1) Diseñe un protocolo con el método elegido y cantidades a utilizar

Bromatología 2015
ANALISIS DE MACROCOMPONENTES
Temario
Toma, preparación y conservación de muestras. Determinación de hidratos de carbono,
proteínas, lípidos, agua y componentes minoritarios. Métodos físicos, químicos y
biológicos aplicados a alimentos. Fundamentos. Criterios para la selección. Controles.
Interferencias. Cálculos. Interpretación de resultados.
Preguntas
1.
a) ¿Qué tipo de hidratos de carbono determina mediante los métodos de FehlingCausse-Bonnans (FCB) y Somogyi-Nelson?
b) Justifique porqué ambos métodos no son estequiométricos y cómo los utiliza
para determinar cuantitativamente los hidratos de carbono de una muestra.
2.
Describa el fundamento del método de Antrona. Indique qué azúcares cuantifica.
3.
¿Qué es fibra cruda y qué es fibra dietética?
4.
¿Cómo se determina el factor de conversión de N a proteína, en el método de
Kjeldahl? Elija la opción correcta y justifique: “La estimación del factor de conversión % N
a % proteína en un vegetal podría realizarse por...”
i) Dosaje de aminoácidos básicos.
ii) Determinaciones de N por el método de Kjeldahl de diluciones de una albúmina patrón.
iii) Cuantificación de cada aminoácido en el hidrolizado de proteína vegetal por capa fina
o HPLC.
iv) Determinación espectrofotométrica del contenido de aminoácidos totales de esta
proteína.
5.
a) ¿Cómo procedería para determinar proteínas por el método de Biuret?
b) ¿En qué casos y por qué elegiría determinar proteínas por un método extractivo
y en cuáles por uno no extractivo?
6.
a) ¿Qué componentes se cuantifican en la determinación de lípidos? ¿Cómo se
expresan los resultados?
b) ¿Qué características debe presentar la muestra en la determinación de lípidos
por Soxhlet? ¿Por qué?
c) ¿Por qué se debe hacer un tratamiento especial para determinar lípidos en
lácteos?
7.
a) ¿Qué tipo de agua se cuantifica en la determinación de humedad por el método
indirecto?
b) ¿Cómo se determina humedad en muestras con alto contenido de azúcares?
c) ¿Cuál es el procedimiento a seguir en alimentos pastosos?
d) ¿Qué características debe reunir el solvente utilizado en la determinación de
humedad por el método directo?
e) ¿En qué casos es conveniente utilizar el método directo para la determinación
de humedad?
8.
a) ¿Qué son las cenizas? ¿A qué temperatura se realiza su determinación? ¿Por
qué?
b) ¿Qué componentes se determinan en el ensayo de cenizas solubles en ácido?
c) ¿Qué componentes se determinan en el ensayo de alcalinidad de cenizas?
d) ¿A qué temperatura se realiza la determinación de cenizas en cereales? ¿Para
qué se utiliza este ensayo?
Problemas
Análisis de glúcidos
1. Se determinó el contenido de hidratos de carbono en las siguientes muestras:
a) Glucosa líquida (jarabe de glucosa): se solubilizaron 0,5863 g de muestra en 100 ml de
agua destilada, se homogeneizó y se filtró sobre papel. Se realizó la determinación de
azúcares mediante Fehling-Causse-Bonnans (FCB), gastándose 5,2 ml del filtrado para
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titular 10 ml de reactivo, mientras que el volumen medio gastado del patrón de glucosa
0,5% (p/v) fue de 5,0 ml. ¿Cuál es la concentración de glucosa que posee el jarabe?
b) Leche entera: se pesaron 11,70 g de muestra, se disolvieron en agua, se agregaron
subacetato de plomo 30%p/v y Na2SO4 30%p/v, se llevó a volumen (100 ml) y se filtró
sobre papel. Se determinaron azúcares mediante FCB, gastándose 5,1 ml de esta
solución para titular 10 ml de reactivo, mientras que el volumen medio gastado del patrón
de lactosa 0,5% (p/v) fue de 5,6 ml. ¿Cuál es la concentración de lactosa que posee la
leche?
c) Almíbar: se tomaron 0,7894 g de almíbar, se disolvieron en agua, se agregó HCl (c) y
se mantuvo en ebullición durante 30 min en baño María. Se enfrió, se neutralizó, se llevó
a volumen (100 ml) y se filtró sobre papel. Para la titulación de 10 ml de reactivo de FCB
se gastaron 5,2 ml de solución de azúcares y 5,5 ml de solución de glucosa patrón 0,5%
(p/v). ¿Cuál es la concentración de sacarosa que posee el almíbar?
d) Puré de papas deshidratado: se pesaron 2,7908 g de muestra y se realizó una hidrólisis
ácida de 2 h a reflujo, se neutralizó y se llevó a un volumen de 500 ml con agua destilada.
Para la titulación de 10 ml de reactivo de FCB se gastaron 5,6 ml de la solución de
azúcares y 5,5 ml de solución de glucosa patrón 0,5% (p/v). ¿Cuál es la concentración de
almidón que posee el puré de papas deshidratado?
2. Para determinar la composición de hidratos de carbono presentes una muestra de
leche azucarada, se siguieron los siguientes protocolos:
- Se pesaron 10,02 g de muestra, se disolvieron en agua, se agregaron subacetato de
plomo 30%p/v y Na2SO4 30%p/v, se llevó a volumen (100 ml) y se filtró (solución A). Se
realizó la determinación de azúcares mediante Fehling-Causse-Bonnans (FCB),
gastándose 7,0 ml de solución A para titular 10 ml de reactivo, mientras que el volumen
medio gastado del patrón de glucosa 0,5% (p/v) fue de 5,0 ml.
- Se tomaron 50 ml de la solución A, se realizó una hidrólisis ácida de 30 minutos.
Posteriormente la muestra se neutralizó, se llevó al volumen original (50 ml) y se diluyó
1/3. Se determinaron azúcares mediante FCB, gastándose 5,5 ml de esta solución para
titular 10 ml de reactivo.
¿Qué azúcares espera encontrar en la muestra? Calcule la cantidad de cada uno.
3. Un laboratorio recibe una muestra de postre tipo casero (formulado en base a: leche,
almidón de maíz y azúcar) para determinar su composición en hidratos de carbono. Se
estima que el contenido de hidratos de carbono totales es 23%, de los cuales un 18%
proviene de lactosa, un 41% proviene de sacarosa y un 41% proviene de almidón.
Esquematice los pasos para determinar el contenido de cada glúcido por el método de
FCB, indicando la cantidad de muestra a pesar y las diluciones correspondientes en cada
caso.
4. Aplicaciones de polarimetría en hidratos de carbono
a) ¿Cuál es la concentración de glucosa de una solución que dio un  = 11,0° medido a
20°C? Datos: []20D= 52,50 ° ml/dm g; l = 2 dm.
b) Una mezcla de glucosa y galactosa dio por el método de FCB una concentración de
azúcares de 12,0g/100ml, y una lectura polarimétrica (P) a 20°C de 16,52. ¿Cuál es la
concentración de cada azúcar?
c) Se realizó una medida polarimétrica de una solución de glucosa y sacarosa antes y
después de la hidrólisis con HCl, obteniendo los valores +13,80 y -0,21 respectivamente.
¿Cuál era la concentración de cada azúcar en la solución original?
d) Se hicieron tres lecturas polarimétricas de una solución de glucosa, fructosa y
sacarosa. La primera lectura se hizo directamente a 20°C (P1), la segunda se hizo a 20°C
pero luego de una hidrólisis con HCl (P2), y la tercera se hizo a 87°C, también luego de
una hidrólisis ácida (P3). Se obtuvieron los valores: P1= 4,53; P2= -5,98 y P3= 1,05. ¿Cuál
era la concentración de cada azúcar en la muestra original?
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Datos:
A 20°C:
fructosa= -1,85 azúcar invertido= -0,40 glucosa= +1,05 sacarosa= +1,33 galactosa= +1,61
A 87°C:
fructosa= -1,05 azúcar invertido= 0
glucosa= +1,05
5. Un laboratorio bromatológico recibe una mezcla para preparar postres que, según lo
declarado por el fabricante, tendría: 20% de proteínas, 6% de lípidos, 12% de humedad,
2% de cenizas y 60% de hidratos de carbono. De los hidratos de carbono totales, el 30%
sería sacarosa, el 8% glucosa y el 62% almidón. El laboratorio desea comprobar si los
porcentajes de glucosa, sacarosa y glúcidos totales declarados por el fabricante son los
reales. Para ello cuenta con matraces de 100 ml, reactivo de Fehling-Causse-Bonnans y
todos los elementos necesarios para determinar azúcares por este método. Para titular 10
ml de reactivo de FCB se gastaron 4,5 ml de solución de glucosa 0,5% (p/v).
a) Detalle los pasos a seguir para determinar hidratos de carbono totales, glucosa y
sacarosa por este método. Fundamente cada paso.
b) Calcule en cada caso qué cantidad de muestra debería pesar teniendo en cuenta los
porcentajes declarados.
c) Indique cómo realizaría los cálculos.
d) ¿Cómo procedería si desea determinar el contenido de glucosa y sacarosa por
polarimetría? Indique cómo prepararía la solución, los tratamientos que realizaría y qué
valores de P esperaría encontrar.
e) Fundamente el método de Somogyi-Nelson para determinar azúcares. ¿Es un método
estequiométrico? Justifique.
¿Qué cantidad de muestra debe pesar para determinar azúcares reductores por el método
de Somogyi-Nelson?
Datos: Patrón de glucosa 1% p/v en ácido benzoico. Límites de detección: 50 a 500 g/ml.
Ensayo: 2 ml de reactivo de cobre + 2 ml de solución problema. Poner en baño de agua
en ebullición durante 10 min y agregar 1 ml de reactivo arsenomolibdato. Lectura de
absorbancia a 520 nm.
f) Sabiendo que los límites de detección del método de Antrona son de 25 a 500 g/ml,
¿podría utilizar la dilución realizada anteriormente para determinar azúcares por este
método? Justifique.
Análisis de proteínas
6. A un laboratorio de análisis de alimentos llegó un material vegetal en estado fresco
(95,9% de agua) con el fin de ser analizado. Se tomó una muestra representativa y se
dividió en tres partes; una se analizó inmediatamente, otra se secó a 60°C a presión
inferior a la atmosférica y la tercera se liofilizó. La muestra secada en estufa a 60°C llegó
a un contenido de agua de 59,4% y la liofilizada a 1%. Se determinó el contenido de
proteínas en las tres muestras por los métodos de Kjeldahl y Bradford.
- Al utilizar el método de Kjeldahl, se emplearon 10 g, 1 g y 0,4 g de muestra fresca,
secada a 60°C y liofilizada, respectivamente. Durante la titulación se gastaron 28,6 ml,
29,0 ml y 29,1 ml de NaOH 0,1000 N respectivamente, y 50 ml en el blanco.
Considere que en este tejido cada 100 g de proteína hay 17,5 g de nitrógeno.
- Para medir el contenido de proteínas por el método de Bradford se obtuvieron extractos
a partir de 10 g, 1 g y 0,4 g de muestra fresca, secada a 60°C y liofilizada; con 100 ml, 10
ml y 1 ml de buffer de extracción respectivamente. Las soluciones de extracción se
diluyeron 1/2, 1/20 y 1/200 respectivamente para que entraran en el rango de sensibilidad
del método. Las lecturas de DO595 fueron de 0,495 para el material fresco, 0,245 para el
secado a 60°C y 0,499 para el liofilizado.
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Curva de calibración de Bradford realizada con albúmina patrón:
g/ml
200
300
600
900
1000
DO595
0,139
0,250
0,500
0,820
0,833
¿Qué conclusiones puede extraer del análisis de los contenidos de proteína determinados
por ambos métodos? ¿Tiene influencia la técnica de secado en los datos obtenidos?
Fundamente su respuesta con cálculos.
7. Una industria desea elaborar un alimento a base de leche concentrada. La leche se
concentró mediante tratamiento térmico a 110°C. Se determinó la composición de la leche
de partida, obteniéndose los siguientes resultados: 5% de hidratos de carbono; 2,8% de
lípidos y 0,5% de cenizas. Para obtener el contenido de proteínas se procedió a analizar
la leche de partida y la concentrada por dos métodos diferentes: Kjeldahl e interacción
proteína-colorante.
-Para determinar proteínas por Kjeldahl se pesaron 0,5 g y 2 g de las leches concentradas
y de partida respectivamente; se procedió según la técnica y se recogió el destilado sobre
ácido bórico. En la titulación se gastaron 14,3 ml y 13,1 ml de H2SO4 0,0500 N para las
leches concentrada y de partida respectivamente y 0,3 ml de H2SO4 0,0500 N para el
blanco.
-El análisis de proteínas por el método de interacción proteína-colorante se realizó
utilizando Amido Black, obteniéndose una concentración de proteínas de 2,8% para la
leche y 10% para la leche concentrada.
a) i) Calcule el contenido de proteínas en ambas muestras con los datos obtenidos por el
método de Kjeldahl.
ii) Calcule la composición de la leche condensada resultante.
b) Indique el fundamento de la determinación de proteínas por el método de interacción
proteína-colorante.
c) Esquematice los pasos a seguir para determinar proteínas en leche por este método.
Indique cómo realiza la curva de calibración y cómo procesa las muestras. Posee
albúmina 40 mg/ml y los límites de detección del método son: 0,2 a 2 mg/ml. Considere
que en el tubo de reacción se adicionan 500 µl de muestra y 1 ml de reactivo.
d) ¿Cómo explicaría los resultados obtenidos con el método de interacción proteínacolorante?
8. Un laboratorio de una industria alimentaria está desarrollando un polvo para preparar
torta en base a las siguientes formulaciones:
Mezcla A: 67% de azúcar, 33% de clara de huevo deshidratada (5% agua).
Mezcla B: 65% de azúcar, 35% de harina.
Para preparar la torta se mezclan 120 g de la mezcla A con 330 ml de agua, se bate hasta
formar una espuma y luego se mezcla con 350 g de la mezcla B y se hornea a 200C
durante 35-40 minutos.
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La composición de las materias primas se detalla a continuación:
Azúcar
Harina
clara de huevo
clara de huevo deshidratada
Composición porcentual de las materias primas
Proteínas Glúcidos Lípidos Cenizas Agua
-95
--5
12
72
1,5
0,05
14,45
10
0,5
0,03
0,5
88,97
¿?
¿?
¿?
¿?
5
a) Calcule la composición del producto final sabiendo que pierde 15% de agua en la
cocción.
b) En la determinación de proteínas por el método de Kjeldahl se pesaron 2,5 g de torta.
Determine volumen y normalidad del ácido sulfúrico a utilizar para recoger el destilado
sabiendo que cuenta con bureta de 25 ml, NaOH 0,1000 N, H2SO4 concentrado, catalizador,
indicador rojo de metilo-verde de bromocresol y material de vidrio necesario.
c) Por otro lado se determinó el contenido de proteínas por el método de Lowry. Los límites
de detección del método son 0,05 y 0,4 mg/ml en la muestra. Se utilizó una solución patrón
de albúmina de concentración 1 mg/ml. En cada tubo se coloca 200 l de muestra, 1 ml de
reactivo de Lowry y 100 l de reactivo de Folin-Ciocalteau. ¿Qué cantidad de muestra debe
pesar para determinar proteínas por este método? ¿Cómo realiza la curva patrón?
Especifique volúmenes y diluciones. Considere que la totalidad de las proteínas se
disuelven en SDS 1% p/v.
d) Describa los pasos a seguir para determinar el contenido de humedad de la torta.
e) Describa los pasos a seguir para determinar lípidos en la torta. ¿Qué solventes utilizaría
para la extracción?
f) Describa cómo determinaría el contenido de cenizas en este producto (torta).
9. Diseñe un protocolo con el método elegido y cantidades a utilizar en la determinación
de proteínas, lípidos, hidratos de carbono, agua y cenizas de los siguientes alimentos
listados. En la tabla se presenta su composición porcentual.
dulce de leche
harina de trigo
repollo
leche en polvo
jamón cocido
Ingredientes
Dulce de leche
Leche
Glucosa
Azúcar
Bicarbonato de sodio
Esencia de vainilla
Glúcidos totales
61,9
69,9
4,1
38
0,2
Proteínas
3,2
-
Lípidos
9,0
0,6
0,2
29,1
14,4
Proteínas
8,1
14,0
2,3
25,8
20,3
Composición porcentual
Glúcidos Lípidos
Agua
4,5
3
89
100
95
5
-
Cenizas
2,0
1,7
1,0
3,6
1,5
Agua
19
13,8
92,4
3,5
63,6
Formulación
Cenizas
0,3
-
2 litros
300 g
700 g
½ cdita
gotas
Problemas Adicionales
10. En un laboratorio de control de calidad de una industria se está analizando la
composición de “flan casero”. En la Tabla se muestra la composición parcial de los
ingredientes utilizados así como la formulación:
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Ingredientes
Proteínas
Leche
3,2
Huevo (40 g)
14
Azúcar
Esencia de vainilla
-
Composición porcentual
Glúcidos Lípidos Agua
4,5
3
89
12
74
95
5
-
Formulación
Cenizas
0,3
-
1 litro
10 huevos
250 g
gotas
a) Sobre 14,1176 g de flan cocido se determinó el contenido de lípidos mediante el
método de Ratzlaff. De una alícuota de 10 ml de fase etérea (Vtotal = 60 ml) se obtuvo
una masa de 0,12 g.
i)
Calcule el porcentaje de lípidos del flan cocido y la cantidad de agua que se perdió
en la cocción.
ii)
¿Podría utilizar otro método (el método de Soxhlet) para determinar los lípidos del
flan? Justifique
b) Para cuantificar proteínas se realizaron determinaciones por varios métodos:
- Se pesaron 0,48 g de flan cocido, se realizó la digestión con H2SO4 y luego se destiló
recogiendo en H3BO3 4% p/v utilizando indicador de Mortimer. Se tituló con H2SO4
0,0250N gastándose 12,5 ml. Simultáneamente se realizó un blanco y se gastaron 0,3 ml.
- por otro lado, se realizó la determinación de proteínas por el método de Amido Black
obteniéndose un valor de 4,92% de proteínas en el flan cocido.
- cuando se determinaron proteínas por el método de Bradford, el contenido proteico
del flan cocido fue de 3,18%.
i) Describa el fundamento de cada uno de los métodos aplicados.
ii) Compare los resultados obtenidos mediante los diferentes métodos y justifique las
diferencias obtenidas teniendo en cuenta los ingredientes y el proceso de elaboración
del flan cocido.
c) Para determinar la composición de hidratos de carbono presentes en el flan cocido
se siguieron los siguientes protocolos:
- Se pesaron 49,29 g de muestra, se disolvieron en agua, se agregó un agente
clarificante y luego Na2SO4, se llevó a volumen (100 ml) y se filtró (solución A). Sobre el
filtrado se realizó una lectura polarimétrica, obteniéndose una lectura a 20ºC de +11,61.
- Se tomaron 50 ml de la solución A y se llevaron a 100 ml finales con agua
destilada (solución B). Se realizó la determinación de azúcares mediante FCB,
gastándose 5,8 ml de solución B para titular 10 ml de reactivo, mientras que el volumen
medio gastado con el patrón de glucosa 0,5% (p/v) fue de 5,70 ml.
i) Calcule la cantidad de cada azúcar presente en el flan cocido y la que esperaría
según su formulación. Justifique adecuadamente las diferencias encontradas.
ii) Si se reemplazara un cierto porcentaje del azúcar utilizado para la formulación del
flan por jarabe de fructosa (95% de fructosa y 5% de humedad), ¿cómo esperaría que
fuera el valor P de la lectura polarimétrica (mayor, menor o igual)? Justifique.
iii) ¿Cómo procedería para poder determinar experimentalmente el porcentaje de
jarabe agregado a la formulación? Si es necesario puede proponer nuevos protocolos
o modificaciones a los anteriores.
Datos:
fructosa= -1,85
sacarosa= +1,33
azúcar invertido= -0,40
glucosa= +1,05
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fructosa a 87°C= -1,05
galactosa= +1,61
lactosa= +1,046
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11. Una panificadora elabora una torta y la remite al laboratorio solicitando el análisis de
macrocomponentes del producto terminado. El peso de la torta es 1162 g y antes del
horneado pesaba 1242 g. La composición porcentual de las materias primas se da en la
siguiente Tabla.
Composición (%)
Proteínas
Glúcidos
Lípidos
Harina
Huevo (48 g/huevo)
Leche
Manteca
Azúcar
11
14
4,3
-
75,9
4,9
95
1,1
12
3
83
-
Agua Cenizas
11
74
87,3
17
5
1
0,5
-
Formulación de
la torta cruda
400 g
4 huevos
?
200 g
?
a) Para determinar azúcares solubles se pesaron 3 g de torta cocida procesada, se
adicionó agua destilada, acetato de plomo y luego Na2SO4, y finalmente se completaron
100 ml. Se filtró por papel (solución A). Se realizaron las siguientes determinaciones:
i) Sobre la solución A se realizó el método de Somogyi-Nelson y se obtuvo una A520 de
0,468. La curva de calibración realizada con patrón de glucosa se indica en la Tabla.
Glucosa (µg/ml)
A520 nm
0
0,005
25
0,024
50
0,074
100
0,191
150
0,340
200
0,491
250
0,632
300
0,760
400
0,940
ii) Otra alícuota de la solución A (50 ml) fue sometida a hidrólisis ácida con HCl durante
media hora a baño María, llevada a pH y volumen original, y luego se titularon 10 ml de
reactivo FCB, gastándose 4 ml. El volumen promedio de glucosa patrón 0,5% (p/v)
gastado con 10 ml del reactivo fue de 5,2 ml.
I.
II.
Calcule los porcentajes de lactosa y de sacarosa que contiene la torta cocida.
Justifique el agregado de acetato de plomo y Na2SO4 en el protocolo seguido.
b) Para determinar azúcares totales en la torta se pesaron 5,11 g de muestra y se
sometieron a hidrólisis con HCl a reflujo durante 60 minutos. Luego se llevó a pH, a
volumen final de 500 ml con agua destilada y se filtró. Con este filtrado se titularon 10 ml
reactivo de FCB, gastándose 9 ml. Considere el gasto con el patrón mencionado
anteriormente
Por otro lado se realizó la determinación de azúcares totales por el método de Antrona
sobre el filtrado diluído 20 veces. La A620 obtenida fue 0,69 y corresponde a una
concentración de glucosa de 259 µg/ml.
I.
II.
Calcule el contenido de azúcares totales de la torta cocida. ¿Los resultados
obtenidos por ambos métodos son similares? Si no es así, ¿a qué lo atribuye y
cuál es el correcto?
¿Cuál es el fundamento de los métodos utilizados? Indique la finalidad de cada
paso realizado.
c) Complete la formulación indicando la cantidad de leche y de azúcar agregadas.
d) Calcule la cantidad de muestra a pesar para determinar proteínas por método de
Kjeldahl en la torta cocida, proponiendo los reactivos necesarios. Mencione
detalladamente la/s función/es que desempeña cada reactivo en dicho método.
e) Indique el método adecuado para determinar lípidos en la torta. Fundamente su
respuesta.
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Bibliografía
* Developments in Food Analysis Techniques. Vol 1 y 2. (Ed King, R.D.) Applied Science
Publishers 1978
* Análisis Moderno de los Alimentos. Hart, F. L.; Fisher, H.L. Editorial Acribia 1971
* Methods in Food Analysis A.O.A.C.
* Methods in Food Analysis A.A.C.C.
* The Experimental Study of Food. Campbell, A.; Penfield, M.P.; Griswold, R.M. Constable
1980
* Análisis de los Alimentos, Fundamentos - Métodos - Aplicaciones. Matissek, R.;
Schnepel, F-M.; Steiner, G. 2da edición, Ed. Acribia. 1992.
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