UCALP Facultad Cs Salud Licenciatura en Nutrición

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1 DETERMINACIÓN DE MACROCOMPONENTES EN LOS ALIMENTOS Cuando se realiza la determinación de macrocomponentes en los alimentos, o el análisis proximal de componentes, suele utilizarse esta información tanto para la elaboración de la tabla de información nutricional declarada en rótulo 1 como para la detección de adulteraciones. Este análisis proximal se realiza determinando grupos de componentes (ver Teórico 1). A continuación se estudiarán las técnicas de uso más extendido en el análisis de alimentos. DETERMINACIÓN DE AGUA (GRUPO VOLÁTILES) El contenido de agua en alimentos y materias primas es muy variable, resultando de mucha utilidad para poder expresar los resultados de composición en base seca o referidos a un valor normalizado de humedad prefijado. La determinación del contenido de agua es uno de los análisis bromatológicos más importantes en alimentos y materias primas, dado que aporta información sobre: Estabilidad del alimento (determina junto con otros factores la vida útil del alimento; control de alteraciones). Calidad del alimento. Genuinidad del alimento (control de adulteraciones por dilución del alimento con agua). Permite un control durante la recepción, elaboración y terminación del producto final. Por ejemplo, los granos de cereales y leguminosas con un elevado contenido acuoso son propensos a un rápido deterioro por desarrollo de hongos, por germinación, etc., lo cual requiere de un adecuado secado hasta un contenido acuoso de estabilidad en silo (< 12-14% según el grano). Los métodos de determinación de agua se clasifican tradicionalmente en: Directos. El agua del alimento se mide en forma directa. Método por Arrastre de Vapor (Destilación Azeotrópica). Método Químico de Karl Fischer. Indirectos. Estos métodos miden la materia seca después de la evaporación del agua o son los métodos conductimétricos. Métodos Gravimétricos por Secado en Estufa (a presión atmosférica o a presión reducida). Métodos Eléctricos (Conductimétricos). Métodos Físicos. El método más frecuentemente usado es el de secado en estufa y, para algunos casos particulares, el de arrastre de vapor. 1. Secado en Estufa. Este método se aplica a alimentos en general, utilizándose diferentes temperaturas en función de la naturaleza del alimento. La muestra se seca directamente, o después de triturarla con arena de mar, en una estufa desecadora normalmente a 105 C de temperatura (si se utiliza presión reducida o vacío basta con 1 El rotulado nutricional de los alimentos es obligatorio en Argentina y Mercosur a partir de la Res. GMC 26/03 Bromatología Teórico II Página 1 de 21

2 unos 70 C) hasta peso constante, calculándose el residuo por diferencia de peso. La determinación de la pérdida de humedad por medio de la elevación de temperatura, eventualmente con utilización complementaria de la presión reducida o vacío, es el método más antiguo para obtener el contenido en sustancia seca o el contenido en agua de un alimento. El objetivo es evaporar la totalidad del agua sin alterar el peso de los demás componentes del alimento. Sin embargo, antes de utilizar este procedimiento deben estimarse las posibilidades de error y tener en cuenta los casos en que se puede aplicar. Por ejemplo, las sustancias volátiles como los alcoholes, el ácido carbónico, los aceites etéreos y los ácidos orgánicos conducen a valores de contenido de agua más elevados. Además el agua se forma también a través de reacciones químicas, como la reacción de pardeamiento de Maillard, la reacción de descomposición de fructosa con formación de hidroximetilfurfural o reacciones de oxidación de lípidos, que se determinará a la vez y que conducirá a un contenido acuoso mayor. Este método sólo será aplicable por tanto en el caso de alimentos que no sufran ninguna transformación durante el secado térmico. Por esto, es más exacto hablar de residuo seco o extracto seco del alimento que corresponde a la sumatoria de componentes no volátiles del alimento (lípidos, carbohidratos, proteínas y minerales). El secado de la muestra de alimento puede realizarse a distintas temperaturas de acuerdo al tipo de alimento en cuestión: Temperatura de 105ºC, estufa con circulación de aire y a presión atmosférica. Temperatura mayor a 100ºC, estufa con atmósfera inerte (gas N 2). Este es el caso de la determinación de humedad en harina de trigo que es corriente secar a 130ºC durante una sola hora, o en general para granos de cereales, secar a esa temperatura durante dos horas. Realizar el secado a mayores temperaturas permite acelerar el proceso disminuyendo así el tiempo de secado. Temperatura menor a 70ºC, estufa con vacío o presión reducida (5 10 mm Hg). Temperaturas menores a 70 C se aplican cuando se trabaja con alimentos termolábiles, es decir aquellos cuyos componentes son inestables y se desintegran o volatilizan a altas temperaturas, o que presentan reacciones químicas secundarias indeseables. Por ejemplo, alimentos con alto contenido de materia grasa como quesos y manteca, alimentos azucarados como la miel y alimentos ricos en aceites esenciales como las especias. Temperatura ambiente (sin calentamiento) en el desecador (atmósfera con humedad relativa de 0%, empleando como sustancia desecante pentóxido de fósforo, ácido sulfúrico concentrado, sílica, perclorato de magnesio u óxido de calcio). Ciertos productos, por su naturaleza (por ejemplo los polvos de hornear, también llamados levaduras químicas, ricos en bicarbonato de sodio NaHCO3) no pueden desecarse por los métodos de secado por calor debido a la liberación de CO2 (por acción del calor se descompone el bicarbonato de sodio: 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O). Ocurre lo mismo en harinas leudantes o en polvos para preparar tortas. En tales casos se recurre al uso de desecadores con adsorbentes, operando a temperatura ambiente o hasta 50ºC, a presión normal o en vacío hasta peso constante. En este caso el método demanda mucho tiempo (en el orden de una semana para carnes) y los resultados no son siempre reproducibles. Para el cálculo del contenido de sustancia seca o extracto seco (ES), expresado como porcentaje se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación: ES%= m 3 m 1 m 2 m Bromatología Teórico II Página 2 de 21

3 -m 1 es la masa del cristalizador (en caso necesario con arena de mar y varilla de vidrio), expresado en gramos. -m 2 es la masa del cristalizador (en caso necesario con arena de mar y varilla de vidrio), más la muestra antes del secado, expresado en gramos. -m 3 es la masa del cristalizador (en caso necesario con arena de mar y varilla de vidrio), más la muestra después del secado expresado en gramos. -(m 2 m 1) es la masa de la muestra de alimento. El contenido de agua A % (humedad) : A% = 100 % - ES % Hay distintas formas de expresar el contenido de agua: El término agua, es más común cuando la cantidad de agua presente es elevada, como en alimentos frescos, embutidos y quesos. El término humedad se usa principalmente en polvos como harinas, cacao molido y azúcar, cuyos contenidos acuosos son relativamente pequeños. Sólidos totales se utiliza más a menudo para líquidos como vinagre, jugos, bebidas y leche. El proceso de liberación de agua depende de diferentes factores durante el calentamiento y por lo tanto los mismos influyen en la determinación del contenido acuoso, a saber: Adsorción, oclusión o combinación química del agua con componentes. Barreras físicas que dificultan la difusión del agua líquida o vapor desde el interior del alimento hacia la superficie y su liberación. Extrema sensibilidad de algunos componentes a la descomposición térmica. Presencia de sustancias volátiles. Absorción de O 2 durante el calentamiento. Adsorción de agua de la atmósfera antes de la pesada del alimento secado. Si bien Este método es ser rápido y sencillo, se considera como un método orientativo debido a su gran tasa de errores asociados y no puede aplicarse a determinados tipos de alimentos: Alimentos con alta cantidad de componentes volátiles. Por ejemplo, bebidas alcohólicas (etanol), vinagre (ácido acético), especias (aceites esenciales), etc. Los componentes volátiles se evaporan junto con el agua durante el calentamiento conduciendo a una sobreestimación del contenido acuoso del alimento. Alimentos con alto contenido de azúcares y materia grasa. Por ejemplo, mermeladas, miel, queso, manteca, etc. Tanto los azúcares como los lípidos son susceptibles a experimentar reacciones de degradación durante el calentamiento, tales como la caramelización de azúcares, reacciones de Maillard (pardeamiento) y la oxidación de lípidos. Estas reacciones liberan agua y conducen también a resultados sobreestimados. Bromatología Teórico II Página 3 de 21

4 2. Arrastre de Vapor o Destilación Azeotrópica. Este método se aplica a alimentos con alto contenido de compuestos volátiles como el pimentón y la cebolla, y a alimentos con alto contenido de grasa como la margarina y la manteca, dado que evita la degradación de sustancias y también la pérdida de compuestos volátiles. Introducción: Los azeótropos son mezclas de dos o más líquidos distintos que presentan un punto de ebullición determinado constante que es superior o inferior al punto de ebullición de los componentes puros individuales. Una mezcla azeotrópica no puede separarse en sus componentes por destilación, porque la fase de vapor y la líquida a partir de un cierto punto tienen la misma composición. Este comportamiento de dos líquidos se utiliza en la determinación del agua por destilación. El método consiste en añadir a una muestra pesada del alimento un solvente orgánico volátil, generalmente tolueno (punto de ebullición = 110ºC). Este solvente forma una mezcla azeotrópica con el agua del alimento, por lo que esta mezcla tolueno/agua (azeótropo) tendrá un punto de ebullición de 84ºC. Se calienta entonces esta mezcla de tolueno y muestra, recogiéndose los vapores de la mezcla azeotrópica en un tubo calibrado, y al condensarse se separan ambos componentes por diferencia de densidades, obteniéndose una lectura directa de los ml de agua (o gr de agua) obtenidos de la masa de muestra sometida a análisis. Se calcula entonces el contenido de agua del alimento como: % P/P Humedad = Masa Agua x 100 Masa muestra Las ventajas del método de determinación por destilación azeotrópica son: Los componentes volátiles del alimento que se evaporan junto con el agua, se solubilizan en el solvente (por su naturaleza hidrofóbica) y, en consecuencia, no contribuyen al contenido acuoso como en el método de secado por estufa. Al no haber contacto con el aire, disminuyen las reacciones químicas de oxidación. El punto de ebullición de la mezcla azeotrópica es menor al punto de ebullición del agua, y, por lo tanto, es menor la temperatura necesaria para evaporar la mezcla con lo que se minimiza la degradación térmica. Sin embargo, el método también presenta las siguientes desventajas: La precisión de este método es menor comparada con los métodos gravimétricos debido a mayores errores asociados a la lectura del volumen que a la pesada. No se evita la descomposición de sustancias termolábiles con la liberación del agua. Junto con el agua se destilan otras sustancias miscibles. DETERMINACIÓN DE HIDRATOS DE CARBONO Los hidratos de carbono los clasificaremos en función de su estructura, lo cual caracteriza su solubilidad, a saber: Bromatología Teórico II Página 4 de 21

5 1. Azúcares Libres: Son solubles en agua (fría o caliente) y en soluciones hidroalcohólicas (alcohol + agua). Entre los azúcares libres encontramos: Monosacáridos: unidad básica de los azúcares. Polihidroxialdehídos, polihidroxicetonas. En alimentos encontramos pentosas (5 C), como arabinosa, xilosa y ribosa; hexosas (6 C) como glucosa, fructosa, galactosa; y polialcoholes como sorbitol y manitol. Oligosacáridos: Disacáridos (sacarosa, maltosa, lactosa), trisacáridos (rafinosa, maltotriosa), tetrasacáridos (stachiosa). 2. Polisacáridos: cadena de muchas unidades de monosacáridos, cuya solubilidad en agua y soluciones hidroalcohólicas dependerá del tipo de monómero que lo constituye, su grado de ramificación y su grado de polimerización o de hidrólisis. Así tenemos: Solubles en agua pero insolubles en soluciones hidroalcohólicas: Almidón gelatinizado, Dextrinas (parcial o totalmente solubles dependiendo de su peso molecular) y algunas gomas, fundamentalmente cargadas y de bajo peso molecular. Insolubles en agua fría y en soluciones hidroalcohólicas: Polisacáridos estructurales (celulosa y pectinas), hemicelulosa (pentosanos como arabanos, xilanos), de reserva (almidón, glucógeno, dextrinas de alto peso molecular) y Gomas (carragenanos, alginatos, agar, xántica, garrofín, etc). Obsérvese que dentro de esta clasificación de los hidratos de carbono estamos incluyendo tanto a los digeribles como los no digeribles, por lo que debemos hacer una aclaración fundamental: cuando se hable de determinación de hidratos de carbono y se exprese el resultado como %HC estaremos hablando de aquellos que son digeribles; mientras que cuando hablemos de determinación de fibra o fibra dietaria será aquella fracción del alimento que no es digerible. Determinación de hidratos de carbono en alimentos La determinación del contenido de hidratos de carbono requiere de una serie de pasos previos de tratamiento de la muestra, con el fin de realizar una extracción de los azúcares, para luego determinar el contenido, o bien caracterizar a cada hidrato de carbono presente en la muestra. Muchas veces la extracción de azúcares sirve para realizar la determinación de diferentes tipos de hidratos de carbono. Esta serie de pasos es la siguiente: a) Extracción de azúcares: utilizando las propiedades de solubilización o insolubilización en diferentes condiciones, se separan los diferentes hidratos de carbono del resto de los componentes del alimento, tales como proteínas y materia grasa. Solubilización de azúcares libres con soluciones hidroalcohólicas. permitiéndose extraer completamente los azúcares junto con sales y compuestos orgánicos (péptidos, aminoácidos, ácidos orgánicos, pigmentos). Generalmente no solubilizan proteínas (sí algunas gliadinas de cereales) ni polisacáridos. Extracción acuosa en conjunto de azúcares y polisacáridos solubles en agua. b) Clarificación de extractos: el objetivo es concluir con la eliminación de residuos y trazas de componentes que pudieran actuar como interferencias en la aplicación de los diferentes métodos de determinación o caracterización de los hidratos de carbono. as principales sustancias a eliminar son pigmentos, proteínas (solubles o dispersables en agua o en soluciones hidroalcohólicas) y sustancias reductoras. En algunas ocasiones se requiere eliminar también ácidos orgánicos, péptidos y aminoácidos, materiales iónicos. Bromatología Teórico II Página 5 de 21

6 Se adicionan al extracto obtenido agentes clarificantes como crema de alúmina, acetato de plomo o carbón activado. Estos compuestos sedimentan o precipitan a las sustancias interferentes. Finalmente, se realiza una centrifugación (para favorecer la separación del precipitado) y una filtración. c) Determinación del contenido de hidratos de carbono / Caracterización de los hidratos de carbono presentes en el alimento. 1. Determinación cuantitativa del contenido de Hidratos de Carbono: Método de Fehling Causse Bonnan (FCB) El método de FCB se fundamenta en el poder reductor de diferentes azúcares para poder cuantificarlos. Para poder explicar el método de FCB deberemos hacer antes algunas aclaraciones. Una sustancia es reductora cuando es capaz de ceder uno o más electrones a otra sustancia, y al hacerlo esta sustancia reductora se oxida. En el caso de los carbohidratos, son reductores aquellos que poseen su grupo carbonilo (grupo funcional de carácter reductor) intacto (no comprometido en ninguna unión), y que a través del mismo pueden reaccionar con otras especies. Glucosa y Fructosa son azúcares reductores, al igual que el resto de los monosacáridos. Maltosa y Lactosa son disacáridos reductores. Mientras que la Sacarosa (disacárido, azúcar de mesa) y los Polisacáridos (como Almidón) son azúcares no reductores, y por lo tanto no pueden ser determinados por métodos basados en el poder reductor, a no ser que sean sometidos previamente a una hidrólisis para ser separados en sus componentes: monosacáridos reductores. La hidrólisis de carbohidratos se efectúa por ebullición con un ácido fuerte o bien con la aplicación de enzimas específicas (generalmente se utiliza ebullición con ácido clorhídrico, HCl). Para el caso de la sacarosa, que es un disacárido no reductor, al hidrolizarla se obtienen dos monosacáridos reductores, glucosa y fructosa. De la misma manera, si bien el polisacárido almidón es no reductor, al someterlo a una hidrólisis completa se obtiene como producto su unidad estructural: glucosa, que es un monosacárido reductor. Hecha esta aclaración ahora si podemos estudiar el método de FCB. Loa azúcares reductores son altamente reactivos en medios alcalinos fuertes (OH - ), por lo que se puede utilizar esta característica para cuantificarlos. El método de FCB consiste en hacer reaccionar los azúcares reductores con el reactivo de FCB, una solución acuosa de Cu(OH) 2 (hidróxido de cobre) y dos sustancias indicadoras: ferrocianuro de potasio y tartrato de sodio y potasio. El Cu(OH) 2 aportará: OH - que determina el medio alcalino fuerte, permitiéndose la reacción. Cu ++ que es un elemento que al enfrentarse a un elemento reductor tenderá a reaccionar convirtiéndose en Cu + (se reduce) Se dice que ferrocianuro de potasio y tartrato de sodio y potasio son indicadores porque dan reacciones de coloración con los productos de reacción, a saber: ferrocianuro de potasio se compleja con Cu + dando un compuesto de color amarillo, azul. tartrato de sodio y potasio se compleja con Cu ++ dando un compuesto de color Resumiendo, el método FCB consiste en la reducción de Cu ++ (ión cúprico) a Cu + (ión cuproso) por los azúcares reductores, observándose un cambio característico de color: de azul a naranja o amarillo. La reacción general que ocurre es: Bromatología Teórico II Página 6 de 21

7 Experimentalmente, se mide el volumen de la solución de azúcares necesaria para reducir una cantidad medida de solución de FCB, pudiéndose determinar la concentración del azúcar. Los productos obtenidos de esta reacción (específicamente el azúcar oxidado) dependen de diversos factores, tales como: Velocidad de reacción (velocidad a la que se van mezclando la solución de azúcares y el reactivo de FCB, por ejemplo: 1 gota cada 15 seg). Temperatura de reacción (tiempo en ebullición de una de las soluciones y temperatura de la que se gotea). Concentración de las soluciones. Debido a esto, se realizan dos medidas, una con una solución patrón y otra con la solución problema o incógnita, repitiéndose las condiciones de reacción. Los resultados que se obtienen son los siguientes: a) Masa de la muestra (gr), M 2. b) Volumen final (ml) de la solución de extracto de azúcares reductores obtenidos a partir de la masa de muestra M, V f. c) Volumen de la solución de muestra patrón (ml), V p, de concentración P(%p/v), necesarios para hacer reaccionar determinado volumen del reactivo de FCB. d) Volumen (ml) de la solución de extracto de azúcares obtenidos a partir de la muestra, V m, gastados para hacer reaccionar determinado volumen del reactivo de FCB. Con estos datos, es posible calcular el contenido de carbohidratos de la muestra, expresados como el azúcar patrón (generalmente se utiliza una solución 0,5% de glucosa como patrón), como: g az. Red/ 100 g muestra = V f x V p x P V m x M Obsérvese que en ningún momento se están teniendo en cuenta para los cálculos ni la concentración de cobre del reactivo de FCB ni tampoco el volumen de la misma utilizada en las reacciones con la solución patrón y la solución muestra. Ejemplo 1: Se desea saber el contenido total de hidratos de carbono de una muestra de galletitas, cuyos ingredientes declarados son: harina de trigo enriquecida, azúcar, grasa bovina, leudantes químicos, lecitina de soja y aromatizante artificial de vainilla. (según esta 2 En el caso de alimentos líquidos, como la leche, se tomará como masa de muestra = volumen en ml. Bromatología Teórico II Página 7 de 21

8 declaración de ingredientes esperamos encontrar almidón, aportado por el harina y sacarosa, aportada por el azúcar, ambos son no reductores, por lo que se requerirá realizar una hidrólisis ácida). Para realizar la determinación de HC se pesan 2,3 g de muestra (M), los cuales son sometidos a una hidrólisis ácida (paso extracción de azúcares); luego de la hidrólisis se agrega acetato de plomo y se filtra (paso clarificación del extracto); la solución filtrada se lleva a un volumen final de 250 ml (Vf). Esta solución se hace reaccionar con 10 ml del reactivo de FCB, gastándose 7,0 ml. Luego se hace reaccionar, con otros 10 ml del mismo reactivo de FCB y repitiéndose las condiciones de experimentación, una solución de glucosa patrón de concentración 0,5 g glucosa en 100 ml de solución (P = 0,5%), gastándose de la misma 8,0 ml (Vp). Calcular cuántos g de hidratos de carbono totales aporta una porción de 24 g de galletitas. Pasando en limpio los datos brindados se tiene: M = 2,3 g P = 0,5% Vf = 250 ml Vm = 7,0 ml Vp = 8,0 ml Aplicando entonces la fórmula anterior: g HC en 100 g de galletitas = (250 x 8,0 x 0,5) / (7,0 x 2,3) g HC en 100 g de galletitas = 62,1 g La consigna es calcular g de hidratos de carbono totales aporta una porción de 24 g de galletitas, entonces: en 100 g de galletitas 62,1 g de HC en 24 g de galletitas x = 24x62,1/100 x = 14,9 g HC Entonces: una porción de 24 g de galletitas aportan 14,9 g de HC totales, expresados como glucosa. Obsérvese que el resultado se expresa como g de HC totales expresados como glucosa. Esto es: HC totales porque en la determinación se contaron tanto las moléculas de sacarosa hidrolizadas a glucosa y fructosa, como las moléculas de almidón, hidrolizadas a glucosa. expresados como glucosa porque se compararon los volumenes gastados de una solución de glucosa patrón con el de la solución obtenida a partir de la muestra. Si quisiéramos expresar ese contenido de HC totales como g de sacarosa y g de almidón, se requerirá realizar otra determinación más, ya que analíticamente con la primer determinación no podemos diferenciar uno del otro (porque se hidrolizaron ambos HC indistintamente). El procedimiento a seguir sería el que se describe a continuación: Ejemplo 1 continuación: A una muestra de 4,8 g de galletitas se le añaden aproximadamente 50 ml de una solución hidroalcohólica, luego se filtra y sobre la solución obtenida se realiza una hidrólisis ácida (paso extracción de azúcares: en la sc hidroalc sólo se disuelve la sacarosa, ya que el almidón es un polisacárido; luego con la hidrólisis se convierte la sac en azúcares reductores). A la solución obtenida de la hidrólisis se le agrega acetato de Bromatología Teórico II Página 8 de 21

9 plomo y se filtra, llevándose la solución a un volumen final de 100 ml. Haciéndose reaccionar esta solución final con 10 ml del reactivo de FCB (en iguales condiciones que en el ejemplo anterior) se gastaron 6,3 ml. Indicar los g de sacarosa y almidón que aporta una porción de 24 g de galletitas. M = 4,8 g Vf = 100 ml Pasando en limpio los datos tenemos: Vm = 6,3 ml Reemplazando en la fórmula obtenemos: P = 0,5% (dato de la experiencia anterior) Vp = 8,0 ml (dato de la experiencia anterior) g HC en 100 g de galletitas = (100 x 8 x 0,5) / (6,3 x 4,8) g HC en 100 g de galletitas = 13,2 g Parte de la consigna es expresar los resultados en una porción de 24 g de galletitas, entonces: en 100 g de galletitas 13,2 g de HC en 24 g de galletitas x = 24x13,2/100 x = 3,2 g HC Aquí lo que se obtuvo es la cantidad de azúcares libres de la muestra, expresados como glucosa, es decir que en 24 g de galletitas hay 3,2 g de azúcares libres expresados como glucosa. También podemos calcular la cantidad de HC que corresponden a polisacáridos (almidón en este caso), ya que: Entonces: HC totales = azúcares libres + polisacáridos (todos expresados como glucosa) Azúcares libres (en 24 g de galletitas expresados como glucosa) = 3,2 g Polisacáridos ( en 24 g de galletitas expresados como glucosa) = 14,9 3,2 = 11,7 g Existen algunos factores de conversión para poder transformar estos valores de HC expresados como glucosa a g de almidón, sacarosa, etc. Los más importantes son: g glu x 0,95 =g sac g glu x 0,90 = g alm Entonces, siguiendo con el ejemplo, para responder correctamente la consigna podremos decir que en 24 g de galletitas hay: HC totales expresados como glucosa = 14,9 g, de los cuales: sacarosa = 3,04 g almidón = 10,53 g 3 Ejemplo 2: En base a los siguientes datos experimentales indique el contenido de lactosa de la leche analizada, teniendo en cuenta que 50 g de glucosa equivalen a 66 g de lactosa. Se midieron exactamente 10 ml de una muestra de leche, a lo cual se le agregaron 3 Estos valores provienen de multiplicar los g de glucosa por el factor correspondiente. Bromatología Teórico II Página 9 de 21

10 aproximadamente 50 ml de agua destilada y acetato de plomo. Luego de filtrado se llevó a un volumen final de 100 ml. Esta solución de muestra se hizo reacción con 20 ml de reactivo de FCB, gastándose 7,2 ml. Repitiéndose las mismas condiciones experimentales, se hicieron reaccionar otros 20 ml del mismo reactivo de FCB con una solución 0,5% p/v de glucosa patrón, gastándose 4,4 ml. M = 10 ml Vf = 100 ml Vm = 7,2 ml Pasando los datos en limpio obtenemos: Aplicando entonces la fórmula: Aclaraciones: P = 0,5 %p/v Vp = 4,4 ml g HC / 100 ml de leche = (100 x 4,4 x 0,5) / (10 x 7,2) g HC / 100 ml leche = 3,05 g glucosa / 100 ml leche El valor obtenido es de g en 100 ml porque la muestra se midió en ml. El valor obtenido es de glucosa porque se utilizó glucosa patrón, por lo que para obtener el resultado final habrá que convertir g de glu en g de lac: Sabiendo que: 50 g de glu 66 g de lac 3,05 g de glu x = 3,05 x 66/50 g de lac x = 4,0 g de lac Entonces la muestra de leche contiene 4,0 g de lactosa / 100 ml de leche. 2. Caracterización de los hidratos de carbono presentes en el alimento. a) Análisis por Cromatografía en Capa Delgada (Thin Layer Chromatography, TLC) La cromatografía en capa delgada (TLC) es un procedimiento rápido y sencillo para separar mezclas de sustancias y para identificar o determinar semicuantitativamente los componentes individuales. Como en el caso de otros métodos cromatográficos, la separación se basa en que las sustancias investigadas se reparten de modo diferencial entre una fase estacionaria y otra móvil. En la TLC el eluyente (fase móvil) se desplaza por una capa fina de la fase estacionaria (sílicagel u óxido de aluminio), transportando así los componentes individuales de la mezcla de sustancias en menor o mayor grado dependiendo de su solubilidad y/o su comportamiento frente a la adsorción. Las separaciones se realizan generalmente por el procedimiento ascendente, introduciendo el borde inferior de la placa cromatográfica en el solvente, el cual es succionado por fuerzas capilares del recubrimiento de la superficie de la placa. Utilizando entonces este principio, es posible determinar cualitativamente el o los tipos de azúcares que se encuentran en una muestra. Cada compuesto tendrá diferente afinidad a la fase estacionaria y móvil, por lo que en la corrida en una placa cromatográfica de una siembra de muestra y varios azúcares patrón se obtendrán las manchas de ascenso de los patrones y en el caso de la muestra las manchas paralelas al patrón del azúcar que contiene. Ejemplo: Bromatología Teórico II Página 10 de 21

11 La muestra contiene los azúcares 1 y 3 Corridas M M Línea de siembra Antes de la corrida Después de la corrida b) Detección de la presencia de almidón El almidón es el componente principal de muchos de los alimentos más importantes, aparece en forma ligada en las papas, arroz, cereales y legumbres o aislado como harina o granulado en la sémola; sin embargo también es frecuentemente utilizado como espesante, en muy pequeñas cantidades, por lo que muchas veces resulta útil detectar cualitativamente su presencia. El almidón no es una sustancia homogénea sino que está formada por dos componentes: amilosa y amilopectina. Ambos componentes forman compuestos coloreados característicos ante la presencia de yodo. Cada molécula de yodo queda atrapada en una espiral del esqueleto de la molécula: la amilosa produce un color azul puro, mientras que la amilopectina color rojo. Utilizándose esta propiedad, si se añade gota a gota una solución de yodo sobre una muestra líquida acuosa o al extracto acuoso, obtenido eventualmente por ebullición. La aparición de un color azul violeta oscuro indica la presencia de almidón. La reacción es muy sensible, detectándose 0,002 mg de almidón / ml de solución. Al calentar el color desaparece, aunque al enfriar se revierte la reacción. DETERMINACIÓN DE FIBRA La fibra dietaria fue definida por Trowell en 1972 como aquella parte del material vegetal en nuestra que es resistente a la digestión por secreciones del tracto digestivo humano. Esta definición excluía a los polisacáridos provenientes de algunos aditivos o generados por el procesamiento de los alimentos, como son las gomas, pectinas, celulosa modificada y almidón modificado (químicamente o por retrogradación). La definición de fibra dietaria, mejorada por el mismo Trowell en 1976, incluye a todos los polisacáridos y lignina que no son digeridos por las enzimas de las secreciones endógenas del tracto digestivo humano. De acuerdo a esto, y con fines analíticos, el término fibra dietaria se refiere principalmente a los polisacáridos distintos del almidón y a la lignina presentes en la dieta. La lignina no es un hidrato de carbono pero se incluye en la definición de fibra ya que se Bromatología Teórico II Página 11 de 21

12 encuentra en tejidos vegetales resistentes asociada a otros polisacáridos. Su estructura tridimensional es muy compleja y contiene unidades de fenilpropano. La lignina no suele ser un componente importante en los alimentos, ya que se encuentra en tejidos muy duros o leñosos, generalmente descartados por el hombre. La única excepción la constituyen los alimentos integrales que contienen semillas y se consumen intactas. Otras sustancias no digeribles, que están presentes en cantidades relativamente bajas en las paredes celulares de vegetales, pero que influyen de manera importante en las propiedades de la fibra, deberían estar incluidas en la definición de fibra dietaria. Son fundamentalmente glicoproteínas, cutina, ceras, ésteres fenólicos y constituyentes inorgánicos como los fitatos. Si bien, todos los constituyentes de la fibra dietaria, pueden resistir la digestión en la boca, el estómago y el intestino delgado, algunos componentes pueden ser degradados parcialmente por los microorganismos del colon, lo cual no aporta energía al organismo pero si beneficios para el funcionamiento y la salud intestinal. Antes de describir los métodos de determinación de fibra dietaria es importante aclarar varios conceptos relacionados con el tema. La fibra dietaria está constituida por componentes no digeribles, pero algunos de ellos son solubles en agua y otros son insolubles. De aquí surge el concepto de fibra dietaria soluble y fibra dietaria insoluble. Dentro de los componentes de la fibra dietaria soluble se pueden encontrar: gomas, pectinas, hemicelulosa soluble (pentosanos solubles) y algunas glicoproteínas. Estas sustancias son solubles en agua pero insolubilizadas en soluciones hidro-alcohólicas (con concentración en alcohol etílico >70%), característica que permite su determinación. La fibra dietaria insoluble estaría compuesta por celulosa y lignina, y demás compuestos insolubles por asociación a esta última como son algunas hemicelulosas, glicoproteínas y ésteres fenólicos. Por último, es importante aclarar el término fibra cruda o fibra bruta no es equivalente a fibra dietaria, ni tampoco a fibra dietaria insoluble o soluble. La fibra cruda es la parte de la fibra dietaria del alimento que es resistente a dos hidrólisis sucesivas en medios ácido y alcalino y da la información estimativa de la cantidad de componentes fibrosos más resistentes. La fibra cruda es por lo tanto un valor muy inferior al de fibra dietaria (puede representar el 10% o menos) ya que correspondería solamente a celulosa, lignina y hemicelulosas resistentes. En algunos rótulos de alimentos aparece la palabra fibra en la información de la composición porcentual del producto, correspondiendo en la mayoría de los casos al dato de fibra cruda y no al de fibra dietaria. Determinación de Fibra Cruda o Bruta en alimentos El siguiente es el método más antiguo y el primero de los empleados para analizar estimativamente las fibras de la dieta. Consiste en digerir el alimento (libre de lípidos) en medio ácido (ácido sulfúrico, H 2SO 4 1,25%) y luego en medio alcalino (hidróxido de sodio, NaOH 1,25%) bajo condiciones específicas. El residuo de esa digestión contiene sólo componentes resistentes de la fibra dietaria (celulosa, lignina y pentosanos resistentes) y minerales asociados. La fibra cruda se calcula entonces como la pérdida en peso al calcinar dicho residuo seco y se expresa como un porcentaje de la muestra total. Aunque es un método oficial de la AOAC proporciona sólo una subestimación del contenido de las fibras de la dieta. Como la cantidad de fibra dietaria que se solubiliza e hidroliza es variable, no es posible a partir del valor de fibra cruda, hacer una extrapolación para determinar el valor aproximado de fibra dietaria en la muestra. Este método se aplica a granos, harinas y materiales que contengan fibra, previamente molidos, secados y desgrasados con solventes orgánicos. Determinación de Fibra Dietaria Total (soluble e insoluble) en alimentos Este método es aplicable a alimentos procesados, cereales, granos, frutas y vegetales. Bromatología Teórico II Página 12 de 21

13 Se evalúan dos muestras, las cuales deben ser previamente secadas y luego se someten a una digestión enzimática con la α-amilasa estable al calor, una proteasa alcalina y amiloglucosidasa. Esta digestión es fundamental para eliminar la proteína y el almidón presente en la muestra. Para determinar la fibra dietaria total (FDT), el digestato (muestra digerida en dispersión acuosa con las correspondientes enzimas) se trata con etanol para precipitar toda la fibra dietaria que se solubilizó y el precipitado resultante se separa por filtración. A continuación, se lava con etanol, acetona y posteriormente se seca y se pesa. En cambio, para determinar la fibra dietaria soluble (FDS) e insoluble (FDI), el digestato se filtra directamente sin realizar el tratamiento con alcohol. El residuo (que corresponde a la FDI) se lava, se seca y se pesa. El filtrado y los líquidos de lavado del residuo contienen la FDS. Por lo tanto, se realiza el tratamiento con etanol y el precipitado de FDS, después de una filtración, se lava, seca y pesa. La FDT, puede determinarse de manera directa o indirecta, expresándolo como la suma de FDS y FDI. DETERMINACIÓN DE PROTEÍNAS Las proteínas son compuestos altamente polimerizados, formados por aminoácidos, que también pueden unirse a componentes no proteicos. Las proteínas se encuentran entre los nutrientes más importantes, junto con los lípidos y los carbohidratos. Además de su función energética, dada su naturaleza nitrogenada, son necesarias para la síntesis de compuestos propios del organismo implicados en la estructura de las membranas junto con los lípidos. El valor nutritivo de las numerosas proteínas alimentarias existentes depende de su digestibilidad, que depende a su vez de la estructura, es decir, de su composición aminoacídica. El contenido de aminoácidos esenciales determina el valor biológico, es decir, el mayor aprovechamiento fisiológico de una proteína por parte del organismo. Rige la ley del mínimo, esto es, si la oferta de aminoácidos esenciales es demasiado limitada, el conjunto del rendimiento de las reacciones de síntesis dependerá del aminoácido que esté presente en menor cantidad (aminoácido limitante). Los aminoácidos limitantes más importantes son la lisina (cereales y patatas) y la metionina (carne y leche). En el análisis bromatológico, la determinación de nitrógeno y proteínas que cobra mayor relevancia es la de cuantificar la proteína, sin determinar su valor biológico. La determinación de composición de aminoácidos de una proteína comprende métodos analíticos complejos que escapan al objetivo de esta materia. La cuantificación de proteína se puede realizar por diferentes métodos, que pueden ser extractivos o no extractivos y a su vez éstos ser métodos químicos o físicos. Determinación de proteína bruta: Método de Kjeldahl. El método para determinar proteína bruta de Kjeldahl es uno de los más antiguos y, si bien ha sufrido varias modificaciones, se continúa utilizando en la actualidad y es uno de los métodos analíticos oficiales. Por este método se determina proteína bruta, ya que se cuantifica el contenido total de nitrógeno que presenta la muestra, sin importar la procedencia del mismo, para luego convertir ese valor a proteína mediante la utilización de un factor. El método se fundamenta en la transformación de la totalidad del nitrógeno del alimento (N orgánico = N org) en nitrógeno inorgánico, en forma de ion amonio (NH 4+ ). N org NH 4 + Bromatología Teórico II Página 13 de 21

14 Luego este valor de N de la muestra se convierte a proteína bruta por un factor: P bruta = f x N El factor depende de la composición de aminoácidos de la proteína característica del alimento, los factores más utilizados son: Alimento Universal 6,25 Carnes, pescado, soja 6,25 Leche y prod. lácteos 6,38 Cereales, gluten 5,7 Gelatina 5,5 El método de Kjeldahl consiste en tres pasos: Factor (f) a) Digestión ácida: La muestra de alimento se somete a ebullición en una mezcla acuosa de ácido sulfúrico concentrado, sales y catalizadores. El ácido sulfúrico es el elemento fundamental y se encarga de carbonizar la muestra, es decir de transformar toda la materia orgánica en inorgánica. Aquí lo importante es que todo el nitrógeno presente en la muestra, procedente de proteínas, péptidos, aminoácidos, etc, se transforma en amonio (N inorgánico). Las sales se utilizan para elevar el punto de ebullición de la mezcla y los catalizadores son por definición aceleradores de reacción. Por tanto, ambos compuestos se agregan con el fin de minimizar los tiempos de análisis. b) Destilación: Una vez que se carbonizó completamente la muestra, dentro del digestor quedan disueltos y mezclados todos los residuos de digestión, por lo que es necesario separar el amonio del resto de los residuos para poder cuantificarlo. Esta separación se produce por el agregado de hidróxido de sodio y posterior calentamiento, en lo que se conoce como destilación. Los vapores de esta destilación serán de NH4+, por lo que se reciben en una solución ácida que lo contenga (generalmente ácido sulfúrico o ácido bórico). c) Titulación: Experimentalmente se denomina titulación al procedimiento de evaluar la cantidad de una sustancia disuelta en una solución por reacción con otra solución de concentración conocida. De esta manera, el NH4+ que se retuvo de la destilación en una solución ácida se cuantifica mediante titulación. Una vez cuantificado el nitrógeno, se sabe que este N corresponde al Norg de la muestra, de esta forma se puede transformar ese valor en g de proteína bruta, por la aplicación del factor: g Pbruta = f x Norg Ejemplo: Para determinar el contenido de proteína de un queso crema, se toma una muestra de 3,5g del mismo, sometiéndola a una digestión Kjeldahl. En la titulación se determina que la muestra contiene 0,0347 g de nitrógeno. Determinar el contenido de proteína por porción de 30 g de queso. Para productos lácteos f = 6,38. El valor de g de N determinados en la titulación corresponden al contenido de N orgánico presente en la muestra, por tanto: 3,5 g queso 0,0347 g N org Como se necesita expresar los resultados por porción de 30 g de queso: 3,5 g Q 0,0347 g N Bromatología Teórico II Página 14 de 21

15 30 g Q x = 30x0,0347/3,5 x = 0,2217 g N Ahora pasando los g de N a g de proteína bruta, tenemos: g P bruta = f x N org g P bruta = 6,38 x 0,2217 g P bruta = 1,9 g Entonces, el aporte de proteínas de este queso crema es de 1,9 g de proteína por porción de 30 g de queso. Para llegar al mismo resultado, hay otro camino numérico posible, igualmente válido y correcto: Sabiendo que g P bruta = f x N org Podemos reemplazar en dicha fórmula el valor obtenido del contenido de nitrógeno en la titulación, entonces tenemos: g P bruta = 6,38 x 0,0347 g P bruta = 0,2217g Este valor de P bruta se encuentra en la muestra sometida a la digestión Kjeldahl, por tanto para calcular el contenido de P bruta en la porción, se calcula: 3,5 g Q 0,2217 g P bruta 30 g Q x = 30x0,2217/3,5 x = 1,9 g P bruta Evaluación de N proteico y N no proteico ( NP y NNP) De manera similar a la extracción de azúcares que se utilizan las propiedades de solubilidad, en el caso de los compuestos nitrogenados se destacan las propiedades de solubilidad en soluciones de ácido tricloroacético (TCA). Recordemos que los compuestos nitrogenados son numerosos, en alimentos representados principalmente por las proteínas, pero cuando se determinan se evalúan como grupo (P bruta evaluada por Kjeldahl) y esto no da información respecto al grado de degradación de la proteína. Cuando la proteína es atacada por proteasas, se degrada a diferentes compuestos de menor peso molecular, como péptidos y aminoácidos. Si las proteasas, además de atacar la unión peptídica hidrolizan la unión amida de glutamina y asparagina, entonces se produce amoníaco. Mientras que el ataque por parte de microorganismos da como resultado aminas y amoníaco. Todos estos productos de degradación proteica son de bajo peso molecular (respecto a la proteína) y representan el NNP. Los compuestos de de NP precipitan con soluciones aprox 10 % de TCA, mientras que los de NNP se solubilizan. Por tanto, cuanto mayor sea el grado de solubilidad de una muestra en una solución de TCA (o menor el grado de precipitado) mayor será el grado de degradación de la proteína presente en la muestra. Evaluación del Nitrógeno Básico Volátil El Nitrógeno Básico Volátil (NBV) está formado por aquellos compuestos nitrogenados preexistentes en la muestra que son volátiles a ph mayor a 8. El NBV es un valor que se utiliza para determinar el grado de alteración de productos de alto contenido proteico, fundamentalmente carnes, dado que está compuesto por aminas y amoníaco Bromatología Teórico II Página 15 de 21

16 (productos de degradación proteica por parte de los microorganismos) y se expresa como mg NBV / 100 g de muestra. Para determinarlo se calienta la muestra en presencia de óxido de magnesio (que en solución acuosa da ph > 8), reteniéndose los vapores (el NBV) en una solución ácida. Luego esa solución se titula a fin de determinar los mg de NBV presentes en la muestra. DETERMINACIÓN DE LÍPIDOS Los lípidos son un conjunto de biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí solubles en disolventes orgánicos no polares como la bencina, el alcohol, el éter etílico, el benceno y el cloroformo. Esta característica de los lípidos se aprovecha para determinar el contenido de grasas de los alimentos por extracción. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no los posean (lípidos insaponificables). El método de determinación cuantitativa del contenido graso de un alimento depende de cómo se encuentran los lípidos en el mismo. Así, los lípidos pueden estar presentes en alimentos como: Lípidos libres: no interactúan ni con proteínas ni con hidratos de carbono del alimento. Lípidos ligados: se encuentran parcialmente unidos químicamente o adsorbidos sobre hidratos de carbono y proteínas. Lípidos Emulsionados. Los lípidos que se encuentran en emulsión con solución acuosa, como por ejemplo en la leche y en productos lácteos como los yogures, forman glóbulos grasos de tamaño muy pequeño (diámetro entre 1 y 15µm), distribuidos homogéneamente en la solución acuosa, se encuentran recubiertos por una capa de fosfolípidos de unos 5nm de espesor, cuyas cadenas laterales apolares se sitúan junto a las moléculas de ácidos grasos de los triglicéridos debido a fuerzas de interacción hidrofóbicas, mientras que las cadenas laterales polares de los fosfolípidos forman un enlace con los grupos polares externos de la doble capa proteica 4. Método de Soxhlet: extracción directa El método Soxhlet es un proceso de extracción de lípidos desde una matriz sólida (alimento) a una matriz líquida (solvente orgánico no polar), aplicable a alimentos con fracción lipídica libre (los lípidos no se encuentran fuertemente ligados a proteínas o hidratos de carbono en el alimento). El método consiste en someter a la muestra anhidra del alimento a una extracción con éter dietílico o éter de petróleo y después se determina gravimétricamente 5 el extracto seco, del que se habrán eliminado los solventes. Se debe partir de una muestra seca (generalmente se usa el residuo, extracto seco, de la determinación de humedad del alimento por secado en estufa), y reducida a polvo (mayor acceso del solvente al alimento). La muestra debe ser anhidra (seca) porque el 4 Esas capas hacen que los glóbulos grasos se repelan mutuamente y no puedan separarse de la solución acuosa formando otra fase. 5 Se determina la cantidad de una sustancia evaluando su peso. Bromatología Teórico II Página 16 de 21

17 solvente de extracción éter dietílico se disuelve parcialmente en agua y puede extraer azúcares, entre otros compuestos, además de dificultar el acceso del solvente a los lípidos presentes en la muestra. La principal ventaja del método Soxhlet es que, al repetirse el ciclo de extracción muchas veces, es un método muy eficiente (extrae todos los lípidos del alimento). Debido a su alta eficiencia es un método de referencia que se utiliza para contrastar resultados de extracciones con otro tipo de métodos. Mientras que su principal desventaja es que es un método lento y requiere grandes volúmenes de solvente de extracción (tóxico e inflamable). Refrigerante Cámara de extracción Cartucho Sifón Solvente de extracción Balón Dentro de la cámara de extracción se coloca la muestra (seca) pesada dentro de un cartucho de papel (limpio, seco y desgrasado), luego esta cámara se conecta al refrigerante en la parte superior y a un balón (limpio, seco y tarado). Se agrega entonces el solvente y se se calienta, evaporándose el solvente que pasa a través del circuito exterior al refrigerante. En el refrigerante el solvente se enfría y condensa cayendo gota a gota en la cámara de extracción, donde se encuentra la muestra sólida de alimento.el solvente caliente entra en contacto con el sólido y empieza a producirse la transferencia de lípidos hasta el líquido. El solvente condensado se acumula en la cámara de extracción y cuando alcanza un determinado nivel en la válvula sifón es succionado y devuelto al balón. Este ciclo de evaporación condensación se repite las veces que sea necesario para completar la extracción (generalmente 7 veces). Los lípidos se irán acumulando en el balón, por lo que finalizada la última extracción, se quita la cámara de extracción y se conecta el balón directamente a un refrigerante. De esta forma se destila el solvente, quedando en el balón retenidos los lípidos. Una vez separado el solvente, se seca el balón y se pesa nuevamente. Por diferencia con la tara inicial del balón se obtiene el peso del extracto etéreo. Para calcular el contenido de materia grasa del alimento, podemos aplicar: % MG = B MG B s x RS% M Bromatología Teórico II Página 17 de 21

18 Donde: UCALP Facultad Cs Salud %MG es el contenido de materia grasa del alimento, expresado en 100 g del mismo. B MG es el peso del balón luego de la extracción. B s es el peso del balón antes de la extracción (tara del balón). RS% es el residuo seco o extracto seco del alimento (recordar que RS% = 100 H%). M es el peso de la muestra sometida a la extracción (recordar que debe ser muestra seca). Ejemplo: Para determinar el contenido de materia grasa de unas galletitas, se tomó una muestra del residuo de la determinación de humedad de 2,35 g, sometiéndose a una extracción Soxleht. El peso inicial del balón fue de 52,1823 g y luego de la extracción de 52,7698 g. El contenido de humedad de las galletitas es de 40%. Pasando en limpio los datos, tenemos: M (RS) = 2,35 g B MG = 52,7698 g B s = 52,1823 g H = 40% Aplicando entonces la fórmula: %MG = (52, ,1823) x 60/2,35 %MG = 15% Si quisiéramos expresar este contenido de materia grasa en una porción de 30 g de galletitas, se puede calcular como: 100 g galletitas 15 g MG 30 g galletitas x = 30 x 15 / 100 x = 4,5 g Entonces estas galletitas aportan 4,5 g de grasas totales por porción de 30 g. Método de Gerber: determinación acidobutirométrica El método de Gerber es aplicable para determinar contenido de materia grasa en productos donde los lípidos se encuentran en emulsión; está diseñado para aplicar en leche y productos lácteos e, introduciendo algunas modificaciones, a productos cárnicos. Dado que originalmente fue diseñado para leche, veremos la técnica para este producto. En un equipo denominado butirómetro se mezclan cantidades definidas de la leche a analizar, ácido sulfúrico concentrado y alcohol amílico. El ácido carboniza las proteínas de la leche, rompiéndose la emulsión. El alcohol facilita la separación de las fases, de manera tal que la grasa se separa fácilmente por centrifugación. El contenido de materia grasa se lee directamente en la escala del butirómetro. Bromatología Teórico II Página 18 de 21

19 Lectura del butirómetro: 5,4% de materia grasa DETERMINACIÓN DE CENIZAS Todos los alimentos y sus materias primas contienen componentes minerales que varían en composición y concentración según su naturaleza y sus ingredientes. Estos contenidos pueden ser influenciados por los tratamientos realizados desde la preservación de las materias primas hasta la obtención de los productos finales pasando por los procesos de elaboración. Los valores de concentración en materias minerales, así como la composición de estas últimas, son de suma importancia en el control bromatológico de alimentos, pues contribuyen, junto con otras determinaciones, a dar idea de la calidad y genuinidad del alimento, a evidenciar adulteraciones, contaminaciones, etc. Su determinación cualitativa también es importante para la evaluación nutricional del producto. Muchos procesos de conservación recurren al uso o adición de diversos compuestos minerales tales como NaCl, fosfatos, nitratos, nitritos, etc. autorizados por la legislación alimentaria vigente, que modifican en forma cuali y cuantitativa la composición mineral de las materias primas de partida y del producto final. Adquirir un conocimiento integral de la composición mineral de un alimento, si bien es deseable, resulta una tarea difícil de lograr. Por lo tanto, lo corriente es utilizar la determinación de cenizas como un método representativo del contenido cuantitativo mineral del alimento. En casos particulares y generalmente operando sobre las cenizas obtenidas o bien el alimento completo, se recurre a la valoración de determinados componentes minerales como cloruros, fosfatos, nitratos, flúor, arsénico, plomo, mercurio, etc. El concepto de residuo de incineración o de cenizas se refiere al residuo inorgánico que queda después de la combustión completa (incineración, calcinación) de los componentes orgánicos de un alimento en condiciones determinadas. Este residuo inorgánico está conformado principalmente por las sustancias minerales de alimento. Además pueden estar presentes también partículas de carbono provenientes de una combustión incompleta e Bromatología Teórico II Página 19 de 21

20 impurezas del alimento como arena, tierra, arcilla, etc. Por eso este residuo se denomina ceniza bruta o residuo de incineración. La determinación de las cenizas, al representar el contenido mineral del alimento, proporciona un índice que se utiliza junto con otros para caracterizar y evaluar la calidad del alimento en cuestión. Así, por ejemplo, permite tipificar las harinas de cereales de acuerdo a su pureza y grado de extracción (a menor proporción de cáscara de grano presente, menor es la proporción de cenizas y mayor es la pureza de la harina). A partir de la naturaleza de las cenizas se puede obtener información adicional: de las cenizas solubles en ácidos (HCl o HNO 3) es posible analizar elementos minerales de importancia nutricional (P, Fe, Ca, etc.) o toxicológica (Cr, Pb, As, etc.); la presencia de contaminantes como arena, tierra o vidrio (sílice, silicatos) se puede detectar con las cenizas insolubles en ácido; un análisis de la alcalinidad de las cenizas permite determinar la genuinidad de bebidas (jugos, vinos) o detectar adulteraciones por neutralización o acidificación con ácidos minerales. La calcinación debe efectuarse a una temperatura adecuada, que sea lo suficientemente alta como para destruir totalmente la materia orgánica, pero no debe ser excesiva para evitar que los compuestos inorgánicos sufran alteraciones (fusión, descomposición, volatilización o cambio de estructura). En la incineración, con algunas excepciones, la temperatura debe ser de unos 550ºC, porque al sobrepasarse los 600ºC se producen pérdidas de cloruros alcalinos (por ejemplo, NaCl). En el caso de harinas de trigo, para su tipificación, se emplea una temperatura de 920ºC. Es fundamentalmente para acelerar los tiempos de determinación dada la importancia que tiene este ensayo para la comercialización de harinas. Las harinas no contienen cantidades apreciables de cloruro de sodio NaCl, por lo que su volatilización no induce a errores detectables. A esta temperatura la mayoría de los carbonatos pasan a óxidos y los fosfatos a pirofosfatos, por lo que da valores inferiores a las cenizas de la misma muestra pero a 550ºC. Es importante por lo tanto respetar las condiciones de calcinación. Para alcanzar temperaturas en este rango, en la determinación de las cenizas se utiliza un tipo especial de horno llamado mufla. Determinación de cenizas totales Una cantidad adecuada de muestra (mayor a 0,5 gr) se pesa con exactitud dentro de una cápsula o crisol tarado (previamente calcinado y enfriado a temperatura ambiente dentro de un desecador para evitar su hidratación).se precalienta la muestra (a fin de evaporar el exceso de humedad, fundamentalmente) y se lleva a mufla a 550ºC hasta incineración completa (cenizas blancas o grises, de peso constante). El crisol con las cenizas se enfría dentro de un desecador y se pesa nuevamente. De esta forma, es posible calcular el contenido de cenizas como: % Cenizas = M 3 M 1 M 2 M 1 M 1: masa del crisol o cápsula vacío. M 2: masa del crisol o cápsula con la muestra antes del calcinado. M 3: masa del crisol o cápsula con la muestra después del calcinado. Determinación de Cenizas Solubles e Insolubles en Agua Se añade una pequeña porción de agua destilada a las cenizas totales en la cápsula o crisol usado, se lleva a ebullición y se filtra por papel libre de cenizas, lavando el residuo insoluble con agua destilada hirviente. El filtro con su contenido se vuelven a la cápsula, se Bromatología Teórico II Página 20 de 21