TP 02 Hierro en Alimentos - Sistema educativo virtual UNLP

Universidad Nacional de La Plata
Licenciatura en Química
Química Analítica III
TP 2
Determinación Espectrofotométrica de Hierro
en Alimentos
Uno de los temas de mayor interés en las ciencias de la salud y en la química bioinorgánica es el
comportamiento del hierro en los sistemas biológicos. El déficit de hierro es un problema usual en la
dieta humana. Este elemento cumple una labor importantísima en el organismo dado que transporta el
oxigeno en los glóbulos rojos. También es un componente estructural de la mioglobina muscular y es
imprescindible en el aprovechamiento de las vitaminas del grupo B. De ahí surge el interés por
conocer la disponibilidad de hierro en los alimentos. Su déficit provoca Anemia Ferropénica, muy
común en niños con baja calidad alimentaria, y en las últimas semanas de embarazo donde aumentan
las necesidades de hierro. También aumenta el requerimiento de hierro en la dieta si consumimos café
o alcohol en exceso ya que éstos disminuyen su absorción. Por el contrario, la vitamina C mejora la
absorción. El aporte mínimo recomendado es de 10 a 15 mg/día. Las principales fuentes de hierro son:
carnes, hígado, verduras verdes, cereales integrales, frutos secos y levaduras.
Este trabajo experimental consiste en investigar las cantidades relativas de hierro que se encuentran
presentes en vegetales de consumo habitual. Para ello utilizaremos medidas espectrofotométricas
cuyos principios ya venimos estudiando. Para determinar un compuesto por espectrofotometría el
mismo debe absorber luz de alguna longitud de onda. En el caso ideal habrá una longitud de onda a la
que solamente la sustancia que nos interesa absorbe mientras que los otros componentes de la muestra
no. Sin embargo ésto no ocurre con frecuencia y por ello se deben realizar tratamientos y/o establecer
condiciones que determinen la especificidad requerida para el compuesto que nos interesa y que
discrimine a todos aquellos que puedan resultar interferentes. Los tratamientos pueden involucrar
digestiones, calcinaciones, precipitaciones, extracciones, etc., mientras que las variables que suelen
manejarse para lograr las condiciones adecuadas son pH, potencial redox del medio (medio oxidante o
medio reductor), ligandos para formar complejos específicos. Frecuentemente nos encontraremos con
técnicas en las que se debe realizar mas de un tratamiento y controlar mas de una variable para obtener
la selectividad necesaria, y es bien preciado por los analíticos disponer de técnicas que resulten
específicas con pocos pasos de pretratamiento de muestra y manejo de condiciones.
Siempre se debe realizar un blanco, es decir, medir la absorbancia de una solución conteniendo todos
los reactivos excepto la alícuota conteniendo el analito, que es reemplazado por una alícuota igual de
agua. Ésto se debe a que los reactivos pueden tener cierta absorbancia residual, ya sea por
interferencia, por diferencias en el índice de refracción, bien porque los reactivos tienen cierta
concentración del analito que intentamos determinar. La absorbancia del blanco se resta a todas las
absorbancias medidas antes de realizar los cálculos.
Para calibrar el instrumento se utilizará una serie de Soluciones Patrón, mediante la cual se
establecerá la correspondiente curva de calibración. Los patrones deben prepararse de la misma forma
que la muestra problema, y debe cumplirse la ley de Beer en el intervalo de concentraciones de los
patrones. Para que la medida sea válida la absorbancia de la muestra debe caer dentro del rango de
absorbancias de los patrones.
Si la muestra y los patrones se preparan de la misma manera y se llevan al mismo volumen final, la
cantidad de sustancia a determinar en la muestra se calcula utilizando la ecuación de la recta de
regresión de la curva de calibración.
Cuanto mas compleja es la muestra, más difícil será preparar soluciones de calibración similares
respecto de su matriz y a las especies potencialmente interferentes. El método de calibración por
sobreagregados asegura que los efectos de matriz y de los interferentes esten controlados. El efecto de
matriz podemos definirlo como el cambio que experimenta una señal analítica debido a todo lo que
hay en la muestra excepto el analito.
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El supuesto subyacente del método de sobreagragado o adición de patrón es que la matriz ejerce el
mismo efecto sobre el mismo analito añadido que sobre el que hay en la muestra problema. Este
método consiste en añadir cantidades conocidas de un analito al problema, cuyo contenido se quiere
determinar. A partir del aumento de la señal se deduce cuanto analito había en la muestra. Este método
requiere una respuesta lineal frente al analito.
La ecuación de la
[x]i
Ix
=
Adición de patrón
[s]f + [x]f
I s+x
Donde:
[x]i es la concentración del analito en la disolución inicial.
[s]f es la concentración de patrón en la disolución final.
[x]f es el patrón en la disolución final.
Ix es señal de la disolución inicial.
I s+x es señal de la disolución final.
Procedimiento gráfico para la determinación mediante sobreagregado de patrón
Se graficará la señal analítica respecto a la concentración de patrón añadido después de haber sido
mezclado con la muestra. La abscisa en el origen de la recta extrapolada con signo cambiado es la
concentración desconocida después de diluir la muestra al volumen final. El intervalo más útil de
adiciones de patrón debe aumentar la señal analítica entre 1,5 y 3 veces el valor original.
Los puntos tomados deben ajustarse por cuadrados mínimos. La incertidumbre de la abscisa en el
origen es:
Desviación estándar de [X]f ═ Sy/m √ [1/n + <y>2/(m2∑ (xi -<x>)2)]
Sabiendo que:
<y>= 1/n ∑ yi
y
Donde:
Sy es la desviación estándar de y.
<x>= 1/n ∑ xi
m es la pendiente de la recta.
n es el número de puntos.
<y> es el valor medio de los datos y.
<x> es el valor medio de los datos x.
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Parte Experimental
Este método se basa en la reacción del Fe (II) con o-fenantrolina para dar un complejo intensamente
coloreado. Puede utilizarse para efectuar determinaciones de Fe en alimentos tales como brócoli,
porotos, coliflor, espinaca, acelga, nueces, etc.. El Fe (III) se reduce a Fe (II) con hidroquinona y luego
se forma el complejo con la o-fenantrolina :
PROCEDIMIENTO
a) Pesar (exactamente) 5 o 6 g de muestra licuada o picada en un crisol de porcelana tarado.
b) Colocar el crisol en un triangulo de pipas bajo campana y con un mechero Bunsen calentar
suavemente para secar la muestra evitando ebulliciones y/o proyecciones. Una vez seco
aumentar la llama y calcinar la muestra. El residuo negro debería convertirse en ceniza blanca.
Dejar enfriar.
c) Con el crisol frío agregar unos ml de HCl 2M y disolver las cenizas. Filtrar la mezcla
utilizando un embudo pequeño. Recoger el filtrado en un matraz de 10ml y llevar a volumen.
d) En seis matraces de 10ml agregar:
- 0.71g de citrato trisódico dihidrato
- 2.00 ml de la disolución obtenida de las cenizas en 5 de ellos y en uno 2.00 ml de
AD (blanco)
- 4 ml de agua destilada y disolver el citrato
- 0.20 ml de solución de hidroquinona de 10 g/l
- 0.30 ml de solución de o-fenantrolina. (2.5 g en 100 ml de etanol y 900 ml de agua).
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e) Agregar a los matraces los siguientes volúmenes de solución patrón de Fe (II) de 0.04
g/l:0.0, 0.25, 0.50 y 0.75 ml. Llevar a volumen con agua destilada, homogeneizar y dejar en reposo 15
minutos para que se desarrolle el color.
f) Medir la absorbancia de las soluciones a 512 nm, en una celda de 1 cm.
g) Restar la absorbancia del blanco de todas las lecturas y graficar A vs. Sobreagregado de Fe.
h) Calcular el % en peso de Fe en el alimento.
i) Calcular la incertidumbre del dato obtenido del gráfico.
Preguntas Complementarias
a) Por qué otro método podría determinar el contenido de Fe de la muestra?
b) ¿Qué cantidad de espinaca considera que debería consumirse para cumplir con los requerimientos
diarios de Fe?
b) Explique claramente que diferencias existen entre calibración “externa” y “por sobreagregado”.
Para que se utilizan y en que casos se aplican.
Ejercicio Relacionado
A fin de analizar el contenido de Na+ de una muestra de suero sanguíneo, se tomaron alícuotas de 5
ml de la muestra y se las colocaron en 4 matraces de 50ml y se los numeró del 1 al 4. Posteriormente
se adicionaron cantidades crecientes (0ml, 2ml, 3ml, 5ml) de NaCl patrón de concentración 2 N y se
llevó a volumen con agua bidestilada. Luego de una correcta agitación se procedió a medir las
absorbancias de cada uno y se obtuvieron los siguientes dato:
V (ml)
Abs
0
0.352
2
0.435
3
0.534
5
0.751
Hallar la concentración original de Na+ en la muestra.
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