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.