universidad central del ecuador facultad de

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
ESTUDIO COMPARATIVO DE TRES MÉTODOS ANALÍTICOS PARA
DETERMINACIÓN DE PROTEÍNA EN LECHE CRUDA
Autora: Ana Gabriela Ipiales Michilena
e-mail: gabriela_ipiales@hotmail.com
Tesis de Grado para optar por el Título Profesional de
QUÍMICO DE ALIMENTOS
Tutor: Dr. Iván Tapia
e-mail: ivan_tapia_c@hotmail.com
Quito, Mayo 2015
Ipiales Michilena Ana Gabriela (2015). Estudio comparativo
de tres métodos analíticos para determinación de
proteína en leche cruda. Trabajo de investigación para
optar por el grado de Químico de Alimentos. Carrera
de Química de Alimentos. Quito: UCE. P. 109
ii
DEDICATORIA
Dedico este trabajo con todo cariño a mi madre,
quien ha sido la persona que me ha apoyado
incondicionalmente para la culminación de mi
carrera, además de ser quien me ha guiado,
escuchado, comprendido y ayudado durante todo
el transcurso de mi vida, y a quien considero el
mejor ejemplo que he tenido.
iii
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Enrique y Teresa, por el apoyo y la confianza que siempre
depositaron en mí. Por brindarme un hogar lleno de amor y respeto.
A mis hermanos Juan, Lucy y Lupita a los cuales quiero mucho y me han
apoyado siempre.
A mi novio Mauri por todo el tiempo y amor compartido, y por estar junto a
mí en todos los momentos que he necesitado.
A mis amigas Mery, Nathy y Moni que hicieron de transcurso en la
universidad una linda experiencia, y a mi amiga Tatty quien compartió
conmigo el tiempo en Agrocalidad.
A la Dra. Lorena Goetschel y al Dr. Iván Tapia por toda la ayuda brindada
a lo largo de la carrera, por ser unos excelentes maestros y seres humanos.
Al Dr. Raúl Bahamonde por la ayuda brindada en la tesis.
A todo el personal del laboratorio de Control de Calidad de la Leche de
Agrocalidad por brindarme la oportunidad de realizar el trabajo en sus
instalaciones.
iv
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CARRERA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
AURORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo Ana Gabriela Ipiales Michilena, en calidad de autora del trabajo de investigación realizado
sobre “Estudio comparativo de tres métodos analíticos para determinación de proteína en leche
cruda”, autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los
contenidos que me pertenecen o de los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos
o de investigación.
Los derechos que como autora me corresponden, con excepción de la presente autorización,
seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8, 19 de la
Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento.
Quito, a los 22 días del mes de Abril del 2015
Ana Gabriela Ipiales Michilena
CI: 1722857503
v
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
INFORME DE APROBACIÓN DE LA TESIS POR PARTE DEL TUTOR
CARRERA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
Dejo constancia que he leído la tesis presentada por la Señorita Ana Gabriela Ipiales Michilena
para optar por el título profesional cuyo tema es; “Estudio comparativo de tres métodos analíticos
para determinación de proteína en leche cruda” la misma que reúne los requerimientos, y los
méritos suficientes para ser sometida a evaluación por el tribunal calificador.
En la ciudad de Quito, a los 22 días del mes de Abril del 2015
Firma del Tutor
______________________
Dr. Iván Tapia
CI: 170846835-8
vi
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
INFORME DEL TRIBUNAL CALIFICADOR
Quito, 15 de mayo del 2015
Señora
Isabel Fierro
DECANA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Presente
Señora Decana:
El Tribunal encargado de calificar la Tesis: “Estudio comparativo de tres métodos analíticos para
determinación de proteína en leche cruda” presentada por la señorita Ana Gabriela Ipiales
Michilena, estudiante de la Carrera de Química de Alimentos, luego del estudio y revisión
correspondiente, resolvió:
APROBAR
REPROBAR
la Tesis con la NOTA de:
………………………………….…………
la Tesis.
Es cuanto podemos informar.
Atentamente,
_______________________
FIRMA PROFESOR
Dr. Iván Tapia
CI: 1708468358
_____________________
FIRMA PROFESOR
Dra. Lorena Goetschel
CI: 1709719239
vii
_____________________
FIRMA PROFESOR
Q. Raúl Bahamonde, MSc
CI: 1717676389
LUGAR DONDE SE REALIZÓ LA INVESTIGACIÓN
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Control de Calidad de la Leche, de la
institución AGROCALIDAD, ubicada en la dirección Eloy Alfaro y Gonzales Suárez, Granja del
MAGAP, Sector La Granja, frente a Gasolinera PETROCOMERCIAL, Tumbaco, Pichincha,
Ecuador.
Las muestras de leche para el estudio fueron tomadas en la Facultad de Agronomía de la
Universidad Central del Ecuador, ubicada en Tumbaco, la Morita.
viii
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1
1.1
Planteamiento del problema ............................................................................................ 1
1.2
Formulación del problema .............................................................................................. 2
1.3
Hipótesis de trabajo (o de investigación) ........................................................................ 2
1.4
Objetivos de la investigación ........................................................................................... 3
1.4.1 General ............................................................................................................................ 3
1.4.2 Específicos ...................................................................................................................... 3
1.5
2
Importancia y justificación .............................................................................................. 3
MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 5
2.1
Antecedentes ..................................................................................................................... 5
2.2
Fundamento Teórico ........................................................................................................ 7
2.2.1 La leche .......................................................................................................................... 7
2.2.1.1
Proteínas de la leche ............................................................................................... 7
2.2.1.2
Métodos de análisis de proteína ............................................................................. 8
2.2.2 Validación ...................................................................................................................... 8
2.2.2.1
Requisitos de una validación .................................................................................. 9
2.2.2.2
Importancia de la validación de un método............................................................ 9
2.2.2.3
Grado de validación ............................................................................................... 9
2.2.2.4
Alcance de la validación ...................................................................................... 10
2.2.2.5
Esquema de validación ......................................................................................... 12
2.2.3 Comparación entre métodos ......................................................................................... 12
2.2.3.1
Contraste t para datos emparejados ...................................................................... 13
2.2.3.2
Prueba F de Fisher ................................................................................................ 13
2.2.3.3
Rectas de regresión para la comparación de métodos analíticos .......................... 13
2.2.3.4
Análisis de Varianza............................................................................................. 14
2.2.3.5
Precisión, exactitud y errores ............................................................................... 15
2.2.4 Espectroscopia infrarroja por transformadas de Fourier .............................................. 16
2.2.4.1
Vibraciones moleculares ...................................................................................... 17
2.2.4.2
Tipos de vibraciones moleculares ........................................................................ 17
2.2.4.3
Absorción de la radiación infrarroja ..................................................................... 18
2.2.4.4
Espectrofotómetros de infrarrojo.......................................................................... 19
2.2.4.5
Milkoscan FT+ ..................................................................................................... 21
2.2.5 Ultrasonido ................................................................................................................... 22
2.2.5.1
Relación del ultrasonido con las propiedades de una matriz ................................ 23
ix
2.2.5.2
Tipos de ondas ultrasónicas.................................................................................. 25
2.2.5.3
Ekomilk ultra pro ................................................................................................. 26
2.2.6 Kjeldahl ........................................................................................................................ 27
2.3
3
2.2.6.1
Ventajas y limitaciones ........................................................................................ 28
2.2.6.2
Fundamento del método y etapas ......................................................................... 28
Fundamento legal ........................................................................................................... 30
METODOLOGÍA .................................................................................................................... 32
3.1
Tipo de investigación...................................................................................................... 32
3.2
Diseño experimental ....................................................................................................... 32
3.2.1 Diseño experimental de la validación parcial............................................................... 32
3.2.1.1
Alcance de la validación ...................................................................................... 32
3.2.1.2
Parámetros de la validación.................................................................................. 33
3.2.2 Diseño experimental de la comparación entre métodos ............................................... 37
3.2.2.1
Prueba t pareada ................................................................................................... 38
3.2.2.2
Prueba F de Fisher ................................................................................................ 40
3.2.2.3
Curvas de Correlación .......................................................................................... 41
3.2.2.4
Comparación de los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl y ultrasonido ........... 43
3.2.3 Criterios de aceptación ................................................................................................. 44
3.3
Materiales y métodos ..................................................................................................... 45
3.3.1 Métodos ........................................................................................................................ 45
3.3.1.1
Procedimiento Método Infrarrojo ......................................................................... 45
3.3.1.2
Procedimiento Método Ultrasonido ..................................................................... 46
3.3.1.3
Procedimiento Método Kjeldahl .......................................................................... 47
3.3.2 Materiales y equipos..................................................................................................... 48
4
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS....................................................... 50
4.1
Análisis de resultados de la validación ......................................................................... 50
4.1.1 Linealidad ..................................................................................................................... 50
4.1.2 Exactitud....................................................................................................................... 52
4.1.3 Porcentaje de recuperación........................................................................................... 53
4.1.4 Precisión ....................................................................................................................... 54
4.2
Análisis de resultados de la comparación de los métodos ........................................... 57
4.2.1 Prueba t para datos emparejados .................................................................................. 58
4.2.1.1
Comparación entre los métodos espectroscópico IR y Kjeldahl .......................... 58
4.2.1.2
Comparación entre los métodos espectroscópico IR y ultrasonido ...................... 59
4.2.2 Prueba F.................................................................................................................... 60
4.2.2.1
Comparación entre los métodos espectroscópico IR y Kjeldahl ......................... 60
4.2.2.2
Comparación entre los métodos espectroscópico IR y ultrasonido ...................... 61
x
4.2.3 Prueba de correlación ............................................................................................... 62
4.2.3.1
Correlación entre los métodos espectroscópico infrarrojo y Kjeldahl ................. 62
4.2.3.2
Correlación entre los métodos espectroscópico infrarrojo y ultrasonido ............. 63
4.2.4 Comparación entre los métodos espectroscópico infrarrojo, Kjeldahl y ultrasonido ... 66
5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................... 67
5.1
Conclusiones ................................................................................................................... 67
5.2
Recomendaciones ........................................................................................................... 69
6
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 71
7
ANEXOS .................................................................................................................................. 74
Anexo 1. Certificado del material de referencia............................................................................... 74
Anexo 2. Tabla de la distribución t .................................................................................................. 77
Anexo 3. Valores críticos de F para un contraste de una cola (P=0.05)........................................... 78
Anexo 4. Resultados de exactitud para las concentraciones 2-7 ...................................................... 79
Anexo 5. Resultados de precisión para las concentraciones 2-7 ...................................................... 86
Anexo 6. Fotos de la investigación ................................................................................................. 93
Anexo 7. Certificado de traducción del resumen por un experto en el idioma ................................ 94
xi
LISTA DE TABLAS
Tabla 1-1. Tabla oficial obligatoria para el pago por calidad de la leche cruda ................................. 2
Tabla 2-1. Alcance de la validación ................................................................................................. 10
Tabla 2-2 Regiones del espectro infrarrojo. ..................................................................................... 16
Tabla 2-3. Tipos de vibraciones de la molécula de proteína ............................................................ 21
Tabla 2-4. Factor de conversión nitrógeno total - proteína .............................................................. 27
Tabla 3-1. Intervalo de concentraciones del MRC ........................................................................... 33
Tabla 3-2. Diseño del Análisis de Varianza ..................................................................................... 36
Tabla 3-3. Ecuaciones para el análisis de varianza .......................................................................... 36
Tabla 3-4. Exactitud, comparación espectroscópico IR/Kjeldahl ................................................... 38
Tabla 3-5. Exactitud, comparación espectroscópico IR- ultrasonido .............................................. 39
Tabla 3-6. Precisión, comparación espectroscópico IR/Kjeldahl ..................................................... 40
Tabla 3-7. Precisión, comparación espectroscópico IR- Ultrasonido ............................................. 40
Tabla 3-8. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple ............................................... 42
Tabla 3-9. ADEVA de dos factores con una sola muestra por grupo .............................................. 43
Tabla 3-10. Criterios de aceptación.................................................................................................. 44
Tabla 3-11. Materiales y equipos para el método espectroscópico infrarrojo medio ....................... 48
Tabla 3-12. Materiales y Equipos para el Método Ultrasonido........................................................ 48
Tabla 3-13. Materiales y Equipos para el Método Kjeldahl ............................................................. 49
Tabla 4-1. Valores para la prueba de linealidad ............................................................................... 50
Tabla 4-2. Parámetros de linealidad ................................................................................................. 51
Tabla 4-3. Datos de exactitud para la concentración 1.................................................................... 52
Tabla 4-4. Resultados de exactitud para los ocho niveles de concentración .................................... 53
Tabla 4-5. Resultados de recuperación para los 8 niveles de concentración.................................... 54
Tabla 4-6. Análisis de varianza de factores anidados y homogéneos para la concentración 1 ........ 54
Tabla 4-7. Resultados de Sr , SR, CVr y CVR para la concentración 1.......................................... 55
Tabla 4-8. Resultados del valor F para los ocho niveles de concentración ...................................... 55
Tabla 4-9. Resultados de desviaciones estándar de repetibilidad y reproducibilidad para los ocho
niveles de concentración .......................................................................................................... 56
Tabla 4-10. Resultados de los coeficientes de variación de repetibilidad y reproducibilidad para los
ocho niveles de concentración.................................................................................................. 57
Tabla 4-11. Datos obtenidos de la valoración ácido-base del método Kjeldahl............................... 57
Tabla 4-12. Porcentaje de proteína a partir del método Kjeldahl ..................................................... 58
Tabla 4-13. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl ........... 59
Tabla 4-14. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-ultrasonido ....... 60
Tabla 4-15. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl ........... 61
xii
Tabla 4-16. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-ultrasonido ....... 61
Tabla 4.17. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple ............................................. 63
Tabla 4-18. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple ............................................. 64
Tabla 4-19. Tabla comparativa de parámetros de linealidad ............................................................ 65
Tabla 4-20. Resultados de los análisis de leche por los tres métodos analíticos .............................. 66
Tabla 4-21. Resultados del ADEVA de dos factores con una sola muestra por grupo ................... 66
LISTA DE FIGURAS
Figura 2-1. Esquema de validación .................................................................................................. 12
Figura 2-2. Uso de rectas de regresión para comparación de dos métodos analíticos ..................... 14
Figura 2-3. Diferencias entre Precisión y Exactitud......................................................................... 15
Figura 2-4. Espectro electromagnético............................................................................................. 16
Figura 2-5. Vibraciones Moleculares. .............................................................................................. 17
Figura 2-6. Tipos de Vibraciones moleculares ................................................................................. 18
Figura 2-7. Espectrofotómetro de Dispersión .................................................................................. 19
Figura 2-8. Espectrofotómetro por Transformadas de Fourier ......................................................... 20
Figura 2-9. Esquema completo de funcionamiento de un espectrofotómetro infrarrojo por
transformadas de Fourier. ......................................................................................................... 20
Figura 2-10. Milko scan FT+ ........................................................................................................... 22
Figura 2-11. Espectro de Frecuencia del Sonido.............................................................................. 23
Figura 2-12. Ekomilk ultra pro......................................................................................................... 27
Figura 2-13. Digestor Kjeldahl......................................................................................................... 29
Figura 2-14. Destilador Kjeldahl ...................................................................................................... 30
Figura 3-1. Curva de linealidad ........................................................................................................ 34
Figura 3-2. Curva de correlación método espectroscópico IR/Kjeldahl .......................................... 41
Figura 3-3. Gráfica de correlación método espectroscópico IR/ultrasonido .................................... 42
Figura 4-1. Curva de linealidad ........................................................................................................ 50
Figura 4-2. Curva de correlación de los métodos espectroscópico IR - Kjeldahl ............................ 62
Figura 4-3. Curva de correlación de los métodos espectroscópico IR - ultrasonido ........................ 63
xiii
RESUMEN DOCUMENTAL
Debido a la necesidad de contar con valores certificados de proteína que aseguren el pago justo por
calidad de la leche y con el fin de que clientes, empresas y centros de acopio regulados por
Agrocalidad no se vean perjudicados, se realizó el presente
estudio,
que consta de una
comparación de los tres métodos analíticos utilizados para el análisis de proteína en leche cruda
(espectroscópico infrarrojo medio, Kjeldahl y ultrasonido). Previamente se realizó una validación
parcial del método infrarrojo que es el más utilizado en el laboratorio por su rapidez y facilidad de
uso.
Para el proceso de validación parcial del método infrarrojo se usó material de referencia certificado
en ocho niveles de concentración (2.86% - 3.80%) y se determinó parámetros de exactitud,
recuperabilidad, repetibilidad, reproducibilidad y linealidad. Para el proceso de comparación de
los tres métodos analíticos se tomaron muestras de leche recolectadas de la facultad de agronomía
de la Universidad Central del Ecuador y se utilizaron las siguientes herramientas estadísticas:
prueba t pareada, estadístico F, pruebas de correlación y un ADEVA de dos factores con una sola
muestra por grupo.
Como conclusión se cumplió con todos los criterios de validación planteados en la investigación
para el método infrarrojo espectroscópico medio y como resultado de la comparación de los tres
métodos analíticos, se determinó que no existe diferencia significativa entre ellos, es decir, se
aceptó la hipótesis nula al 5% en todas las pruebas aplicadas.
PALABRAS CLAVES: VALIDACIÓN, INFRARROJO, ULTRASONIDO, KJELDAHL,
COMPARACIÓN DE MÉTODOS, HERRAMIENTAS ESTADÍSTICAS.
xiv
ABSTRACT
Due to the need for protein certified values that ensure fair payment for milk quality and in order
that customers, businesses and storage facilities regulated by AGROCALIDAD are not adversely
affected, this study was conducted comprising a comparison of three analytical methods used for
the analysis of protein in raw milk namely: medium infrared spectroscopy, Kjeldahl and ultrasound
methods. Before applying the infrared method which is the most widely used in the laboratory for
its speed and ease of use, a partial validation was performed.
For the partial validation process using the infrared method, certified reference material was used
in eight concentration levels (2.86% - 3.80%) to determinate accuracy, recoverability, repeatability,
reproducibility and linearity parameters. Milk samples collected from the School of Agronomy of
the Central University of Ecuador were used to perform the process of comparison by applying the
three analytical methods. Some of the statistical tools used were paired t-test, F-test, correlation
test and two-factor analysis of variance ANOVA with a single sample pro group.
In conclusion, all validation criteria outlined in the research when applying the medium infrared
spectroscopy were met and as a result of the comparison of the three analytical methods, it was
determined that there is no significant difference between them.
In order words, the null
hypothesis of 5% was accepted in all the tests applied.
KEYWORDS: VALIDATION, INFRARED, ULTRASOUND, KJELDAHL, COMPARISON
OF METHODS, STATISTICAL TOOLS.
xv
CAPÍTULO 1
1
1.1
INTRODUCCIÓN
Planteamiento del problema
La Agencia Ecuatoriana de Aseguramiento de Calidad del Agro AGROCALIDAD
es una
institución de regulación y control de las actividades productivas del agro en el país. Como
autoridad nacional una de sus funciones es la regulación del pago por calidad de leche en finca y
centros de acopio.
El acuerdo ministerial 394 vigente, capítulo IV (seguimiento y control), Artículo 9, menciona que
una de las funciones de AGROCALIDAD es controlar, regular y sancionar las distorsiones o
irregularidades en la fase de producción primaria de la cadena de leche, con el objetivo de verificar
y controlar el pago del precio de sustentación más componentes, calidad higiénica y sanitaria por
litro de leche cruda pagado en finca o centro de acopio. (Ministerio de Agricultura, 2013)
El Artículo 10 menciona que AGROCALIDAD tiene la obligación de verificar la transparencia,
veracidad, correcto funcionamiento y calibración de los equipos utilizados para el análisis de leche
cruda, así como la validación de los resultados emitidos por los laboratorios de las industrias,
centros de acopio o laboratorios privados. Estos resultados son determinantes ya que permiten el
cálculo del precio final del litro de leche mediante la aplicación de la tabla 1-1, la cual muestra que
el precio de la leche está determinado por la cantidad de proteína y grasa.
El presente estudio se centra en la proteína, variable de importancia para el pago justo por
componente de la leche. En el Laboratorio de Control de la Leche de AGROCALIDAD se cuenta
con tres métodos para determinación de proteína en leche: infrarrojo espectroscópico medio, el
cual es usado por su rapidez y facilidad de uso; ultrasonido, que no se lo usa por desconocimiento
de la fiabilidad de sus resultados y finalmente Kjeldahl, que tampoco se lo usa debido al largo
tiempo de análisis, a pesar de ser el método oficial de análisis de leche cruda.
El laboratorio no cuenta con métodos validados, por lo que en el presente estudio se verificará
parámetros de validación de por lo menos un método para el análisis de proteína en leche
(solamente uno debido al costo que implica este proceso), siendo el más adecuado el que se basa en
la aplicación del espectro de infrarrojo medio, debido a su constante y mayoritario uso, para
posteriormente compararlo con los otros dos métodos y así asegurar que los datos reportados con
1
cualquiera de los tres métodos de análisis de proteína no difieran significativamente en sus
resultados y no se vea afectado el pago a los clientes.
Tabla 1-1. Tabla oficial obligatoria para el pago por calidad de la leche cruda
TABLA OFICIAL DE PAGO AL PRODUCTOR MAS CALIDAD
PROPUESTA MAGAP
PRECIO BASE
Base contenido GRASA
Base contenido PROTEÍNA
Grasa
3,0
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
3;6
3,7
3,8
3,9
4,0
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
Proteína →
2,80
2,90
0,4155
0,4200
0,4179
0,4224
0,4203
0,4248
0,4227
0,4272
0,4251
0,4296
0,4275
0,4320
0,4299
0,4344
0,4323
0,4368
0,4347
0,4392
0,4371
0,4416
0,4395
0,4440
0,4419
0,4464
0,4443
0,4488
0,4467
0,4512
0,4491
0,4536
0,4515
0,4560
0,4200
INGRESE SU
0,4200
PRECIO
$/Kg Grasa
$/Kg Proteína
3,00
2,90
3,00
0,4245
0,4269
0,4293
0,4317
0,4341
0,4365
0,4389
0,4413
0,4437
0,4461
0,4485
0,4509
0,4533
0,4557
0,4581
0,4605
3,10
0,4290
0,4314
0,4338
0,4362
0,4386
0,4410
0,4434
0,4458
0,4482
0,4506
0,4530
0,4554
0,4578
0,4602
0,4626
0,4650
3,20
04335
0,4359
0,4383
0,4407
0,4431
0,4455
0,4479
0,4503
0,4527
0,4551
0,4575
0,4599
0,4623
0,4647
0,4671
0,4695
3,30
0,4380
0,4404
0,4428
0,4452
0,4476
0,4500
0,4524
0,4548
0,4572
0,4596
0,4620
0,4644
0,4668
0,4692
0,4716
0,4740
3,40
0,4425
0,4449
0,4473
0,4497
0,4521
0,4545
0,4569
0,4593
0,4617
0,4641
0,4665
0,4689
0,4713
0,4737
0,4761
0,4785
Index % sobre precio de sustentación
2,4
4,5
3,50
0,4470
0,4494
0,4518
0,4542
0,4566
0,4590
0,4614
0,4638
0,4662
0,4686
0,4710
0,4734
0,4758
0,4782
0,4806
0,4830
Por décima %
Grasa
Por décima %
Proteína
3,60
0,4515
0,4539
0,4563
0,4587
0,4611
0,4635
0,4659
0,4683
0,4707
0,4731
0,4755
0,4779
0,4803
0,4827
0,4851
0,4875
3,70
0,4560
0,4584
0,4608
0,4632
0,4656
0,4680
0,4704
0,4728
0,4752
0,4776
0,4800
0,4824
0,4848
0,4872
0,4896
0,4920
3,80
0,4605
0,4629
0,4653
0,4677
0,4701
0,4725
0,4749
0,4773
0,4797
0,4821
0,4845
0,4869
0,4893
0,4917
0,4941
0,4965
0,0024
0,0045
0,5714
1,0714
3,90
0,4650
0,4674
0,4698
0,4722
0,4746
0,4770
0,4794
0,4818
0,4842
0,4866
0,4890
0,4914
0,4938
0,4962
0,4986
0,5010
4,00
0,4695
0,4719
0,4743
0,4767
0,4791
0,4815
0,4839
0,4863
0,4887
0,4911
0,4935
0,4959
0,4983
0,5007
0,5031
0,5055
Tomado de: (Ministerio de Agricultura, 2013)
1.2
Formulación del problema
La inexistencia de un estudio comparativo entre los tres métodos de análisis para la determinación
de proteína en leche cruda, incide en que el laboratorio de control de calidad de la leche de
AGROCALIDAD desconozca la posible existencia de una diferencia significativa entre estos
métodos, la misma que puede afectar los resultados emitidos para el pago por calidad de la leche.
1.3
Hipótesis de trabajo (o de investigación)
Ho:

No existe diferencia significativa entre el método para determinación de proteína
espectroscópico infrarrojo medio y los métodos Kjeldahl y ultrasonido.
Ha:

Existe diferencia significativa entre el método espectroscópico infrarrojo medio y el
método Kjeldahl.
2

Existe diferencia significativa entre el método espectroscópico infrarrojo medio y el
método ultrasonido.

1.4
Existe diferencia significativa entre los tres métodos de análisis.
Objetivos de la investigación
1.4.1 General
Realizar un estudio comparativo de tres métodos analíticos para la determinación de proteína en
leche cruda.
1.4.2 Específicos

Validar parcialmente el método normalizado espectroscópico infrarrojo medio para la
determinación de proteína en leche, utilizando los parámetros de exactitud,
recuperabilidad, precisión y linealidad.

Comparar los métodos espectroscópico infrarrojo medio y Kjeldahl mediante una prueba
“t” para datos emparejados, un contraste F y una prueba de correlación.

Comparar los métodos
espectroscópico infrarrojo medio y ultrasonido mediante una
prueba “t” para datos emparejados, un contraste F y una prueba de correlación.

Comparar los métodos espectroscópico, Kjeldahl y ultrasonido mediante un ADEVA de
dos factores con una sola muestra por grupo
1.5
Importancia y justificación
La proteína es uno de los parámetros que se toma en cuenta para el pago justo de la leche, tal como
se muestra en la tabla 1.1, además junto con la grasa son buenos indicadores de la calidad del
pienso, es decir, si la proteína o la grasa son bajos en la leche indican que el rumen tiene pH bajo y
debe ajustarse el pienso.
Un estudio comparativo entre los métodos Kjeldahl, ultrasonido y espectroscópico infrarrojo
medio, ayudará a conocer si existe o no diferencia significativa entre los dos primeros métodos
mencionados frente al infrarrojo, al cual previamente se lo validará parcialmente.
Esto tiene
directa implicación en conocer si se puede emplear Kjeldahl o ultrasonido además del infrarrojo
que es el más utilizado en el laboratorio de control de calidad de la leche de AGROCALIDAD, sin
afectar el resultado obtenido y que se puedan ver afectados los clientes.
3
La validación parcial del método espectrofotométrico infrarrojo medio en el equipo MilkoScanTM
FT+ es necesaria, en primera instancia, porque debido a su rapidez y facilidad es el método más
utilizado en el laboratorio para la determinación de proteína en leche cruda, y también es
indispensable para AGROCALIDAD, porque como agencia de regulación y control del pago de la
leche,
necesita un respaldo que certifique que los valores obtenidos por este método no
perjudiquen a ninguna de las partes interesadas.
4
CAPITULO 2
2
2.1
MARCO TEÓRICO
Antecedentes
Pauta (2015) de la Universidad de Cuenca realizó un estudio sobre la validación de parámetros
fisicoquímicos (densidad, grasa, sólidos totales y sólidos no grasos) de la leche, utilizando el
equipo MilkoScan FT1 basado en tecnología FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy). Para
la validación se analizaron 80 muestras de leche cruda y como material de referencia se utilizó los
datos obtenidos por los métodos oficiales de la norma INEN. Para el caso de la linealidad el
coeficiente de correlación “r” fue mayor a 0.99 para todos los parámetros fisicoquímicos,
cumpliendo así con el criterio de aceptación (r>0.98), también se aplicó pruebas de hipótesis para
la pendiente y ordenada, demostrando que existe una linealidad significativa. Para el caso de la
exactitud se realizó una prueba t, aceptando la hipótesis nula para todos los parámetros, es decir, el
valor calculado de t era menor a su valor tabulado; también se calculó el valor del error absoluto,
tomando como criterio de aceptación %Error= ⩽1.5%. La precisión fue determinada a partir de
pruebas de Fisher y de los coeficientes de variación de repetibilidad y reproducibilidad.
Finalmente para el análisis de robustez, se realizó variaciones de temperatura y se aplicó una
prueba t de Student. La validación demostró que el método analítico empleado era lineal, preciso,
exacto y robusto en el intervalo de concentraciones estudiadas. (Pauta Zaruma, 2015).
Chen et al. (1994) realizaron un estudio comparativo entre un equipo FOSS NIRSystem 6500 y los
métodos tradicionales para la determinación de los componentes fisicoquímicos de la leche (grasa,
proteína, sólidos totales, lactosa y sólidos no grasos); el pago de la leche viene dado por la cantidad
de grasa y proteína, en la investigación se planteo demostrar si el pago de la leche era el mismo
con el equipo FOSS y con los métodos convencionales.
Para el caso de la proteína el coeficiente
de correlación entre el método infrarrojo y el método oficial Kjeldahl fue de 0.97 y una desviación
estándar de la curva de 0.08%; para los demás parámetros también se obtuvieron r superiores a 0.9.
Con estos datos se demostró que no hay diferencia significativa en el precio de la leche obtenido a
partir del método NIRS en comparación con los otros métodos. (Chen, Chen, Chen, & Hsieh,
1994).
Ortiz (2008) comparó los resultados de proteína, lactosa y grasa obtenidos por el equipo MilkoScan
(basado en tecnología NIRS), de los resultados obtenidos por los métodos tradicionales Kjeldahl,
Fehling y Gerber respectivamente. Los análisis para proteína y lactosa presentaron una mayor
variación por los métodos tradicionales que por el método infrarrojo, debido a que son métodos
5
basados en la titulación, donde el error humano juega un papel importante; además en el caso de la
proteína factores como la destilación, influye puesto que es posible la pérdida de nitrógeno y
disminución del valor total proteico. El método Gerber mostró un comportamiento casi lineal, lo
cual se explica debido a que es una técnica bastante sencilla donde lo único que se tiene que leer es
el porcentaje de grasa en la escala del buritómetro al final de la separación. La desviación estándar
de los análisis de proteína y lactosa tanto para el equipo MilkoScan como para los métodos
tradicionales no fue significativa; por otra parte la desviación estándar de los resultados de grasa
fue menor para la prueba fisicoquímica, lo que implica que esta técnica brinda resultados bastante
confiables. (Ortiz Ramírez, 2009)
López (2001) realizó una investigación sobre calibración de un instrumento NIR, SY –3650-II, el
cual es un analizador versátil de alimentos basado en tecnología de infrarrojo cercano. Posterior a
la calibración se comparó los datos obtenidos por el equipo NIR y por los métodos tradicionales,
además se realizó un análisis de costos de los mismos. Para la calibración se utilizaron 120
muestras de leche, los parámetros fueron grasa, proteína, humedad y azúcares. Para la regresión se
usó el modelo de cuadrados mínimos, una vez recolectados los 120 espectros para calibración y
obtenidos los valores de referencia de los métodos de laboratorio tradicionales se desarrolló la
curva de calibración obteniéndose un R2 de 0.9740 para proteína; un R2 de 0.9894 para grasa; un R2
de 0.9423 para azúcares, un R2 de 0.9673 para humedad. Para el proceso de comparación se
analizaron 30 muestras por los métodos tradicionales de laboratorio y por el instrumento NIR y se
empleó una prueba estadística t de medias emparejadas. Para proteína, humedad y azúcares se
obtuvieron valores de t iguales a 2.57, 2.31 y 1.82, puesto que estos valores son menores al valor
tabulado de t, se aceptó la hipótesis nula al 99% y no se determinó diferencia significativa entre el
valor obtenido por el equipo NIR y el valor de los métodos tradicionales. Para la grasa el valor de t
calculado de 3.48 fue mayor al tabulado por lo que se rechazó la hipótesis nula y se determinó la
existencia de diferencia significativa. En cuanto a los costos usando métodos convencionales, el
costo de analizar proteína, humedad y azúcares es de 13.2, 2.17 y 6.8 dólares, respectivamente, en
cambio usando NIR el costo por componente es de 5.5 dólares. (López Bautista, 2001)
Zafra (2014) estableció criterios de comparación entre los espectros obtenidos por un
espectrofotómetro portátil MicroPRAZIR con tecnología NIRS (Near infrared spectroscopy) y un
equipo de referencia FOSS NIRSystem 6500 at-line, el cual habían previamente comprobado su
robustez. En el experimento se analizaron 24 muestras de leche previamente calentadas a 40°C y
homogenizadas; los resultados de los análisis revelaron que los dos equipos generaron espectros
paralelos obteniendo picos característicos comunes con los dos modos de análisis NIRS. (Zafra,
2014)
6
2.2
Fundamento Teórico
2.2.1
La leche
La leche es el producto de la secreción mamaria normal de animales bovinos lecheros sanos,
obtenida mediante uno o más ordeños diarios, higiénicos, completos e ininterrumpidos, sin ningún
tipo de adición o extracción, destinada a un tratamiento posterior previo a su consumo. (INEN,
2015)
Los constituyentes mayoritarios de la leche de vaca son la proteína, lactosa, grasa y sólidos totales;
la leche difiere en su composición dependiendo de algunos factores como: especie, raza, ordeño,
tiempo de ordeño, periodo de lactancia, estado nutricional, composición del alimento, estaciones
del año, temperaturas ambientales, edad, salud de la ubre, enfermedades en general, cambio de
sistema de ordeño, ejercicio, hormonas, medicamentos, genética, etc. (Munguía Ortega, 2010)
La leche es un producto inestable y perecedero que se altera rápidamente, sobre todo por la
contaminación microbiana. Es un alimento complejo que consta de tres fases: una acuosa que tiene
sales, azúcares, proteínas, vitaminas y aminoácidos disueltos; otra sólida, en estado coloidal,
formada por proteínas complejas, fostatos y otras sales insolubles de calcio y por último una fase
lipídica emulsionada, formada por grasas, esteroles y vitaminas liposolubles. Su color blanco se
debe a la dispersión de la luz que generan las partículas coloidales, y también es ligeramente
amarilla por los carotenoides, vitamina A y lactoflavina. Su densidad varía alrededor de 1,035,
dependiendo del contenido de grasa y su pH es cercano a las neutralidad, alrededor de 6,6.
A continuación se detalla la composición y los métodos analíticos de determinación de la proteína
en leche.
2.2.1.1 Proteínas de la leche
La leche tiene proteínas de alto valor biológico, aproximadamente 90% con respecto a FAO, los
aminoácidos que se encuentran ligeramente deficientes son los azufrados (metionina+cisteína). Las
proteínas de la leche son de dos tipos: la caseína, en suspensión coloidal, y las del suero,
principalmente la lactoglobulina y la lactalbúmina; la caseína constituye aproximadamente el 80%
del total de proteínas de la leche y las disueltas en el suero el 20% restante.
La caseína de la leche es un complejo de fosfoproteínas y glicoproteínas que está en forma de
suspensión coloidal, en micelas estabilizadas, que coagulan en medio de ácidos débiles, alcohol y
7
por la adición de enzimas de origen animal o microbiano. Las micelas proteicas tienen una
estructura compleja, forman un núcleo hidrófobo y una superficie polar e hidrófila que estabiliza la
suspensión coloidal. Las micelas tienen un tamaño comprendido entre 50 y 300 nm de diámetro; en
un litro de leche hay alrededor de mil billones de micelas. Cada una de ellas es un gel hidratado
permeable, con 2/3 de agua y 1/3 de caseína. Por otro lado la lactoglubulina y la lactalbúmina
precipitan a 100°C y pH 4,5; están más equilibradas en aminoácidos esenciales que la caseína y su
valor biológico es mayor. (Primo Yúfera, 1998)
2.2.1.2 Métodos de análisis de proteína
La norma técnica ecuatoriana para el análisis de proteína en leche cruda es la NTE INEN 16, en
ella se indica que el método oficial para determinación de nitrógeno total es Kjeldahl, el valor
resultante de este análisis debe ser multiplicado por un factor de conversión nitrógeno-proteína
(6.38 para la leche) para obtener el valor de proteína. Por otro lado la AOAC tiene establecido tres
métodos oficiales para la determinación de proteína en leche: Kjeldahl, dye binding y
espectroscópico infrarrojo medio.
El método dye binding se caracteriza por la formación de un coágulo de proteína coloreado e
insoluble producto de la reacción de la proteína con una solución coloreada de ácido sulfónico a pH
2, el coágulo se separa por filtración y se mide colorimétricamente el exceso de tintura en el
sobrenadante, esta medida se relaciona con el contenido de proteína. Para el caso del método
espectroscópico infrarrojo medio la normativa AOAC hace referencia al calibrado previo que se
debe hacer con muestras analizadas por métodos tradicionales y posteriormente seguir con las
instrucciones del fabricante.
Los métodos utilizados en esta investigación son el espectroscópico infrarrojo medio, Kjeldahl y
ultrasonido, los mismos que son descritos a profundidad en la sección 2.2.4, 2.2.5 y 2.2.6.
2.2.2
Validación
Existen varias definiciones de validación, entre las cuales se va a citar a tres: 1) según la guía de
validación de la OAE: “Validación
es la confirmación mediante el suministro de evidencia
objetiva de que se han cumplido los requisitos del método para una utilización o aplicación
específica prevista” (OAE, 2011). 2) citada por la norma ISO 17025: “La validación es la
confirmación, a través del examen y el aporte de evidencias objetivas, de que se cumplen los
requisitos particulares para un uso específico previsto” (ISO, 2005). 3) de acuerdo al manual del
EURACHEM: “La validación de un método es el proceso de definir una necesidad analítica y
8
confirmar que el método en cuestión tiene capacidades de desempeño consistentes con las que
requiere la aplicación” (Eurachem, 2005). Estas tres definiciones mencionadas permiten concluir
que una validación busca confirmar que un método sea adecuado o apto al propósito para el cual
fue diseñado.
2.2.2.1 Requisitos de una validación
Cabe mencionar que existen requisitos implícitos para la validación de un método en cuanto a
personal y a equipo de trabajo, es decir:

Los equipos que se van a requerir para la validación deben estar funcionando
correctamente y estar a su vez calibrados.

El personal debe ser técnicamente competente en el campo requerido (Eurachem, 2005).
2.2.2.2 Importancia de la validación de un método
Además del costo que el cliente paga al laboratorio para obtener un análisis confiable, en base al
resultado analítico de una medición, el cliente toma decisiones. Por ejemplo, en el caso del análisis
de proteína en leche, el resultado que se entregue tiene consecuencia en el costo que se va a pagar
al dueño de la finca o centro de acopio; ya que en este caso, mientras más contenido de proteína
tenga la leche mayor será su precio, es decir, el resultado entregado debe ser correcto para evitar
perjudicar o favorecer a la persona en cuestión.
La validación permite que el resultado entregado sea correcto, es decir, adecuado a su propósito y
brinda al cliente la confianza para tomar una decisión en base al resultado obtenido. (Eurachem,
2005).
2.2.2.3 Grado de validación
El laboratorio, de acuerdo a sus necesidades y a los protocolos de validación, debe decidir cuáles
serán los parámetros de validación que se analicen, estas necesidades toman en cuenta al cliente, la
experiencia existente sobre el método y la necesidad de compatibilidad con otros métodos similares
que ya estén en uso dentro del laboratorio o en otros laboratorios.
Cuando un método ha sido validado por una organización de aprobación de normas (por ejemplo
la AOAC), como es el caso de la presente investigación, en la cual el método utilizado para
determinación de proteína en leche es el AOAC Método Oficial 972.16, el laboratorio puede
9
solamente establecer datos de desempeño del método para su propio uso, o también denominada
validación parcial. (Eurachem, 2005)
2.2.2.4 Alcance de la validación
Para establecer los parámetros de validación que se van a verificar, se puede observar la tabla 2-1,
la cual indica el parámetro que necesita ser validado en función del tipo de método utilizado.
Tabla 2-1. Alcance de la validación
b
c
d
e
Gravimétrica
Física
Intervalo lineal y de trabajo
Si
Si
Si
a
a
Límite de detección
Si
Si
No
a
a
Límite de cuantificación
Si
Si
Sia
Recuperación
Si
Si
No
Exactitud
Si
Si
Si
Repetibilidad
Si
Si
Si
Reproducibilidad
Si
Si
Si
d
d
Sensibilidad
Si
Si
Sid,e
Selectividad
Sid
Sid
Sid,e
Robustez
Sid
Sid
Sid
a
solo para análisis a nivel de trazas
Volumétrica
Potenciométrica
Cromatográfica
Parámetros de validación
Espectrofotométrica
Tipo de prueba
Si
No
Sia
Si
Si
Si
Si
Sie
Si
Sid
Si
No
Sia
Si
Si
Si
Si
Sid
Si
Sid
No
Sib
No
No
No
Sic
Sic
No
Sib
Sid
solo para métodos cualitativos
solo para métodos cuantitativos
solo para métodos no normalizados
solo para análisis de aniones o cationes por ión selectivo
Tomado de: (COFEPRIS, 2011)
Intervalo lineal y de trabajo: Intervalo de las concentraciones analíticas o los valores de las
propiedades sobre las cuales el método va a ser aplicado. Dentro del intervalo de trabajo puede
existir un intervalo de respuesta lineal, en el que, la señal de respuesta sistema de medición tendrá
una relación lineal con la concentración del analito o el valor de la propiedad. (OAE, 2011)
10
Límite de detección: Es la menor concentración del analito en una muestra que puede detectarse,
pero no necesariamente cuantificarse bajo las condiciones establecidas de la prueba. (Eurachem,
2005)
Límite de cuantificación: Es el contenido igual o mayor que el menor punto de concentración en
la curva de calibración. (Eurachem, 2005)
Recuperación: La recuperación es el cociente entre la cantidad de analito medida y el contenido en
la muestra. En el caso ideal, se obtiene un 100%. En mediciones experimentales puede perderse
analito especialmente en el caso de tratamientos complejos de muestras con analito en cantidades
traza, dando lugar a porcentajes de recuperación menores (importante especialmente en el caso de
procedimientos cromatográficos). (OAE, 2011)
Exactitud: Es la proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y el valor de
referencia aceptado. (Eurachem, 2005)
Repetibilidad: Precisión en condiciones de repetibilidad, es decir, condiciones según las cuales los
resultados independientes de una prueba se obtienen con el mismo método, sobre objetos de prueba
idénticos, en el mismo laboratorio, por el mismo operador, usando el mismo equipo y dentro de
intervalos de tiempo cortos. (OAE, 2011)
Límite de repetibilidad “r”: El valor menor o igual a aquél de la diferencia absoluta entre dos
resultados de prueba individuales, obtenidos bajo condiciones de repetibilidad, el cual se espera
con una probabilidad de 95%. (Eurachem, 2005)
Precisión Intermedia: La precisión intermedia expresa la variación dentro de un laboratorio en:
diferentes días, diferentes analistas, diferente equipo, etc. (Eurachem, 2005)
Reproducibilidad: Precisión bajo condiciones de reproducibilidad, es decir, condiciones según las
cuales los resultados de prueba se obtienen con el mismo método, sobre objetos de prueba
idénticos, en diferentes laboratorios, por diferentes operadores, usando diferentes equipos. (OAE,
2011)
Límite de reproducibilidad “R”: El valor menor o igual a aquél de la diferencia absoluta entre
dos resultados de prueba individuales, obtenidos bajo condiciones de reproducibilidad, el cual se
espera con una probabilidad de 95%. (Eurachem, 2005) CVGTRD
Sensibilidad: El cambio en la respuesta de un instrumento de medición dividido por el
correspondiente cambio del estímulo. (OAE, 2011)
Selectividad: La capacidad de un método para determinar exactamente y específicamente el analito
de interés en presencia de otros componentes en una matriz de muestra bajo las condiciones de
prueba establecidas. (OAE, 2011)
Robustez: Capacidad de un procedimiento analítico de no ser afectado por pequeñas pero
deliberadas variaciones en los parámetros del método, provee una indicación de su confiabilidad en
condiciones de uso normales. (OAE, 2011)
11
2.2.2.5 Esquema de validación
Cuando se tiene la necesidad de resolver un problema analítico, el laboratorio debe evaluar si los
métodos existentes pueden solventar esta necesidad o en caso contrario se plantea el diseño de un
nuevo método. La figura 2-1
plantea las preguntas que permitirán mediante una evaluación
confirmar que el método es el adecuado a su propósito, concepto que anteriormente se definió
como validación. (Eurachem, 2005)
Figura 2-1. Esquema de validación
Tomado de: (Eurachem, 2005)
2.2.3
Comparación entre métodos
Para la comparación de métodos analíticos se utilizan los denominados contrastes de significación,
los cuales permiten conocer si existe una diferencia significativa entre la cantidad de analito
obtenida por un método analítico y la cantidad conocida de un patrón, es decir, se contrasta estos
resultados.
Los contrastes de significación dan respuestas a las siguientes preguntas: ¿Qué
seguridad existe de que el valor experimental obtenido está próximo al valor real? , ¿Qué seguridad
hay de que el valor obtenido es igual (o diferente) a otros valores hallados en el análisis de la
misma muestra, o a los valores hallados por otra persona en otro momento? (Miller & Miller,
Estadística y Quimiometría para Química Analítica , 2002)
12
2.2.3.1 Contraste t para datos emparejados
Para la comparación entre dos métodos de análisis y conocer si estos producen resultados
significativamente diferentes, es conveniente el uso del contraste “t” para datos emparejados. Esta
prueba
se utiliza para comparar medias y, por lo tanto, ayuda en la detección de errores
sistemáticos, además es adecuada debido a que toma en cuenta la variación debida al método y
separa la variación que existe entre cada lote de leche.
2.2.3.2 Prueba F de Fisher
La prueba F de Fisher es un contraste de significación que compara las desviaciones estándar de
dos conjuntos de datos, es decir, los errores aleatorios. Es usada para determinar si la diferencia
entre dos varianzas muestrales es significativa, dicho de otra manera para probar si un método
analítico A es más preciso que B (una cola) o si los métodos A y B difieren en su precisión (dos
colas). El contraste F considera la razón de los cuadrados de las desviaciones estándar
y
2.2.3.3 Rectas de regresión para la comparación de métodos analíticos
El uso de gráficas de correlación entre dos métodos es usado cuando hay un intervalo de
concentraciones. En el eje x debe representarse el método más preciso (de referencia), ya que la
recta de regresión, se calcula bajo el supuesto de tener errores despreciables en los valores de x (ya
que se supone que todos los errores ocurren en la dirección y). La gráfica de correlación es útil
cuando se quiere comparar un nuevo método con uno de referencia y la pregunta sería: ¿el nuevo
método proporciona resultados significativamente más altos o bajos que el método estándar?, este
gráfico ayuda a la determinación de errores sistemáticos.
Para obtener una curva de regresión confiable también se debe tener un número razonables de
puntos (al menos 10) cubriendo uniformemente el intervalo de concentraciones de interés. Para
realizar la correlación se deben calcular (ayudándose de Excel) el valor del coeficiente de
correlación, la pendiente y ordenada al origen, cada una de ellas con sus límites de confianza.
Cada punto en el gráfico representa una muestra única analizada por los dos métodos. Si el
resultado para el análisis de la muestra es el mismo para los dos métodos, se obtendrá una curva
con ordenada al origen igual a cero, y una pendiente y coeficiente de correlación igual a uno. Sin
embargo aunque se esté libre de errores sistemáticos, los errores aleatorios limitan a que se tenga
esos resultados deseados. La figura 2-2 presenta los posibles casos que adopta el analito cuando
los métodos por los cuales fue analizado se comparan a diferentes concentraciones.
13
Figura 2-2. Uso de rectas de regresión para comparación de dos métodos
analíticos
Tomado de: (Miller & Miller, 2002)
El caso (a) es el ideal (ordenada al origen b=0, pendiente a y coeficiente de correlación r=1). En la
curva (b) la ordenada al origen no es cero, en este caso un método de análisis puede conducir a un
resultado más alto o más bajo que el otro en una cantidad fija, esto podría ocurrir si la señal de
fondo de uno de los métodos se hubiera calculado erróneamente. Otro posible caso es tener
pendiente >1 ó <1, gráfica (c), lo cual indica que puede darse un error sistemático en la
pendiente de una de las gráficas de calibrado individuales. Si los dos errores (b) y (c) ocurren
simultáneamente se presenta el caso (d). En la curva (e) se manifiestan otros tipos posibles de error
sistemático. Finalmente en el caso (f) puede surgir cuando un analito se encuentra en dos formas
químicas distintas, el método del eje y podría detectar sólo una forma de analito, mientras que el
segundo método detecta ambas formas.
(Miller & Miller, Estadística y Quimiometría para
Química Analítica, 2002)
2.2.3.4 Análisis de Varianza
El análisis de varianza (ADEVA) es una herramienta muy utilizada en el análisis de datos de
diseños experimentales.
Es usada cuando se quiere contrastar más de dos medias. Un ejemplo
posible sería la comparación de los resultados medios obtenidos de la concentración de un analito
utilizando varios métodos. En estos casos hay dos fuentes de variación, la primera corresponde al
error aleatorio y siempre está presente y la segunda se conoce como factor controlado y en el
ejemplo correspondería a los métodos de análisis empleados.
14
El ADEVA separa y estima las diferentes fuentes de variación, es decir, el error aleatorio del error
provocado al cambiar de método. De esta manera se puede contrastar si una alteración en el factor
de control produce una diferencia significativa entre los valores medios obtenidos.
2.2.3.5 Precisión, exactitud y errores
Como ya se mencionó anteriormente la precisión es una medida de la dispersión de los datos, en
cambio la exactitud mide la distancia entre el valor real del analito y el valor medio de los
resultados. En la figura 2-3 se explica estos dos términos suponiendo 4 casos posibles:
En el primer caso todos los datos están agrupados, es decir, su dispersión es baja por lo tanto hay
una alta precisión, además el valor medio de estos datos está muy cercano al valor real por lo cual
tiene exactitud alta. En el segundo caso los datos son precisos, pero tienen una baja exactitud
debido a que la media está muy lejana del valor real. En el tercer y cuarto caso la precisión es baja,
existe una gran dispersión de los datos, pese a eso la exactitud en el cuarto caso es alta debido a que
la media de los resultados está cercana al valor real. (Rubinson & Rubinson, 2001)
El origen de la alta dispersión y baja exactitud está en los errores. Existen errores aleatorios y
sistemáticos. El error sistemático se origina por una causa fija, también se lo denomina error
determinado.
Los errores aleatorios en cambio tienen su origen en causas arbitrarias o
indeterminadas y son aquellos que afectan a la precisión. En resumen, la precisión describe errores
aleatorios, el sesgo describe errores sistemáticos, y la exactitud debido a que puede ser obtenida de
un resultado promedio
incorpora ambos tipos de error. (Miller & Miller, Estadística y
Quimiometría para Química Analítica, 2002)
Figura 2-3. Diferencias entre Precisión y Exactitud
Tomado de: (Rubinson & Rubinson, 2001)
15
2.2.4
Espectroscopia infrarroja por transformadas de Fourier
Para comprender el funcionamiento del espectrofotómetro infrarrojo por transformadas de Fourier
es necesario revisar previamente los fundamentos de la espectroscopia infrarroja, la misma que
consiste en hacer pasar un haz de radiación electromagnética a través de materia. Una vez que ha
ocurrido esta interacción radiación y materia el haz de luz infrarroja saliente va a diferir del haz
entrante debido a la absorción molecular.
La espectrometría infrarroja es una técnica no destructiva y que requiere de una cantidad pequeña
de muestra para el análisis. Esta técnica proporciona información de los grupos funcionales
presentes y también la cuantificación de los mismos. Para cada molécula existe un espectro
infrarrojo, es decir, es como una huella dactilar. (Wade, 2004) (Skoog, Holler, & Nieman, 2001)
La luz infrarroja es radiación electromagnética, como se puede observar en la figura 2-4 las
frecuencias del infrarrojo se encuentran por debajo del visible y por encima de la radiación del
microondas. (Wade, 2004)
Figura 2-4. Espectro electromagnético
Tomado de: (Wade, 2004)
El espectro infrarrojo se divide en tres regiones: infrarrojo cercano, medio y lejano (Skoog, Holler,
& Nieman, 2001). Los límites de cada una de ellas se muestran en la tabla 2-2.
Tabla 2-2 Regiones del espectro infrarrojo.
Tomado de: (Skoog, Holler, & Nieman, 2001)
16
En los años 80 se utilizaban con mayor frecuencia los espectrofotómetros infrarrojos del tipo
dispersivo, para el análisis orgánico cualitativo y determinación de estructuras de compuestos; sin
embargo en la actualidad la mayoría de los instrumentos son del tipo de transformadas de Fourier
para análisis cuantitativo de muestras complejas, como en la presente investigación que se analizó
proteína en leche. (Skoog, Holler, & Nieman, 2001)
2.2.4.1 Vibraciones moleculares
Para comprender como vibran las moléculas se puede observar la figura 2-5. Entre dos átomos
unidos mediante un enlace covalente, este último actúa como un muelle o resorte, si el enlace se
alarga existe una fuerza que hace que los átomos se junten hasta lograr la longitud de onda de
equilibrio, por el contrario si el enlace se comprime, esta fuerza que busca el equilibrio hace que
los átomos se separen. Cuando el enlace se comprime o se alarga, y posteriormente se lo deja en
libertad, los átomos vibran. (Wade, 2004)
La frecuencia de vibración en una molécula depende de la masa de los átomos y de la rigidez del
enlace. Los átomos más pesados vibran a frecuencias más bajas y los enlaces más rígidos (que son
más fuertes) vibran a frecuencias más altas. (Wade, 2004)
Figura 2-5. Vibraciones Moleculares.
Tomado de: (Wade, 2004)
2.2.4.2 Tipos de vibraciones moleculares
Existen dos categorías de vibraciones: estiramiento (tensión) y de flexión
1. Vibraciones de estiramiento: son aquellas en las que los átomos de un enlace oscilan
alargando y acortando la distancia del mismo, sin modificar el eje ni el ángulo de enlace.
Estas vibraciones son de dos tipos: simétrica y asimétrica.
17
2. Vibración de flexión: en este caso existe un cambio en el ángulo entre dos enlaces y son de
cuatro tipos: de tijereteo, de balanceo, de aleteo y de torsión.
Para una molécula que está compuesta de más de dos átomos, son posibles todos los tipos de
vibraciones indicados anteriormente, en la figura 2-6 se muestran estos tipos de vibraciones:
(Skoog, Holler, & Nieman, 2001)
Figura 2-6. Tipos de Vibraciones moleculares
Tomado de: (Wade, 2004)
Cada forma en la cual una molécula puede vibrar se llama modo normal de vibración. El número de
posibles modos de vibración que una molécula puede tener están determinados por el número de
átomos que la componen, para las moléculas no lineales es 3N-6 y para las lineales son 3N-5.
2.2.4.3 Absorción de la radiación infrarroja
No todas las moléculas absorben radiación infrarroja. Para hacerlo, una molécula debe sufrir un
cambio en el momento dipolar (el momento dipolar está determinado por la magnitud de la
diferencia de carga y por la distancia entre dos átomos). El ácido clorhídrico H-Cl es un buen
ejemplo de molécula con momento dipolar; esta molécula vibra naturalmente, produciendo una
constante variación en el momento dipolar, lo que origina un campo que puede interaccionar con el
campo eléctrico de la radiación. Si la frecuencia de la radiación coincide exactamente con la
frecuencia de vibración natural de la molécula, tiene lugar la absorción de la radiación.
18
En resumen, una molécula sólo absorbe radiación infrarroja cuando su momento dipolar
interacciona con el campo eléctrico; este acoplamiento es posible si las frecuencias de radiación y
vibración de enlace coinciden.
Las moléculas apolares como el N2 o el O2 no absorben en el
infrarrojo. (Skoog, Holler, & Nieman, 2001)
2.2.4.4 Espectrofotómetros de infrarrojo
Estos instrumentos miden las frecuencias de la luz infrarroja que son absorbidas por un compuesto.
Existen dos tipos de espectrofotómetros: los de dispersión y por transformadas de Fourier.
Un espectrofotómetro infrarrojo de dispersión (figura 2-7) lleva este nombre porque dispersa la luz
en todas sus diferentes frecuencias y mide las frecuencias individualmente; consta de dos haces de
luz, un haz que pasa por la celda de la muestra y otro haz que pasa por la celda de referencia que
contiene el disolvente o nada, este haz compensa cualquier absorción debida al aire o al disolvente.
Consta también de un monocromador, el cual utiliza prismas o rejillas de difracción que hace que
solo entre una frecuencia de luz, cada vez, en el detector. Como cada vez, sólo se observa una
frecuencia, se necesita de 2 a 10 minutos para explorar y hacer un barrido de todo el espectro.
(Wade, 2004)
Figura 2-7. Espectrofotómetro de Dispersión
Tomado de: (Wade, 2004)
Un espectrofotómetro por transformadas de Fourier (figura 2-8) utiliza un interferómetro para
medir el espectro. La luz infrarroja va desde la fuente incandescente hasta un separador de haz
luminoso. Parte de la luz atraviesa el separador y parte es reflejada con un ángulo de 90°. La luz
reflejada incide sobre un espejo estacionario, mientras que la trasmitida incide sobre un espejo que
se mueve a velocidad constante. Los rayos retornan de los espejos para recombinarse en el
separador, los rayos del espejo móvil han recorrido una distancia diferente a la que recorren los
rayos del espejo fijo, esto hace que al combinarse creen un modelo de interferencia denominado
19
interferograma que contiene simultáneamente todas las frecuencias pero desfasadas unas de otras
una fracción de segundo. Este interferograma pasa por el compartimiento de la muestra para
alcanzar el detector. Debido a que este instrumento mide todas las frecuencias simultáneamente en
lugar de explorarlas individualmente como el espectrofotómetro dispersivo, el tiempo de análisis se
reduce entre 1 y 2 segundos. (Wade, 2004)
Figura 2-8. Espectrofotómetro por Transformadas de Fourier
Tomado de: (Wade, 2004)
El interferograma resultante no puede ser interpretado directamente, así que para ello se ocupa una
técnica matemática llamada trasformadas de Fourier, esta transformación se lleva a cabo por el
ordenador y logra transformar el interferograma en un espectro infrarrojo normal, ver figura 2-9.
Figura 2-9. Esquema completo de funcionamiento de un espectrofotómetro infrarrojo por
transformadas de Fourier.
20
2.2.4.5 Milkoscan FT+
La marca comercial del espectrofotómetro infrarrojo por transformadas de Fourier con el cual se
trabajó es MilkoScan FT+. Este es un analizador de leche completamente automático de alta
capacidad (cumple con lo establecido por la IDF y la AOAC) y fue específicamente diseñado para
el pago por calidad de la leche y control lechero.
Trabaja con la zona media del espectro infrarrojo y para el caso de la proteína, la absorción se debe
a los tipos de vibraciones moleculares de los péptidos. El grupo peptídico produce hasta 9 bandas
características llamadas A,B,I,II, III, IV, V, VI y VII. Las bandas Amida I y Amida II son las dos
principales bandas de los espectros IR de proteínas, en la figura 2-3 se puede observar el tipo de
banda, su frecuencia y a la vibración del enlace que corresponde. (Mayorga, 2014)
Tabla 2-3. Tipos de vibraciones de la molécula de proteína
Tomado de: (Mayorga, 2014)
El equipo MilkoScan FT+ predice la composición química de una muestra realizando previamente
una calibración, para lo cual se necesita contar con un conjunto amplio de muestras representativas,
colectar los espectros, analizar las muestras mediante un método de referencia, en este caso un
método de referencia es Kjeldahl y realizar las curvas de calibración mediante una regresión lineal,
procurando una pendiente muy cercana a 1 y un intercepto cercano a 0. (Jiménez, 2007)
Las calibraciones del MilkoScan se basan en la amplia base de datos que FOSS ha ido creando a lo
largo de más de 15 años. Para determinar la proteína de la muestra desconocida se compara su
espectro con los espectros de la base de datos, y la predicción se basa en los espectros que más se
parecen al espectro de la muestra desconocida. La única ventaja de las calibraciones es que las
21
actualizaciones son directas. Las nuevas muestras simplemente se incorporan a la base de datos.
(FOSS, 2015)
Figura 2-10. Milko scan FT+
2.2.5
Ultrasonido
El ultrasonido es una tecnología innovadora, la cual en este siglo ha ido emergiendo de acuerdo a
las nuevas necesidades de la población; se puede definir al ultrasonido como ondas sonoras no
perceptible por el oído humano. Para que existan ondas sonoras debe haber perturbaciones o
vibraciones en algún medio, por ejemplo al aplaudir o al golpear un diapasón. Los medios de
propagación de las ondas sonoras son sólidos, líquidos o gaseosos. Sin un medio no puede haber
sonido, es por esta razón que en el espacio exterior como en el vacío solo hay silencio.
En gases y líquidos estas ondas son longitudinales y en medio sólido pueden ser longitudinales
como transversales, ya que en un componente sólido las acciones intermoleculares son más fuerte
que en fluidos.
El ultrasonido se encuentra en frecuencias superiores a 20KHz e incluso llega a los GHz, siendo el
límite superior aproximadamente de 1GHz, por debajo de estas frecuencias se encuentra la región
audible que es percibida por el humano y va desde los 20KHz hasta los 20 Hz, después de esta
región se encuentra la zona infrasónica con frecuencias menores a 20 Hz, ver figura 2-11. (Wilson,
Buffa, & Lou, 2007)
22
Figura 2-11. Espectro de Frecuencia del Sonido
Tomado de: (Wilson, Buffa, & Lou, 2007)
El ultrasonido en una técnica no destructiva y en el caso de la presente investigación se usa para
conocer la composición de la leche. El análisis de composición de una matriz mediante ultrasonido
se basa en el siguiente principio físico: el movimiento de una onda acústica; sabiendo que la onda
acústica es afectada por el medio a través del cual viaja. Conociendo la trayectoria de propagación
de las ondas sonoras, se conoce el comportamiento que tuvieron mientras se propagaban en el
interior de la muestra, de esta forma las ondas se reflejarán o transmitirán según reglas conocidas.
(Pineda, y otros, 2009)
2.2.5.1
Relación del ultrasonido con las propiedades de una matriz
Para entender cómo se puede caracterizar
un material mediante la aplicación de la técnica
ultrasónica (Santos, Cancino, Yenque, Ramírez, & Palomino, 2005), se presentan a continuación
los siguientes conceptos:

Velocidad ultrasónica: La velocidad del sonido es usualmente el parámetro ultrasónico
más fácil de medir, en un medio homogéneo está directamente relacionado con el módulo
de elasticidad, densidad del material, módulo de Poisson y el grado de homogeneidad.

Frecuencia: Todos los materiales tienden a actuar hasta cierto punto como un filtro al paso
de la onda, atenuando o dispersándolo. Las ondas del sonido oscilan a una frecuencia
específica, esto es, número de vibraciones o ciclos por segundo.
23

Atenuación: Es la reducción del nivel de una señal, cuando pasa a través de un elemento;
la intensidad de la energía aplicada disminuye con el espesor del material, siendo
amortiguada en tasas diferentes según el tipo de material, la amortiguación se debe a los
efectos interactivos de la densidad, dureza, viscosidad y estructura molecular.
La
atenuación en un material dado, normalmente aumenta con la frecuencia y se mide en
decibeles.

Amplitud: Es la distancia máxima entre el punto más alejado de una onda y el punto de
equilibrio o medio

Impedancia: Es la resistencia que opone un medio a las ondas que se propagan en él.
Se puede caracterizar a las ondas de ultrasonido en función de su amplitud y frecuencia, estos dos
parámetros son definidos por el investigador y se controlan mediante el generador de onda con el
cual se trabaje. Por otro lado existen parámetros que dependen de las propiedades físicas de la
matriz que se va a estar expuesta a la onda sonora. Estos parámetros son: la velocidad ultrasónica,
el coeficiente de atenuación y la impedancia acústica. Por lo tanto la medición de estos parámetros
nos dará información de cambios en la estructura, composición o estado físico de los materiales.
(González Martínez)
Por ejemplo, la velocidad de las ondas sonoras que se desplazan por un material, es función de la
densidad y del módulo de elasticidad y estos
son
propiedades físicas que dependen de la
estructura, composición y estado físico del material, es posible entonces utilizar la medida de
velocidad ultrasónica para obtener información de las propiedades físicas del material.
Por otro lado el coeficiente de atenuación puede ser utilizado para caracterizar las propiedades
físicas de materiales,
ya que la atenuación es causada principalmente por adsorción y por
dispersión, fenómenos que dependen de propiedades físicas del material como la viscosidad,
concentración, conductividad térmica, relajación moléculas y homogeneidad de mismo.
Finalmente, la impedancia acústica depende de la composición y microestructura del material, y
como en los casos anteriores, la medida de este parámetro puede brindar información de las
propiedades físicas de la matriz estudiada. (González Martínez)
El ultrasonido son ondas mecánicas sonoras de alta frecuencia, originadas por la vibración de un
cuerpo elástico y propagadas en un medio material (en este caso la leche), con el fin de determinar
la composición de la misma. (Pineda, y otros, 2009). Para la generación de una onda ultrasónica se
utiliza un transductor piezoeléctrico, el mismo que, convierte las señales eléctricas en señales
sonoras y viceversa. Luego la señal es emitida, amplificada y analizada con instrumentación
comercial. (Santos, Cancino, Yenque, Ramírez, & Palomino, 2005)
24
2.2.5.2 Tipos de ondas ultrasónicas
Las ondas de ultrasonido pueden dividirse en dos tipos: de alta frecuencia y de baja frecuencia.
(González Martínez)
2.2.5.2.1
Ultrasonido de alta frecuencia
O también llamado de baja intensidad, en este tipo de ultrasonido las ondas son “no destructivas”,
es decir, no causan alteraciones físicas o químicas en la matriz analizada. Esta técnica aparte de ser
no destructiva, es no invasiva y rápida. Entre las aplicaciones tenemos las siguientes:

Composición de un alimento: como por ejemplo la determinación de proteína en leche.
También se puede medir el cambio de la composición de un alimento mediante el cambio
de la velocidad ultrasónica. Por ejemplo, la velocidad ultrasónica en una solución de
azúcar se incrementa aproximadamente 4ms-1 por cada 1% de incremento en la
concentración.

Determinación de tamaños de partícula: En un sistema disperso como una suspensión,
espuma o emulsión; si una onda ultrasónica incide, se va dispersando de acuerdo al
tamaño y composición de las partículas del sistema coloidal. El grado de dispersión de la
onda se encuentra relacionado con el coeficiente de atenuación y la velocidad ultrasónica,
por lo tanto se puede obtener información acerca del tamaño de la partícula.

Medida del espesor de materiales: Se basa en la medición del tiempo gastado por un
pulso de ultrasonido en viajar a través de una muestra y ser reflejado nuevamente hasta el
transductor. Con esta técnica se puede medir el espesor del recubrimiento de chocolates en
confitería, capas de grasa en tejidos musculares y cáscaras de huevos entre otros.

Detección de materia extraña: En la industria de alimentos se puede encontrar materiales
extraños y peligrosos como metal, vidrio o madera. Estos pueden ser detectados debido a
que su impedancia acústica es mucho mayor a la del alimento.
2.2.5.2.2
Ultrasonido de baja frecuencia
También conocido como ultrasonido de alta intensidad, utiliza niveles de potencia más altos que el
ultrasonido de alta frecuencia, lo que genera que se alteren propiedades físicas y químicas del
material que se analiza, debido a que se generan elevados gradientes de presión, temperatura y
corte dentro del material.
25
En la industria de alimentos esta técnica no tiene mucha aplicación, una de las pocas aplicaciones
se basa en el efecto físico, mecánico y químico que causan sobre el alimento estas ondas, lo que
provoca fenómenos como el rompimiento celular, la des-gasificación de líquidos, homogenización
de emulsiones y la dispersión de materiales agregados, etc.
Otros ejemplos se mencionan a continuación:

Aceleración de reacciones: Esta técnica de alta intensidad genera radicales libres que
producen oxidación en bebidas alcohólicas, el ultrasonido genera también erosión en las
partículas suspendidas de un líquido lo que puede hacer que algunos componentes de estas
partículas que puedan acelerar reacciones se expongan

Inhibición de microorganismos y enzimática: Enzimas como la peroxidasa y la pepsina
pueden inhibir su acción catalítica cuando han sido sometidas a prolongadas exposiciones
de ultrasonido. También esta técnica se usa para reducir carga bacteriana de alimentos, ya
que se altera la membrana de microorganismos, afectando la homeostasis

Aceleración de procesos: el ultrasonido afecta la permeabilidad de los tejidos, lo cual
hace que sea más fácil la trasferencia de masa y facilita el proceso de extracción

Deshidratación asistida: Existen estudios de deshidratación de vegetales, en los cuales un
tratamiento de 30 min de ultrasonido redujo hasta el 40% en peso. Otros estudios indican
que también se pueden extraer sustancias flavonoides.

Modificación de carnes: El ultrasonido produce también el ablandamiento de la carne.

Emulsificación: se usa en la industria de alimentos para mejorar la mezcla de las fases de
una emulsión.
2.2.5.3 Ekomilk ultra pro
La marca comercial del analizador de leche por ultrasonido es Ekomilk ultra pro, con este
analizador se puede medir grasa, proteína, solidos no grasos, densidad, lactosa, punto de
congelación, agua añadida, conductividad, pH y temperatura. Es un aparato compacto, portátil,
ligero y fácil de usar. El análisis es rápido, tan solo 40 segundos para obtener los parámetros antes
mencionados. Para su funcionamiento succiona una pequeña muestra de leche y la somete al paso
de una onda de ultrasonido.
26
Figura 2-12. Ekomilk ultra pro
2.2.6
Kjeldahl
En 1883, el científico danés Johann Kjeldahl introdujo un método analítico para la determinación
de nitrógeno orgánico, el cual lleva su nombre. Es un método oficial descrito en múltiples
normativas: AOAC, US-EPA, ISO, Farmacopeas y distintas Directivas Comunitarias y se basa en
una valoración ácido-base. (García Martínez & Fernández Segovia).
El nitrógeno se encuentra presente en un sin número de sustancias; en el caso de la industria
alimentaria el método Kjeldahl es de gran utilidad para determinación de proteína. Como muchas
proteínas contienen aproximadamente el mismo porcentaje de nitrógeno, si se multiplica este
porcentaje de nitrógeno por un factor (que depende de cada muestra y que varía alrededor de 6.25,
ver tabla 2-4) se obtiene el porcentaje de proteína del alimento.
Tabla 2-4. Factor de conversión nitrógeno total - proteína
Tomado de: (García Martínez & Fernández Segovia)
27
2.2.6.1 Ventajas y limitaciones
El método Kjeldahl tiene como limitación su laboriosidad y lentitud, que realmente es un problema
si se debe analizar una gran cantidad de muestras, sin embargo presenta la ventaja de ser un método
de referencia y debido a esto los resultados obtenidos son confiables.
Otra limitación de este método es la de no permitir la determinación de todas las formas de
nitrógeno en una muestra. El método supone o se sobreentiende que la totalidad del nitrógeno de la
muestra está en forma proteica, aun cuando esto no es verdad.
El nitrógeno de las aminas y amidas se transforman cuantitativamente
a iones amonio, sin
embargo los grupos nitro, azo y azoxi dan lugar a amonio elemental o a oxidos diversos, éstos se
pierden en el medio ácido caliente. (Skoog, West, Holler, & Crouch, 2005).
Para corregir este
problema se puede precalentar la muestra con un agente reductor como ácido salicílico y tiosulfato
sódico. Otros compuestos como la piridina y sus derivados (compuestos aromáticos heterocíclicos)
son más resistentes a la digestión con ácido sulfúrico, lo que da lugar a la obtención de resultados
bajos.
La proteína de la leche, que es el analito de esta investigación contiene nitrógeno heterocíclico de
los aminoácidos: histidina y triftófano (imidazol de la histidina e indol del triptófano), sin embargo
en este caso la mínima cantidad de este nitrógeno heterocíclico hace que se lo tome como
insignificante y no se considere de importancia en el análisis de la proteína total. (Alais, 1985)
2.2.6.2 Fundamento del método y etapas
El método Kjeldahl se fundamenta en la digestión de la muestra en ácido caliente, momento en que
se oxida el carbono e hidrógeno de la muestra a CO2 y agua, posterior a esto la disolución
resultante se enfría, se diluye y se alcaliniza. Finalmente el amonio liberado se destila, se recoge
en ácido y se lo valora. Este es el resumen del método, el cual se puede detallar dividiéndolo en
tres etapas:
2.2.6.2.1
Digestión:
En este paso la muestra se somete a una descomposición, lo cual se logra con ácido sulfúrico
concentrado y caliente. Este procedimiento trasforma el nitrógeno en iones amonio (Skoog, West,
Holler, & Crouch, 2005). Esta etapa es la que más tiempo requiere es por ello que se ha realizado
modificaciones al procedimiento original para la disminución de este tiempo.
28
Una de estas modificaciones consiste en añadir una sal neutra como el sulfato de potasio, esto
logra elevar el punto de ebullición de la disolución de ácido sulfúrico y por ende la temperatura de
la digestión. Otra sustancia que acelera este proceso es el peróxido de hidrógeno permitiendo,
incrementando el oxígeno para una rápida oxidación de la muestra. El mercurio, cobre y selenio,
combinados o en estado elemental también actúan como buenos catalizadores de esta reacción.
Habitualmente el catalizador que se utiliza es una mezcla de sulfato de potasio, sulfato de cobre y
selenio; e K2SO4:CuSO4 : Se (10:1:0,1 en peso). Después se adicionan 10 mL de H2SO4
concentrado y 5 mL de H2O2. Luego se digiere a 420°C por un tiempo que depende de la muestra.
El indicativo para saber que la reacción ha finalizado es el color de la disolución final, el cual debe
ser color verde esmeralda. (García Martínez & Fernández Segovia).
Figura 2-13. Digestor Kjeldahl
2.2.6.2.2
Destilación
La etapa de la destilación se basa en alcalinizar la muestra digerida para hacer que el nitrógeno se
desprenda en forma de amoniaco. El amoniaco destilado se recoge sobre un exceso conocido de
ácido bórico. Las ecuaciones de esta etapa son las siguientes:
(NH4)2SO4 + 2 NaOH → 2NH3 + Na2SO4+ 2H2O
(Desprendimiento de amonio)
NH3 + H3BO3 → NH4 + H2BO3 (Amonio recogido en ácido bórico)
El procedimiento se lo realiza de la siguiente manera:
Una vez finalizada la digestión se debe dejar enfriar el tubo con la disolución verde esmeralda,
luego se adiciona 50 ml de agua destilada, luego se coloca el tubo en el destilador con una cantidad
suficiente de NaOH 10N (50ml aproximadamente). El amonio que se libera es arrastrado por vapor
29
de agua y se recoge sobre la disolución de ácido bórico al 4%p/v. (García Martínez & Fernández
Segovia).
Figura 2-14. Destilador Kjeldahl
2.2.6.2.3
Valoración
La valoración ácido-base empleada consiste en valorar el ión borato formado en la etapa de la
destilación con una solución de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico y utilizando como indicador una
disolución alcohólica de una mezcla de rojo de metilo y azul de metileno.
El número de
equivalentes de ácido que se consumen corresponden al número de equivalentes de amoniaco
destilados.
La ecuación de esta etapa es la siguiente:
H2BO3 - + H+ → H3BO3
2.3
Fundamento legal
La presente investigación se basa en los requerimientos del acuerdo ministerial N° 394, capítulo IV
“Del seguimiento y Control”, artículo 9 y 10.
Artículo 9. El Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca —MAGAP-a través de la
Subsecretaría de Ganadería y de la Agencia Ecuatoriana de Aseguramiento de la Calidad del Agro
—AGROCALIDAD- ejecutarán las acciones y los instrumentos necesarios para el control, la
regulación y sanción de las distorsiones o irregularidades que se den en la fase de producción
primaria de la cadena de la leche, esto de acuerdo a lo establecido en Acuerdo Interministerial
2013-001. Esto con el objetivo de verificar y controlar el pago del precio de sustentación más
componentes, calidad higiénica y sanitaria por litro de leche cruda pagado en finca o centro de
acopio. Adicionalmente, realizarán todas las acciones necesarias con los demás Ministerios y entes
competentes para ejecutar acciones de control y regulación de toda la cadena láctea.
30
Artículo 10. La Subsecretaría de Ganadería y la Agencia Ecuatoriana de Aseguramiento de la
Calidad del Agro —AGROCALIDAD-, serán quienes verifiquen la transparencia, veracidad,
correcto funcionamiento y calibración de equipos utilizados para el análisis de leche cruda; y,
validaran los resultados de los análisis de calidad de leche cruda emitidos por los laboratorios de las
industrias, centros de acopio o laboratorios privados. Resultados de laboratorio que es insumo
determinante para el cálculo del precio final pagado en finca, mediante la aplicación de la Tabla
Oficial presentada en este instrumento. En caso de incumplimiento se aplicará el procedimiento
establecido en el Acuerdo Interministerial 2013-001, de 15 de marzo del 2013, publicado en el
Registro Oficial No. 941, del 25 de abril del 2013.
31
CAPÍTULO III
3
3.1
METODOLOGÍA
Tipo de investigación
La presente investigación tiene un enfoque cuantitativo y usa el método general de la ciencia
(Método científico).
También ocupa otros métodos particulares como el Documental,
Comparativo, Matemático, Experimental y Estadístico.
3.2
Diseño experimental
Este estudio consta de dos partes, la primera se encarga de la validación parcial del método
infrarrojo espectroscópico medio y la segunda del estudio comparativo entre los tres métodos
analíticos para determinación de proteína: infrarrojo, ultrasonido y Kjeldahl.
3.2.1
Diseño experimental de la validación parcial
3.2.1.1 Alcance de la validación
La determinación del alcance de validación depende del método analítico en cuestión. En esta
investigación el método analítico que se validó fue el espectroscópico infrarrojo medio y en base a
las siguientes consideraciones se definieron los parámetros a ser evaluados:
1. Es un método normalizado,
es decir, un método desarrollado por una Institución
técnicamente reconocida, en este caso AOAC.
2. Es un método espectrofotométrico.
3. En un método que mide componente mayoritario, en esta investigación es la proteína, que
se encuentra aproximadamente en un 3% en la leche cruda.
Con estas consideraciones y según la tabla 2-1, los parámetros que se desarrollaron fueron:
 Rango de trabajo o Linealidad
 Exactitud
 Porcentaje de recuperación
 Precisión
Repetibilidad
Reprodubilidad
32
3.2.1.2 Parámetros de la validación
Todos los parámetros de validación fueron realizados con material de referencia certificado
(MRC), que el Laboratorio de Control de Calidad de Leche de Agrocalidad compró al laboratorio
INTI (Instituto Nacional de Tecnología Industrial) de Argentina.
Este material se adquirió en un rango de trabajo de 11 niveles, que va desde 2.86% hasta 3.80% de
proteína en leche fluida entera. (Ver anexo 1) De los 11 niveles de proteína se tomaron 8 para
realizar la validación ya que los otros 3 niveles fueron utilizados para calibración de algunos
equipos en el Laboratorio de Control de leche.
En la tabla 3-1 se muestran las ocho
concentraciones que fueron tomadas para la validación.
Tabla 3-1. Intervalo de concentraciones del MRC
Muestra N°
1
2
3
4
5
6
7
8
% Proteína
2.86
3.18
3.29
3.36
3.38
3.60
3.63
3.80
A continuación se describe el diseño experimental para cada parámetro de la validación:
3.2.1.2.1
Linealidad
Para este parámetro se realizó una recta de regresión entre los valores reportados en la ficha técnica
del material de referencia certificado y los valores obtenidos en el laboratorio por el método
espectroscópico infrarrojo medio. Para los valores certificados de proteína reportados en la ficha
técnica, el laboratorio INTI utilizó la metodología de referencia ISO 8968-2:2001 (IDF 20-2:2001)
(Método Kjeldahl); con la prueba de linealidad se busca identificar errores sistemáticos y observar
si el método infrarrojo proporciona resultados significativamente más altos o más bajos que el
procedimiento establecido por el laboratorio INTI.
Para trazar la curva de linealidad se tomaron los ocho niveles de concentración del material de
referencia certificado, en el eje X se colocaron los valores del MRC y en el eje Y los valores
obtenidos en el laboratorio por el método infrarrojo medio.
33
Figura 3-1. Curva de linealidad
Para determinar la significancia del coeficiente de correlación “r” se aplicó una prueba t, la cual se
presenta en la ecuación 1.
ó
Donde:
r= coeficiente de correlación
n= número de puntos usados en el cálculo
El valor t calculado se compara con el valor tabulado, utilizando un contraste de dos colas y (n-2)
grados de libertad.
Hipótesis:
Ho: no existe correlación
Por lo tanto, a mayor correlación se espera rechazar la hipótesis nula y obtener un valor de t mucho
más grande.
3.2.1.2.2
Exactitud
Para medir la exactitud se utilizó una prueba “t”, la cual compara una media experimental con un
valor conocido, el valor conocido es el reportado en la ficha técnica del material de referencia
certificado (MRC), el mismo que se encuentra en el Anexo 1.
Para esta prueba se realizaron quince repeticiones por cada nivel de concentración (cinco por día),
luego se aplicó la ecuación 2:
ó
Donde:
: Media de los valores
34
Valor verdadero aceptado del material de referencia (MRC)
n: Tamaño muestral
Sponderada: Desviación estándar ponderada
(Ecuación 3)
Se usó la desviación estándar ponderada debido a que los datos fueron tomados en tres días
diferentes, y esta estimación es mejor que el valor de s para cualquier subserie individual.
Hipótesis:
Ho:
Hi:
3.2.1.2.3
Porcentaje de recuperación:
Con los 15 datos tomados para la prueba de exactitud se calculó el porcentaje de recuperación
mediante la ecuación 4:
ó
ó
Dónde:
: Media de los valores
Valor verdadero aceptado del material de referencia (CRM)
3.2.1.2.4
Precisión
El estudio de precisión se realizó calculando las desviaciones estándar de repetibilidad (S r) y de
reproducibilidad (SR) con sus respectivos límites, los coeficientes de variación de repetibilidad
(%CVr) y de reproducibilidad (%CVR) y el valor F para cada uno de los niveles de material de
referencia certificado.
Esto se lo hizo a partir de un análisis simple de varianza (ADEVA de factores totalmente anidados
y homogéneos), este estudio se realizó en tres días diferentes y cinco repeticiones por día, como se
puede observar en la tabla 3-2.
35
Tabla 3-2. Diseño del Análisis de Varianza
CADA NIVEL
Día
Repeticiones
1
2
1
C11
C21
2
C12
C22
3
C13
C23
4
C14
C24
5
C15
C25
Tomado de: (INEN, 2007)
3
C31
C32
C33
C34
C35
Las ecuaciones que rigen este diseño de factores anidados son las que se muestran en la tabla 3-3.
Tabla 3-3. Ecuaciones para el análisis de varianza
Origen de la
varianza
Análisis simple de la varianza
Grados de libertad
Sumas de diferencias
(v)
cuadráticas (SDC)
Diferencias
cuadráticas medias
(DCM=SDC/v )
Entre grupos
(Between)
Dentro del grupo
(Within)
Global
=(2+12)
(=
Tomado de: (INEN, 2007)
 Desviación estándar de repetibilidad:
ó
 Límite de repetibilidad:
(Ecuación 6)
Donde t es el valor de Student en dos sentidos para ν=
a una confianza dada (el nivel
de confianza normal establecido es de 95% cuyo valor es 1,96), y Sr es la desviación
estándar medida bajo condiciones de repetibilidad.
 Coeficiente de variación de repetibilidad:
36
 Desviación estándar de reproducibilidad:
ó
 Límite de reproducibilidad:
(Ecuación 9)
Donde t es el valor de Student en dos sentidos para ν=
a una confianza dada (el nivel
de confianza normal establecido es de 95% cuyo valor es 1,96), y SR es la desviación
estándar medida bajo condiciones de reproducibilidad.
 Coeficiente de variación de reproducibilidad:
ó
 Precisión Intermedia:
ó
Hipótesis:
Ho:
Hi:
Donde:
= Varianza entre grupos “Días” (between)
= Varianza dentro del grupo “Repeticiones” (within)
3.2.2
Diseño experimental de la comparación entre métodos
El diseño experimental para la comparación de los tres métodos analíticos se realizó con muestras
de leche entera, tomadas del ganado vacuno de la Facultad de Agronomía de la Universidad
Central. Cada día se tomó una muestra del lote de producción de leche y esto se lo realizó durante
10 días. Luego se procedió a analizar cada muestra por los tres métodos analíticos de determinación
de proteína (espectroscópico infrarrojo, ultrasonido y Kjeldahl).
Para los métodos espectroscópico infrarrojo y ultrasonido los equipos presentan directamente el
porcentaje de proteína de la leche analizada, tal como se mencionó en el capítulo 2; en cambio para
el método Kjeldahl debido a que es una valoración ácido-base requiere de la ecuación 12 para
obtener el resultado.
37
í
ó
Dónde:
NHCl: Normalidad del ácido clorhídrico
VHCl: Volumen de ácido clorhídrico en mililitros consumido en la valoración
mleche: masa de leche en gramos
14: Peso equivalente del nitrógeno
6.38: Factor de conversión para la leche (nitrógeno-proteína)
10: Factor
Una vez que se tiene el análisis de las muestras de leche por los tres métodos analíticos se procedió
a realizar todas las pruebas estadísticas que permiten compararlos, para este caso se utilizó una
prueba t pareada, un estadístico F y una prueba de correlación.
3.2.2.1 Prueba t pareada
Esta prueba se usa para el estudio de comparación de medias entre dos métodos analíticos.
Con los datos recolectados se procedió a comparar el método Kjeldahl (no validado) frente al
método espectroscópico infrarrojo que fue validado previamente y posteriormente se comparó
infrarrojo con ultrasonido. En la tabla 3-4 y 3-5se muestran las matrices de datos que corresponden
a esta prueba.
Tabla 3-4. Exactitud, comparación espectroscópico IR/Kjeldahl
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Método
Método kjeldahl
espectroscópico IR
x1
y1
x2
y2
x3
y3
x4
y4
x5
y5
x6
y6
x7
y7
x8
y8
x9
y9
x10
y10
Media
Sd
Grados de libertad
Valor t
38
d
x1- y1
x2- y2
x3- y3
x4- y4
x5- y5
x6- y6
x7- y7
x8- y8
x9- y9
x10- y10
Hipótesis:
Ho:
ó
Ha:
ó
Tabla 3-5. Exactitud, comparación espectroscópico IR- ultrasonido
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Método
Método
espectroscópico IR
ultrasonido
x1
z1
x2
z2
x3
z3
x4
z4
x5
z5
x6
z6
x7
z7
x8
z8
x9
z9
x10
z10
Media
Sd
Grados de libertad
Valor t
d
x1- y1
x2- y2
x3- y3
x4- y4
x5- y5
x6- y6
x7- y7
x8- y8
x9- y9
x10- y10
Hipótesis:
Ho:
ó
Ha:
ó
La ecuación para esta prueba es:
Donde:
Valor medio de las diferencias entre los valores que forman cada par
: Desviación estándar de las diferencias entre los valores que forman cada par
n: número de parejas
E l número de grados de libertad es n-1. (Ver anexo 2)
39
3.2.2.2 Prueba F de Fisher
Esta prueba se usa para el estudio de comparación de varianzas entre dos métodos analíticos. Para
ello se procedió a comparar el método Kjeldahl frente al método espectroscópico infrarrojo que fue
validado previamente y posteriormente se comparó Kjeldahl con ultrasonido. En las tablas 3-6 y
3-7 se muestran las matrices que corresponden a esta prueba.
Tabla 3-6. Precisión, comparación espectroscópico IR/Kjeldahl
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Media
Des. Estándar
Valor F
Método
espectroscópico IR
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
x9
x10
Método Kjeldahl
y1
y2
y3
y4
y5
y6
y7
y8
y9
y10
Hipótesis:
Ho:
ó
Hi:
ó
Tabla 3-7. Precisión, comparación espectroscópico IR- Ultrasonido
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Media
Des. Estándar
Valor F
Método
espectroscópico IR
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
x9
x10
40
Método
Ultrasonido
z1
z2
z3
z4
z5
z6
z7
z8
z9
z10
Hipótesis:
Ho:
ó
Ha:
ó
La ecuación de esta prueba es:
ó
Donde:
Desviación estándar del método 1
Desviación estándar del método 2
Sin embargo 1 y 2 se disponen de tal modo que F sea siempre ⩾1
El número de grados de libertad tanto del numerador como del denominador son n-1. Ver anexo 3
3.2.2.3 Curvas de Correlación
Estas curvas sirven para la comparación de dos métodos analíticos cuando existe un intervalo de
concentraciones. En el eje X debe ir el método más preciso, por lo cual se colocó los datos del
método espectroscópico IR medio, debido a que este fue validado previamente; en el eje Y se
colocan los métodos Kjeldahl y ultrasonido como se muestran en los gráficos 3-2 y 3-3.
Figura 3-2. Curva de correlación método espectroscópico IR/Kjeldahl
41
Figura 3-3. Gráfica de correlación método espectroscópico IR/ultrasonido
Para evaluar que tan bien el modelo planteado anteriormente explica la relación entre X y Y se
probó hipótesis sobre la pendiente y la ordenada de las curvas. Estas hipótesis prueban si la
pendiente es significativamente diferente de cero y si la ordenada es significativamente igual a
cero, con n-2 grados de libertad. El estadístico t para la prueba de hipótesis de la pendiente es el
que se muestra en la ecuación 15 y para la hipótesis de la ordenada la ecuación 16. (Gutiérrez & De
La Vara, 2004)
ó
ó
Otro enfoque para analizar la significancia del modelo de regresión lineal es aplicando el análisis
de varianza que se muestra en la tabla 3-8, con este análisis se complementó las pruebas de
hipótesis mencionadas anteriormente. En este caso se prueba que Fo es mayor que la Ftabulada con 1 y
n-2 grados de libertad en el numerador y denominador, respectivamente; mostrando así un modelo
de regresión significativo.
Tabla 3-8. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple
Fuente de
Suma de
Grados de
Cuadrado
variación
cuadrados
libertad
medio
Regresión
SCR = b Sxy
1
CMR
Error o
SCE = Syy – b Sxy
n-2
CME
Syy
n-1
residual
Total
42
Fo
CMR/CME
Ftabulada
Donde:
ó
ó
ó
ó
ó
3.2.2.4 Comparación de los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl y ultrasonido
Para la comparación de los tres métodos analíticos se utilizó un análisis de varianza ADEVA de
dos factores con una sola muestra por grupo, ya que este experimento se ve afectado por dos
factores, el método empleado y el número de lote. Las fórmulas para este diseño experimental se
presentan en la tabla 3-9
Tabla 3-9. ADEVA de dos factores con una sola muestra por grupo
Fuente de variación
Suma de cuadrados
Grados de libertad
Entre bloques (Lotes)
r-1
Entre tratamientos (Métodos)
c-1
Residual
por diferencia
Total
por diferencia
N-1
Donde:
N= número total de medidas
T1 = suma de las medidas en la i-ésima muestra.
T2 = suma de las medidas en la j-ésima muestra.
T = suma de todas las medidas, gran total.
c = número de tratamientos
43
r = número de bloques
Hípotesis:
Ho:
Hi:
3.2.3
Criterios de aceptación
La tabla 3-10 muestra los requisitos que deben ser cumplidos en cada prueba realizada de la
investigación para poder ser aceptada.
Tabla 3-10. Criterios de aceptación
Parámetros de validación
Parámetro
Diseño experimental
Curva de correlación
Linealidad
Contraste estadístico para r,
Criterio de aceptación
Rechazo de la Ho al 95%
prueba t
Exactitud (en un
Estadístico t
Aceptación de la Ho al 99%
rango de trabajo)
Recuperabilidad (%)
95% - 105%
Diseño de factores
Precisión
completamente anidados y
CVsr <5%
homogéneos
CVsR <5%
Comparación de métodos
Parámetro
Exactitud entre
métodos
Precisión entre
métodos
Diseño experimental
Estadístico t
Aceptación de la Ho al 95%
Aceptación de la Ho al 95%
Prueba F
Hipótesis para la pendiente,
estadístico t
Correlación entre
Hipótesis para la ordenada,
métodos
estadístico t
Adeva para regresión
simple, estadístico F
ADEVA de dos
factores con una sola
Criterio de aceptación
Rechazo de la Ho al 95%
Aceptación de la Ho al 95%
Rechazo la Ho al 95%
Aceptación de la Ho al 95%
Prueba F
muestra por grupo
44
3.3
Materiales y métodos
3.3.1
Métodos

Espectroscópico infrarrojo medio: Método Oficial
AOAC 972.16: 1972 Grasa,
lactosa, proteína y sólidos en leche.

Ultrasonido: No tiene método de referencia

Kjeldahl: Método Oficial AOAC 991.20. Nitrógeno total en leche.
3.3.1.1 Procedimiento Método Infrarrojo
Preparación de muestras

Calentar la muestra aproximadamente por 5 minutos en un baño de agua hasta observar
que la muestra esté homogénea.

Si la muestra se encuentra en fundas recolectoras o envases que no tienen el tamaño
necesario para el análisis en el equipo MilkoScan FT+, luego de realizar el paso anterior
se agita suavemente y se trasvasa al frasco apropiado.

Las muestras en los frascos apropiados se colocan en los racks de 10 puestos del equipo
MilkoScan FT+, para ser agitados con movimientos suaves, entre 10 a 15 veces.

Se procede a transportarlos las muestras en los racks al equipo MilkoScan FT+ para el
análisis.
Procedimiento

Para ejecutar los análisis de grasa, proteína, sólidos totales, sólidos no grasos, punto
crioscópico, mediante el uso del equipo, se realiza los siguientes pasos:

Encender el equipo MilkoScan FT+ y el computador abriendo el software Start Foss
Integrator.

Al momento del encendido del equipo, empieza preparar las soluciones de trabajo.
descritas en el Anexo II (S-6060 Zero Liquid Concentrate, S-470 Cleaning Agent,

Cuando la ventana de eventos de sesión de trabajo indique 0 de 0, se habilita la opción
de Play y se inicia el análisis.

Colocar las muestras sobre el comveyor 5000 Basic.

Escoger en la ventana de Registro de Muestras la opción de Nueva Tarea-Análisis. Se
incluyen los siguientes datos:
45

Tipo de tarea: Normal

Nombre: Identificación de muestra y sus códigos de la muestras o rangos.

Total: Número de muestras a analizar

Otros (comentarios)

Agregar lista a tareas

Hacer Click en Play y el equipo automáticamente corre las muestras y ejecuta el
análisis.

Los resultados son registrados electrónicamente en el software que permite su
recuperación como archivo electrónico.

Luego de terminar los análisis, iniciar los respectivos tratamientos de limpieza (Lavado
de pipeta, purga, limpieza).

Apagar el equipo y cerrar el software Start Foss Integrator.
3.3.1.2 Procedimiento Método Ultrasonido
Preparación de muestras

Las muestras de leche deben estar entre 5-35°C. Si la temperatura de la leche es
superior a 38°C el mensaje “Muestra caliente” aparecerá en la pantalla.

Si se trata de analizar muestras frías las cuales tienen la grasa/crema separada, es muy
probable que los resultados sean erróneos, especialmente para el análisis de grasa. En
este caso es necesario calentar las muestras a temperaturas de 40-42°C, mezclar la
leche para disolver la grasa separada, luego enfriarla a 20-25°C y finalmente analizarla
con el EKOMILK

La acidez de las muestras de leche debe ser menor a 25°T para vaca, búfalo y cabra y
menor a 28°T para la leche de oveja.

Usar las muestras solamente una vez. Cuando la medición se ha llevado a cabo,
desechar la muestra.
Procedimiento

Insertar el tapón de plástico con el tubo de vinil en lugar del émbolo

Llene la taza de medición con la muestra de leche a medir.

Coloque la taza de medición en el soporte de plástico con el tubo en la muestra de
leche.
46

Pulse MODE y por medio de los botones de búsqueda ▲, ▼ seleccione el modo
deseado:

*LECHE DE VACA 1: análisis de la leche cruda de vaca

Cuando se muestra el tipo adecuado de leche, pulse OK para iniciar la medición.

La leche automáticamente es impulsada a la cámara de medición.

El mensaje ANALIZANDO aparece en la pantalla, mientras la medición está pasando.

Cuando la medición se completa la leche regresa de forma automática a la taza y la
pantalla muestra los resultados obtenidos de los parámetros de la leche.

Antes de comenzar una nueva medición, hay una posibilidad para borrar la última
medición de la memoria del analizador. Pulse el botón ▼ y luego presione el botón
▲sin soltar el botón ▼. El mensaje que aparecerá en la pantalla será registro
descartado.

En caso de leche insuficiente en la cámara (o daño en el sistema de medición) el
mensaje que aparecerá en la pantalla será “cámara vacía”. Colocar más leche y
empezar el análisis de nuevo.

Después de que se complete la medición los resultados se podrán imprimir pulsando el
botón ▲ en el panel frontal del analizador. Los resultados se imprimen cada vez que se
pulsa este botón.

El número de mensaje: 001 aparece en la pantalla si el analizador trabaja en el modo
“recolección e impresión de datos” ¡ATENCIÓN! el número máximo de registros
puede ser 120. Si usted intenta escribir más registros aparece en la pantalla “NO
ESPACIO EN LA MEMORIA”. En este caso, debe transferir los datos a un ordenador
y limpiar/vaciar la memoria del Analizador.

Lectura e interpretación de los resultados

Una vez realizado el análisis aparecerá en la pantalla los 6 parámetros al mismo
tiempo. La primera pantalla muestra siempre los siguientes parámetros: Grasa, sólidos
no grasos (SNG), densidad de la leche: en la fila superior Agua añadida a la leche,
valor de congelación*, proteína: en la fila inferior
3.3.1.3 Procedimiento Método Kjeldahl

Añadir 15 gramos de sulfato de potasio K2SO4, 1ml de solución catalítica de cobre
CuSO4.5H2O y de 8 a 10 perlas de ebullición en el tubo de digestión.

Llevar la muestra a una temperatura de 38 ± 1 °C y mezclarla mediante agitación
suave hasta que esté homogénea

Pesar la muestra caliente 5±0.1ml e inmediatamente poner en el tubo de digestión
47

Añadir 25 ml de ácido sulfúrico concentrado

Colocar los frascos en el digestor

Empezar el ajuste del digestor con la temperatura suficientemente baja como para
que la muestra de ensayo no forme espuma en el cuello del tubo Kjeldahl

Digestar al menos 20 minutos o hasta que los humos blancos aparezcan en el tubo,
luego ir incrementando la temperatura hasta llegar al máximo por un tiempo total de
2.8 a 2.25 horas

Al final de la digestión el líquido del tubo debe ser claro y libre de material sin
digerir (color claro verde esmeralda)

Enfriar a temperatura ambiente añadiendo 300 ml de agua

Para la destilación añadir 50 ml de solución de H3BO3 con indicador en un
erlenmeyer graduado de 500ml.

Abrir el agua del condensador y ajustar el equipo para que añada 75 ml de NaOH al
50%

3.3.2
Valorar con una solución estándar de 0.1 M HCL hasta la primera tonalidad rosa
Materiales y equipos
Los materiales, equipos y reactivos empleados en los métodos de determinación de proteína en
leche cruda (espectroscópido infrarrojo, ultrasonido y Kjeldahl) son los que se muestran en las
tablas 3-11, 3-12 y 3-13.
Tabla 3-11. Materiales y equipos para el método espectroscópico infrarrojo medio
Materiales y Equipos
Reactivos
 MilkoScan FT+
 Planchas de calentamiento con sistema de
agitación Magnética
 S-6060 Zero Liquid Concentrate
 S-470 Cleaning Agent
 Agitador magnético pequeño
 Fossclean kit
 Purificador de agua
 Agua Destilada tipo II
 Baño María
 Probetas de 100, 250, 1000 y 2000 cm3
Tabla 3-12. Materiales y Equipos para el Método Ultrasonido
Materiales y Equipos
Reactivos
 Ekomilk Ultra Pro
 Vasos de precipitación de 250 cm3
 Agua Destilada tipo II
 Agua Destilada tipo II.
48
 Piceta
Tabla 3-13. Materiales y Equipos para el Método Kjeldahl
Materiales y
Reactivos
Equipos

Aparato
de
Kjeldahl,

Ácido sulfúrico concentrado 95-98% H2SO4 exento de nitrógeno.
para

Solución
digestión

CuSO4.5H2O,

Sulfato de potasio K2SO4. Libre de nitrógeno
Matraz

Solución de Hidróxido de sodio NaOH al 50% P/P

50cm .
Tubos
de
libre
de
nitrógeno.
Perlas de ebullición
Solución indicadora de rojo de metilo/ verde de bromocresol: Disolver 0.2
gramos de rojo de metilo y aforar a 100 ml en 95% de etanol. Disolver un
digestión
gramo de verde de bromocresol y aforar a 500ml en etanol al 95%.
Kjeldahl de
Mezclar una parte de la solución de rojo de metilo con 5 partes de la
3
500 cm .
solución de verde de bromocresol
Bureta de 50 
Solución de ácido bórico al 4% con indicador. Pesar 40 gramos de H3BO3,
3

cobre
destilación.
3

de
Concentración 0.05 g/ml en Agua
y
Kjeldahl de 

catalítica
cm .
disolver y aforar a 1 litro con agua destilada, añadir 3 ml de la solución
Balanza
indicadora de rojo de metilo/verde de bromocresol. La solución final debe
analítica
ser de color naranja
sensible
al 
Solución de ácido clorhídrico estandarizada 0.100M
0.1mg
49
CAPITULO 4
4
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
4.1
Análisis de resultados de la validación
4.1.1
Linealidad
A continuación se presentan los resultados obtenidos para el parámetro de linealidad, se realizó una
curva entre los valores obtenidos por el método espectroscópico y los valores reportados por el
material de referencia.
Tabla 4-1. Valores para la prueba de linealidad
% Proteína
Valores reportados en la ficha técnica del
MRC, usando el método Kjeldahl
Valores del MRC reportados por el
laboratorio de AGROCALIDAD, usando el
método espectroscópico IR
2.86
3.38
3.36
3.18
3.29
3.80
3.63
3.60
2.82
3.38
3.37
3.20
3.28
3.82
3.64
3.62
% Proteína (valor reportado por el
Laboratorio de Control de Leche,
usando el método espectroscópico IR)
% Proteína
LINEALIDAD
3.90
3.70
3.50
3.30
3.10
2.90
2.70
2.50
y = 1.0588x - 0.196
R² = 0.9983
2.50
2.70
2.90
3.10
3.30
3.50
3.70
3.90
% Proteína (Valor reportado en la ficha técnica del MRC)
Figura 4-1. Curva de linealidad
50
Tabla 4-2. Parámetros de linealidad
Pendiente
b
1.0588
Desviación estándar de la pendiente
Sb
0.0179
Ordenada al origen
a
-0.1960
Desviación estándar de la ordenada
Sa
0.0609
Sx/y
0.0139
2
Desviación estándar de la
correlación
Coeficiente de determinación
R
0.9983
Coeficiente de correlación
r
0.9991
Límite de confianza de la pendiente
b
t
n 2
Sb
1 0 88
2
0 01 9
LC= 1 0 88 ± 0.0439
LC superior= 1.1027
LC inferior= 1.0149
Límite de confianza de la ordenada al origen
a
t
n 2
Sa
0 19 0
2
LC=
0 19 0 ± 0.1492
0 0 09
LC superior= -0.0468
LC inferior= -0.3452
En la figura 4-1 se puede observar una correlación positiva muy fuerte (Hernández, Fernández, &
Baptista, 2010) entre los valores reportados en la ficha técnica del MRC y los valores obtenidos por
el método espectroscópico IR, en la tabla 4-2 se presentan los cálculos relacionados a la gráfica:
pendiente, ordenada al origen, desviaciones estándar de la ordenada, pendiente y correlación,
también el coeficiente de determinación y de correlación.
51
Para determinar el grado de correlación de la curva se utilizó el coeficiente de correlación r, que
para este caso es de 0.9991, aplicando el estadístico t (ecuación 1) se rechazó la hipótesis nula (la
cual dice que no existe correlación entre X y Y) y se determinó que el coeficiente de correlación es
significativo ya que el valor de t calculado es mayor al valor tabulado.
Este alto grado de correlación indica que los resultados obtenidos en el laboratorio no son
significativamente diferentes de los resultados reportados del material de referencia certificado,
cumpliendo así con el criterio de validación establecido.
4.1.2
Exactitud
A continuación se muestran los resultados del análisis de exactitud para los ocho niveles del
material de referencia certificado. Como ejemplo se presenta detalladamente el cálculo para la
primera concentración, el cálculo para las otras concentraciones se encuentran en el anexo 4. En la
tabla 4-4 se muestra el resumen de la exactitud de los ocho niveles.
Concentración 1
Tabla 4-3. Datos de exactitud para la concentración 1
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
2.75
2.82
2.97
2
2.77
2.82
2.96
3
2.78
2.81
2.96
4
2.79
2.82
2.70
5
2.80
2.82
2.71
Media
2.78
2.82
2.86
Media total
2.82
52
tcal
19
Tabla 4-4. Resultados de exactitud para los ocho niveles de concentración
Concentración
Media
Valor real u
Sponderada
t cal
t tab 99%
Significancia
1
2
3
4
5
6
7
8
2.82
3.20
3.28
3.37
3.38
3.62
3.64
3.82
2.86
3.18
3.29
3.36
3.38
3.60
3.63
3.80
0.08
0.03
0.03
0.02
0.06
0.04
0.04
0.04
-1.94
1.99
-1.94
2.02
-0.12
2.12
1.04
2.38
2.98
2.98
2.98
2.98
2.98
2.98
2.98
2.98
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
Utilizando la ecuación 2 y 3 de la página 34 se calculó el valor del estadístico t para los ocho
niveles de concentración, en la tabla 4-4 se observa el contraste entre este valor y el valor tabulado
de t y su respectiva significancia.
En todos los niveles de concentración se aceptó la hipótesis nula al 99%, puesto que el valor de t
calculado es menor al valor tabulado, es decir, no existe diferencia significativa entre la media
experimental y el valor conocido del material de referencia en el rango analizado que va desde
2.86% hasta 3.80%. Al aceptar la hipótesis nula se deduce que no hay evidencia de errores
sistemáticos, en otras palabras, la única diferencia entre el valor observado y el conocido se
atribuye a la variación aleatoria.
Por lo mencionado anteriormente se cumple con el criterio de aceptación planteado para la prueba
de exactitud utilizando el método infrarrojo espectroscópico medio.
4.1.3
Porcentaje de recuperación
Con la ecuación 4 de la página 35 se determinó el porcentaje de recuperación. Para la
concentración 1 se detalla el cálculo con la fórmula, para las otras concentraciones se siguió el
mismo procedimiento obteniendo los resultados de la tabla 4-5. Los ocho niveles de concentración
tienen un porcentaje de recuperación que se encuentra en el rango 95 - 105%, es decir, se cumple
con el criterio de aceptación planteado.
53
Concentración 1
Recuperación
Recuperación
100
98
Tabla 4-5. Resultados de recuperación para los 8 niveles de concentración
Concentración
1
2
3
4
5
6
7
8
4.1.4
% Recuperación
98.56
100.55
99.62
100.32
99.94
100.56
100.29
100.61
Valor conocido
2.86
3.18
3.29
3.36
3.38
3.60
3.63
3.80
Media
2.82
3.20
3.28
3.37
3.38
3.62
3.64
3.82
Precisión
Los resultados de precisión se obtuvieron mediante un ADEVA de factores totalmente anidados y
homogéneos que se muestra en las tablas 3-2, 3-3 y las ecuaciones 5-11 de las páginas 36 y 37. El
estudio se realizó calculando el valor del estadístico F, las desviaciones estándar de repetibilidad
(Sr) y de reproducibilidad (SR) con sus respectivos límites, los coeficientes de variación de
repetibilidad CVr y de reproducibilidad CVR, los cuales se obtienen a partir del ADEVA antes
mencionado.
Para la concentración 1 se muestran los cálculos detallados en las tablas 4-6 y 4-7; para el resto de
concentraciones ver el anexo 5. El resumen con los resultados de todos los niveles se muestran en
la tablas 4-8, 4-9 y 4-10.
Tabla 4-6. Análisis de varianza de factores anidados y homogéneos para la concentración 1
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Entre grupos
Dentro de los
grupos
Total
0.01681333
0.08176
2
12
0.09857333
14
54
Promedio de
los
cuadrados
0.008406667
0.006813333
F
Valor crítico
para F
1.23 ns
3.89
Tabla 4-7. Resultados de Sr , SR, CVr y CVR para la concentración 1
Valor de Referencia:
2.86
Repetición
1
2
3
4
5
Total
Media
Día 1
2.75
2.77
2.78
2.79
2.80
13.89
2.78
Día 2
2.82
2.82
2.81
2.82
2.82
14.09
2.82
Día 3
2.97
2.96
2.96
2.70
2.71
14.30
2.86
SDCB
SDCW
SDCG
0.0168
0.0818
0.0986
DCMB
DCMW
DCMG
0.0084
0.0068
0.0070
CVr
CVR
Sr
x
Sr
x
0 082
2 82
0 08
2 82
Total
8.54
8.55
8.55
8.31
8.33
42.28
8.46
Media
2.85
2.85
2.85
2.77
2.78
14.09
2.82
Sr
SR
S2I.
0.0825
0.0857
0.0005
2 93
30
Tabla 4-8. Resultados del valor F para los ocho niveles de concentración
Concentración
1
2
3
4
5
6
7
8
F calculada
1.23
0.53
0.04
0.83
3.25
1.14
0.43
0.23
F Tabulada 5%
3.89
3.89
3.89
3.89
3.89
3.89
3.89
3.89
Significancia
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
En la tabla 4-8 se muestra los resultados del estadístico F para el rango de concentraciones de
proteína. Se aceptó la hipótesis nula al 5% para todos los niveles de concentración, puesto que el
valor calculado de F es menor que el valor tabulado al 5%, es decir, la varianza entre grupos (días)
no difiere significativamente de la varianza dentro del grupo (repeticiones). Con la aceptación de
la hipótesis nula en todos los niveles se cumple el criterio de aceptación establecido.
55
Tabla 4-9. Resultados de desviaciones estándar de repetibilidad y reproducibilidad para los
ocho niveles de concentración
Desviación
Desviación estándar
estándar de
de reproducibilidad
repetibilidad (Sr)
(SR)
(r)
(R)
1
0.0825
0.0857
0.2288
0.2375
2
0.0338
0.0310
0.0936
0.0860
3
0.0252
0.0208
0.0699
0.0577
4
0.0204
0.0198
0.0566
0.0550
5
0.0646
0.0855
0.1791
0.2370
6
0.0365
0.0373
0.1011
0.1035
7
0.0395
0.0356
0.1096
0.0986
8
0.0379
0.0327
0.1052
0.0906
Valor menor
0.0204
0.0198
0.2288
0.2375
Valor mayor
0.0825
0.0857
0.0566
0.0550
Concentración
Límite de
Límite de
repetibilidad reproducibilidad
En la tabla 4-9 se observan las desviaciones estándar de repetibilidad (Sr) y reproducibilidad (SR)
para los ocho niveles de concentración, las Sr y SR del método espectroscópico infrarrojo medio
están comprendidas entre el valor menor y el valor mayor de todas las desviaciones típicas de todos
los niveles, es decir, las Sr del método están comprendidas entre 0.0204 y 0.0825 y las SR del
método están comprendidas entre 0.0198 y 0.0857. Dicho en otras palabras, los análisis de proteína
en leche cruda que se hagan por el método infrarrojo en el laboratorio deben tener unas
desviaciones estándar de repetibilidad y reproducibilidad que no se encuentren fuera del rango
antes mencionado.
En la tabla 4-9 también se muestran los resultados de los límites de repetibilidad y reproducibilidad
para cada nivel de concentración, en el caso del primer nivel el límite de repetibilidad es 0.2288, es
decir, este es el valor debajo del cual se debe obtener con una probabilidad de 95%, el valor
absoluto de la diferencia entre dos valores individuales medidos bajo condiciones de repetibilidad.
En el caso del límite de reproducibilidad, el primer nivel tiene un valor de 0.2375, es decir, este es
el valor debajo del cual se debe obtener con una probabilidad del 95%, el valor absoluto de la
diferencia entre dos valores individuales medidos bajo condiciones de reproducibilidad. Este
concepto se aplica para todos los demás niveles de concentración.
56
Tabla 4-10. Resultados de los coeficientes de variación de repetibilidad y reproducibilidad
para los ocho niveles de concentración
Concentración
1
2
3
4
5
6
7
8
Coeficiente de variación de
repetibilidad (
)
2.93
1.06
0.77
0.61
1.91
1.01
1.08
0.99
Coeficiente de variación de
reproducibilidad (
)
3.04
0.97
0.64
0.59
2.53
1.03
0.98
0.86
Para una interpretación porcentual de las desviaciones estándar
Sr y SR se determinó los
coeficientes de variación de repetibilidad CVr y de reproducibilidad CVR; los ocho niveles de
concentración presentaron un CVr y un CVR menores a 5%, indicando un buen grado de
homogeneidad en los valores de la variable y cumpliendo así con el criterio de aceptación
establecido. (Ver tabla 4-10).
4.2
Análisis de resultados de la comparación de los métodos
Se analizó las muestras de leche por los tres métodos analíticos, para el caso de espectroscópico
infrarrojo y ultrasonido los resultados se obtuvieron directamente en los equipos correspondientes,
pero para el método Kjeldahl se realizó los cálculos en base a los datos obtenidos de la valoración.
La tabla 4-11 muestra el peso de leche tomado para las diez muestras y el volumen de ácido
clorhídrico utilizado para cada una de ellas, a partir de estos datos y mediante la ecuación 12 de la
página 38 se determinaron los porcentajes de proteína de todas las muestras, estos resultados se
presentan en la tabla 4-12.
Tabla 4-11. Datos obtenidos de la valoración ácido-base del método Kjeldahl
N° Muestra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Masa leche (g)
5.0583
5.0792
5.1234
5.0490
5.0282
5.0162
5.0486
5.0743
5.0123
5.1153
57
V HCl (ml)
14.3
14.0
14.2
14.7
14.2
13.9
14.0
14.6
14.8
15.4
1
Proteína
NHCl VHCl
38
Masa leche 10
Donde:
NHCl= 0,1241 N
Proteína
1
0 12 1N 1 3ml
0 83g 10
38
Proteína
Proteína
3 13
Tabla 4-12. Porcentaje de proteína a partir del método Kjeldahl
Masa leche
V HCl
(g)
(ml)
1
5.0583
14.3
3.13
2
5.0792
14.0
3.06
3
5.1234
14.2
3.07
4
5.0490
14.7
3.23
5
5.0282
14.2
3.13
6
5.0162
13.9
3.07
7
5.0486
14.0
3.07
8
5.0743
14.6
3.19
9
5.0123
14.8
3.27
10
5.1153
15.4
3.34
N° Muestra
4.2.1
%Proteína
Prueba t para datos emparejados
4.2.1.1 Comparación entre los métodos espectroscópico IR y Kjeldahl
La tabla 4-13 muestra el valor del estadístico t resultante de la comparación de los métodos
espectroscópico IR y Kjeldahl utilizando la ecuación 13 de la página 39.
Puesto que el valor
calculado de t es menor que el valor tabulado se acepta la hipótesis nula, es decir, los métodos no
proporcionan resultados significativamente diferentes al 5%. Por lo tanto no se detecta la presencia
de errores sistemáticos y los errores del experimento se atribuyen a fuentes aleatorias.
58
Tabla 4-13. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl
% Proteína método
% Proteína
espectroscópico IR
Método Kjeldahl
1
3.16
3.13
0.03
2
3.11
3.06
0.05
3
3.10
3.07
0.03
4
3.17
3.23
-0.06
5
3.10
3.13
-0.03
6
3.03
3.07
-0.04
7
3.12
3.07
0.05
8
3.23
3.19
0.04
9
3.32
3.27
0.05
10
3.29
3.34
-0.05
x
3.16
3.16
0.01
s
0.092
0.097
0.045
Lote
g.l
9
t calculada
0.47
t tabulada 95%
2.26
Diferencia
El contraste t para datos emparejados permitió separar la variación o error que existe entre los
diferentes lotes de leche (ya sea por alimentación, temperatura o estado del ganado) y que la
variación existente entre las medidas solo provenga de la diferencia entre métodos y del error
aleatorio que siempre está presente, es decir, esta prueba es independiente de la concentración.
4.2.1.2 Comparación entre los métodos espectroscópico IR y ultrasonido
En la tabla 4-14 se muestra el resultado de la comparación de los métodos Infrarrojo y ultrasonido
utilizando la prueba t para datos emparejados de la página 39, ecuación 13. Ya que el valor
calculado de |t| es menor al valor tabulado se acepta la hipótesis nula, es decir, los métodos no
proporcionan resultados significativamente diferentes al 5%. Por lo tanto no se detecta la presencia
de errores sistemáticos y los errores del experimento se atribuyen a fuentes aleatorias.
59
Tabla 4-14. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-ultrasonido
% Proteína método
% Proteína
espectroscópico IR
método ultrasonido
1
3.16
3.18
-0.02
2
3.11
3.08
0.03
3
3.10
3.14
-0.04
4
3.17
3.20
-0.03
5
3.10
3.14
-0.04
6
3.03
3.07
-0.04
7
3.12
3.16
-0.04
8
3.23
3.21
0.02
9
3.32
3.32
0.00
10
3.29
3.27
0.02
x
3.16
3.18
-0.01
s
0.092
0.078
0.029
Lote
4.2.2
g.l
9
t calculada
-1.54
t tabulada 95%
2.26
Diferencia
Prueba F
4.2.2.1 Comparación entre los métodos espectroscópico IR y Kjeldahl
En la tabla 4-15 se muestra el contraste F para la comparación de los métodos espectroscópico
infrarrojo y Kjeldahl, esta prueba contrasta la diferencia entre estos dos métodos en cuanto a su
precisión. Puesto que el valor calculado de F es menor que su valor tabulado se acepta la hipótesis
nula, es decir, no hay diferencia significativa entre las dos varianzas al 5%, los dos métodos son
igualmente precisos.
Con esto se confirma que las diferencias entre las medidas se deben a errores aleatorios, ya que si
la diferencia hubiera sido superior a 4.03 (valor tabulado al 5%) no se podría atribuir a estos errores
y se debería buscar los posibles errores sistemáticos.
60
Tabla 4-15. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-Kjeldahl
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
s
F calculada
F tabulada 95%
% Proteína método
% Proteína
espectroscópico IR
método Kjeldahl
3.16
3.13
3.11
3.06
3.10
3.07
3.17
3.23
3.10
3.13
3.03
3.07
3.12
3.07
3.23
3.19
3.32
3.27
3.29
3.34
0.092
0.097
1.12
4.03
4.2.2.2 Comparación entre los métodos espectroscópico IR y ultrasonido
En la tabla 4-16 se muestra el resultado del contraste F para la comparación de los métodos
espectroscópico infrarrojo y ultrasonido, en este caso se contrastó estos dos métodos en cuanto a su
precisión, para ello se ocupó la ecuación 14 de la página 41. Puesto que el valor calculado de F es
menor que su valor tabulado se acepta la hipótesis nula, es decir, no hay diferencia significativa
entre las dos varianzas al 5%, esto es que los dos métodos son igualmente precisos. Con esto se
confirma que las diferencias entre las medidas se deben a errores aleatorios.
Tabla 4-16. Resultados de la comparación entre los métodos espectroscópico IR-ultrasonido
Lote
% Proteína método
espectroscópico IR
% Proteína
método ultrasonido
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
s
3.16
3.11
3.10
3.17
3.11
3.03
3.12
3.23
3.32
3.29
0.092
3.18
3.08
3.14
3.20
3.15
3.07
3.16
3.21
3.32
3.27
0.078
1.38
4.03
F calculada
F tabulada 95%
61
4.2.3
Prueba de correlación
En la figura 4-2 se puede observar una correlación que se encuentra entre considerable y muy
fuerte, determinada por el coeficiente de correlación de 0.8883 (Hernández, Fernández, & Baptista,
2010). Para verificar la significancia de la regresión lineal se aplicó el estadístico t para pendiente y
ordenada, a partir de las ecuaciones 15 y 16 de la página 42, además se realizó un análisis de
varianza que corrobore que la relación lineal es significativa.
4.2.3.1 Correlación entre los métodos espectroscópico infrarrojo y Kjeldahl
Correlación de los métodos espectroscópico IR - Kjeldahl
%Proteína (método Kjeldahl)
3.35
3.30
R² = 0.7891
r=0.8883
3.25
y = 0.9411x + 0.1795
3.20
3.15
3.10
3.05
3.00
3.00
3.05
3.10
3.15
3.20
3.25
% Proteína (método espectroscópico IR)
3.30
3.35
Figura 4-2. Curva de correlación de los métodos espectroscópico IR - Kjeldahl
 Pruebas t para pendiente
to
b
0 9 11
CME
Sxx
to
0 0022
00 1
**
ttab 95%= 2.31
ttab 99%= 3.36
 Prueba t para la ordenada
to
a
1
CME n
01 9
x2
Sxx
to
0 0022
0 33 ns
ttab 95%= 2.31
ttab 99%= 3.36
62
1
10
3 1 32
00 1
Tabla 4.17. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple
Fuente de
Suma de
Grados de
Cuadrado
variación
cuadrados
libertad
medio
Regresión
0.067
1
0.07
Error
0.018
8
0.00
Total
0.085
9
Fo
Ftab 95%
Ftab 95%
29.93**
5.32
11.25
Para la regresión entre los métodos Kjeldahl y espectroscópico IR el valor obtenido del estadístico
t para la pendiente es altamente significativo, es decir, es mayor al valor tabulado al 99%, por lo
que se rechaza la hipótesis nula y se dice que la pendiente es significativamente diferente de cero;
por otro lado el valor de t para la ordenada es no significativo, con lo cual se acepta la hipótesis
nula y se dice que la ordenada es significativamente igual a cero y finalmente se determinó que el
valor de F obtenido a partir del análisis de varianza es altamente significativo, los resultados de
estos tres parámetros analizados indican que la relación lineal entre el método espectroscópico
infrarrojo y el método Kjeldahl es significativa.
4.2.3.2 Correlación entre los métodos espectroscópico infrarrojo y ultrasonido
En la figura 4-3 se puede observar una correlación positiva muy fuerte entre los métodos
espectroscópico IR y ultrasonido (Hernández, Fernández, & Baptista, 2010) determinada por un
coeficiente de 0.9637. Al igual que en el caso anterior se verificó la significancia de la regresión
lineal aplicando el estadístico t para la pendiente y la ordenada, además de un análisis de varianza
para la regresión.
Correlación de los métodos espectroscópico IR - ultrasonido
%Proteína (método ultrasonido)
3.35
3.30
3.25
y = 0.8205x + 0.5819
R² = 0.9288
r= 0.9637
3.20
3.15
3.10
3.05
3.00
3.00
3.05
3.10
3.15
3.20
3.25
%Proteína (método espectroscópico IR)
3.30
3.35
Figura 4-3. Curva de correlación de los métodos espectroscópico IR - ultrasonido
63
 Prueba t para la pendiente
to
b
0 820
CME
Sxx
0 000 8
00
to
**
ttab 95%= 2.31
ttab 99%= 3.36
 Prueba t para la ordenada
a
to
1
CME n
0 819
x2
Sxx
to
1
0 000 8 10
2
31
00
2
ns
ttab 95%= 2.31
ttab 99%= 3.36
Tabla 4-18. Análisis de varianza para el modelo de regresión simple
Fuente de
Suma de
Grados de
Cuadrado
variación
cuadrados
libertad
medio
Regresión
0.050
1
0.05
Error
0.005
8
0.00
Total
0.055
9
Fo
Ftab 95%
Ftab 99%
83.67**
5.32
11.25
Para el caso de la comparación infrarrojo-ultrasonido se aceptó la hipótesis nula para la ordenada al
95%, se rechazó la hipótesis nula para la pendiente al 95% y se obtuvo un valor altamente
significativo de F en el análisis de varianza, con lo cual se determina que estos dos métodos tienen
una relación lineal significativa.
En la tabla 4-19 se presenta una tabla comparativa entre los parámetros de linealidad y las pruebas
de hipótesis realizadas para los dos casos de regresión (espectroscópico IR-Kjeldahl y
espectroscópico IR-ultrasonido).
64
Tabla 4-19. Tabla comparativa de parámetros de linealidad
Parámetro
Símbolo
Pendiente
Desviación estándar de la
pendiente
Ordenada al origen
Desviación estándar de la
ordenada
Desviación estándar de la
correlación
Coeficiente de
determinación
Coeficiente de correlación
Estadístico F
Prueba t para hipótesis de la
ordenada
Prueba t para hipótesis de la
pendiente
b
Comparación de los
métodos
espectroscópicoKjeldahl
0.9411
Sb
0.1720
0.0888
a
0.1795
0.6089
Sa
0.5443
0.2809
Sx/y
0.0473
0.0244
R2
0.7891
0.9127
r
F
0.8883
29.93**
0.33 ns
0.9554
83.67**
2.17 ns
t
t
5.47**
Comparación de los
métodos
espectroscópicoultrasonido
0.8119
9.15 **
Como se puede observar en la tabla 4-19 los valores de desviaciones estándar tanto de la pendiente
como de la ordenada y de la correlación son mucho menores en la comparación de los métodos IRultrasonido que IR-Kjeldahl, mostrando una mayor dispersión de datos para esta última.
En
cuanto a la correlación también se observa un mejor coeficiente para la comparación IRultrasonido.
El valor del estadístico F obtenido del análisis de varianza es mucho más alto en el caso de la
comparación IR-ultrasonido, demostrando así una mejor relación lineal que IR-Kjeldahl. Para los
dos tipos de comparaciones (IR-Kjeldahl y IR- ultrasonido) se aceptó la hipótesis nula en el caso de
la ordenada y se la rechazó para la hipótesis de la pendiente. Estas dos condiciones muestran que el
modelo de regresión lineal es significativo para los dos casos.
Por lo mencionado anteriormente se puede decir que la relación entre los métodos instrumentales
(IR-ultrasonido) es mucho mejor que la relación entre un método instrumental-clásico (IRKjeldahl), esto se puede atribuir a que un método clásico como el caso del Kjeldahl consta de
varios pasos (digestión, destilación y valoración) y en cada uno de ellos se puede introducir errores
a menos que exista una gran experticia por parte del analista, además de un material correctamente
calibrado. Es por ello que los métodos instrumentales como el caso del espectroscópico IR son una
65
muy buena opción para laboratorios que necesitan analizar un gran número de muestras con
rapidez, precisión y exactitud.
4.2.4
Comparación entre los métodos espectroscópico infrarrojo, Kjeldahl y ultrasonido
Tabla 4-20. Resultados de los análisis de leche por los tres métodos analíticos
Lote
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
% Proteína
Espectroscópico IR
Kjeldahl
3.16
3.13
3.11
3.06
3.10
3.07
3.17
3.23
3.10
3.13
3.03
3.07
3.12
3.07
3.23
3.19
3.32
3.27
3.29
3.34
Ultrasonido
3.18
3.08
3.14
3.2
3.14
3.07
3.16
3.21
3.32
3.27
Tabla 4-21. Resultados del ADEVA de dos factores con una sola muestra por grupo
Origen de
las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio
de los
cuadrados
Lotes
Métodos
Error
0.20
0.00
0.01
9
2
18
0.02
0.00
0.00
Total
0.22
29
F
27.26 **
1.36 ns
Valor
Probabilidad crítico para
F 95%
0.00
0.28
2.46
3.55
La tabla 4-20 muestra los resultados del análisis de varianza realizado para la comparación de los
tres métodos analíticos: espectroscópico IR, Kjeldahl y ultrasonido. Se utilizó un ADEVA de dos
factores con una sola muestra por grupo debido a que este experimento se ve afectado por los
métodos analíticos empleados y por los diferentes lotes de leche; se determinó diferencia
significativa entre los lotes ya que todos los días la leche tiende a tener una composición diferente
por variaciones en el clima y el alimento del ganado. En cuanto a los métodos el valor calculado de
F es menor a su valor tabulado por lo tanto se acepta la hipótesis nula al 95%, es decir, los métodos
no introducen una fuente de variación significativa en el análisis de diferentes lotes d leche cruda.
En otras palabras en este experimento hay tres fuentes de variación, dos significativas, el error
aleatorio y la variación de los lotes, y la tercera que no es significativa que son los métodos.
66
CAPÍTULO V
5
5.1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Se realizó un estudio comparativo de tres métodos analíticos para determinación de proteína en
leche cruda (espectroscópico infrarrojo medio, Kjeldahl y ultrasonido),
mediante el uso de
herramientas estadísticas se aceptó la hipótesis nula para todas las pruebas realizadas y por lo tanto
se determinó que no existe diferencia significativa al 95% entre los tres métodos.
Validación del método espectroscópico infrarrojo medio
Se validó parcialmente el método normalizado
espectroscópico infrarrojo medio para la
determinación de proteína en leche cruda, usando parámetros de linealidad, exactitud,
recuperabilidad y precisión.
 El coeficiente de correlación del método es 0.9991 y es significativo al 5%, es decir, se
rechaza la hipótesis nula y se demuestra la linealidad del método Infrarrojo espectroscópico
medio.
 De acuerdo al estadístico t, se acepta la hipótesis nula al 1% para los ocho niveles de
concentración, es decir, no existe diferencia significativa entre la media experimental y el
valor conocido del material de referencia certificado. El método espectroscópico infrarrojo
medio es exacto en el rango de concentración de proteína que va desde 2.86% hasta 3.80%.
 Se acepta el criterio de validación para el porcentaje de recuperación en las ocho
concentraciones analizadas, puesto que todas ellas se encuentran en el rango establecido de
95-105%.
 La prueba de precisión realizada a partir de un análisis de varianza de factores totalmente
anidados y homogéneos revela las siguientes conclusiones:

Se acepta la hipótesis nula al 5% para todos los niveles de concentración, es decir,
que no existe diferencia significativa entre la varianza entre grupos (días) y la
varianza dentro del grupo (repeticiones), cumpliendo así el criterio de validación.

Las desviaciones estándar de repetibilidad (Sr) del método Infrarrojo
espectroscópico medio están comprendidas en el rango 0.0204 y 0.0825 y las
desviaciones estándar de reproducibilidad (SR) se encuentran entre 0.0198 y
0.0857.
67

Los coeficientes de variación de repetibilidad y reproducibilidad son menores al
5% en todos los niveles de concentración, lo que indica un buen grado de
homogeneidad de los valores y se cumple con el criterio de validación establecido.
Por los puntos antes mencionado el método Infrarrojo espectroscópico medio es preciso en
el rango de concentración de proteína que va desde 2.82% hasta 3.82%
Comparación de los métodos
Comparación de los métodos espectroscópico IR y Kjeldahl
 De acuerdo al estadístico t para datos emparejados se acepta la hipótesis nula al 5%, es
decir, los métodos no proporcionan resultados significativamente diferentes. El método
Kjeldahl es igualmente exacto que el método validado espectroscópico infrarrojo.
 La prueba F para la comparación de varianzas de estos dos métodos indica que el valor
calculado de F es menor que su valor tabulado por lo que se acepta la hipótesis nula, es
decir, no hay diferencia significativa entre las dos varianzas al 5%, el método Kjeldahl es
igualmente preciso que el método validado espectroscópico infrarrojo.
 El estadístico t aplicado a la pendiente y la ordenada muestra la existencia de una relación
lineal significativa entre estos dos métodos, rechazando la hipótesis nula en el caso de la
pendiente y aceptándola para la ordenada.
 A partir del análisis de varianza para la regresión se comprueba la existencia de una
relación lineal significativa entre los dos métodos, con un valor de F altamente
significativo.
Comparación de los métodos espectroscópico infrarrojo y ultrasonido
 Se acepta la hipótesis nula al 5% usando el estadístico t para datos emparejados, es decir,
los métodos no proporcionan resultados significativamente diferentes, dicho en otros
términos el método Ultrasonido es igualmente exacto que el método validado Infrarrojo
espectroscópico medio.
 Conforme indica la prueba F para comparación de varianzas, el valor calculado de F es
menor que su valor tabulado por lo que se acepta la hipótesis nula, es decir, no hay
diferencia significativa entre las dos varianzas al 5%, por lo tanto el método Ultrasonido es
igualmente preciso que el método validado Infrarrojo medio.
 El contraste t aplicado a la pendiente y ordenada muestra que la relación lineal entre los
métodos espectroscópico infrarrojo y ultrasonido es significativa, rechazando la hipótesis
nula en el caso de la pendiente y aceptándola para la ordenada.
68
 Mediante el análisis de varianza para la regresión se comprueba la existencia de una
relación lineal significativa entre los dos métodos, con un valor de F altamente
significativo.
Comparación de los métodos espectroscópico infrarrojo-Kjeldahl-ultrasonido
 De acuerdo al análisis de varianza de dos factores con una sola muestra por grupo, los
métodos espectroscópico IR medio, Kjeldahl y ultrasonido no introducen una fuente de
variación significativa en el análisis de diferentes lotes de leche cruda, usando un nivel de
significancia del 5%.
5.2
Recomendaciones
 Se recomienda el uso del equipo MilkoScan FT+ para el análisis de proteína en leche, ya
que es un equipo confiable, rápido, exacto y preciso,
según lo demostrado en esta
investigación. Además va acorde con los requerimientos de las industrias lácteas y centros
de acopio que deben realizar grandes cantidades de análisis de leche por día y asegurar que
el pago a los proveedores sea justo.
 Realizar más estudios para determinación de proteína en leche por el método
espectroscópico infrarrojo medio, para corroborar la fiabilidad de los resultados y que
pueda ser incluido como otro método oficial en la normativa INEN 16 para determinación
de proteína en leche.
 Se recomienda realizar más investigaciones sobre el uso de métodos instrumentales en la
industria alimentaria, ya que al contrario de los métodos tradicionales poseen ventajas
como la rapidez, software de fácil manejo, sencillo tratamiento de la muestra antes del
análisis y menor desviación estándar en sus mediciones.
 Realizar estudios comparativos entre los resultados del equipo MilkoScan FT+ y los
métodos tradicionales para otros parámetros fisicoquímicos de la leche como son la grasa,
lactosa, sólidos totales, sólidos no grasos y caseína, con el fin de demostrar que existe
confiabilidad en los datos obtenidos, al igual que en el caso de la proteína.
 Seguir correctamente el protocolo de preparación de muestras de leche (que consta de
calentamiento y homogenización) para el método espectroscópico infrarrojo medio en el
equipo MilkoScan FT+ ya que este es el punto crítico para un buen resultado.
 Utilizar material de vidrio calibrado en todas las mediciones, especialmente en el método
Kjeldahl para evitar la introducción de errores sistemáticos
69
 Se recomienda el calibrado semanal del analizador EKOMILK (método ultrasonido),
puesto que en esta investigación se pudo evidenciar que es un equipo muy sensible a
movimientos y que brinda resultados exactos y precisos siempre y cuando esté
perfectamente calibrado.
 Realizar una correcta limpieza de los equipos de medición rápida EKOMILK y
MILKOSCAN FT+ para evitar que los residuos de leche puedan afectar las nuevas
mediciones.
 Llevar controles rigurosos de la temperatura del baño térmico para asegurar una correcta
homogenización de las muestras de leche antes del análisis por cualquier método analítico.
 Llevar controles de la temperatura de la refrigeradora para asegurar que las muestras antes
del análisis se encuentren en un rango de temperatura de 2°C-8°C.
70
6
BIBLIOGRAFÍA
Alais. (1985). Ciencia de la Leche. En Alais, Ciencia de la Leche (pág. 199). Barcelona: Editarial
Reverté. S.A .
COFEPRIS, C. F. (16 de Febrero de 2011). Comisión de Control Analítico y Ampliación de
Cobertura. Criterios para la Validación de Métodos Fisicoquímicos . México .
Chen, A. O., Chen, Y. S., Chen, Y. S., & Hsieh, N. (1994). Quantitative analysis of composition by
near infrared spectroscopy and price estimation on raw bovine milk. Journal Of The
Chinese Agricultural Chemical Society 32, 384-394.
Eurachem. (Noviembre de 2005). Métodos Analíticos Adecuados a su Propósito. Guía de
Laboratorio para Validación de Métodos y Temas Relacionados, 2 . México.
FOSS, L. I. (2015). FOSS. Recuperado el 23 de Julio de 2014, de FOSS: http://www.fossanalytical.com.ar/industry-solution/products/winisi/
García Martínez, E., & Fernández Segovia, I. (s.f.). Determinación de proteínas de un alimento por
el método Kjeldahl, valoración con un ácido fuerte. Repositorio Institucional de la
Universitat Politécnica de Valencia. Recuperado el 19 de Abril de 2014, de RiuNet:
http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/16338/Determinaci%C3%B3n%20de%20pr
oteinas.pdf?sequence=1
González Martínez, G. (s.f.). Fundamentos físicos del ultrasonido. Instituto Universitario de la Paz .
Recuperado
el
18
de
Abril
de
2014,
de
Unipaz
:
http://www.unipaz.edu.co/escuelaiai/Pagina%20web%20IAI/CD%20Publicaci%C3%B3n/2
do%20Congreso%20de%20Desarrollo%20Agroindustrial%20pdf/ULTRASONIDO%20ESTAB
ILIZACI%C3%93N%20-GERARDO%20GONZALEZ.pdf
Gutiérrez, H., & De La Vara, R. (2004). Análisis y diseño de experimentos. (págs. 417-429). México:
McGrawHill.
Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, M. d. (2010). Métodología de la Investigación. (págs.
311-312). México: Mc Graw Hill.
INEN. (2007). Validación de métodos analíticos físico-químicos. (págs. 30-31). Quito.
INEN. (2015). Servicio Ecuatoriano de Normalización. Obtenido de Servicio Ecuatoriano de
Normalización: http://normaspdf.inen.gob.ec/pdf/nte/9-5.pdf
ISO, O. I. (2005). Norma Internacional ISO/IEC 17025. Requisitos generales para la competencia de
los laboratorios de ensayo y de calibración. Suiza .
Jiménez, A. (2007). Identificación de harinas de yuca con alto contenido proteico mediante
espectroscopia de infrarrojo cercano. Universidad Nacional de Colombia. Recuperado el
71
18
de
Marzo
de
2015,
de
http://www.bdigital.unal.edu.co/726/1/07406501.2007.pdf
Bilioteca
digital:
Kuehl, R. (2001). Diseño de Experimentos . (págs. 243-245). México : Thomson .
López Bautista, C. F. (2001). Curvas de calibración y validación por espectroscopia en el infrarrojo
cercano (EIC) para leches fluidas. Tesis de Grado. Biblioteca Digital Zamorano. Obtenido
de
Biblioteca
Digital
Zamorano:
http://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/1334/1/T1320.pdf
Mayorga, D. O. (2014). Estructura de macromoléculas. Universidad de Granada . Recuperado el 19
de
Marzo
de
2015,
de
Facultad
de
Ciencias:
http://www.ugr.es/~olopez/estruct_macromol/IR/FTIR.pdf
Miller, J., & Miller, J. (2002). Estadística y Quimiometría para Química Analítica. (págs. 3-5).
Madrid: Prentice Hall.
Miller, J., & Miller, J. (2002). Estadística y Quimiometría para Química Analítica. (págs. 130-135).
Madrid: Prentice Hall .
Miller, J., & Miller, J. (2002). Estadística y Quimiometría para Química Analítica . (págs. 43-55).
Madrid : Prentice Hall .
Munguía Ortega, J. L. (2010). Manual de procedimientos para análisis de calidad de la leche.
Cuenta reto del milenio.
Obtenido de Cuenta reto
del milenio:
http://www.cuentadelmilenio.org.ni/cedoc/02negrural/02%20Conglomerado%20Pecuari
o/05%20Manuales/20%20Manual%20de%20Procedimientos%20para%20Analisis%20de%
20calidad%20de%20la%20Leche.pdf
Ministerio de Agricultura, G. A. (4 de Septiembre de 2013). Acuerdo Ministerial 394. Obtenido de
Balcón
de
servicios
MAGAP:
http://balcon.magap.gob.ec/mag01/pdfs/aministerial/2013/2013_394.pdf
OAE. (06 de Mayo de 2011). Guía para la Validación de Métodos de Ensayo en Laboratorio
Clínicos. Pichincha, Ecuador. Recuperado el 11 de Abril de 2014, de oae Organismo de
Acreditación Ecuatoriano.
Ortiz Ramírez, A. (2009). Determinación de los componentes y adulteración de la leche empleando
espectroscopía FTIR. Tesis de grado de maestría. Repositorio electrónico del Instituto
Politécnico Nacional . Obtenido de Repositorio electrónico del Instituto Politécnico
Nacional
:
http://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/6160/1490_tesis_Febrero_2010_16683
49377.pdf?sequence=1
Pauta Zaruma, A. S. (2015). Calibración y validación del equipo milkoscan ft1 para la
determinación de parámetros fisicoquímicos en leche cruda en la industria de lácteos San
Antonio C.A. Tesis de grado. Repositorio Universidad de Cuenca. Obtenido de Repositorio
Universidad
de
Cuenca:
http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/21765/1/TESIS.pdf
72
Pineda, C., Bernal, A., Espinosa, R., Hernández, C., Marín, N., & Peña, A. (25 de Febrero de 2009).
Principios físicos básicos del ultrasonido. SOCHIRE, Sociedad Chilena de Reumatología.
Recuperado el 17 de Abril de 2014, de SOCHIRE: http://www.sochire.cl/bases/r-384-11343744018.pdf
Primo Yúfera, E. (1998). La leche y los productos lácteos. (págs. 343-349). Madrid: Síntesis S.A.
Rubinson, K., & Rubinson, J. (2001). Análisis Instrumental . (págs. 23-24). Madrid: Prentice Hall.
Santos, E., Cancino, N., Yenque, J., Ramírez, D., & Palomino, M. (2005). El Ultrasonido y su
Aplicación. Revista de la Facultad de Ingeniería Industrial , 25-27.
Skoog, D., Holler, J., & Nieman, T. (2001). Principios de Análisis Instrumental. (págs. 423-424).
Madrid: McGraw Hill.
Skoog, West, Holler, & Crouch. (2005). Fundamentos de Química Analítica . (págs. 442-444).
México : Thomson.
UNAM, D. d. (s.f.). Química Orgánica, FQ, UNAM. Recuperado el 22 de Julio de 2014, de Química
Orgánica, FQ, UNAM: http://organica1.org/1411/1411_ir.pdf
Wade, J. (2004). Química Orgánica. (págs. 496-498). Madrid: Pearson .
Wilson, J., Buffa, A., & Lou, B. (2007). Física (Sexta edición ed.). Juárez: Pearson.
Zafra, I. (2014). Potencial de datos espectrales NIRS "On-site" para la detección de desviaciónes de
producto en leche respecto al estándar de calidad y seguridad. Tesis de grado de
maestría. Repositorio Universidad de Oviedo . Obtenido de Repositorio Universidad de
Oviedo
:
http://digibuo.uniovi.es/dspace/bitstream/10651/27953/6/TFM_Isabel%20Zafra%20Chill
eron.pdf
73
7
ANEXOS
Anexo 1. Certificado del material de referencia
74
75
76
Anexo 2. Tabla de la distribución t
Valor de t para un intervalo de
90%
95%
98%
99%
confianza de valor crítico de |t| para
0.10
0.05
0.02
0.01
1
6.31
12.71
31.82
63.66
2
2.92
4.30
6.96
9.92
3
2.35
3.18
4.54
5.84
4
2.13
2.78
3.75
4.60
5
2.02
2.57
3.36
4.03
6
1.94
2.45
3.14
3.71
7
1.89
2.36
3.00
3.50
8
1.86
2.31
2.90
3.36
9
1.83
2.26
2.82
3.25
10
1.81
2.23
2.76
3.17
12
1.78
2.18
2.68
3.05
14
1.76
2.14
2.62
2.98
16
1.75
2.12
2.58
2.92
18
1.73
2.10
2.55
2.88
20
1.72
2.09
2.53
2.85
30
1.70
2.04
2.46
2.75
50
1.68
2.01
2.40
2.68
∞
1.64
1.96
2.33
2.58
valores de P de número de grados de
libertad
Los valores críticos de |t| son adecuados para un contraste de dos colas. Para un contraste
de una cola el valor se toma de la columna para dos veces el valor de P deseado, es decir,
para un contraste de una cola, P=0.05, 5 grados de libertad, el valor crítico se lee de la
columna P=0.10 y es igual a 2.02. Tomado de (Miller & Miller, 2002)
77
Anexo 3. Valores críticos de F para un contraste de una cola (P=0.05)
ν2
ν1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
15
20
1
161.4
199.5
215.7
224.6
230.2
234.0
236.8
238.9
240.5
241.9
243.9
245.9
248.0
2
18.51
19.00
19.16
19.25
19.30
19.33
19.35
19.37
19.38
19.40
19.41
19.43
19.45
3
10.13
9.552
9.277
9.117
9.013
8.941
8.887
8.845
8.812
8.786
8.745
8.703
8.660
4
7.709
6.944
6.591
6.388
6.256
6.163
6.094
6.041
5.999
5.964
5.912
5.858
5.803
5
6.608
5.786
5.409
5.192
5.050
4.950
4.876
4.818
4.772
4.735
4.678
4.619
4.558
6
5.987
5.143
4.757
4.534
4.387
4.284
4.207
4.147
4.099
4.060
4.000
3.938
3.874
7
5.591
4.737
4.347
4.120
3.972
3.866
3.787
3.726
3.677
3.637
3.575
3.511
3.445
8
5.318
4.459
4.066
3.838
3.687
3.581
3.500
3.438
3.388
3.347
3.284
3.218
3.150
9
5.117
4.256
3.863
3.633
3.482
3.374
3.293
3.230
3.179
3.137
3.073
3.006
2.936
10
4.956
4.103
3.708
3.478
3.326
3.217
3.135
3.072
3.020
2.978
2.913
2.845
2.774
11
4.844
3.982
3.587
3.357
3.204
3.095
3.012
2.948
2.896
2.854
2.788
2.719
2.646
12
4.747
3.885
3.490
3.259
3.106
2.996
2.913
2.849
2.796
2.753
2.687
2.617
2.544
13
4.667
3.806
3.411
3.179
3.025
2.915
2.832
2.767
2.714
2.671
2.604
2.533
2.459
14
4.600
3.739
3.344
3.112
2.958
2.848
2.764
2.699
2.646
2.602
2.534
2.463
2.388
15
4.543
3.682
3.287
3.056
2.901
2.790
2.707
2.641
2.588
2.544
2.475
2.403
2.328
16
4.494
3.634
3.239
3.007
2.852
2.741
2.657
2.591
2.538
2.494
2.425
2.352
2.276
17
4.451
3.592
3.197
2.956
2.810
2.699
2.614
2.548
2.494
2.450
2.381
2.308
2.230
18
4.414
3.555
3.160
2.928
2.773
2.661
2.577
2.510
2.456
2.412
2.342
2.269
2.191
19
4.381
3.522
3.127
2.895
2.740
2.628
2.544
2.477
2.423
2.378
2.308
2.234
2.155
20
4.351
3.493
3.098
2.866
2.711
2.599
2.514
2.447
2.393
2.348
2.278
2.203
2.124
ν1= Número de grados de libertad del numerador
ν2= Número de grados de libertad del denominador
Tomado de (Miller & Miller, 2002)
78
Anexo 4. Resultados de exactitud para las concentraciones 2-7
Concentración 2
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.11
3.17
3.17
2
3.17
3.17
3.21
3
3.21
3.21
3.21
4
3.22
3.22
3.22
5
3.22
3.22
3.23
Media
3.19
3.20
3.21
Media total
3.20
79
Concentración 3
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.23
3.23
3.24
2
3.28
3.28
3.28
3
3.29
3.29
3.29
4
3.29
3.29
3.29
5
3.29
3.29
3.30
Media
3.28
3.28
3.28
Media total
3.28
80
Concentración 4
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.36
3.39
3.36
2
3.37
3.40
3.36
3
3.36
3.39
3.36
4
3.37
3.40
3.37
5
3.38
3.32
3.37
Media
3.37
3.38
3.36
Media total
3.37
81
Concentración 5
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.33
3.34
3.48
2
3.35
3.34
3.49
3
3.35
3.35
3.49
4
3.36
3.34
3.49
5
3.37
3.35
3.24
Media
3.35
3.34
3.44
Media total
3.38
82
Concentración 6
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.57
3.57
3.57
2
3.57
3.64
3.64
3
3.57
3.65
3.64
4
3.64
3.65
3.64
5
3.65
3.65
3.65
Media
3.60
3.63
3.63
Media total
3.62
83
Concentración 7
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.58
3.59
3.6
2
3.59
3.59
3.67
3
3.67
3.65
3.66
4
3.66
3.66
3.67
5
3.67
3.68
3.67
Media
3.63
3.63
3.65
Media total
3.64
84
Concenetración 8
Valor de referencia:
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
1
3.77
3.78
3.78
2
3.77
3.78
3.83
3
3.84
3.84
3.85
4
3.84
3.85
3.84
5
3.86
3.86
3.86
Media
3.82
3.82
3.83
Media total
3.82
85
Anexo 5. Resultados de precisión para las concentraciones 2-7
CONCENTRACIÓN 2
Valor de Referencia:
3.18
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.11
3.17
3.17
9.45
3.15
2
3.17
3.17
3.21
9.55
3.18
3
3.21
3.21
3.21
9.63
3.21
4
3.22
3.22
3.22
9.66
3.22
5
3.22
3.22
3.23
9.67
3.22
Total
15.93
15.99
16.04
47.96
15.99
Media
3.19
3.20
3.21
9.59
3.20
SDCB
0.0012
DCMB
0.0006
Sr
0.0338
SDCW
0.0137
DCMW
0.0011
SR
0.0310
SDCG
0.0149
DCMG
0.0011
S2I.
-0.0002
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
15.93
3.186
0.00223
Día 2
5
15.99
3.198
0.00067
Día 3
5
16.04
3.208
0.00052
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
0.00121333
2
0.000606667
los grupos
0.01368
12
0.00114
Total
0.01489333
14
Origen de
las
variaciones
Promedio de
los
F
Probabilidad
0.53
0.60
cuadrados
Valor crítico
para F
Entre
grupos
Dentro de
86
3.89
CONCENTRACIÓN 3
Valor de Referencia:
3.29
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.23
3.23
3.24
9.70
3.23
2
3.28
3.28
3.28
9.84
3.28
3
3.29
3.29
3.29
9.87
3.29
4
3.29
3.29
3.29
9.87
3.29
5
3.29
3.29
3.30
9.88
3.29
Total
16.38
16.38
16.40
49.16
16.39
Media
3.28
3.28
3.28
9.83
3.28
SDCB
0.0001
DCMB
0.00003
Sr
0.0252
SDCW
0.0076
DCMW
0.0006
SR
0.0208
SDCG
0.0077
DCMG
0.0005
S2I.
-0.0002
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
16.38
3.276
0.00068
Día 2
5
16.38
3.276
0.00068
Día 3
5
16.4
3.28
0.00055
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
5.3333E-05
2
2.6667E-05
0.00764
12
0.00063667
0.00769333
14
Origen de
las
variaciones
Promedio
de los
Valor
F
Probabilidad crítico para
cuadrados
F
Entre
grupos
Dentro de
los grupos
Total
87
0.04
0.96
3.89
CONCENTRACIÓN 4
Valor de Referencia:
3.36
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.36
3.39
3.36
10.11
3.37
2
3.37
3.40
3.36
10.13
3.38
3
3.36
3.39
3.36
10.11
3.37
4
3.37
3.40
3.37
10.14
3.38
5
3.38
3.32
3.37
10.07
3.36
Total
16.84
16.90
16.82
50.56
16.85
Media
3.37
3.38
3.36
10.11
3.37
SDCB
0.0007
DCMB
0.0003
Sr
0.0204
SDCW
0.0050
DCMW
0.0004
SR
0.0198
SDCG
0.0057
DCMG
0.0004
S2I.
-0.00002
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
16.84
3.368
7E-05
Día 2
5
16.9
3.38
0.00115
Día 3
5
16.82
3.364
3E-05
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
0.00069333
2
0.000346667
los grupos
0.005
12
0.000416667
Total
0.00569333
14
Origen de
las
variaciones
Promedio de
los
Valor
F
Probabilidad crítico para
cuadrados
F
Entre
grupos
Dentro de
88
0.83
0.46
3.89
CONCENTRACIÓN 5
Valor de Referencia:
3.38
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.33
3.34
3.48
10.15
3.38
2
3.35
3.34
3.49
10.18
3.39
3
3.35
3.35
3.49
10.19
3.40
4
3.36
3.34
3.49
10.19
3.40
5
3.37
3.35
3.24
9.96
3.32
Total
16.76
16.72
17.19
50.67
16.89
Media
3.35
3.34
3.44
10.13
3.38
SDCB
0.0272
DCMB
0.0136
Sr
0.0646
SDCW
0.0501
DCMW
0.0042
SR
0.0855
SDCG
0.0772
DCMG
0.0055
S2I.
0.0031
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
16.76
3.352
0.00022
Día 2
5
16.72
3.344
3E-05
Día 3
5
17.19
3.438
0.01227
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
0.02716
2
0.01358
los grupos
0.05008
12
0.004173333
Total
0.07724
14
Origen de
las
variaciones
Promedio de
los
Valor
F
Probabilidad crítico para
cuadrados
F
Entre
grupos
Dentro de
89
3.25
0.07
3.89
CONCENTRACIÓN 6
Valor de Referencia:
3.6
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.57
3.57
3.57
10.71
3.57
2
3.57
3.64
3.64
10.85
3.62
3
3.57
3.65
3.64
10.86
3.62
4
3.64
3.65
3.64
10.93
3.64
5
3.65
3.65
3.65
10.95
3.65
Total
18
18.16
18.14
54.3
18.10
Media
3.60
3.63
3.63
10.86
3.62
SDCB
0.0030
DCMB
0.0015
Sr
0.0365
SDCW
0.0160
DCMW
0.0013
SR
0.0373
SDCG
0.0190
DCMG
0.0014
S2I.
0.0001
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
18
3.6
0.0017
Día 2
5
18.16
3.632
0.00122
Día 3
5
18.14
3.628
0.00107
Origen de las
Suma de
Grados de
Promedio de
variaciones
cuadrados
libertad
los cuadrados
Entre grupos
0.00304
2
0.00152
grupos
0.01596
12
0.00133
Total
0.019
14
Dentro de los
90
F
Probabilidad
1.14
0.35
Valor crítico
para F
3.89
CONCENTRACIÓN 7
Valor de Referencia:
3.63
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.58
3.59
3.6
10.77
3.59
2
3.59
3.59
3.67
10.85
3.62
3
3.67
3.65
3.66
10.98
3.66
4
3.66
3.66
3.67
10.99
3.66
5
3.67
3.68
3.67
11.02
3.67
Total
18.17
18.17
18.27
54.61
18.20
Media
3.63
3.63
3.65
10.922
3.64
SDCB
0.0013
DCMB
0.0007
Sr
0.0395
SDCW
0.0188
DCMW
0.0016
SR
0.0356
SDCG
0.0201
DCMG
0.0014
S2I.
-0.0003
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
18.17
3.634
0.00203
Día 2
5
18.17
3.634
0.00173
Día 3
5
18.27
3.654
0.00093
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
0.00133333
2
0.000666667
los grupos
0.01876
12
0.001563333
Total
0.02009333
14
Origen de
las
variaciones
Promedio de
los
Valor
F
Probabilidad crítico para
cuadrados
F
Entre
grupos
Dentro de
91
0.43
0.66
3.89
CONCENTRACIÓN 8
Valor de Referencia:
3.8
Repetición
Día 1
Día 2
Día 3
Total
Media
1
3.77
3.78
3.78
11.33
3.78
2
3.77
3.78
3.83
11.38
3.79
3
3.84
3.84
3.85
11.53
3.84
4
3.84
3.85
3.84
11.53
3.84
5
3.86
3.86
3.86
11.58
3.86
Total
19.08
19.11
19.16
57.35
19.12
Media
3.82
3.82
3.83
11.47
3.82
SDCB
0.0007
DCMB
0.0003
Sr
0.0379
SDCW
0.0173
DCMW
0.0014
SR
0.0327
SDCG
0.0179
DCMG
0.0013
S2I.
-0.0004
Análisis de varianza de factores anidados
Resumen
Grupos
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Día 1
5
19.08
3.816
0.00183
Día 2
5
19.11
3.822
0.00152
Día 3
5
19.16
3.832
0.00097
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
0.00065333
2
0.000326667
los grupos
0.01728
12
0.00144
Total
0.01793333
14
Origen de
las
variaciones
Promedio de
los
Valor
F
Probabilidad crítico para
cuadrados
F
Entre
grupos
Dentro de
92
0.23
0.80
3.89
Anexo 6. Fotos de la investigación
Equipo MilkoScan FT+
Equipo Ultrasonido
Equipo Kjeldahl
93
Anexo 7. Certificado de traducción del resumen por un experto en el idioma
94
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