ANALISIS FUNDAMENTALES DE ALIMENTOS Prof. Ing. Alex López Córdoba, Esp. Técnicas y métodos de análisis instrumental II Escuela MEH ANALISIS BÁSICO Y MINERAL DE LOS ALIMENTOS En la mayoría de los alimentos se realizan una serie de determinaciones comunes , lo que se entiende por composición bruta: bruta: a)Contenido en agua (humedad) (humedad);; b)Ni b)Ni-trogeno total o proteína bruta bruta;; c) Cenizas. Cenizas. ; d) Fibra bruta ;e) Extracto etéreo o grasa bruta; bruta; f) Sustancias extractabas no nitrogenadas nitrogenadas;; g) Minerales; Minerales; h) Acidez Contenido en agua La mayoría de los alimentos contienen una proporción comprendida entre el 60 y el 95 % Puede estar como como:: a) libre se libera con facilidad b) ligada como agua de cristalización , unida a las proteínas a los azucares o adsorbida sobre los coloides . Requiere un calentamiento de distinta intensidad y en algunos casos permanece ligada incluso al carbonizar el alimento El % de agua en un alimento solo tendrá significado si se especifica el método seguido para su determinación Contenido en agua Determinación Aplicación Desecación en estufa Queso y carnes hasta peso constante Deshidratación hasta Tejidos vegetales temperatura ambiente Destilación con un disolvente orgánico Alimentos ricos en azúcares Métodos químicos: Karl Fisher Alimentos deshidratados ACTIVIDAD DE AGUA (aw) •Relación entre la presión de vapor de agua del alimento y la presión de vapor del agua liquida pura a la misma temperatura. DEFINICIÓN- ACTIVIDAD DE AGUA (aw) Por lo que puede considerarse que: En condiciones ideales y de equilibrio termodinámico Contenido de Agua • Relación de la masa de agua por masa de materia seca. aw ≠ • El contenido de agua por si solo no es un indicador de la estabilidad, dado a que: Diferencias en la intensidad con que el agua se asocia con los constituyentes no acuosos El agua implicada en asociaciones fuertes es menos susceptible a las actividades degradativas (reacciones químicas de hidrólisis y velocidad de crecimiento de microorganismos) MATERIALES Y MÉTODOS Actividad de agua •Medidor de actividad de agua Aqualab Series 3 Te con control de temperatura y con ±0.003 de precisión Contenido de Humedad •Se determina usando un horno al vacío de 70 ºC y 100 mmHg hasta peso constante (AOAC, 1995). METODOS DE SECADO MÉTODOS DE DESTILACIÓNDISOLVENTES EMPLEADOS METODOS QUÍMICOS- Karl-Fischer Se basa en la reacción: Valorándose el yodo que no reacciona. La muestra se pone en contacto con metanol anhidro para que éste extraiga todo el agua y posteriormente se hace una valoración con el reactivo de Karl – Fisher, que contiene I2 y SO2. El yodo del reactivo va reaccionando con el agua, de manera que el punto final de la reacción se detecta gracias al exceso de yodo cuando ya no queda agua. Este exceso se puede detectar de forma visual, fotométrica o electrométricamente. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE CENIZAS EN LOS ALIMENTOS LAS CENIZAS SON LOS RESIDUOS INORGÁNICOS DE LOS ALIMENTOS QUE PERMANECEN EN LA MUESTRA POSTERIOR A LA IGNICIÓN U OXIDACIÓN COMPLETA DE LA MATERIA ORGÁNICA CONTENIDO DE CENIZAS EN LOS ALIMENTOS (PESO FRESCO) • LECHE Y PRODUCTOS LÁCTEOS: • • • • • • MANTEQUILLA CREMA LECHE EVAPORADA MARGARINA LECHE YOGOURTH 2.5% 2.9% 1.6% 2.5% 0.7% 0.8% CONTENIDO DE CENIZAS EN LOS ALIMENTOS (PESO FRESCO) • • • • • • CARNE, AVES, PESCADOS: HUEVOS FILETE DE PESCADO JAMÓN FRESCO POLLO, PAVO, CODORNÍZ ROAST BEEF 1.0% 1.3% 0.8% 1.0% 3.0% CONTENIDO DE CENIZAS EN ALIMENTOS (PESO FRESCO) • FRUTAS Y VEGETALES: • • • • • • MANZANAS PLÁTANOS CEREZAS PAPAS TOMATES FRUTAS SECAS 0.3% 0.8% 0.5% 1.0% 0.6% 2.3% CONTENIDO DE CENIZAS EN LOS ALIMENTOS (PESO FRESCO) • CEREALES: • • • • • ARROZ INTEGRAL HARINA DE MAÍZ MAÍZ CACAHUAZINTLE ARROZ BLANCO HARINA DE TRIGO INTEGRAL 1.0% 1.3% 0.4% 0.7% 1.7% CONTENIDO DE CENIZAS EN ALIMENTOS (PESO FRESCO) • GRASAS, ACEITES, MANTECAS: VARÍAN EN UN RANGO DE 0.0 A 4.09% • ALMIDÓN PURO: 0.3% • GÉRMEN DE TRIGO: 4.3% • NUECES: 0.8 A 3.4% DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN SECO ESTA TÉCNICA SE REALIZA MEDIANTE EL USO DE UNA MUFLA CAPÁZ DE MANTENER TEMPERATURAS DE 500 A 600ºC. EL AGUA Y LOS VAPORES SON VOLATILIZADOS Y LA MATERIA ORGÁNICA ES QUEMADAEN PRESENCIA DE OXÍGENO EN AIRE A CO2 Y ÓXIDOS DE N2 DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN SECO • LA MAYORÍA DE LOS MINERALES SON CONVERTIDOS EN ÓXIDOS, SULFATOS, FOSFATOS, CLORUROS Y SILICATOS. • ELEMENTOS COMO EL HIERRO, SELENIO, PLOMO Y MERCURIO PUEDEN VOLATILIZARSE PARCIALMENTE CON ESTE PROCEDIMIENTO (SI SE REQUIERE DE UN ANÁLISIS ELEMENTAL SE TIENE QUÉ RECURRIR A OTRO MÉTODO) DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN HÚMEDO • ESTE PROCEDIMIENTO SE UTILIZA PARA OXIDAR LA MATERIA ORGÁNICA USANDO ÁCIDOS Y AGENTES OXIDANTES O SUS COMBINACIONES. • LOS MINERALES SE OXIDAN SIN VOLATILIZACIÓN. • SE PREFIERE ESTE MÉTODO PARA PREPARAR MUESTRAS PARA ANÁLISIS ELEMENTALES. REACTIVOS UTILIZADOS EN LA DETERMINACIÓN HÚMEDA DE CENIZAS • PREFERENTEMENTE SE UTILIZAN LOS ÁCIDOS NÍTRICO Y PERCLÓRICO, SIN EMBARGO, SE DEBE TOMAR LA PRECAUCIÓN DE UTILIZAR CAMPANAS DE EXTRACCIÓN POTENTES. • SE DEBE TENER CUIDADO CUANDO SE ESTÁN ANALIZANDO ALIMENTOS GRASOSOS. INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN SECO • MUFLAS: MUFLAS COVENCIONALES: REQUIEREN DE UN RANGO DESDE 110 VOLTS (LAS DE LABORATORIO) O REQUIEREN DE UN RANGO DE 208 Ó 240 VOLTS. MUFLAS DE MICROONDAS. UTILIZAN CRISOLES DE FIBRA DE CUARZO. EL TIEMPO DE PROCESO SE REDUCE DRÁSTICAMENTE, SIN EMBARGO SU CAPACIDAD ES ESCASA SELECCIÓN DE CRISOLES PARA LA DETERMINACIÓN DE CENIZAS • CRISOLES DE CUARZO: SON RESISTENTES A LOS ÁCIDOS Y HALÓGENOS PERO NO A LOS ÁLCALIS ESPECIALMENTE A ALTAS TEMPERATURAS. • CRISOLES DE PYREX: RESISTENTES A UNA TEMPERATURA MÁXIMA DE 500ºC. • CRISOLES DE PORCELANA: RELATIVAMENTE BARATOS PERO NO SOPORTAN CAMBIOS BRUSCOS DE TEMPERATURA. SELECCIÓN DE CRISOLES • CRISOLES DE ACERO: RESISTENTES A ÁCIDOS Y ÁLCALIS, BARATOS PERO ETÁN COMPUESTOS DE UNA ALEACIÓN CROMO – NÍQUEL, POSIBLES FUENTES DE CONTAMINACIÓN. • CRISOLES DE PLATINO: INERTES Y PROBABLEMENTE LOS MEJORES CRISOLES PERO MUY CAROS PARA USO RUTINARIO Y PARA PROCESAR MUCHAS MUESTRAS. VENTAJAS DE LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS EN SECO • ES UN MÉTODO SEGURO • NO REQUIERE DE ADICIÓN DE REACTIVOS. • NO REQUIERE DE ATENCIÓN DIRECTA UNA VEZ INICIADA LA IGNICIÓN. • SE PUEDEN PROCESAR MUCHAS MUESTRAS DE UNA VEZ. • LA CENIZA RESULTANTE PUEDE SER UTILIZADA PARA OTRAS DETERMINACIONES (I.E. MINERALES) ELEMENTOS QUE CORREN EL RIESGO DE PERDERSE EN EL ANÁLISIS DE CENIZAS EN SECO • As, B, Cd, Cr. Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, P, V, Zn. APLICACIONES ESPECIALES AL MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE CENIZAS EN SECO SI DESPUÉS DE LA PRIMERA INCINERACIÓN PERSISTE EL CARBONO: • 1. SUSPENDA LA CENIZA EN AGUA. • 2. FILTRE LA CENIZA EN PAPEL FILTRO SIN CENIZAS DEBIDO A QUE EL RESIDUO TIENDE A FORMAR UN GLACEADO. • SEQUE EL FILTRADO. • COLOQUE EL PAPEL Y FILTRADO SECO EN LA MUFLA Y REINCINERE. DETERMINACIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • OXIDACIÓN HÚMEDA O DIGESTIÓN HÚMEDA. SU USO PRINCIPAL ES EL DE PREPARAR LAS MUESTRAS PARA EL ANÁLISIS MINERAL ESPECÍFICO Y DETERMINACIÓN DE VENENOS METÁLICOS PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • 1. SE PESA EXACTAMENTE 1g DE MUESTRA SECA Y MOLIDA EN UN VASO DE PRECIPITADOS DE 150mL. • 2. SE AÑADEN 10mL DE HNO3 Y SE DEJA EMPAPARSE A LA MUESTRA. SI EL MATERIAL ES MUY GRASOSO SE DEJA REMOJANDO TODA LA NOCHE. PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • 3. SE AÑADEN 3mL DE HClO4 (PRECAUCIÓN: COLOQUE UN VASO DE PRECIPITADOS BAJO LA PUNTA DE LA PIPETA DURANTE EL TRANSPORTE) Y CALIENTE LENTAMENTE EN UNA ESTUFA ELÉCTRICA HASTA ALCNAZAR UNA TEMPERATURA DE 350ºC HASTA QUE EL BURBUJEO CESEY SE HAYA EVAPORADO CASI TODO EL HNO3. PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • 4. CONTINÚE HIRVIENDO LA MUESTRA HASTA QUE LA REACCIÓN DEL ÁCIDO PERCLÓRICO OCURRA (HUMOS COPIOSOS), COLOQUE UN VIDRIO DE RELOJ SOBRE EL VASO DE PRECIPITADOS. LA MUESTRA DEBE VOLVERSE INCOLORA O LIGERAMENTE AMARILLA. NO PERMITA QUE EL LÍQUIDO SE SEQUE. PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • 5. RETIRE EL VASO DE PRECIPITADOS DE LA ESTUFA Y DEJE ENFRIAR LA MUESTRA. • 6. LAVE EL VIDRIO DE RELOJ CON UN MÍNIMO DE AGUA DESTILADA DESIONIZADA Y AÑADA 10mL DE HCl AL 50% PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMIANCIÓN DE CENIZAS HÚMEDAS • 7. TRANSFIERA LA MUESTRA A UN MATRÁZ VOLUMÉTRICO (USUALMENTE DE 50mL) Y DILUYA CON AGUA DESTILADA, DESIONIZADA. • 8. INICIE EL PROCESO DE LAVADO DE LA CAMPANA DESPUÉS DE LA ÚLTIMA MUESTRA.