partición de fase de una mezcla terciaria de
cloroformo: metanol: agua. En 1959 este método fue modificado por Bleigh -Dyer. La
muestra se homogeniza con una mezcla de cloroformo y metanol en proporciones
tales que se forme el sistema miscible con el agua de la muestra. La dilución con
cloroformo y agua separa el homogenado en dos capas, la capa de cloroformo que
contiene todos los lípidos y la capa de metanol que contiene los compuestos no
lipídicos. Se aísla la capa clorofórmica y se destila empleando un rota vapor, el cual
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35. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
funciona con vacío y temperatura no mayores a los 40°C, lo que evita dañar al lípido,
por lo que posteriormente puede caracterizarse el lípido.
6.2.4. Grasa por hidrólisis
En ciertos alimentos como huevos, productos de panificación, levaduras, harinas de
pescado, etc., la extracción directa con éter no extrae toda la grasa ya sea porque el
éter no penetra suficientemente las partículas para extraer toda la grasa o porque la
grasa se encuentra combinada con otros constituyentes como las proteínas o los
carbohidratos y no está libre. Por ello es necesario llevar a cabo una desintegración
del alimento calentando con ácido el cual además hidroliza las proteínas y al
almidón, destruye las paredes celulares y libera la grasa, siendo así más fácil su
extracción.
La determinación de grasa en huevos por este método se lleva a cabo pesando 2 g
de muestra, se digiere con 10 ml de HCl concentrado si se trata de huevo líquido o
con 10 ml de HCl diluido (4+1) si se trata de huevo en polvo, por un período de
tiempo de 30 minutos en un baño de agua. Después se adicionan 10 ml de alcohol y
se transfiere la mezcla a un tubo de extracción del tipo Mojonnier o equipo similar
para llevar a cabo la extracción con éter etílico y éter de petróleo, separando la capa
etérea y evaporando los solventes para obtener la grasa, para de ahí calcular su
porcentaje y reportarla como Grasa por hidrólisis.
6.3. Análisis de grasas y aceites comestibles
Los aceites y grasas comestibles son mezclas de triacilgliceridos (ésteres de
ácidos grasos con glicerol). Las grasas y aceites obtenidos de varias fuentes difieren
uno de otro en sus propiedades físicas y químicas debido a que contienen
cantidades variables de diferentes ésteres. Algunos de ellos son sólidos, otros son
líquidos, algunos poseen ácidos grasos saturados y otros insaturados. Por
consiguiente cada éster influye en alguna medida sobre las propiedades físicas y
químicas de una grasa o aceite, de acuerdo a la cantidad en que se encuentre
presente un determinado éster en esa grasa o aceite. Esas diferencias son las bases
de las pruebas para su identificación.
Debe entenderse que los acilglicéridos de las grasas o aceites no son ésteres
simples donde los tres grupos hidroxi del glicerol están eterificados con el mismo
radical ácido, sino que son mezclas de triacilgliceridos en las que diferentes radicales
ácidos están eterificados con la misma molécula de glicerol.
El análisis de grasas y aceites comestibles no se relaciona, como en otros
alimentos, con la composición en porcentaje sino con las propiedades físicas y
químicas que sirven como las bases para el análisis e identificación, establecer el
grado de pureza y también con la evaluación de la utilización de un aceite o grasa
para un propósito dado. Las mezclas de grasas y aceites tendrán las propiedades de
las grasas o aceites individuales que componen la mezcla. Las propiedades físicas y
químicas de una grasa o aceite varían dentro de ciertos límites y debido a la
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36. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
variación relativamente pequeña, se denominan constantes. Algunas de las
constantes físicas más importantes son: color, gravedad específica, índice de
refracción, punto de fusión, viscosidad, prueba de título y prueba del frío. Algunas de
las propiedades químicas son: índice de iodo, índice de saponificación, índice de
Reichert Meissl, índice de Polenske, valor de Kirschner.
6.3.1. Pruebas Físicas
Las propiedades físicas de las grasas o aceites naturales se utilizan para su
identificación, generalmente se determinan varias de ellas con objeto de
relacionarlas. La composición de las grasas no es constante sino que varía
lentamente con el clima, variedad, nutrición, etc. Estas determinaciones se ven
grandemente afectadas por la temperatura, por lo que es común encontrar los
reportes de estas en relación a una temperatura dada.
Previamente a cualquier análisis es necesario obtener una muestra
representativa del producto. Para cada grasa o aceite existen métodos especiales de
muestreo bajo las diferentes condiciones del análisis, éstos pueden encontrarse en
los Métodos Oficiales de la American Oils Chemists Society (A.O.C.S.).
Entre algunas de las pruebas físicas realizadas a los aceites se encuentran las
siguientes:
a) Color.- Evaluación empleada para establecer la pureza del aceite (refinamiento
adecuado). Para poderlo evaluar en forma objetiva se emplean aparatos
especializados, dentro de los que se pueden mencionar espectrofotómetros como el
Agtron y Hunter Lab y tintómetros como el Lovibond. Cada uno de ellos tiene su
especificidad, siendo el más recomendado el tintómetro Lovibond, el cual funciona en
base a comparación con vidrios coloridos estándares. La escala de color para los
aceites es la del amarillo-rojo, de acuerdo a la teoría del color.
De las evaluaciones efectuadas a los aceites están la del Color, a través de la
luz de transparencia (principalmente en aceites) y el Brillo, evaluándose a partir de la
luz reflejada (aplicado a mantequillas y mayonesas).
b) Gravedad específica.- Empleada en conjunto con otras pruebas para caracterizar
a las grasas y aceites. Por definición, gravedad específica es la relación que existe
entre el peso del volumen de una sustancia, con respecto al peso del mismo volumen
de agua. Cuando se efectúa la determinación se debe de tomar la temperatura a la
cual se realiza, ya que la temperatura a la que se reporta es de 15.5°C. Muchas
grasas no son líquidas a esta temperatura por lo que la determinación puede hacerse
a una temperatura más alta y corregirse por expansión usando el coeficiente de
expansión promedio de las grasas que es de 0.00064 usando la siguiente fórmula:
P1 = Peso de la grasa o aceite
P2 = Peso de un volumen igual de agua
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37. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
to1= to - 15.5°C
to =Temperatura a la cual se pesa la grasa o aceite
Para la determinación se emplea un picnómetro calibrado, perfectamente
limpio y seco, se recomienda lavarlo con mezcla crómico. El picnómetro se llena con
agua recientemente hervida y fría a 15.5°C, recomendándose colocar el picnómetro
en un baño con agua a 15.5°C por 30 min. Secar y pesar. Posteriormente el
picnómetro se lava con alcohol y con éter, dejar evaporar y pesar. Se llena el
picnómetro con aceite a 10°C, se coloca en un baño a 15.5°C por 30 min. Secar y
pesar.
Para el caso de las grasas primero hay que fundirlas colocándolas en un baño
de agua a 40°C, y la determinación se efectúa a esa determinación. En este caso es
cuando se emplea el factor de corrección por temperatura (0.00064*t). La t indica los
grados arriba de la temperatura del agua. Por ejemplo la grasa se funde a 40°C, la
temperatura del agua está a 15.5°C, hay 24.5°C arriba, al multiplicar los
24.5*0.00064, da 0.01568, este valor se suma al que dio la relación entre picnómetro
con aceite/picnómetro con agua; si la relación fuese de 0.91950/0.99913, el valor de
G.E. seria 0.92030, con el ajuste el valor de G.E. que se reportaría sería de 0.93598.
La gravedad específica no varía mucho entre las diferentes grasas y aceites.
Es un valor característico en la determinación de identidad o pureza de una grasa o
aceite, es muy constante y hay una gran diferencia en la expansión del paso de un
estado a otro.
La gravedad específica de grasas y aceites comestibles se relaciona con el
grado de insaturación de los ácidos grasos que los componen y su peso molecular
promedio. Se incrementa conforme aumenta el grado de insaturación y disminuye el
peso molecular de los ácidos grasos. La oxidación de las grasas o aceites también
aumenta la gravedad específica.
c) Índice de refracción. El índice de refracción es una constante muy útil en la
identificación de grasas y aceites y además puede usarse como prueba de pureza.
Se relaciona con el número de insaturaciones y puede ser empleado como un control
en el progreso de una hidrogenación de aceites.
El índice de refracción en las grasas se mide a 40°C y en los aceites a 20 o
25°C en un butiro-refractómetro ó en un refractómetro de Abbé. Las lecturas tomadas
a una temperatura diferente de la establecida (estándar) se corrigen utilizando el
factor 0.00038, por cada grado sobre 25 ó 40, cuando se usa el refractómetro de
Abbé y de 0.55 para grasas ó 0.58 para aceites cuando se usa el butiro-refractómetro
de acuerdo a la siguiente ecuación:
R = R’ + K (T’- T)
Donde: R = lectura reportada a la temperatura estándar
R’= lectura obtenida a la temperatura T’
T’= Temperatura a la cual se hace la determinación
T = Temperatura estándar
K = 0.55 para grasas y 0.58 para aceites
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38. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
El refractómetro de Abbé cubre rangos de índice de refracción de 1.3 - 1.7, es
un análisis rutinario de grasas y aceites muy importante. Por otro lado un incremento
ya sea en el grado de insaturación o en la longitud de la cadena de los ácidos grasos
origina un incremento en el índice de refracción. Así mismo cuando se hidrogena un
aceite el índice de refracción disminuye linealmente conforme disminuye el índice de
iodo, por esta razón se utiliza el refractómetro para seguir el progreso de la
hidrogenación de un aceite.
d) Punto de fusión. El punto de fusión es una propiedad física definida de un sólido
puro, puede usarse para determinar un criterio de pureza o bien para caracterización
o reconocimiento de compuestos orgánicos. Una sustancia puede considerarse pura
cuando funde 1oC del punto de fusión correcto.
Las grasas naturales son mezclas de triacilgliceridos con cantidades pequeñas
de otras sustancias. Como es una mezcla no puede esperarse que tenga un punto
de fusión bien definido, ésta se licua más pronto si los puntos de fusión de los otros
componentes son más bajos o viceversa. La temperatura a la cual la grasa se licua
totalmente se considera el punto de fusión de la grasa e identifica el grado de pureza
de las grasas (sólidas). El método se aplica principalmente a las grasas animales y a
las transformadas (margarinas).
Los triacilgliceridos líquidos, o también mono y diacilglicéridos tienen la
propiedad de solidificar en diferentes formas cristalinas. Se conocen tres de ellas:
alfa, beta y beta prima. La forma beta es la más estable y las formas más inestables
pasan a la forma beta con el tiempo. El enfriamiento rápido del acilglicérido líquido
produce la forma alfa mientras que el enfriamiento lento produce la forma beta.
Las tres formas poseen diferentes puntos de fusión siendo el más alto el de la
forma beta y el más bajo el de la forma alfa, por lo que es necesario asegurarse,
antes de la determinación del punto de fusión, que el acilglicérido se encuentre en su
forma más estable. Esto se logra dejando la grasa en el refrigerador por 16 horas o
más, antes de la determinación.
Dentro de los métodos más comúnmente empleados para determinar el punto
de fusión, se tienen: El método del tubo capilar y Método de Wiley.
 Método del tubo capilar
Es el método utilizado principalmente para establecer el punto de fusión en
compuestos orgánicos puros. En éste método un tubo capilar de un diámetro interno
de 1mm se llena con la grasa fundida a una altura de 10 mm, cerrando uno de los
extremos. Con la finalidad de asegurar que toda la grasa se encuentre en estado
sólido, el tubo con la grasa se coloca en un refrigerador (4-10°C) por 16 hr.
Posteriormente el tubo se coloca en un termómetro el cual a su vez se coloca dentro
de un baño cuya temperatura se encuentre entre 8-10°C debajo del punto de fusión
esperado y empezar a calentar subiendo en forma gradual la temperatura a una
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39. CARRERA DE CIENCIAS QUÌMICAS
velocidad de 0.5°C/min. El punto de fusión se establece cuando la grasa está
completamente clara.
 Método de Wiley
Este método es más confiable y reproducible que el del tubo capilar. Para efectuar
esta determinación se emplean discos de madera con un diámetro de 3/8 pulgadas y
un grosor de 1/8 de pulgadas. La grasa en estado líquido se coloca dentro de esos
discos y se enfría a 4°C ó menos por 2 horas ó hasta que se forme por completo el
disco de grasa. Obtenido el disco se suspende en un baño de alcohol: agua en la
que el disco queda suspendido en la parte en la que la mezcla tiene la misma
densidad que la grasa. La mezcla se calienta lentamente (0.2oC/min) hasta que se
funde el disco adoptando una forma esférica, anotando entonces la temperatura que
se considera como el punto de fusión de la grasa.
El punto de fusión de las grasas disminuye cuando aumenta la proporción de
acilglicéridos de ácidos grasos insaturados y aumenta con el incremento de las
cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos en las grasas. También se afecta con
la distribución de los ácidos grasos que componen los triacilgliceridos.
e) Prueba de frío. Prueba empleada para establecer el uso industrial de un aceite.
Se mide el grado de enturbiamiento que tenga un aceite al ser colocado a
temperaturas de refrigeración (aprox. 5°C), a un determinado tiempo. Cuanto más
tiempo se tarde el aceite en enturbiarse es más adecuado para elaborar productos
grasos que requieren refrigeración. Este método tiene su aplicación en las industrias
que elaboran margarinas, mayonesas, aderezos. Por ejemplo se sabe que un aceite
puede ser utilizado para elaborar aderezos cuando su tiempo de enturbiamiento sea
de 5.5 hr, mientras que para elaborar mayonesas el aceite debe tardar mas tiempo (8
hr) en enturbiarse.
f) Viscosidad. Se mide la velocidad de flujo de un compuesto a través de un tubo
capilar, a una temperatura dada. Esta determinación se emplea en conjunto con la
prueba de frío para establecer la correcta utilización de las grasas. La viscosidad
está relacionada con la longitud de la cadena (peso molecular) y con el número de
insaturaciones, de tal manera que se incrementa con el aumento en la longitud de la
cadena y disminuye cuando aumenta la insaturación, llegando una temperatura en la
que independientemente del número de insaturaciones o del peso molecular las
viscosidades son muy similares.
El viscosímetro, se coloca dentro de un baño de agua, introduciéndose el
líquido hasta llenar el bulbo C. Se toma el tiempo en que el líquido fluye de d a b.
Reportándose el tiempo a la temperatura de evaluación.
g) Prueba de título. Esta prueba determina el punto de solidificación de ácidos
grasos, por lo tanto expresa la dureza de la grasa, permitiendo distinguir entre sebos
y grasas. Para la determinación se requiere saponificar la muestra con hidróxido de
potasio alcohólico, para obtener los ácidos grasos. A continuación se enfrían éstos
39