hidratos de carbono metodos

HIDRATOS DE CARBONO
TÉCNICAS ANALÍTICAS
Alimento azucarado
-Sustancia seca o agua
densimetría
refractometría
extracto seco
-Sales minerales
incineración
-Nitrógeno
Kjeldahl
polarimetría
cuprometría
-Azúcares
cromatografía
intercambio iónico
enzimáticos
isotópicos
azúcares
totales
naturaleza de
azúcares
Para una apropiada selección de métodos se debe considerar:
-sensibilidad
-especificidad
-posibles interferencias
-tiempo de análisis y preparación de muestra
-complejidad
Etapas previas
-conocimiento del tipo de H. de C. presentes (historia previa,
literatura)
-extracción
-purificación
DENSIDAD
Se determina para controlar la genuinidad de productos
generalmente líquidos (leche, vinos, aceites, etc).
Ej.:densidad de leches a 15ºC = 1.028-1.035
y como índice de concentración de soluciones, siempre que se
cuente con una tabla o gráfico de correlación (ej.: soluciones
azucaradas o alcohólicas).
Se suele informar como “densidad relativa” utilizando un liquido
de referencia, que casi siempre es agua.
Se debe controlar la temperatura: 15ºC,
el control de la temperatura debe estar dentro del +/- 1ºC.
HIDROMETRIAS
Se trabaja con cuerpos flotantes convenientemente lastrados
para el rango de densidad a medir. Esta técnica se basa en el
principio de Arquímedes: cuanto más se sumerge el flotador
menor es la densidad del líquido. Es muy rápida pero es
menos exacta que la picnometría o la balanza de MohrWestphal , y requiere un volumen mayor de muestra (el
diámetro de la probeta que contiene la muestra debe ser por
lo menos, el doble del diámetro del hidrómetro o flotador). Se
trabaja a temperatura normalizada.
Ejemplos: “alcoholímetros” y “lactodensímetros”
Los “sacarómetros” miden concentración de soluciones
azucaradas en escalas Balling o Brix (porcentajes de sacarosa
correspondientes a mediciones de densidad hechas a 15ºC o
17.5ºC respectivamente).
Las concentraciones de componentes medidas con hidrómetros
son sólo aproximaciones.
REFRACTOMETRÍA
INDICE DE REFRACCION.
Se mide para estudiar la genuinidad de ciertos alimentos
(aceites, mieles) y para efectuar controles rápidos en procesos
de elaboración. Por ejemplo, la hidrogenación de un aceite o
la concentración de una mermelada se controlan con
mediciones refractométricas puesto que hay una relación
lineal entre el índice de refracción (IR) y el índice de yodo de
un aceite, y entre el IR y la concentración de sólidos solubles
en una mermelada.
Se trabaja con refractómetros tipo Abbé a temperatura
normalizada y sobre soluciones límpidas. En alimentos que
presentan materia en suspensión (ej.: puré de tomate) se
hace necesaria una previa centrifugación para separar la fase
sólida. Si se trata de grasas se procede a fundirlas y se hace la
lectura a 40ºC (con equipo termostatizado).
Algunos refractómetros tienen una escala sacarométrica que
expresa, aproximadamente, el porcentaje de sólidos solubles
presentes en soluciones azucaradas ( la escala está calibrada
con soluciones de sacarosa pura).
grados Brix (° Bx): concentración de sólidos solubles
Una solución de 25 ° Bx contiene 25 g de sacarosa por 100 g de
líquido.
En 100 g de solución hay 25 g de sacarosa y 75 g de agua.
Los grados Brix se cuantifican con un sacarímetro (que mide la
densidad de líquidos) o con un refractómetro.
POLARIMETRÍA
POLARIMETRÍA
Aplicación analítica
Sustancias con un carbono asimétrico que pueden existir en dos
formas que son imágenes especulares rotan el plano de vibración de
la luz polarizada
sustancias ópticamente activas
La magnitud de la rotación debida a una sustancia dada depende
de su concentración
POLARIMETRÍA
Leyes de la polarimetría
1- La rotación es directamente proporcional a la concentración de la
solución y a la longitud del tubo analizador.
a = l.c
a = l . P/V
2- En las sustancias ópticamente activas sólidas la desviación es
proporcional al espesor.
3- La desviación depende de la temperatura (20 ºC)
4- La desviación depende de la longitud de onda ( luz de Na )
5- En una mezcla de sustancias ópticamente activas cada una actúa
independientemente siendo la desviación igual a la suma de las
desviaciones de cada una.
6- El poder rotatorio de las soluciones en algunos casos no es estable
sino hasta después de cierto tiempo ( mutarrotación )
De las cuatro primeras leyes se deduce:
a D 20 = a . l . P/V
l = 1 dm
cuando P = 1g
V = 1 cc.
a D 20 =
a
a : desviación específica
-Si conocemos el poder rotatorio específico de una sustancia podemos
conocer su PESO NORMAL:
a= a.l. P
V
a = m.P
m
m : cte para una sustancia operando con iguales tubos y un
volumen de 100 cc.
PESO NORMAL : de una sustancia es la cantidad de sustancia que
disuelta en agua y llevada a 100 ml desvía lo mismo que una lámina
de cuarzo de 1 mm. de espesor, es decir 21º 66
Peso normal para sacarosa: 16,269 gramos (escala francesa)
Ejemplo : Lectura de una solución de Sacarosa de concentración
incógnita
21º66 .........................................16,269 gr. de sacarosa
Ej.: 20º .......................................x = 15,04 g de sacarosa
Ejemplo : Sacarosa de pureza desconocida
Se pesa 16,269 g de sacarosa incógnita y se disuelve en 100 ml
21º66 ..............................................100% sacarosa
Ej.: 19º ...............................................x = 86% sacarosa
CUPROMETRÍA
CUPROMETRÍA
Método: Fehling - Cause – Bonans
Fundamento:
funciones aldehído ó cetona libres reducen el OCu (H+ ó OH-)
Reacción no estequiométrica (estandarizar rigurosamente)
Reactivo de Fehling:
.Tartrato doble de Na y K (con (OH)2Cu)
solución azul )
. NaOH
. CuSO4
NaOH con CuSO4
Cu (OH)2
.Ferrocianuro de K
con compuesto reductor
2 Cu (OH)2
Cu2O + 2 H2O + O
ferrocianuro de K
disuelve ppdo rojizo de OCu2
mejor observación del punto final
CROMATOGRAFÍA
Se utilizan para fraccionar, identificar y cuantificar componentes de los
alimentos.
Ejemplos de aplicación:
-Sobre papel : azúcares.
-En capa delgada (TLC): esteroles, aminoácidos, vitaminas.
-En columna: pigmentos.
-En fase gaseosa (GLC clásica o con columna capilar): aromas,
composición ácidos grasos de una grasa, esteroles.
-En fase liquida a alta presión (HPLC): azúcares, colorantes, aceites
esenciales, antioxidantes, vitaminas, triglicéridos. La HPLC además
de ser altamente sensibles resulta ideal para analizar compuestos
termolábiles y de baja volatilidad.
HPLC
Es un método de separación y purificación de compuestos
químicos disueltos en solventes acuosos u orgánicos.
El principio básico de la separación es la diferente afinidad del
compuesto en estudio por la fase estacionaria, lo cual
produce una diferencia en el tiempo que el compuesto en
estudio tarda en atravesar la columna de separación.
La fase móvil es impulsada a través de la columna a alta
presión y una vez que abandona la columna pasa a través de
un detector que podrá ser de Absorción UV, índice de
refracción, etc.
Para detectar azúcares se pueden usar columnas cuyo grupo
activo sea amino o bien columnas C18.
MÉTODOS ENZIMÁTICOS
-basados en la alta especificidad de enzimas.
-en la práctica dependen de la pureza de la enzima.
-alta sensibilidad, comparable a cromatografía.
Algunos ejemplos de su uso en la valoración de azúcares:
-Glucosa:
Glucosa + H2O + O2
glucosa oxidasa
H2O2 + leuco-cromogeno
peroxidasa
ácido glucónico + H2O2
cromógeno + H2O
MÉTODOS ISOTÓPICOS
-Análisis del isótopo de Carbono estable
Ej.: Diferencia entre azúcar de caña y de remolacha.
(sacarosa con distintas vías fotosintéticas para fijar CO2 de la
atmósfera)
Aplicaciones:
-clasificación de plantas según su fijación de CO2
-estudio de dietas
-paleoantropología
-adulteraciones (ej.: HFCS en jugos,miel)
Fibra dietaria
Algo de historia
Williams & Olmstead (1935) “el residuo que queda después de
la extracción de los tejidos vegetales con soluciones ácidas y
alcalinas diluidas”
Hipsley (1953): “la suma de celulosa, hemicelulosas y lignina de
la dieta. Una mezcla de polisacáridos de la pared celular y
lignina”.
Burkitt, 1971 encuentra la significación fisiológica de la ingesta
de fibra: mejora función intestinal. Observaciones en población
de Africa.
Primera definición
“Con la denominación de fibra se suele designar a los
componentes de los alimentos vegetales que son resistentes
a la digestión en el tracto gastrointestinal humano por no
disponer de la enzimas necesarias”
Trowell H Am J. Clin Nutr. 25:926, 1972.
Incluye criterio fisiológico
La fibra dietaria promueve
efectos fisiológicos
beneficiosos como disminución del tránsito intestinal,
aumento peso de las heces; fermentación colónica y/o
disminución del colesterol sanguíneo y/o
la
glucosa/insulina pos prandial.
Fuentes de fibra: vegetales, la
mayoría de los cereales.
Alimentos ricos en Fibra soluble
frutas, avena, cebada y
porotos.
IFST (Institute of Food Science and
Technology Information Statement (2007)
www.ifst.org
TIPOS DE FIBRA
Fibra Insoluble: celulosa, algunas hemicelulosas y
lignina.
Fibra soluble: β glucanos, pectinas, gomas
mucílagos y algunas hemicelulosas.
Valor energético de la Fibra: 2KCal/g (8KJ)
Fermentescible en un 70%
(Taller Técnico FAO Energía de los Alimentos, factores de conversión,
2007)
METODOLOGÍA
Según el sistema de determinación, los métodos
pueden dividirse en tres categorías:
1. Métodos gravimétricos
2. Métodos colorimétricos
3. Métodos C.G.L.
1) Los métodos gravimétricos se subdividen en:
a) Fibra cruda
b) Métodos con detergente
c) Métodos enzimáticos
a) El método de fibra cruda según A.O.A.C.
“el material que se pierde por ignición del
residuo seco remanente de la digestión de la
muestra con H2SO4 1,25% e NaOH 1,25% bajo
condiciones específicas.”
Esta fibra está constituída por celulosa,
cantidades variables de lignina y los
pentosanos que resistieron la doble hidrólisis.
b) Método con detergente. Van Soest
ADF (acid detergent fiber)
usa un detergente catiónico en medio ácido.
Determina celulosa y lignina, aunque suele haber
restos de hemicelulosas y pectinas.
NDF (neutral detergent fiber)
utiliza un detergente aniónico en medio neutro
La diferencia entre ADF y NDF son las hemicelulosas
dosadas por este último.
Se pierden componentes solubles de la fibra dietaria
d) Métodos enzimáticos.
i. Para fibra insoluble: mide el residuo insoluble
después de digerir el alimento con enzimas
proteolíticas y amilolíticas.
ii. Para fibras insolubles y solubles: tratan de recuperar
la fibra soluble por precipitación con EtOH (la
técnica más común) o por ultra filtración.
Si bien hay notables progresos en este tipo de métodos
los errores suelen deberse a los restos de proteínas
y/o almidón que quedan sin digerir.
Metodologías analíticas para la determinación de Fibra
* Fibra cruda: digestión ácida y básica. Valores bajos. Muy drástico.
* FDN : Van Soëst: Celulosa, hemicelulosa, lignina. No determina FS.
Interferencia Alm. Grasa
* FDA: Van Soëst y Goering, mayormente FI,
Lignina y celulosa
* Enzimático gravimétrico: (Hellendorn) Amilasa, proteasa. Incluye
lignina y prods Maillard
* A.O.A.C. Prosky et al. (982.25); Modifs 991.43; 997.85 Enzimas,
corrige por proteínas y cenizas, Sirve para FS y FI.
* AOAC 997.08 Fructanos (Hoebregs,1997) extracción agua hirviente,
hidrólisis con amilasa e inulinasa; azúcares por cromatografía con
resinas aniónicas/amperometría
* AACC, 2000 para oligosacáridos resistentes y polidextrosa.
Valores de Fibra según Tablas y Métodos de
determinación (g%)
Alimento
Tabla Latinoamericana
Fibra Cruda
Alemana
Enzimático
Pan
0.5
FT 2.5; FS 0.6; FI 1.9
Zanahoria
1.0
FT 3.4; FS 1.5; FI 1.9
Soja (poroto seco)
5.7
FT 15.2; FS 6.6; FI 8.6
13.8
FT42.4; FS 2.1;FI 40.3
Salvado de trigo
Arroz (blanco)
0.2
FT1.4; FS 0.9; FI 0.5
Avena arrollada
0.3
FT 5.4; FS 1.8; FI 3.7
Lenteja seca
3.2
FT 10.6; FS 3.9; FI 6.7
HIDROXIMETIL FURFURAL
El hidroximetilfurfural (HMF) es uno de los compuestos formado
por la degradación de los productos azucarados, en
particular por deshidratación de la fructosa. Su aparición en la
miel está directamente relacionada con alteraciones de
color (Lee, 1988) y el desarrollo de sabores y olores extraños.
Esta conjunción de factores hace que el contenido de
dicho aldehído sea considerado uno de los parámetros de
calidad más a tener en cuenta, concretamente en la miel para
una eficiente alimentación.
HIDROXIMETIL FURFURAL
Este compuesto aparece en forma espontánea y natural en la
miel debido al pH ácido, agua y a la composición rica en
monosacáridos (fructosa y glucosa), aumentando su
concentración con el tiempo y otros factores.
Entre éstos, los que influyen en la velocidad de formación del
HMF, se encuentran: aumento de la temperatura, siendo el
factor que más influye
Estudios realizados en mieles provenientes de zonas más cálidas
han demostrado que las mismas poseen un mayor contenido de
HMF. también hay que considerar la acidez del material: las
mieles más ácidas experimentan un aumento de HMF en función
del tiempo.
Otros factores que repercuten en menor grado son: humedad,
presencia de algunos minerales (K, Ca, Mg) y contenido en
aminoácidos (alanina, ácido aspártico, etc.).
HIDROXIMETIL FURFURAL
El método permite determinar HMF, el cual es
un producto de deshidratación de los
monosacáridos presentes en la miel, que sirve
como indicador de la longevidad de la miel.
Este método permite cuantificar HMF en
mieles de diverso origen (mieladas, mono o
multiflorales) y determinar si estas cumplen
con las normas de calidad establecidas.
FUNDAMENTO
Se realiza una precipitación para eliminar las
proteínas y polisacáridos de alto peso molecular
y obtener una fracción limpia. La muestra es
determinada por la diferencia de lectura de
absorbancias a 284 y 336 nm, por medio de la
destrucción de HMF con Bisulfito de sodio, lo
que evita que interferentes en la muestra
generen una lectura errónea.