Manual Laboratorio Bioquimica Agroindustrial

unlversldad naclonal del CenLro del ÞerulaculLad de lngenlerla y Clenclas Pumanas Lscurtn ÞnorrsìoNnt br INcrNìrnín AcnoìNbustnìnt Manua| de Laborator|o IOQUÍMICA DE RODUCTOS GROINDUSTRIALES Iernando Suca Apaza Car|os A|berto Suca Apaza Catión Anión Aluminio (Al 3+ ) Bromuro (Br - ) Amonio (NH 4 + ) Carbonato (CO 3 2- ) Bario (Ba 2+ ) Carbonato ácido o bicarbonato (HCO 3 - ) Cadmio (Cd 2+ ) Cianuro (CN - ) Calcio (Ca 2+ ) Clorato (ClO 3 - ) Cesio (Cs + ) Cloruro (Cl - ) Cinc (Zn 2+ ) Cromato (CrO 4 2- ) Cobalto (II) o cobaltoso (Co 2+ ) Dicromato (Cr 2 O 7 2- ) Mercurio (II) o mercúrico (Hg 2+ ) Sulfato ácido (HSO 4 - ) Plata (Ag + ) Sulfito (SO 3 2- ) Plomo (II) o plumboso (Pb 2+ ) Sulfuro (S 2- ) Potasio (K + ) Tiocianato (SCN - ) Sodio (Na + ) Yoduro (I - ) Cobre (I) o cuproso (Cu + ) Fosfato (PO 4 3- ) Cobre (II) o cúprico (Cu 2+ ) Fosfato ácido (HPO 4 2- ) Cromo (III) o crómico (Cr 3+ ) Fosfato diácido (H 2 PO 4 - ) Estaño (II) o estañoso (Sn 2+ ) Fluoruro (F - ) Estroncio (Sr 2+ ) Hidróxido (OH - ) Hidrógeno (H + ) Hidruro (H - ) Hierro (II) o ferroso (Fe 2+ ) Nitrato (NO 3 - ) Hierro (III) o férrico (Fe 3+ ) Nitrito (NO 2 - ) Litio (Li + ) Óxido (O 2- ) Magnesio (Mg 2+ ) Permanganato (MnO 4 - ) Manganeso (II) o manganoso (Mn 2+ ) Peróxido (O 2 2- ) Mercurio (I) o mercurioso (Hg 2 2+ ) Sulfato (SO 4 2- ) Lista de algunos iones inorgánicos MANUAL DE LABORATORIO BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES Fernando Suca Apaza Ingeniero Agroindustrial, M.Sc. Especialista en Agronegocios Docente de la Universidad Nacional del Centro del Perú—Junín Carlos Alberto Suca Apaza Ingeniero Agroindustrial Especialista en Ciencia y Tecnología de Alimentos Miemro del Instute o€ &ood Tecnologists, USA Universidad Nacional del Centro del Perú Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas Escuela Profesional de Ingeniería Agroindustrial MANUAL DE LABORATORIO BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES La presentación y disposición en conjunto de Manual de Laboratorio de Bioquímica de Productos Agroindustriales Son propiedad de los autores. Sin embargo este Manual podrá ser reproducido parcial o total- mente para fines estrictamente académicos (enseñanza y/o aprendizaje), y siempre que se cite a los autores. Cualquier otro fin diferente al mencionado será sancionado drásticamente. DERECHOS RESERVADOS © 2011 PRIMERA EDICIÓN, octubre del 2011 PRIMERA IMPRESIÓN IMPRESO EN PERÚ Imprenta Estudio de Diseño y Publicidad MERÚ Jr. Puno Nº 219 Puno—Perú. Titulo original : Manual de LaboraLorlo de 8loqulmlca de ÞroducLos AgrolndusLrlales Autores lernando Suca Apaza Carlos AlberLo Suca Apaza Editor lernando Suca Apaza AvŦ Marlscal Casulla 1363ţ Ll 1ambo Puancayoţ ÞeruŦ Revisión lernando Suca Apaza Þrofesor de la unCÞ La presente publicación, titulada MANUAL DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES, está destinada a servir como complemento práctico en los cursos de Química y Bioquímica de Alimentos, que se dictan en las escuelas profesionales de inge- niería agroindustrial y de alimentos. Todo profesional del ramo, debe tener en cuenta que los principios fundamentales de la bioquímica son la base para el entendimiento de las tecnologías de transformación de alimentos. Su dominio no debería ser ajeno al ingeniero agroindustrial; puesto que sus teorías dan explicación de cuanta reacción se da durante el procesamiento de productos. En otras palabras, no podemos aprender tecnologías de transformación agroindustrial, sin antes comprender claramente los conceptos químicos y bioquímicos subyacentes. Los temas que se abordan coadyuvan a la aprehensión de esos principios, necesarios para que el ingeniero agroindustrial tenga las herramientas teóricas y prácticas para el ejercicio de su profesión. Por ello, esperamos que este manual, que es un complemento del texto universitario Bio- química de Alimentos, publicado también por los autores, ayude a estudiantes y profesio- nales a entender que la bioquímica es la base para comprender las tecnologías de trans- formación de los alimentos que consumimos. Los autores PRESENTACIÓN Universidad Nacional del Centro del Perú AUTORIDADES UNIVERSITARIAS Gloria Charca Puente De La Vega RECTORA Luis Rodríguez De Los Ríos VICERRECTOR ACADÉMICO César Sandoval Incháustegui VICERRECTOR ADMINISTRATIVO Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas AUTORIDADES DE LA FACULTAD Ide Gelmore Unchupaico Payano DECANO Roberto Isaac Beltrán Palomares JEFE DEL DEPARTAMENTO ACADÉMICO Carmen Luz Espinoza Tumialán PRESIDENTA DE ASUNTOS ACADÉMICOS Fernando Suca Apaza DIRECTOR DE ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL CONTENIDO PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 1 Capítulo 1 Introducción 3 Capítulo 2 Pictogramas de seguridad 5 Capítulo 3 Frases “R” y “S” 11 Capítulo 4 Unidades del Sistema Internacional (SI) 21 Capítulo 5 Estructura lógica de un informe de laboratorio 25 Capítulo 6 Ejemplo de un informe de laboratorio 33 SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUC- TOS AGROINDUSTRIALES 49 PRÁCTICA Nº 1 Actividad de agua (a w ) e isotermas de sorción 51 PRÁCTICA Nº 2 Propiedades generales de las proteínas 63 PRÁCTICA Nº 3 Determinación del punto isoeléctrico de proteínas 69 PRÁCTICA Nº 4 Estabilidad de aceites 75 PRÁCTICA Nº 5 Análisis cualitativo de carbohidratos 81 PRÁCTICA Nº 6 Hidrólisis de almidón 87 PRÁCTICA Nº 7 Extracción, caracterización y actividad enzimática 93 PRÁCTICA Nº 8 Reacción de Maillard 99 PRÁCTICA Nº 9 Pigmentos 105 PRÁCTICA Nº 10 Determinación de sal (NaCl) en alimentos 111 TERCERA SECCIÓN ANEXOS 115 ANEXO 1 Proporciones de sal y agua para preparar soluciones salinas saturadas en la determinación de actividad de agua por el método isopiéstico 117 ANEXO 2 Actividades de agua a diferentes temperaturas de soluciones salinas satura- das 119 ANEXO 3 Ecuaciones de regresión para calcular la actividad de agua de algunas solu- ciones salinas saturadas a temperaturas deseadas 121 ANEXO 4 Cálculo de humedad de la muestra y humedades de equilibrio en la determi- nación de isotermas de sorción 123 ANEXO 5 Ajuste de isotermas en Microsoft Excel para los modelos de GAB y BET 129 ANEXO 6 Protocolos de preparación de reactivos específicos usados en este manual 141 INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES PRIMERA SECCIÓN 1 En el laboratorio de Bioquímica de Productos Agroindustriales se pone en práctica todo lo aprendido en las correspondientes sesiones teóricas. Es la oportunidad para que, tan- to profesores como estudiantes, desafíen su propio intelecto en procura de respuestas razonables a las reacciones que ocurren en los alimentos, así como la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos. Sin embargo, por ser el laboratorio un lugar particu- larmente especial—por los materiales y equipos que allí se encuentran—es necesario, en esta primera parte, dar una serie de normas para que el trabajo sea beneficioso y no re- presente un peligro latente. Esta sección, por lo tanto, tiene el objetivo de mostrar las normas de conducta para que todo aquél que realice labores en laboratorio tenga siempre presente afín de prevenir cualquier accidente potencial. Además presenta información respecto a pictogramas de seguridad, normas de presentación de reportes de laboratorio, un ejemplo de informe, así como las normas para la utilización de unidades y símbolos, los cuales van a ayudar a desarrollar un buen trabajo. Si desea tener una estadía plácida en el laboratorio, se de- be únicamente cumplir las reglas que a continuación se detallan. Normas de ingreso y permanencia en laboratorio Al ingresar Use calzado apropiado y antideslizante, pantalón largo o falda mediana de fibra natural. Retire todos los accesorios personales que puedan comprender riesgos de accidentes mecánicos, químicos o por fuego, como anillos, pulseras, collares y sombreros. Si usa corbata, sujétela con una pinza para corbatas o introduciéndola en la camisa. Si usa ca- PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES INTRODUCCIÓN CAPÍTULO 3 bello largo y suelto, recójalo y colóquese un gorro y protector facial. Evite usar mangas largas y anchas; en caso de usar manga larga y ancha, cúbrala y sujétela completamente con las mangas de la bata. Evite el uso de lentes de contacto; use anteojos. Mantenga las uñas recortadas y limpias. Use el mandil cerrado durante toda la sesión y un protector facial, protectores visuales, guantes y respirador según sea el caso. Asegúrese de tener los teléfonos de emergencia en un lugar visible, y con una tabla de primeros auxilios, así como las medidas de contin- gencia química más comunes. Asimismo, incorpore el protocolo del trabajo experimental y la lista de seguridad. Revise las medidas y el equipo de seguridad que están dispues- tos en el laboratorio. Recoja con prontitud el material y los equipos para el trabajo correspondiente. Se debe revisar el estado de la mesa de trabajo, el material y los equipos recibidos. Reporte cual- quier falla o irregularidad al técnico responsable del laboratorio. El material se debe lavar y secar antes de ser usarlo. Consulte con el profesor y con el técnico responsable, y revi- se la existencia de los insumos a utilizar, así como la forma de operar de los equipos cu- yo uso desconoce. No intente operar ningún equipo si antes no está seguro de conocer su correcto funcionamiento. Durante la permanencia Siga las medidas de seguridad necesarias con los equipos, materiales y reactivos de la sesión para prevenir accidentes. Tome sólo las cantidades necesarias de reactivos para el trabajo experimental y colóquelos en material de vidrio limpio y seco. Mantenga sólo el material requerido para la sesión sobre la mesa de trabajo. Los demás objetos persona- les o innecesarios deben guardarse o colocarse lejos del área de trabajo. No ingiera ali- mentos ni bebidas en el interior del laboratorio, a menos que los protocolos indiquen lo contrario. Igualmente, no fume en el interior del laboratorio. Evite distracciones durante la operación de un equipo, así podrá evitar accidentes. Al concluir la sesión de trabajo Disponga los residuos y reactivos no utilizados de la manera indicada por las normas. Devuelva los insumos no empleados a sus correspondientes frascos y lave el material e instrumentos utilizados. Deje limpio y seco el lugar de trabajo. Coloque los bancos junto a las mesas o invertidos sobre éstas. Antes de salir del laboratorio, retírese el mandil y demás indumentaria y guárdelo en una bolsa exclusiva para este uso. El mandil deberá lavarse para cada sesión de prácticas. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 4 La señalización de seguridad es una medida preventiva complementaria a otras a las que no se puede sustituir. Ella sola no existe como tal, y es el último eslabón de una ca- dena de actuaciones básicas preventivas que empiezan con la identificación y evaluación de riesgos. Los riesgos residuales se evalúan ordenándolos según su importancia y pla- nificando las correspondientes medidas preventivas. Después de instruir y proteger a los que trabajan en laboratorio, proporcionando los equipos de protección individual y los procedimientos de trabajo, se llega al paso final en la que se considera la señalización como medida preventiva complementaria de las anteriores. A continuación se muestran las medidas preventivas ilustradas en pictogramas de seguridad. El rombo de seguridad presenta información que es muy necesario conocer. Este picto- grama aparece obligatoriamente colocado en las etiquetas de sustancias químicas. Ade- PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES PICTOGRAMAS DE SEGURIDAD 3 3 2 OXY CAPÍTULO 5 más, lo llevan los vehículos que transportan sustancias que por sus características nece- sitan ciertas condiciones y medidas de seguridad en su traslado. El objetivo del rombo es dar una información rápida del tipo de sustancia que se transporta. Es necesario que el estudiante sepa el significado de los colores del rombo de seguridad, así como el valor cualitativo que se le asigna a cada número del rombo. Por ejemplo, si el rombo presenta- ra un número 3 en el recuadro rojo, 3 en el azul, 2 en el amarillo y las letras OXY en el recuadro blanco, entonces, la sustancia sería de alta inflamabilidad, extremadamente peligroso para la salud, de moderada reactividad y además sería un agente oxidante. Por otro lado, en ciertas operaciones de laboratorio se requiere vestimenta especial a fin de proteger las distintas partes del cuerpo que pudieran sufrir daño. En las siguientes figuras, se muestran algunos de estos símbolos que obligan al personal a tomarlos en cuenta en los distintos ambientes y etapas de trabajo en laboratorio. El diseño de estos pictogramas puede estar a cargo del personal que trabaja en el laboratorio; de manera que debe consultarse los reglamentos de seguridad de las agencias gubernamentales para conocer los criterios o requisitos para diseñarlos correctamente. Señales de advertencia Las señales de advertencia son de forma triangular, dentro del cual va un pictograma ne- gro sobre fondo amarillo (el amarillo deberá cubrir como mínimo el 50% de la superficie de la señal) y con bordes negros. Como excepción, el fondo de la señal sobre “materias nocivas o irritantes” será de color naranja en lugar de amarillo, para evitar confusiones con otras señales similares utilizadas para la regulación del tráfico en carreteras. Estas señales, como su nombre lo indica, advierten la posibilidad de un peligro. Rayos Láser Campo magnético Riesgo eléctrico Caída de objetos Piso caliente Radiación no ionizante Carga en suspensión Peligro Radiación ionizante Aplastado de manos Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 6 Señales de prohibición Son de forma redonda dentro del cual se encuentra un pictograma negro sobre fondo blanco, bordes y banda rojos (transversal descendente de izquierda a derecha atrave- sando el pictograma a 45º respecto a la horizontal). El color rojo deberá cubrir como mí- nimo el 35% de la superficie de la señal. Como su nombre lo indica, se prohíbe hacer todo lo que en ellas está representada. Caída a desnivel Baja temperatura Peligro de mutilación Peligro de caída Caída de objetos Mutilación de manos Riesgo biológico Radiación UV Peligro de tropiezo Peligro de inhalación gases Peligro de caída Peligro de puntillazo Aplastado de pies Superficie caliente Electrocutación No fumar No hacer fuego abierto Ingreso prohibido a personal no autorizado No usar celulares Prohibido vehículos de mantenimiento Prohibido el ingreso a personas con marcapaso Agua no potable Prohibido paso de peatones Prohibido objetos metálicos Primera Sección Capítulo 2 PICTOGRAMAS DE SEGURIDAD 7 Señales de obligación Las señales de obligación también son de forma redonda. El pictograma es de color blanco sobre fondo azul (el azul deberá cubrir como mínimo el 50% de la superficie de la señal). Puede también ser únicamente el pictograma negro. En ambos casos, es impera- tivo realizar la acción que nos indican. Otras señales Adicionalmente a las anteriores, existen otras señales en colores rojo y verde. La función de estas ya no es preventiva como en los casos anteriores; sino más bien ayudan a orientar a las personas cuando ya se ha producido algún incidente. Éstas son señales para equipos de lucha contra incendio (rojos), señales de salvamento o socorro (verdes) y señal complementaria de riesgo permanente (negro y amarillo). En este último caso, se utilizan en su mayoría en plantas de irradiación. Protección obligato- ria de la vista Protección obligato- ria del oído Protección obligatoria de la cabeza Protección obligatoria de las vías respiratorias Protección obligato- ria de los pies Protección obligato- ria de las manos Uso obligatorio de elevadores de carga Imperativo ayuda mutua Cierre obligatorio Lectura obligatoria de instrucciones Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 8 Finalmente, tenemos los pictogramas de seguridad que se encuentran en los envases de reactivos. Éstos, junto al rombo de seguridad, son los avisos de las características quími- cas de las sustancias que están envasadas, y permiten advertir los cuidados necesarios al momento de manipularlos. Éstos están debidamente reconocidos y estandarizados. Los pictogramas son de color negro en un cuadrado de fondo naranja. Averigüe sobre sus significados leyendo la siguiente tabla. Procure buscar en los frascos de reactivos los pictogramas que se presentan a continuación. Manguera para incendios Escalera de mano Extintor Teléfono para lucha contra incendios Dirección que debe seguirse (señal indicativa adicional a las anteriores) Teléfono de salvamento Vía/salida de socorro Dirección que debe seguirse (señal indicativa adicional a las siguientes) Primeros auxilios Camilla Ducha de seguri- dad Lavado de ojos Riesgo permanente Primera Sección Capítulo 2 PICTOGRAMAS DE SEGURIDAD 9 S|mbo|o Þe||gro Þrecauc|ón Lxploslvo (L)Ŧ SusLanclas que pueden exploLar ba[o deLermlnadas condlclones LvlLar choqueţ percuslónţ frlc- clónţ chlspas y calorŦ lnßamable (l)Ŧ SusLanclas lnßamables o voláulesŦ Alslar de fuenLes de calorţ lla- mas o chlspasŦ LxLremadamenLe lnßamable (l+)Ŧ SusLanclas exLre- madamenLe lnßamablesţ blen de forma esponLá- nea o en conLacLo con el alre o aguaŦ Alslar de fuenLes de calorţ lla- mas o chlspasŦ lrrlLanLe (xl)Ŧ Þroducen lrrlLaclón sobre la plelţ o[os y slsLema resplraLorloŦ no lnhalar los vapores y evlLar el conLacLo con la plelŦ noclvo (xn)Ŧ Þroducen efecLos noclvos de poca LrascendenclaŦ LvlLar conLacLo e lnhalaclón de vaporesŦ 1óxlco (1)Ŧ SusLanclas que por lnhalaclónţ lngesuón o peneLraclón cuLánea pueden enLranar rlesgos para la saludŦ LvlLar cualquler conLacLo con el cuerpo humanoŦ Þellgroso para el medlo amblenLe (n)Ŧ SusLanclas que afecLan de manera lrreverslble al medlo am- blenLeŦ LvlLar su ellmlnaclón de forma lnconLroladaŦ 1óxlco (1+)Ŧ SusLanclas que por lnhalaclónţ lnges- uón o peneLraclón cuLánea pueden enLranar graves rlesgos para la saludŦ LvlLar cualquler conLacLo con el cuerpo humano y en caso de malesLar acudlr al medlcoŦ ComburenLe (C)Ŧ CompuesLos que pueden lnßamar susLanclas combusubles o favorecer la ampllLud de lncendlos ya declaradosţ dlñculLando su exunclónŦ LvlLar el conLacLo con susLanclas combusublesŦ Corroslvo (C)Ŧ Þor conLacLo con esLas susLanclas se desLruye Le[ldo vlvo y oLros maLerlalesŦ no lnhalar los vapores y evlLar el conLacLo con la plelţ o[os y ropaŦ 1ab|a 1. Þ|ctogramas de segur|dad . T T+ Xn Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 10 Muchas de las sustancias químicas que se usan en un laboratorio son, por una u otra razón, peligrosas para quien los manipula. Por ello, es absolutamente imperativo que el usuario de los mismos conozca de antemano sus características, propiedades y el peli- gro posible que implica su manipulación. Muchas legislaciones han obligado a las empresas fabricantes de sustancias químicas a colocar en el envase de sus productos las indicaciones de peligrosidad de cada sustan- cia. Al respecto, los reglamentos pertinentes obligan la inclusión en la etiqueta del enva- se de uno, dos o tres pictogramas de seguridad según corresponda, los mismos que se muestran en la sección anterior. Estos reglamentos indican, además, la inclusión de fra- ses “R” y “S” en las etiquetas. Las frases “R” y “S” se refieren a los consejos de prudencia, relativos a la manipulación de productos peligrosos. La combinación de varias frases “R” o “S”, indican la concurren- cia en un mismo producto de diversos riesgos y sus correspondientes consejos de pru- dencia. A continuación presentamos las frases mencionadas y algunas de sus combina- ciones posibles. Riesgos específicos de sustancias peligrosas: frases R PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES FRASES “R” Y “S” R1 Explosivo en estado seco. R2 Riesgo de explosión por choque, fric- ción, fuego u otras fuentes de ignición. R3 Alto riesgo de explosión por choque, fricción, fuego u otras fuentes de ignición. R4 Forma compuestos metálicos explosi- vos muy sensibles. R5 Peligro de explosión en caso de calen- CAPÍTULO 11 tamiento. R6 Peligro de explosión, lo mismo en con- tacto que sin contacto con el aire. R7 Puede provocar incendios. R8 Peligro de fuego en contacto con ma- terias combustibles. R9 Peligro de explosión al mezclar con materias combustibles. R10 Inflamable. R11 Fácilmente inflamable. R12 Extremadamente inflamable. R13 Gas licuado extremadamente infla- mable. R14 Reacciona violentamente con el agua. R15 Reacciona con el agua liberando ga- ses fácilmente inflamables. R16 Puede explosionar en mezcla con sustancias comburentes. R17 Se inflama espontáneamente en con- tacto con el aire. R18 Al usarlo pueden formarse mezclas aire-vapor explosivas/inflamables. R19 Puede formar peróxidos explosivos. R20 Nocivo por inhalación. R21 Nocivo en contacto con la piel. R22 Nocivo por ingestión. R23 Tóxico por inhalación. R24 Tóxico en contacto con la piel. R25 Tóxico por ingestión. R26 Muy tóxico por inhalación. R27 Muy tóxico en contacto con la piel. R28 Muy tóxico por ingestión. R29 En contacto con agua libera gases tóxicos. R30 Puede inflamarse fácilmente al usar- lo. R31 En contacto con ácidos libera gases tóxicos. R32 En contacto con ácidos libera gases muy tóxicos. R33 Peligro de efectos acumulativos. R34 Provoca quemaduras. R35 Provoca quemaduras graves. R36 Irrita los ojos. R37 Irrita las vías respiratorias. R38 Irrita la piel. R39 Peligro de efectos irreversibles muy graves. R40 Posibilidad de efectos irreversibles. R41 Riesgo de lesiones oculares graves. R42 Posibilidad de sensibilización por in- halación. R43 Posibilidad de sensibilización en con- tacto con la piel. R44 Riesgo de explosión al calentarlo en ambiente confinado. R45 Puede causar cáncer. R46 Puede causar alteraciones genéticas hereditarias. R48 Riesgo de efectos graves para la sa- lud en caso de exposición prolongada. R49 Puede causar cáncer por inhalación. R50 Muy tóxico para los organismos Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 12 acuáticos. R51 Tóxico para los organismos acuáti- cos. R52 Nocivo para los organismos acuáti- cos. R53 Puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. R54 Tóxico para la flora. R55 Tóxico para la fauna. R56 Tóxico para los organismos del suelo. R57 Tóxico para las abejas. R58 Puede provocar a largo plazo efectos negativos para el medio ambiente. R59 Peligroso para la capa de ozono. R60 Puede perjudicar la fertilidad. R61 Riesgo durante el embarazo de efec- tos adversos para el feto. R62 Posible riesgo de perjudicar la fertili- dad. R63 Posible riesgo durante el embarazo de efectos adversos para el feto. R64 Puede perjudicar a los niños alimen- tados con leche materna. Combinación de frases “R” R14/15 Reacciona violentamente con el agua, liberando gases muy inflamables. R15/29 Reacciona con el agua, formando gases tóxicos y fácilmente inflamables. R20/21 Nocivo por inhalación y en contac- to con la piel. R20/21/22 Nocivo por inhalación, por in- gestión y en contacto con la piel. R20/22 Nocivo por inhalación y por inges- tión. R21/22 Nocivo en contacto con la piel y por ingestión. R23/24 Tóxico por inhalación y en contac- to con la piel. R23/24/25 Tóxico por inhalación, por in- gestión y en contacto con la piel. R23/25 Tóxico por inhalación y por inges- tión. R24/25 Tóxico en contacto con la piel y por ingestión. R26/27 Muy tóxico por inhalación y en contacto con la piel. R26/27/28 Muy tóxico por inhalación, por ingestión y en contacto con la piel. R26/28 Muy tóxico por inhalación y por ingestión. R27/28 Muy tóxico en contacto con la piel y por ingestión. R36/37 Irrita los ojos y las vías respirato- rias. R36/37/38 Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias. R36/38 Irrita los ojos y la piel. R37/38 Irrita las vías respiratorias y la piel. R39/23 Tóxico: peligro de efectos irrever- sibles muy graves por inhalación. R39/23/24 Tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por inhalación y con- tacto con la piel. R39/23/24/25 Tóxico: peligro de efectos irreversibles muy graves por inhalación, contacto con la piel e ingestión. Primera Sección Capítulo 3 FRASES “R” Y “S” 13 R39/23/25 Tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por inhalación e in- gestión. R39/24/25 Tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por contacto con la piel e ingestión. R39/24 Tóxico: peligro de efectos irrever- sibles muy graves por contacto con la piel. R39/25 Tóxico: peligro de efectos irrever- sibles muy graves por ingestión. R39/26 Muy tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por inhalación. R39/26/27 Muy tóxico: peligro de efectos irreversibles muy graves por inhalación y contacto con la piel. R39/26/27/28 Muy tóxico: peligro de efec- tos irreversibles muy graves por inhala- ción, contacto con la piel e ingestión. R39/26/28 Muy tóxico: peligro de efectos irreversibles muy graves por inhalación e ingestión. R39/27 Muy tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por contacto con la piel. R39/27/28 Muy tóxico: peligro de efecto irreversibles muy graves por contacto con la piel e ingestión. R39/28 Muy tóxico: peligro de efectos irre- versibles muy graves por ingestión. R40/20 Nocivo: posibilidad de efectos irre- versibles por inhalación. R40/20/21 Nocivo: posibilidad de efectos irreversibles por inhalación, contacto con la piel. R40/20/21/22 Nocivo: posibilidad de efec- tos irreversibles por inhalación, contacto con la piel e ingestión. R40/20/22 Nocivo: posibilidad de efectos irreversibles por inhalación e ingestión. R40/21 Nocivo: posibilidad de efectos irre- versibles en contacto con la piel. R40/21/22 Nocivo: posibilidad de efectos irreversibles en contacto con la piel e in- gestión. R40/22 Nocivo: posibilidad de efectos irre- versibles por ingestión. R42/43 Posibilidad de sensibilización por inhalación y en contacto con la piel. R48/20 Nocivo: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por inhalación. R48/20/21 Nocivo: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación y contacto con la piel. R48/20/22 Nocivo: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación e ingestión. R48/21 Nocivo: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por contacto con la piel. R48/21/22 Nocivo: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por contacto con la piel e in- gestión. R48/22 Nocivo: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por ingestión. R48/23 Tóxico: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por inhalación. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 14 R48/23/24 Tóxico: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación y contacto con la piel. R48/23/24/25 Tóxico: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposi- ción prolongada por inhalación, contacto con la piel e ingestión. R48/23/25 Tóxico: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación e ingestión. R48/24 Tóxico: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por contacto con la piel. R48/24/25 Tóxico: riesgo de efectos gra- ves para la salud en caso de exposición prolongada por contacto con la piel e in- gestión. R48/25 Tóxico: riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición pro- longada por ingestión. R50/53 Muy tóxico para los organismos acuáticos, puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente acuático. R51/53 Tóxico para los organismos acuá- ticos, puede provocar a largo plazo efec- tos negativos en el medio ambiente acuá- tico. R52/53 Nocivo para los organismos acuá- ticos, puede provocar a largo plazo efec- tos negativos en el medio ambiente acuá- tico. S1 Consérvese bajo llave. S2 Manténgase fuera del alcance de los niños. S3 Consérvese en lugar fresco. S4 Manténgase lejos de locales habita- dos. S5a Consérvese en agua. S5b Consérvese en petróleo. S6a Consérvese en nitrógeno. S6b Consérvese en argón. S6c Consérvese en dióxido de carbono. S7 Manténgase el recipiente bien cerrado. S8 Manténgase el recipiente en lugar se- co. S9 Consérvese en recipiente en lugar bien ventilado. S12 No cerrar el recipiente herméticamen- te. S13 Manténgase lejos de alimentos, bebi- das y piensos. S14 Mantener alejado de sustancias re- ductoras. S14a Consérvese lejos de reductores, compuestos de metales pesados, ácidos y álcalis. S14b Consérvese lejos de productos oxi- dantes y ácidos, compuestos de metales Consejos de prudencia: frases S Primera Sección Capítulo 3 FRASES “R” Y “S” 15 pesados. S14c Consérvese lejos de hierro. S14d Consérvese lejos de agua. S14e Consérvese lejos de ácidos. S14f Consérvese lejos de lejías. S14g Consérvese lejos de metales. S14h Consérvese lejos de productos oxi- dantes y ácidos. S14i Consérvese lejos de sustancias or- gánicas inflamables. S14j Consérvese lejos de ácidos, medios de reducción. S15 Protéjase del calor. S16 Protéjase de fuentes de ignición. No fumar. S17 Manténgase lejos de materias com- bustibles. S18 Manipúlese y ábrase el recipiente con prudencia. S20 No comer ni beber durante su utiliza- ción. S21 No fumar durante su utilización. S22 No respirar el polvo. S23a No respirar los gases. S23b No respirar los humos. S23c No respirar los vapores. S23d No respirar los aerosoles. S23e No respirar el vapor/aerosol. S24 Evítese el contacto con la piel. S25 Evítese el contacto con los ojos. S26 En caso de contacto con los ojos, lá- velos inmediata y abundantemente con agua y acúdase a un médico. S27 Quítese inmediatamente la ropa man- chada o salpicada. S28a En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediatamente y abundantemente con agua. S28b En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediatamente y abundantemente con agua y jabón. S28c En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediata y abundantemente con agua y jabón, a ser posible también con polietilenglicol 400. S28d En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediata y abundantemente con polietilenglicol 300 y etanol (2:1) y des- pués con abundante agua y jabón. S28e En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediata y abundantemente con polietilenglicol 400. S28f En caso de contacto con la piel, lá- vese inmediata y abundantemente con polietilenglicol 400 y agua abundante. S29 No tirar los residuos por el desagüe. S30 No echar jamás agua al producto. S33 Evítese la acumulación de cargas electroestáticas. S34 Evítense golpes y rozamientos. S35 Elimínense los residuos del producto y sus recipientes con todas las precaucio- nes posibles. S36 Use indumentaria protectora adecua- da. S37 Use guantes adecuados. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 16 S38 En caso de ventilación insuficiente, use equipo respiratorio adecuado. S39 Use protección para los ojos/la cara. S40a Para limpiar el suelo y los objetos contaminados por este producto, úsese agua. S41 En caso de incendio o de explosión, no respire los humos. S42 Durante las fumigaciones/ pulverizaciones, use equipo respiratorio adecuado. S43a En caso de incendio úsese agua. S43b En caso de incendio úsese agua o polvo seco. S43c En caso de incendio úsese polvo seco. No usar nunca agua. S43d En caso de incendio úsese dióxido de carbono. No usar nunca agua. S43e En caso de incendio úsese halóge- nos. No usar nunca agua. S43f En caso de incendio úsese arena. No usar nunca agua. S43g En caso de incendio úsese polvo seco para metales. No usar nunca agua. S43h En caso de incendio úsese arena, dióxido de carbono o polvo seco. No usar nunca agua. S44 En caso de malestar, acuda al médi- co (si es posible, muéstrele la etiqueta). S45 En caso de accidente o malestar, acuda inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta). S46 En caso de ingestión, acuda inmedia- tamente al médico y muéstrele la etiqueta o el envase. S47 Consérvese a una temperatura no superior a ºC. S48a Consérvese húmedo con agua. S49 Consérvese únicamente en el reci- piente de origen. S50a No mezclar con ácidos. S50b No mezclar con lejías. S50c No mezclar con ácidos fuertes, ba- ses fuertes, metales no férricos y sus sa- les. S51 Úsese únicamente en lugares bien ventilados. S52 No usar sobre grandes superficies en locales habitados. S53 Evítese la exposición-recábense ins- trucciones especiales antes del uso. S54 Obtener autorización de las autorida- des de control de la contaminación antes de verter hacia las instalaciones de depu- ración de aguas residuales. S55 Trátese con las mejores técnicas dis- ponibles antes de verter en desagües o en el medio acuático. S56 No verter en desagües o en el medio ambiente. Elimínese en un punto autoriza- do de recogida de residuos. S57 Utilícese un envase de seguridad adecuado para evitar la contaminación del medio ambiente. S58 Elimínese como residuo peligroso. S59 Remitirse al fabricante proveedor pa- ra obtener información sobre su reciclado o recuperación. S60 Elimínese el producto y/o recipiente como residuos peligrosos. Primera Sección Capítulo 3 FRASES “R” Y “S” 17 S61 Evítese su liberación al medio am- biente. Recábense instrucciones específi- cas de la ficha de seguridad. S62 En caso de ingestión no provocar el vómito: acúdase inmediatamente al médi- co y muéstrele la etiqueta o el envase. Combinación de las frases “S” S1/2 Consérvese bajo llave y manténgase fuera del alcance de los niños. S3/7 Consérvese el recipiente bien cerra- do y en lugar fresco. S3/14a Consérvese en lugar fresco y lejos de reductores, compuestos de metales pesados, ácidos y álcalis. S3/14b Consérvese en lugar fresco y lejos de sustancias ácidas y compuestos de metales pesados. S3/14c Consérvese en lugar fresco y lejos de hierro. S3/14d Consérvese en lugar fresco y lejos de agua y lejías. S3/14e Consérvese en lugar fresco y lejos de ácidos. S3/14f Consérvese en lugar fresco y lejos de metales S3/14h Consérvese en lugar fresco y lejos de sustancias oxidantes y ácidas. S3/14i Consérvese en lugar fresco y lejos de sustancias orgánicas inflamables. S3/14j Consérvese en lugar fresco y lejos de ácidos, medios de reducción. S3/9/14a Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de reductores, com- puestos de metales pesados, ácidos y ál- calis. S3/9/14a/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de reductores, compues- tos de metales pesados, ácidos y álcalis. S3/9/14b Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de sustancias oxi- dantes y ácidos y compuestos de metales pesados. S3/9/14b/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de sustancias oxi- dantes y ácidas y compuestos de metales pesados. S3/9/14c Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de hierro. S3/9/14c/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de hierro. S3/9/14/d Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de agua. S3/9/14d/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de agua y lejías. S3/9/14e Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de ácidos. S3/9/14e Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de ácidos. S3/9/14e/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de ácidos. S3/9/14f Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de lejías. S3/9/14f/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de lejías. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 18 S3/9/14g Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de metales. S3/9/14g/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de metales. S3/9/14h Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de productos oxidan- tes y ácidos. S3/9/14h/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de productos oxidan- tes y ácidos. S3/9/14i/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de sustancias orgánicas inflamables. S3/9/14j Consérvese en lugar fresco y bien ventilado y lejos de ácidos, medios de reducción. S3/9/14j/49 Consérvese únicamente en el recipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado y lejos de ácidos, medios de re- ducción S3/9/49 Consérvese únicamente en el re- cipiente de origen, en lugar fresco y bien ventilado S7/8 Manténgase el recipiente bien cerra- do y en lugar seco. S7/9 Manténgase el recipiente bien cerra- do y consérvese en lugar bien ventilado. S7/47 Consérvese el recipiente bien ce- rrado y consérvese a una temperatura no superior a º C (a especificar por el fabri- cante). S7/49 Consérvese únicamente en el reci- piente de origen y a temperatura no supe- rior a ºC (a especificar por el fabrican- te). S20/21 No comer, ni beber, ni fumar du- rante su utilización. S24/25 Evítese el contacto con los ojos y la piel. S36/37 Use indumentaria y guantes de protección adecuados. S36/37/39 Use indumentaria y guantes adecuados y protección para los ojos/la cara. S36/39 Use guantes adecuados y protec- ción para los ojos/la cara. S47/49 Consérvese únicamente en el reci- piente de origen y a temperatura no supe- rior a ºC. A continuación se muestra el ejemplo de una etiqueta de reactivo químico que contiene diversos elementos como: pictograma de seguridad, frases “R” y “S”, precauciones en su uso y medidas de seguridad, fórmula y peso moleculares, especificaciones y número de C.A.S. y pureza. Analice la etiqueta y hágase una idea de la sustancia química que se describe en ella. La etiqueta es un ejemplo solamente, no avalamos ni rechazamos la marca, tampoco tenemos conflicto de interés con la misma. Primera Sección Capítulo 3 FRASES “R” Y “S” 19 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 20 Unidades básicas del SI La Tabla 2 presenta las siete cantidades base, asumidas como mutuamente indepen- dientes, de donde se basa el SI; y los nombres y símbolos de sus respectivas unidades, llamadas unidades básicas SI. PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) 1ab|a 2. Un|dades bás|cas de| S|stema Internac|ona| (SI) Canndad base Nombre S|mbo|o LonglLud meLro m Masa kllogramo kg 1lempo segundo s CorrlenLe elecLrlca amperlo A 1emperaLura kelvln k Canudad de susLancla mol mol lnLensldad lumlnosa candela cd Un|dad base de| SI luenLe: nauonal lnsuLuLe of SLandards and 1echnology—nlS1Ŧ Culde for Lhe use of Lhe lnLernauonal SysLem of unlLs (Sl)Ŧ 8arry nŦ 1aylorŦ nlS1 Speclal Þubllcauon 811Ŧ 1993 LdluonŦ Las 1ablas 2 al 3 fueron obLenldas de la mlsma fuenLe que la 1abla 2Ŧ CAPÍTULO 21 Unidades derivadas del SI Las unidades derivadas son expresadas algebraicamente en términos de las unidades base u otras unidades derivadas. Los símbolos para las unidades derivadas son obteni- das por medio de operaciones matemáticas de multiplicación y división (Tabla 3). Unidades especiales derivadas del SI Ciertas unidades derivadas del SI tienen nombres y símbolos especiales (Tabla 4), en muchos casos en honor al nombre de personalidades del ámbito científico-académico. 1ab|a 3. Un|dades der|vadas de| S|stema Internac|ona| (SI) Canndad der|vada Nombre S|mbo|o Área meLro cuadrado m 2 volumen meLro cublco m 3 8apldezţ velocldad meLro por segundo m/s Aceleraclón meLro por segundo al cuadrado m/s 2 uensldad máslca kllogramo por meLro cublco kg/m 3 volumen especlñco meLro cublco por kllogramo m 3 /kg ConcenLraclón mol por meLro cublco mol/m 3 Un|dad der|vada de| SI 1ab|a 4. Un|dades espec|a|es der|vadas de| S|stema Internac|ona| (SI) Canndad der|vada Nombre espec|a| Lxpres|ón en tórm|nos de| SI lrecuencla herLz s -1 luerza newLon m·kg·s -2 Þreslón pascal m -1 ·kg·s -2 Lnerglaţ Lraba[oţ calor [oule m 2 ·kg·s -2 8eslsLencla elecLrlca ohm m 2 ·kg·s -3 ·A -2 1emperaLura grados Celslus k uosls absorblda gray m 2 ·s -2 Un|dad der|vada de| SI ÞoLenclaţ ßu[o radlanLe wau m 2 ·kg·s -3 Carga elecLrlca coulomb s·A ÞoLenclal elecLrlco volL m 2 ·kg·s -3 ·A -1 S|mbo|o espec|a| Pz n Þa ! W C v Ω °C Cy Lxpres|ón en otras un|dades n/m 2 n·m !/s W/A v/A !/kg Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 22 Múltiplos y submúltiplos de unidades SI Convenio de escritura de unidades del SI • Únicamente las unidades del SI y aquéllas reconocidas para su uso con unidades del SI son utilizadas para expresar los valores de cantidades. Sin embargo, cuando sea necesario orientar al lector, los valores equivalentes en otras unidades se dan entre paréntesis seguido de los valores en unidades aceptadas por el SI. Ejemplo: el diámetro de la tubería usada fue 5,08 cm (2,0 pulgadas). • Evitar el uso de abreviaciones como seg para segundo, cc para centímetro cúbico, kph para kilómetro por hora. Lo correcto según el SI es: s, cm 3 y km/h, respectiva- mente. • Las abreviaturas de letras como “ppm”, “ppb” y “ppt”, para significar partes por mi- llón, partes por billón y partes por trillón, no se utilizan para expresar valores de cantidades. Las formas siguientes, por ejemplo, son utilizadas en vez de aquéllas: 2,0 mL/L ó 2,0 × 10 -6 V, 4,3 nm/m ó 4.3 × 10 -9 l, 7 ps/s ó 7 × 10 -12 t, donde V, l y t son, respectivamente, los símbolos de la cantidad para volumen, longitud y tiem- po. • Los símbolos o nombres de las unidades no deben ser modificados por adición de subíndices u otra información. • En los escritos no mezclar palabras con valores numéricos y unidades. Por ejem- Iactor S|mbo|o 10 24 d 10 21 c 10 3 a 10 2 z 10 1 y Þrefi[o yoLa zeLa kllo hecLo deca S|mbo|o ? Z k h da Iactor 10 -1 10 -2 10 -18 10 -21 10 -24 Þrefi[o decl cenu aLo zepLo yocLo 10 18 exa L 10 -3 mlll m 10 13 peLa Þ 10 -6 mlcro µ 10 12 Lera 1 10 -9 nano n 10 9 glga C 10 -12 plco p 10 6 mega M 10 -13 femLo f 1ab|a S. Mú|np|os y submú|np|os a usar con e| S|stema Internac|ona| (SI) Primera Sección Capítulo 4 UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) 23 plo, la forma correcta es: “el contenido de agua es 80 mL/kg de alimento”, y no “ochenta mL de H 2 O/kg” ó “80 mililitros de agua/kg.” Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 24 Escribir con corrección y con gran dominio de la lengua española debe ser una compe- tencia que todo estudiante universitario debe adquirir con constancia y progresión a lo largo de sus años de estudios superiores. Enseñarlo debería ser, por otro lado, una tarea obligatoria de todos quienes ejercen la docencia universitaria, independientemente de la cátedra impartida. El estudiante debería encontrar en la preparación de sus informes de laboratorio, la opor- tunidad para entrenarse en la producción textual. Sin embargo, muchas veces no logran motivarse lo suficiente porque, entre otras muchas razones, no existen las herramientas para hacerlo, tales como un documento que enseñe cómo lograr un texto propio; ni la retribución y motivación por parte de sus profesores. Es por ello, que se presenta estas pautas en el que se aborda las distintas partes que debe tener un reporte o informe de prácticas. Se dan las recomendaciones para que haga el uso de los recursos (libros, tra- bajos de investigación, tesis, Internet, etc.) con que cuenta para poder llevar a buen tér- mino la producción textual de su informe de prácticas de laboratorio. La estructura lógica de un informe de laboratorio debe tener las siguientes nueve partes: • Título • Introducción • Objetivos • Revisión bibliográfica • Materiales y métodos • Resultados y discusión PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES ESTRUCTURA LÓGICA DE UN INFORME DE LABORATORIO CAPÍTULO 25 • Conclusiones • Referencias bibliográficas • Anexos A continuación se explica en detalle cada una de las partes de esta estructura lógica. An- tes de redactar el informe o reporte de laboratorio, asegúrese de haber leído y compren- dido cada una de ellas. Por otro lado, en el Capítulo 6 de esta primera sección se da un ejemplo de informe de práctica de laboratorio. Título Es una parte importante del informe que necesariamente debe identificar el contenido de la práctica (nombre de la práctica) y, en renglón aparte, el autor o autores del mismo (nombre o nombres de los ejecutores). Por ejemplo, si la práctica trata sobre actividad de agua e isotermas de sorción, y para llevarla a cabo se determinó las isotermas de mues- tras de harina de maca obtenidas por tres métodos de secado, el título podría ser: Determinación de isotermas de sorción de harina de maca (Lepidium meyenii Wal- pers) obtenidas por tres métodos de secado. La idea es que el título refleje realmente las acciones específicas realizadas en el labora- torio; un título genérico como: Actividad de agua e isotermas de sorción, para el ejem- plo anterior, no precisaría realmente lo que se hizo en el laboratorio. Introducción En la introducción se debe expresar la importancia y alcance de la práctica. En ella se debe precisar en forma concisa la finalidad de la práctica, la importancia que ésta tiene en su formación profesional, las destrezas procedimentales adquiridas que le ayudarán en su desempeño futuro como profesional, así como una breve reseña del estado actual de los conocimientos en el tema objeto de la práctica. La intención comunicativa que el autor del informe debe utilizar para exponer la importan- cia de la práctica es de tipo argumentativo; es decir, aquella tipología textual donde pre- domine la intención de sustentar lo que se afirma. También puede utilizarse la tipología expositiva, sobre todo para la parte en donde se hace un resumen del estado actual del tema o temas objeto de la práctica. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 26 Objetivos Son los fines a lograrse mediante la realización de la práctica, lo que no significa que sean los mismos objetivos planteados para cada práctica en este manual. Para redactar los objetivos, los verbos deben escribirse en infinitivo, por ejemplo: determinar, calcular, analizar, normalizar, evaluar, describir, reconocer, aplicar, etc. El siguiente es un ejem- plo: Determinar la influencia del tipo de azúcares sobre la aparición y grado de coloración de la reacción de Maillard en productos horneados. Revisión bibliográfica En esta parte se debe resumir la información más importante encontrada en la bibliogra- fía, que se relacione directamente con el tema de la práctica, considerando la más re- ciente. Esta información debe ayudar a interpretar, analizar y sustentar los resultados de la práctica. Se pueden revisar muchas fuentes, tales como: libros, revistas científicas, artículos de investigación, periódicos, Internet, etc. La forma de inclusión de los textos consultados dentro de un párrafo se hace a través de citas de autores. Las citas de autor o autores deben incluirse en minúsculas y pueden ir al comienzo o al final del párrafo, al comienzo o al final de la oración respectiva; por consiguiente la ubica- ción de estas citas deben ser variadas para evitar monotonía. A manera de ejemplos se muestran a continuación las citas siguientes: • Badui Dergal (2006) afirma que las propiedades de las proteínas... Cuando la referencia bibliográfica tiene dos autores se puede citar de la siguiente forma: • Según von Elbe y Schwartz (2000), los pigmentos de betalaínas… Cuando la referencia tiene más de dos autores, se cita de la siguiente manera: • De acuerdo con Trujillo et al. (2005), los métodos de... Cuando las referencias se dan al final del párrafo o de la oración, se citan de la siguiente forma: • La velocidad de disolución es directamente proporcional a la temperatura de la solución (Chang, 2004). Primera Sección Capítulo 5 ESTRUCTURA LÓGICA DE UN INFORME DE LABORAT 27 • El calcio protege la integridad de las membranas celulares y mantiene la rigidez de las paredes celulares (García, 1980; Peralta, 1982). La intención comunicativa, en esta sección, corresponde a una exposición, es decir, la presentación ordenada y coherente de los distintos aspectos con relación al tema de la práctica, encontradas en las distintas fuentes bibliográficas consultadas. Materiales y métodos En esta sección se debe reportar con precisión todos los materiales utilizados en la prác- tica. Cuando se utilizan equipos tales como balanzas analíticas, evaporadores rotatorios, espectrofotómetros, etc., que tienen características muy particulares, es necesario con- signar, inclusive, la marca, el tipo y modelo de dichos equipos, a fin de facilitar la informa- ción para una posible réplica del experimento. También deben describirse todos los mé- todos y técnicas utilizados en la práctica. El verbo en la redacción de esta sección, en particular, debe expresarse en tiempo pasado, puesto que, cronológicamente el reporte o informe se realiza una vez concluido el experimento o la práctica. También es necesario señalar que debe usarse el modo impersonal en la redacción del reporte de laboratorio; para ello se dirá, por ejemplo: Para la preparación del extracto enzimático, se lavó y se peló una manzana variedad Granny Smith de tamaño medio. Luego, se licuó con 250 mL de agua destilada, la que enseguida fue filtrada a través de un colador y gasa. El ex- tracto así obtenido fue vertido en un recipiente de vidrio y almacenado a temperatura ambiente, hasta su utilización. Se debe evitar el uso de las formas personales como: “he filtrado...”, “hemos analizado ”; o los modos imperativos como: “coloque el papel filtro”, “vierta el contenido en un vaso de precipitados”. Los modos imperativos corresponden al lenguaje propio de una guía o protocolo de prácticas, mas no a un informe de laboratorio. En todos estos aspectos deberán incluirse las oportunas citas bibliográficas cuando cite- mos metodologías o fórmulas ya publicadas, y describirse detalladamente aquéllas que sean nuevas. Utilice, además, un lenguaje sencillo, directo y con palabras simples. Evite rebuscar palabras poco conocidas; por consiguiente, el reporte de laboratorio deberá es- tar exento de modos literarios o novelescos de redacción. El tipo de texto a desarrollar en esta sección de Materiales y métodos es expositivo- descriptivo, puesto que la intención es sólo informar de manera ordenada, cronológica y Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 28 coherente todos los aspectos relativos al procedimiento utilizado en el experimento. Las siguientes interrogantes ayudan a producir el texto de esta sección: ¿con qué se hizo?, ¿por qué se hizo?, y ¿cómo se hizo? Si el caso lo amerita, también se puede explicar la secuencia de la metodología emplea- da a través de dibujos o esquemas, acompañando con un texto que describa la metodo- logía que se presenta esquematizada. Por otro lado, no es necesario que en esta sección se presenten en detalle todos los cálculos, sobre todo los intermedios, ya que los mismos pueden ser incluidos en la sec- ción Anexos. Resultados y discusión En esta sección se deben presentar los resultados tanto positivos como negativos, pero únicamente los que sean más importantes o que se hayan podido analizar correctamen- te. Deberá extremarse la concisión, ya que se trata de un apartado que se presta a la “redacción literaria”. La secuencia de redacción del texto debe hacerse en orden lógico; o dicho de otra forma, no tiene que ser necesariamente cronológico, sino más bien que permita una exposición más coherente y clara de los resultados, agrupándolos convenientemente bajo subtítu- los. Siempre que sea posible, se presentarán los resultados en forma de tablas, figuras o ilus- traciones según las necesidades, para dar mayor claridad sobre todo en los casos de datos numéricos y descripciones de formas. En el texto no deben repetirse los datos con- signados en las tablas o figuras, sino únicamente el comentario de éstas, haciendo refe- rencia al número de tabla o figura correspondiente. Es importante prestar especial cuidado en la presentación de los resultados (unidades, cifras significativas, numeración secuencial de tablas y figuras). Las unidades de medida deberán cumplir las normas ISO y se usarán unidades aceptadas por el Sistema Interna- cional ya indicadas anteriormente. Por otro lado, evite presentar los resultados con mu- chos decimales, más bien redondéelos de acuerdo con la sensibilidad del instrumento de medición o con la precisión con que se quiere expresar la variable, según su naturaleza. En la discusión de los resultados de la práctica es donde entra en juego la asociación de ideas. Aquí, el estudiante demuestra su capacidad de análisis, argumentación y susten- tación. Justamente, el informe de laboratorio posibilita al estudiante a relacionar los cono- cimientos existentes con los resultados obtenidos, haciéndolo razonar, analizar y discutir dichos resultados. La discusión, por considerarse algunas veces conjuntamente con los resultados, se Primera Sección Capítulo 5 ESTRUCTURA LÓGICA DE UN INFORME DE LABORAT 29 desarrolla a medida que los resultados son presentados. En otros casos se considera más adecuada su separación de esta sección, ya que aporta una mayor estructuración al cuerpo del informe y facilita su lectura. En cualquier caso, en la discusión debe conside- rarse los siguientes puntos: • Establecer las relaciones entre los resultados obtenidos y hechos o teorías estableci- das sobre el tema. • Explicar la naturaleza de los resultados y si éstos concuerdan con las conclusiones experimentales establecidas o contradicen a éstas. En ambos casos, se debe citar a los autores de las referencias bibliográficas. Aquí, el aspecto que deberá evitarse es la imprecisión en la interpretación y redacción. Es lamentable leer un informe en el que el autor solamente aporta ambigüedades, con- clusiones no justificadas por los resultados o lucubraciones sin explicación científica con- sistente. Dos son las intenciones comunicativa que el autor debe considerar en esta sección. Para la presentación de resultados hará uso de la exposición, mientras que para la discusión de los mismos hará uso de la argumentación. Conclusiones Las conclusiones deben dar respuestas a los objetivos planteados, por consiguiente, de- ben redactarse en el mismo orden que éstos, respaldadas por los resultados obtenidos y enumerándolas mediante letras minúsculas o números arábigos. Deben redactarse en forma breve, clara y precisa. Evite usar lenguaje literario. Considere los siguientes ejem- plos: • Tanto la temperatura como el pH influyeron en la solubilidad proteica, existien- do evidencia de interacción entre estos dos factores. • Para el suero de leche, los valores de solubilidad fueron mínimos a pH próximos al punto isoeléctrico de las proteínas presentes. Referencias bibliográficas En este apartado se incluirán todas las referencias o material bibliográfico consultado para la elaboración del informe, el mismo que ha servido para elaborar la revisión de lite- ratura y las discusiones. Son materiales bibliográficos los libros, artículos científicos de investigación, revistas, artículos periodísticos, CD, DVD, paquetes de software y la red Internet. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 30 Si se trata de un libro, la referencia debe redactarse de acuerdo al estilo ya conocido: Autor, año, título, número de edición, editorial, lugar de publicación y número de páginas. Para los ejemplos, consulte las referencias bibliográficas que se han empleado para la elaboración de la presente guía de prácticas, o en todo caso, consulte el ejemplo de in- forme que se da en el siguiente Capítulo 6. Anexos Esta sección es opcional. Se incluye siempre que hayan cálculos intermedios o desarro- llos que pueden ser consultados por el lector, pero que su inclusión en las secciones an- teriores significaría una desviación importante de las ideas que se están exponiendo. Puede usarse para incluir detalles como mapas, planos, croquis, fotografías, reacciones químicas intermedias, etc. Véase el ejemplo de un informe de prácticas en el Capítulo 6 de esta primera sección del manual. Primera Sección Capítulo 5 ESTRUCTURA LÓGICA DE UN INFORME DE LABORAT 31 Consideremos algunas pautas antes de comenzar con la producción textual de nuestro informe de laboratorio. • Use una hoja a un solo lado para la carátula del informe. • Utilice hoja de tamaño A4 y desarrolle su texto en ambas caras, a un solo espacio entre renglones. • Utilice márgenes apropiados. Los espacios en blanco son importantes en un escri- to, su presencia ayuda muchísimo a la lectura. • Se debe usar únicamente tipos de fuente Times New Roman o Arial, tamaño 11 ó 12. • Organice el material bibliográfico que utilizará como referencias para su informe. No utilice muchas fuentes, es aconsejable que las referencias sean lo más cercano al tema tratado en la práctica, y que su número esté entre cinco y diez. • Enumere las páginas de su informe. El número de páginas de un informe de labo- ratorio no debe ser grande. De nada valdrá un número grande de páginas, si el in- forme adolece de cuestiones de forma y fondo. • Antes de redactar, organice un esquema con las ideas que serán expuestas en el informe. Con estas pautas, veamos un ejemplo de informe de laboratorio. Revíselo detenidamen- te y aplique las recomendaciones que se dan. PRIMERA SECCIÓN INTRODUCCIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO CAPÍTULO 33 hÇ|äxÜá|wtw atv|ÉÇtÄ wxÄ VxÇàÜÉ wxÄ cxÜØ hÇ|äxÜá|wtw atv|ÉÇtÄ wxÄ VxÇàÜÉ wxÄ cxÜØ hÇ|äxÜá|wtw atv|ÉÇtÄ wxÄ VxÇàÜÉ wxÄ cxÜØ hÇ|äxÜá|wtw atv|ÉÇtÄ wxÄ VxÇàÜÉ wxÄ cxÜØ FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS HUMANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL CURSO BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES INFORME DE LABORATORIO Nº 03 SOLUBILIDAD DE PROTEÍNAS DE SUERO DE LECHE Y DE CLARA DE HUEVO Presentado por: Juan Adolfo Serrano Álvarez Semestre: 2012-II Docente: Ing. Fernando Suca Apaza, M.Sc. Junín, Perú 2012 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 34 El título debe mostrar las parti- cularidades de la práctica en cues- tión. En la Introduc- ción, exprese la importancia que tiene la práctica en su formación profesional, en su desempeño futuro. El verbo de los objetivos debe ir siempre en infini- tivo (ejemplo: analizar, deter- minar, seleccio- nar, identificar, etc. PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 03 SOLUBILIDAD DE PROTEÍNAS DE SUERO DE LECHE Y DE CLARA DE HUEVO INTRODUCCIÓN La solubilidad que presentan las proteínas en distintos disolventes sirve como criterio para clasificarlas. Así, las albúminas pueden disolverse en agua; las globulinas no son solubles en agua pero sí en soluciones salinas diluidas; las glutelinas son solubles en ácidos o álcalis diluidos y las prolami- nas en etanol. El conocimiento de la solubilidad de proteínas en distintos solventes es importante para el ingeniero agroindustrial, porque ese conocimiento le permitirá desarrollar nuevas tecnologías para emplearlas en nuevos produc- tos. El suero de leche y la clara de huevo son dos de los ingredientes de gran utilidad en la fabricación de distintos productos agroalimentarios. Por ello, conocer las propiedades de solubilidad de sus proteínas ayuda en el enten- dimiento de las características de estas macromoléculas. OBJETIVOS • Analizar la influencia de la temperatura y el pH en la solubilidad de las proteínas presentes en suero de leche y clara de huevo. • Determinar la solubilidad con respecto al punto isoeléctrico de las proteínas de suero de leche y clara de huevo. Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 35 Forma correcta de citar una pu- blicación de un solo autor, al final de la ora- ción o párrafo. Forma correcta de citar una pu- blicación de dos autores, al final de la oración o párrafo. Las palabras en otro idioma de- ben ir en cursiva, al igual que las locuciones lati- nas o nombres científicos de e s p e c i e s (ejemplo: Allium cepa, in vitro, in situ, software, etc. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA El suero de leche y la clara de huevo son ingredientes de gran utilidad en la agroindustria e industria de los alimentos. La clara de huevo, cuando se bate, forma una película que ayuda en la incorporación de aire en productos de panificación, merengues y soufflés, otorgando las características deseables de textura y ayudando a mejorar la apariencia de esos alimentos (Alleoni, 1997). La clara de huevo es el único alimento que presenta características polifuncionales, con propiedades de coagulación, formación de espuma, gelatinización y emulsificación. Debido a sus propiedades funcionales únicas, tales como gelatinización y formación de espuma, las proteínas de clara de huevo de gallina han sido usadas extensivamente como ingredientes en alimentos procesados, siendo ingredientes deseables en muchos alimentos, tales como en productos de panadería, merengues, bizcochos y derivados de carne. El suero de leche de vaca es un líquido que contiene de 4 a 6 g de proteína por litro. Tales proteínas presentan propiedades funcionales y nutricionales excelentes debido a su contenido en aminoácidos sulfurados, en lisina y en triptófano. Cuando no están desnaturalizadas, las proteínas del suero de leche son altamente solubles, buenas formadoras de espuma y emulsiones, además de formar geles a 85ºC (Kinsella, 1984). Después del secado del suero por atomización, su composición es de, apro- ximadamente, 10% de cenizas, 1% de grasa, 76% de lactosa y 13% de proteínas, pudiendo ser concentrado a 35, 50, 70 y 80% de proteínas. El producto obtenido después de esa última concentración se denomina con- centrado proteico de suero de leche (WPC, whey protein concentrate, por sus siglas en inglés), indispensable en la fabricación de diversos productos, tales como lácteos, cárnicos, alimentos infantiles y productos de panifica- ción, debido a sus efectos emulsificantes, espesantes y antialérgicos. Por otro lado, el factor primordial para que las proteínas arriba mencionadas exhiban características gelatinizantes, espumantes y emulsificantes es que tales proteínas sean solubles, siendo la solubilidad la propiedad funcional primaria en la determinación de las demás propiedades (Nakai y Chan, 2 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 36 Forma correcta de citar una pu- blicación de un solo autor, al inicio de la ora- ción o párrafo. Forma correcta de citar una pu- blicación de más de dos autores, al final de la oración o párra- fo. En este caso, hay dos referen- cias distintas que coinciden con lo que se expresa en el texto: • Sood et al. (1976). • Kim (1998). 1985; Cândido, 1998). En otras palabras, una disminución en la solubilidad proteica afecta de manera desfavorable a su funcionalidad. Por ejemplo, la gelatinización y la viscosidad resultan de las propiedades hidrodinámicas de las proteínas, que a su vez, son afectadas por el tamaño y forma de la pro- teína y son independientes de la composición y distribución de los aminoáci- dos. Según Cândido (1998), la solubilidad de la proteína en un sistema de multicomponentes es de gran importancia en la elección de métodos para la producción de aislados proteicos, fraccionamiento de proteínas y purifica- ción. De ahí la importancia de un estudio detallado de solubilidad de las proteínas presentes en la clara de huevo y en el suero de leche que, a su vez, está influenciada por varios factores tales como el pH y la temperatura. El pH afecta a la naturaleza y la distribución de cargas de una proteína. En general, las proteínas son más solubles a pH bajos (ácidos) o elevados (alcalinos) a causa del exceso de cargas del mismo tipo, produciendo repul- sión entre las moléculas y, consecuentemente, contribuyendo para su ma- yor solubilidad. Según las observaciones de varios autores (Kakalis y Re- genstrein, 1986), cuando una solución proteica está en su punto isoeléctri- co, o sea, cuando la proteína en un sistema acuoso presenta carga líquida nula, las interacciones proteína—proteína aumentan, ya que las fuerzas electrostáticas moleculares están al mínimo; por consiguiente, menos canti- dad de agua interactúa con las moléculas de proteína, condición favorable para que las moléculas de proteína se aproximen, agreguen y precipiten. Es decir, cuanto más próximo esté el pH de una solución proteica de su punto isoeléctrico (pI), más baja será la solubilidad de la misma. La temperatura también es un factor que influye mucho en la solubilidad proteica, ya que cuando esta aumenta suficientemente por un determinado período de tiempo, la proteína es desnaturalizada debido a la exposición de los grupos sulfhidrilo (SH-), incialmente en el interior de las moléculas pro- teicas (Sood et al., 1976; Kim, 1998). Dentro de los varios términos utilizados para designar la solubilidad protei- ca, se encuentran las siguientes: proteínas solubles en agua (WPS), proteí- nas dispersas en agua (WDP), índice de dispersabilidad de la proteína (PDI) e índice de solubilidad de nitrógeno (NSI). Una metodología estandarizada 3 Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 37 Cuando un mé- todo es bastante conocido y muy utilizado en labo- ratorio, es mu- cho mejor men- cionarlos sola- mente, evitando desar r ol l ar l os por extenso. Cuando los ma- teriales utilizados son pocos, pue- de describirlos como aquí. Pero cuando son nu- merosos y, mu- chos de ellos, muy especializa- dos, entonces haga una lista con el mayor detalle posible. Consigne de ser necesario, canti- dades, marcas, modelos o algún otro rasgo parti- cular de los equi- pos empleados. fue desarrollada para la determinación de la solubilidad proteica por la modi- ficación del NSI, viendo su aplicación a numerosos productos proteicos y la eliminación de los errores cuando el método es usado por diferentes labora- torios. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales Para las proteínas de suero de leche, el producto se constituyó de un aisla- do proteico obtenido a partir de suero dulce de leche (ALACEN 90 %), ad- quirido de New Zealand Industria y Comercio de Productos Lácteos Ltda. Fue adquirido un lote de tamaño suficiente para la realización de la determi- nación de la composición centesimal y de los análisis de solubilidad protei- ca. Para el caso de la clara de huevo, el producto utilizado fue clara de hue- vo deshidratado, adquirido de HL Brasil Industria y Comercio Ltda, cuyo lote también fue suficiente para la realización de todos los experimentos. Métodos Análisis fisicoquímicos Para la caracterización del producto, fueron realizados los siguientes análi- sis fisicoquímicos. • Humedad (AOAC, 1980 Método 16192) • Cenizas (AOAC, 1980 Método 16196) • Lípidos totales (Bligh y Dyer, 1959) • Proteínas (AOAC, 1980 Método 38012) Determinación de la solubilidad proteica La determinación de la solubilidad proteica se hizo con la metodología don- 4 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 38 En esta sección, descri ba l os métodos utiliza- dos en forma minuciosa. Utili- ce el tiempo pasado para relatar los pasos seguidos en el laboratorio. Utilice unidades consistentes con el Sistema Inter- nacional de Uni- dades (SI). Para mayor informa- ción, consulte el Ca p i t u l o 4 “Unidades del Sistema Interna- cional (SI)” de esta Primera Secci ón, del presente manual de laboratorio. de, cerca de 500 mg de muestra fue pesada en una balanza analítica Bosch -SEA200, dentro de un vaso de precipitados de 100 mL y, esa muestra fue mezclada con una pequeña cantidad de NaCl 0,1M hasta la obtención de una pasta homogénea. Luego, se adicionó más NaCl 0,1 M hasta que se complete 40 mL del vaso. En seguida, la mezcla fue transferida para vasos encamisados, dentro de los cuales circuló agua caliente, que fueron acopla- dos a un baño termostático Nova Técnica, a través del cual la temperatura fue mantenido a un cierto valor, según el interés de cada experimento. Las temperaturas en este experimento variaron entre 40 a 60ºC, que es la máxi- ma temperatura permitida para la utiización del pH-metro. El pH de cada muestra fue ajustado al valor de interés a través de adición de soluciones de NaOH 0,1 N o HCl 0,1 N. La lectura del pH se hizo con un pH-metro Mettler Toledo, modelo 320. De esa manera, el pH de la solución proteica de suero de leche varió entre 3,5 y 7,8, mientras que para la clara de huevo, el pH de la solución varió entre 6,0 a 9,0 que son los rangos aceptables de cada producto y de sus derivados. Después de la agitación de las muestras, durante una hora, en agitador magnético Fisatom, modelo 752A, la dispersión fue transferida para una fiola de 50 mL, donde el volumen fue completado con NaCl 0,1 M. En segui- da, la solución fue centrifugada a 13 500 rpm durante 30 min a 4ºC, en cen- trífuga Sorvall Instruments, modelo RC5C con rotor SS-34, y el sobrenadan- te fue filtrado en papel Whatman Nº 2. Luego fueron tomadas alícuotas de 2 mL y el contenido de proteínas solubles en ellas presente fue determinado usando el sistema micro Kjeldahl (AOAC, 1980, método 38012). El porcentaje de proteína soluble fue calculado de acuerdo a la siguiente ecuación: (1) Donde: PS contenido de proteínas solubles presentes en la muestra (%) S 100 100 50 × ( ( ( ¸ ( ¸ × × = S W A PS Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 39 Esta sección, al igual que las demás de un reporte de labo- ratorio, puede ser subtitulada según su criterio. Esto ayuda a organizar ade- cuadamente su informe y hacer más fácil su lectura. La subti- tulación puede llegar, no obs- tante, hasta un t ercer orden como máximo. Enumere l as tablas puesto que ayuda a citarlas en el texto. El título de tablas debe ex- presar claramen- te el contenido que se consigna. Evite presentar los resultados con muchos decimales. Más bien redondéelos de acuerdo con la sensibilidad del instrumento o con la precisión que se requiere expresar la variable, según su naturaleza. A concentración proteica en el sobrenadante (mg/mL) W peso de la muestra (mg) S concentración de la proteína en la muestra (%) RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización de los productos Los lotes de productos que fueron utilizados en la determinación de la solu- bilidad proteica presentaron composición centesimal características de cada producto, donde los resultados se resumen en la tabla siguiente. Tabla 1—Composición centesimal del aislado proteico de suero de leche y clara de huevo en polvo. Medidas de solubilidad Los experimentos fueron realizados con cuatro repeticiones, para cada si- tuación particular de temperatura y pH. Las tablas a continuación muestran 6 Producto WPI Clara de huevo Humedad (%) 3,70 5,73 Cenizas (%) 1,50 0,62 Proteínas (%) 94,30 76,42 Lípidos totales (%) 0,30 0,35 Coloque siempre las unidades de medida en las que están expre- sadas los valo- res numéricos de filas y columnas de la tabla. Sólo así, éstos ad- quieren significa- do. Las divisiones de las tablas deben ser únicamente h o r i z o n t a l e s . Evite en lo posi- ble usar líneas verticales; aun- que esto no es norma, sino me- ramente una cuestión estéti- ca. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 40 los promedios de los valores de solubilidad proteica y de los parámetros necesarios para su determinación, tanto para el suero de leche como para la clara de huevo. Los valores presentes en esas tablas fueron calculados a partir de la ecuación (1). Tabla 2—Valores de solubilidad de proteína de suero de leche a diferentes temperaturas. 7 Temperatura (ºC) pH W (g) A (g/mL) % PS 40 3,50 4,50 5,65 6,80 7,80 0,5086 0,5025 0,5068 0,5090 0,5109 0,008429 0,007748 0,008248 0,008416 0,009034 87,13 81,76 86,29 87,67 92,76 43 3,50 4,50 5,65 6,80 7,80 0,5084 0,5186 0,5011 0,5179 0,5037 0,008410 0,007705 0,008407 0,008191 0,008449 87,71 78,78 88,96 83,85 88,94 50 3,50 4,50 5,65 6,80 7,80 0,5080 0,5018 0,5144 0,5064 0,5004 0,008348 0,006830 0,008692 0,007121 0,008358 87,13 72,17 89,60 74,56 88,56 57 3,50 4,50 5,65 6,80 7,80 0,5051 0,5164 0,5122 0,5095 0,5149 0,007807 0,006323 0,008460 0,006978 0,008274 81,95 64,93 87,58 72,62 85,20 60 3,50 4,50 5,65 6,80 7,80 0,5095 0,5150 0,5086 0,5102 0,5051 0,007759 0,006056 0,008861 0,006100 0,008359 80,74 62,35 92,38 68,16 87,75 Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 41 Tabla 3—Valores de solubilidad de clara de huevo a diferentes temperatu- ras. Los valores de solubilidad de las proteínas del suero de leche y de clara de huevo están representadas en las figuras que siguen. De la Figura 1, se observa que, para cualquier valor de temperatura, los valores de solubilidad fueron mínimos para pH de 4,5, ya que en esas con- diciones, las interacciones proteína—proteína aumentan debido a las fuer- zas electrostáticas, las cuales están en un valor mínimo y menos agua inter- actúa con las moléculas proteicas. Se nota, por lo tanto, que la solubilidad 8 Temperatura (ºC) pH W (g) A (g/mL) % PS 40 6,00 6,43 7,50 8,56 9,00 0,5086 0,5086 0,5151 0,5093 0,5022 0,007074 0,007003 0,007878 0,007711 0,007683 91,05 90,09 100,06 99,06 99,97 43 6,00 6,43 7,50 8,56 9,00 0,5056 0,5022 0,5125 0,5075 0,5177 0,006960 0,007123 0,007414 0,007708 0,007604 90,07 92,78 94,66 99,37 96,10 50 6,00 6,43 7,50 8,56 9,00 0,5054 0,5032 0,5088 0,5030 0,5062 0,007315 0,007233 0,007213 0,007250 0,007341 94,70 94,05 92,75 94,31 94,62 57 6,00 6,43 7,50 8,56 9,00 0,5319 0,5002 0,5093 0,5036 0,5110 0,006778 0,005594 0,007304 0,006016 0,007454 83,37 73,12 93,83 78,16 95,45 60 6,00 6,43 7,50 8,56 9,00 0,5000 0,5064 0,5039 0,5021 0,5179 0,005225 0,005734 0,006673 0,007396 0,007376 68,37 74,08 86,64 96,38 93,03 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 42 mínima no ocurrió en el punto isoeléctrico de la betalactoglobulina (5,2) y tal desvío se debe al hecho de que el producto no sea una proteína pura, pero sí una mezcla de proteínas presentes en el suero de leche, donde la precipi- tación ocurrió en el punto isoeléctrico de las proteínas de suero de leche, y no en el pI de la betalactoglobulina. A la temperatura de 40ºC, donde la estructura proteica es menos afectada por la acción del calor, se observa que para pH por debajo o por encima del pI (4,5) la solubilidad aumenta, ya que en esas condiciones las proteínas tienen una carga líquida positiva o negativa, posibilitando que más agua interactúa con las moléculas protei- cas. El hecho de que la solubilidad proteica disminuya con el aumento de la temperatura para los pH de 3,5 y 7,8 se debe a la coagulación, ya que esos valores de pH están próximos al punto isoeléctrico de la alfalactoalbúmina y de la lactotransferrina, respectivamente. Para una mejor visualización, la figura a continuación presenta los valores de solubilidad de las mismas proteínas en función de la temperatura, en los diversos pH estudiados. Figura 1—Efecto de la variación del pH en la solubilidad de proteínas de suero de leche a diferentes temperaturas. De las Figura1 y Figura 2, se puede observar que al pH de menor solubili- dad proteica (pH=4,5) la solubilidad disminuyó con la temperatura debido al efecto de la temperatura en las uniones involucradas en la estabilización de 9 Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 43 Texto en el que los resultados hallados son explicados con los hallados por otros autores. las estructuras secundaria y terciaria, cuyo desdoblamiento favorece la in- teracción entre los grupos hidrofóbicos, reduciendo las interacciones proteí- na-agua. Figura 2—Efecto de la variación de la temperatura en la solubilidad de las proteínas de suero de leche a diferentes pH. En la neutralidad (pH 6,8) se puede observar que la solubilidad disminuye con la temperatura, lo que indica que ocurre desnaturalización proteica pues, según Kinsella (1984), la solubilidad proteica aumenta con el aumento de la temperatura, cuando ésta varía entre 0 a 50ºC y que una disminución de solubilidad en esas condiciones de temperatura se debe, principalmente, a la desnaturalización proteica. Al pH de 5,65, la solubilidad proteica aumen- tó con el aumento de la temperatura, lo que indica que no hubo coagulación ni agregación entre las moléculas proteicas, posiblemente por el hecho de estar próximo al punto isoeléctrico de ninguna de las proteínas del suero de leche. El mismo procedimiento descrito arriba fue hecho para el caso de la clara de huevo en polvo, cuyos resultados son presentado en las siguientes figuras. 10 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 44 También fueron representados los gráficos de superficie de respuesta, mos- trando la influencia del pH y de la temperatura, tanto en la solubilidad del aislado proteico de suero de leche (WPI), como de la clara de huevo en polvo. Figura 3—Efecto de la variación del pH en la solubilidad de las proteínas de clara de huevo a diferentes temperaturas. Figura 4—Efecto de la variación de la temperatura en la solubilidad de las proteínas de clara de huevo a diferentes valores de pH. 11 Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 45 De las Figuras 3 y 4 se puede observar que, para cualquier valor de pH, se alcanzaron valores mínimos de solubilidad proteica a 60ºC. La coagulación de las proteínas de la clara de huevo, a partir de esa temperatura, puede ser la razón de ese fenómeno. Según Nakai y Chan (1985), por encima de 57,5ºC la clara de huevo se torna pegajosa e gelatinosa, debido a la desna- turalización proteica y/o rápida evaporación de agua presente en el produc- to. Tal afirmación puede ser observada en el presente trabajo, ya que a pH próximos a la neutralidad, (6,0 a 6,3) la solubilidad proteica disminuye con la temperatura a partir de 57ºC y aumentó a la temperatura en el rango de 40 y 50ºC. Similarmente al aislado proteico de suero de leche, la clara de huevo en polvo se trata de una mezcla que contiene varios tipos de proteínas, cada una con un punto isoeléctrico diferente. Por lo tanto, la menor solubilidad no ocurre necesariamente en el punto isoeléctrico de la ovoalbúmina, principal proteína presente en la clara de huevo. Cuando el pH de la solución aumen- tó a 9,0, se observó coagulación proteica para las temperaturas estudiadas debido al hecho de que la solubilidad disminuye con el aumento de la tem- peratura. Una posible explicación de este hecho es que el pH en cuestión está muy próximo al pI de la avidina. CONCLUSIONES Del análisis de la solubilidad proteica, se concluye que: • Tanto la temperatura como el pH influyen en la solubilidad proteica, existiendo evidencia de interacción entre estos dos factores. • Para el suero de leche, los valores de solubilidad fueron mínimos al pH próximo al punto isoeléctrico de las proteínas presentes. • Para la clara de huevo en polvo, los valores mínimos de solubilidad fueron alcanzados a 60ºC, para cualquier valor de pH, lo que indica una posible coagulación de las proteínas a partir de esa temperatu- ra. 12 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 46 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alleoni ACC (1997) Efeito da temperatura e do período de armazenamento na qualidade do ovo, nos teores de S-albumina e nas propiedades funcio- náis das proteínas da clara de ovo. Tesis Magistral, Faculdade de Engenha- ria de Alimentos, UNICAMP, Campinas, SP, Brasil. AOAC. Official methods of analysis, Washington: Sidney Williams, 1980. 1141 p. Cândido LMB (1998) Obtenção de concentrados e hidrolisados protéicos de Tilápia do Nilo (Oreochromus nicotilus): composição, propiedades nutritivas e funcionáis. Tesis Doctoral, Faculdade de Engenharia de Alimentos, UNI- CAMP, Campinas, SP, Brasil. Kakalis LT, Regenstrein JM (1986) Effect of pH and salts on the solubility of egg white protein. Journal Food Science, 51(6): 1445—1455. Kim JC. (1998) Milk protein/stainless steel interaction relevant to the initial stage of fouling in termal processing. J Food Process Engineering, 21 (5): 369—386. Kinsella JE. (1984) Milk protein: physicochemical and functional properties. Critical Review Food Science and Nutrition, 21(3): 197—287. Nakai S, Chan L. (1985) Structure modification and functionality of whey proteins: quantitative structure-activity relationship approach. J Dairy Scien- ce, 68(10): 2763—2772. Sood SM, Sidhu KS, Dewan RK. (1976) Voluminosity of bovine and buffalo casein micelles at different temperaturas. Milchwissenschaft, 31(8): 470— 473. 13 Primera Sección Capítulo 6 EJEMPLO DE UN INFORME DE LABORATORIO 47 ANEXOS Ilustraciones de la solubilidad de proteínas de clara de huevo. 14 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 48 GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES SEGUNDA SECCIÓN 49 INTRODUCCIÓN El agua es uno de los componentes más abundantes y quizás el más importante y sim- ple, pero frecuentemente el más olvidado de todas las sustancias alimenticias. Aun cuan- do reconocemos intuitivamente nuestra dependencia de este líquido vital—por ejemplo, al manifestar la necesidad biológica de aplacar nuestra sed—no siempre estamos cons- cientes de su enorme significación en el sustento de la vida en nuestro planeta. El agua ejerce una influencia importante en la conservación de los alimentos. Dicha in- fluencia puede ser tanto positiva como negativa; no obstante, desde el punto de vista de la conservación importa más los efectos adversos del agua sobre los alimentos. Estos efectos son causados por microorganismos y reacciones físicas, químicas y enzimáticas degradativas, que requieren del agua libre o disponible que se encuentran en los alimen- tos para perjudicar su inocuidad. Si se restringe esta agua libre a toda la gama de agentes deteriorativos, evitaremos la proliferación microbiana y la catalización enzimática de dichas reacciones, logrando me- jorar las condiciones de conservación. El concepto que cuantifica el agua libre en un ali- mento se denomina actividad de agua. Conocerlo es de gran utilidad para el ingeniero agroindustrial, puesto que le va a permitir tomar las mejores decisiones en el desarrollo de tecnologías apropiadas de conservación de un determinado alimento. Asimismo, del concepto de actividad de agua (a w ) se deriva la definición de isotermas de sorción, que relaciona el contenido de humedad con la actividad de agua. Al igual que la actividad de agua, el concepto de isoterma también es importante para la conservación de los produc- tos alimenticios. Los científicos dedicados al estudio del agua sostienen que no se debe- ría desarrollar un producto si antes no se ha estudiado su actividad de agua e isoterma. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES ACTIVIDAD DE AGUA (a w ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN PRÁCTICA 51 OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA • Afianzar el entendimiento de la actividad de agua y su relación con la conservación de los alimentos. • Conocer los aspectos procedimentales de la técnica de determinación de la activi- dad de agua e isotermas de sorción por el método isopiéstico. • Construir una isoterma de sorción con los datos obtenidos para una determinada muestra alimenticia. FUNDAMENTO TEÓRICO La determinación de la actividad de agua por el método isopiéstico se basa en el equili- brio que alcanza la masa del alimento debido a las distintas humedades relativas que se logran en sistemas cerrados con soluciones salinas saturadas, a presión y temperatura constantes. A este método también se le denomina como método gravimétrico de deter- minación de la actividad de agua. La actividad de agua (a w ) se define como la relación de presión parcial de vapor en el sistema (alimento) (p) entre la presión parcial de vapor del agua pura (p o ) en el equilibrio y a la misma temperatura. En equilibrio, que en la mayor parte de los casos se alcanza lentamente, hay una relación evidente entre la actividad de agua de un alimento y la hu- medad relativa de equilibrio del aire confinado en el sistema cerrado. A continuación se da una ecuación matemática del concepto, así como la ilustración del equilibrio. o p p a w = a w de la soluclón es lgual a la humedad relauva de equlllbrlo denLro del desecadorţ que es lgual a la a w del allmenLoţ en un uempo lnñnlLoŦ Solución saturada Placas Petri con muestras Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 52 La a w de un producto depende principalmente de su contenido de humedad, m, y de su temperatura, T. La curva que representa el contenido de agua de un producto en función del valor de la actividad de agua, a una temperatura dada, se denomina isoterma de sor- ción. Las denominaciones pueden variar según el caso que se esté determinando. Por ejem- plo, se dice isoterma de adsorción, si se determina experimentalmente a partir de un pro- ducto seco; puesto que se espera que el producto adsorba la humedad del medio. Por otro lado, se llama isoterma de desorción, si se determina a partir de un producto satura- do de agua (fresco), de alto valor de a w , o que simplemente no haya sido previamente secado. Las curvas de ambas isotermas son en general diferentes para un mismo pro- ducto, porque su deshidratación (disminución de a w = 1 a a w < 0,6) entraña ciertas modifi- caciones de estructura y porosidad irreversibles, modificando la capacidad de adsorción de moléculas de agua. Veamos la siguiente figura para ilustrar los conceptos. Según la forma de la curva y del tipo de alimento, las isotermas pueden adoptar una de cualquiera de los siguientes tres tipos. Las isotermas de tipo 1 corresponden a sustan- cias antiaglomerantes, mientras que las de tipo 2 son típicas de la mayoría de los alimen- tos, y las de tipo 3, a cristales de sacarosa. A cualquier contenido de humedad, la a w de un alimento aumenta al incrementarse la temperatura del sistema, ya que igualmente lo hace la presión de vapor, según la ecua- ción de Clausius—Clapeyron. Dependiendo del alimento, pequeñas fluctuaciones de temperatura pueden ocasionar grandes modificaciones en la actividad de agua (vea la siguiente figura). Desorción Adsorción Actividad de agua C o n t e n i d o d e h u m e d a d Segunda Sección Práctica 1 ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN 53 La actividad de agua afecta a la estabilidad de los alimentos en varias formas. La si- guiente figura muestra una relación típica entre la actividad de agua del alimento y el contenido de humedad, y las velocidades relativas de reacciones químicas, enzimáticas y crecimiento microbiano que deterioran los alimentos. El agua en la zona I es la más fuertemente sorbida en los sitios polares de los constitu- yentes de los alimentos. Esto no permite suficiente movilidad molecular para producir de- terioro por actividad enzimática, reacciones hidrolíticas o crecimiento microbiano. El lími- te entre las zonas I y II corresponde al contenido de humedad de la monocapa del ali- mento, la misma que es el agua necesaria para formar una capa sobre los grupos alta- Actividad de agua C o n t e n i d o d e h u m e d a d Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3 Actividad de agua C o n t e n i d o d e h u m e d a d 15ºC 20ºC 30ºC 40ºC a w 1 a w 2 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 54 mente polares y accesibles de la materia seca. El agua de la zona II es más móvil que en la zona I, debido a que sus asociaciones son por puentes de hidrógeno a los sitios de los constituyentes de los alimentos, a las moléculas de agua fuertemente asociadas de la zona I y solutos. El agua de las zonas I y II constituye menos del 5% del agua de un pro- ducto alimenticio rico en humedad. Al agua de la zona III también se le denomina agua de la fase masiva. Esta zona tiene incrementada sustancialmente la movilidad molecular, la que a su vez, aumenta las velo- cidades de las reacciones y el crecimiento microbiano. Esta agua es congelable, tiene capacidad solvente y es fácilmente utilizable por microorganismos para su actividad bio- lógica. V e l o c i d a d d e r e a c c i ó n C o n t e n i d o d e h u m e d a d 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Zona I Zona II Zona III Actividad de agua Isoterma Oxidación lipídica Pardeamiento no enzimatico Reacciones hidrolíticas Actividad enzimática Crecimiento de mohos Crecimiento de levaduras Crecimiento de bacterias Segunda Sección Práctica 1 ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN 55 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 03 placas petri para cada solución saturada a utilizarse • 01 campana de desecación por solución saturada a usarse • 01 matraz Erlenmeyer de 250 mL por cada solución saturada a usarse • 01 espátula • Frasco lavador o pisceta. Equipos • Balanza analítica, precisión 0,1 mg • Balanza electrónica, precisión 1 mg • Estufa Reactivos • Sales: bromuro de litio, cloruro de litio, acetato de potasio, cloruro de magnesio, carbonato de potasio, nitrato de magnesio, cloruro de estroncio, cloruro de sodio, sulfato de amonio, cloruro de potasio, cloruro de bario, y sulfato de potasio. • Agua destilada • Dierita o sílica gel • Azida de sodio • Acetato de fenilo o tolueno • Timol • Muestras de alimento PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Esta práctica está dividida en cuatro etapas: a) preparación de la muestra, b) preparación de las soluciones saturadas, b) medición de la actividad de agua por el método isopiésti- co y c) ajuste de datos a los modelos BET y GAB. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 56 Preparación de la muestra Es la etapa inicial en el estudio de isotermas, y ella dependerá del tipo de isoterma que se quiere obtener; es decir, si se desea una isoterma de adsorción o una de desorción. Para este último caso, desmenuce el producto. Si se trata de frutas frescas, por ejemplo, rodájelas o trócelas convenientemente, de manera que al colocarlas en el desecador, se exponga la mayor superficie posible a la humedad relativa de la atmósfera creada en el interior del mismo. Para el caso en el que se desea obtener una isoterma de adsorción, es necesario que el producto, ya sea que tenga bajo o alto contenido de humedad, esté completamente seco. En vista de que las técnicas de secado, muchas veces dañan o modifican los sitios de captación de agua de los componentes alimentarios, es necesario que la técnica emplea- da para deshidratar el producto sea lo menos perjudicial posible; para obtener isotermas más confiables. Para ello, utilice un proceso de secado lento. Obtenga muestras secas, colocando porcio- nes de ellas en un desecador cuyo fondo contenga dierita o sílica gel. Este proceso re- querirá más o menos tres semanas. Si se trata de alimentos con alta humedad (frutas, verduras, carne, etc.) redúzcalas de tamaño para acelerar el secado. Preparación de soluciones saturadas Antes de iniciar la preparación de las soluciones saturadas, tome en consideración cier- tas precauciones. Algunas sales y sus soluciones son caústicas, tales como el cloruro de potasio y los dicromatos de sodio y potasio; otras son tóxicas como el bromuro de pota- sio, nitrato de plomo, cloruro de cobalto, bromuro de litio, cloruro de bario, cromato de potasio y cloruro de litio; por lo que deben ser manipuladas con cuidado. Revise las eti- quetas de los correspondientes reactivos a fin de prevenir accidentes. Se sugiere revisar la sección anterior ( frases R y S), en caso de dudas sobre la seguridad y cuidados en la manipulación de reactivos. El primer paso en la preparación de soluciones salinas saturadas es determinar el volu- men de solución que se requiere, de tal forma que cumpla con las siguientes especifica- ciones. La solución saturada debe mantener una capa de cristales de sal en el fondo del desecador durante todo el período que signifique la determinación de la actividad de agua. Esto garantiza que las soluciones se mantengan siempre saturadas. Por otro lado, la fase líquida de la solución debe tener un volumen tal que cubra aproximadamente 4 mm sobre la capa de cristales. En el Anexo 1 de la tercera sección se encuentra la tabla con las proporciones de sal y agua de las diferentes sales usadas en el método isopiésti- co. Segunda Sección Práctica 1 ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN 57 Para preparar la solución utilice agua destilada, sales de grado analítico y matraces Er- lenmeyer limpios y secos. Con el fin de facilitar la disolución de las sales, utilice el agua destilada a una temperatura de 10ºC por encima del valor al que se pretende llevar a ca- bo el experimento de la determinación de actividad de agua. Las soluciones se preparan a mayores temperaturas que la usada en el equilibrio, para asegurar que estén saturadas cuando se enfríe a la temperatura de levantamiento de la isoterma. Pese la cantidad de sal en una balanza electrónica, para lo cual utilice un matraz Erlen- meyer y agregue de a pocos el volumen de agua destilada correspondiente (vea Anexo 1). Agite constantemente y, una vez disuelta la sal, lleve a enfriar a la temperatura desea- da, utilizando hielo o agua helada. Una vez en la temperatura deseada, viértala a la cam- pana de desecación y coloque ésta en la estufa. Gradúela a la temperatura de determi- nación de la isoterma. Repita el procedimiento para las demás sales a utilizar en el expe- rimento. Procure utilizar sales en todo el rango de actividad de agua (0 a 1), por lo menos entre 8 a 10 valores de actividad de agua. Esto ayudará en la obtención de una buena gráfica de isoterma y datos más confiables. Con el propósito de aislar el desecador del medio, unte el borde del desecador y la tapa con vaselina inodora o grasa de silicona. Esto sella adecuadamente la unión y no permite ningún tipo de contacto del interior del desecador con el medio externo, garantizando un aislamiento total. Luego de cerrar el desecador, permita que la solución saturada se esta- bilice por lo menos 24 h antes del experimento. Determinación de la isoterma Pese aproximadamente 1 a 2 g de muestra previa y convenientemente desmenuzada (triturada, rodajada, cortada, molida, etc.) en una balanza analítica. Utilice una placa Petri lavada y seca. Repita el pesado de tal manera que tenga tres placas por cada solución saturada utilizada. Registre los datos del peso hasta una sensibilidad de 0,1 mg. Coloque cuidadosamente las placas en los desecadores. De manera opcional, puede colocar un pequeño tubo de ensayo conteniendo tolueno, azida de sodio, acetato de feni- lo o timol dentro de los desecadores para prevenir el crecimiento microbiano, sobre todo en desecadores con soluciones saturadas de alto valor de actividad de agua (> 0,75). Cierre herméticamente los desecadores y colóquelos en la estufa a la temperatura de levantamiento de la isoterma. Pese cuidadosamente las placas con muestras a intervalos de 2 a 3 días hasta que alcance el equilibrio. Esto toma generalmente 10 días a activida- des de agua menores que 0,75 y 21 días para actividades de agua mayores de 0,75. Por otro lado, es importante determinar el contenido de humedad del producto del que se desea determinar su isoterma. Para ello, siga algún protocolo de determinación de hume- dad y obtenga el valor por triplicado. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 58 Ajuste de datos a los modelos BET y GAB Obtenga los datos de actividad de agua para cada una de las soluciones saturadas utili- zadas, consultando las tablas correspondientes del Anexo 2. Por otro lado, calcule las humedades de equilibrio (m) finales en base seca. Revise el Anexo 4, donde se encuen- tra un ejemplo que demuestra los pasos para calcular las humedades de equilibrio fina- les. Con los datos obtenidos, llene la tabla que se muestra a continuación. En el Anexo 5 se presenta un ejemplo para ajustar datos de humedad de equilibrio a los modelos de BET y GAB utilizando Microsoft Excel, y obtenga las correspondientes isotermas. Tapa del desecador Contenedores de vidrio (10 mL) con muestras (3 muestras × 3 réplicas) Placa base perforada de acero inoxi- dable o porcelana Desecador de vidrio Solución saturada Segunda Sección Práctica 1 ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN 59 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Abramovic H, Klofutar C (2006) Water adsorption isotherms of some gellan gum samples. J Food Engineering, 77: 514—520. 2) Badui Dergal S (2006) Química de los alimentos. 4 ed. Edit. Pearson Educación, México. 716 p. 3) Barbosa-Cánovas GV, Fontana Jr. AJ, Schmidt SJ, Labuza TP (Ed.) (2007) Water activity in foods. Edit. Blackwell Publishing, Iowa, USA. 435 p. 4) Blahovec J, Yanniotis S (2009) Modified classification of sorption isotherms. J Food Engineering, 91: 72—77. 5) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. 3 ed. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 6) Diosady LL, Rizvi SSH, Cai W, Jagdeo DJ (1996) Moisture sorption isotherms of canola meals, and applications to packaging. J Food Science, 61(1): 204—208. 7) Ditchfield C (2000) Estudo dos métodos para a medida da atividade de agua. Tesis Magistral, Escola Politécnica de la Universidade de São Paulo, SP, Brasil. 8) Fennema OR (2000) Química de los alimentos. 3 ed. Edit. Acribia, Zaragoza, Espa- ña. 1258 p. 9) Igathinathane C, Womac AR, Sokhansanj S, Pordesimo LO. (2007) Moisture sorption thermodynamic properties of corn stover fractions. Transactions of the ASABE, 50(6): 2151—2160. numedad de equ|||br|o (m) (g]100g) m 1 m 2 m 3 Acnv|dad de agua (a w ) Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 60 10) Labuza TP, Acott K, Tatini SR, Lee RY, Flink J, McCall W (1976) Water activity de- termination: a collaborative study of different methods. J Food Science, 41: 910— 917. 11) Sablani SS, Rahman MS, Labuza TP (2001) Measurement of water activity using isopiestic method. Current Protocols in Food Analytical Chemistry, Unit A2.3: A2.3.1—A2.3.10. 12) Suca Apaza CA, Suca Apaza F (2010) Bioquímica de alimentos. Texto universita- rio. Edit. Universitaria de la UNCP, Junín, Perú. 215 p. Segunda Sección Práctica 1 ACTIVIDAD DE AGUA (A W ) E ISOTERMAS DE SORCIÓN 61 INTRODUCCIÓN Las propiedades funcionales de las proteínas han sido aprovechadas convenientemente desde hace mucho tiempo en el procesamiento de productos agroindustriales. Por ejem- plo, las características sensoriales de los productos horneados son en gran medida resul- tado de las propiedades viscoelásticas y formadoras de masa del gluten de trigo; las pro- piedades texturales y suculentas de los productos cárnicos dependen de las característi- cas bioquímicas de las proteínas musculares. Propiedades como la dispersabilidad, humectabilidad, hinchamiento, solubilidad, viscosi- dad, capacidad de retención de agua, gelificación, emulsión y formación de espuma, de- penden de las interacciones que formen las proteínas con el agua. En efecto, el agua modifica las propiedades fisicoquímicas de las proteínas, haciéndolas más o menos solu- bles. La solubilidad es una propiedad funcional deseable a la hora de utilizarlas en el pro- cesamiento de alimentos. Por otro lado, ciertas sales de metales pesados, ácidos fuertes y algunos solventes orgá- nicos, promueven la interacción proteína-proteína, lo que ocasiona que estas precipiten. La precipitación es el principio utilizado para aislar proteínas de sus fuentes naturales. Por los argumentos expuestos, es fácil deducir la importancia que tiene para el ingeniero agroindustrial, conocer las propiedades fisicoquímicas de las proteínas y su comporta- miento bajo la influencia de distintos factores. Es además importante saber que estas propiedades están estrechamente relacionadas con las individualidades de cada aminoá- cido de las que están compuestas las proteínas. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES PROPIEDADES GENERALES DE LAS PROTEÍNAS PRÁCTICA 63 OBJETIVOS • Reconocer a las proteínas como moléculas eléctricamente cargadas. • Analizar la influencia del pH sobre esas cargas y sobre la solubilidad. • Identificar los agentes que pueden alterar la solubilidad o promover la precipitación. FUNDAMENTO TEÓRICO Las propiedades funcionales de las proteínas dependen de las propiedades individuales de los aminoácidos que las conforman. Así, al estudiarlos separadamente, estos aminoá- cidos presentan peculiaridades que se proyectan cuando éstos se enlazan a otros ami- noácidos para formar los complejos biopolímeros en que se constituyen las proteínas. Los aminoácidos, al igual que las proteínas, son moléculas anfotéricas, es decir, que se comportan como cationes y aniones. Como contienen un grupo carboxílico (ácido) y un grupo amina (básico), se comportan como ácidos y como bases. A pH próximos a la neutralidad, tanto el grupo α-amino como el α-carboxilo están ioniza- dos y la molécula es un ion dipolar o zwitterion. El pH al que el ion dipolar es eléctrica- mente neutro se le denomina punto isoeléctrico (pI). Cuando el zwitterion se titula con un ácido, el grupo COO– se protona. El pH al que las concentraciones de COO– y COOH son iguales se le conoce como pK a1 (es decir, el logaritmo negativo de la constante de disociación K a1 ). Del mismo modo, cuando se titula el zwitterion con una base, el grupo NH 3 + se desproto- na. Como antes, el pH al que la concentración de NH 3 + es igual a NH 2 se denomina pK a2 . Además de los grupos carboxilo y amino presentes en casi todos los aminoácidos, las cadenas laterales de Lys, Arg, His, Asp, Glu, Cys y Tyr también contienen grupo ioniza- Ácido Neutro Básico Catión Zwitterion Anión Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 64 bles. Efectivamente, al hidratarse las proteínas, las moléculas de agua se fijan a varios grupos activos en las proteínas. Entre estos se incluyen los cargados (interacciones ion- dipolo), grupos peptídicos de la cadena polipeptidica, grupos amida de Asn y Gln, los grupos hidroxilo de los restos de Ser, Thr y Tyr (interacciones dipolo-dipolo) y los restos apolares (interacciones dipolo-inducido-dipolo, hidratación hidrofóbica). Las interacciones que influyen de forma más destacada en las características de solubili- dad de las proteínas son las hidrófobas e iónicas. Las interacciones hidrofóbicas promue- ven la asociación proteína-proteína y disminuyen la solubilidad, en tanto que las iónicas promueven las interacciones proteínas-agua y aumentan la solubilidad. Un factor que afecta profundamente a la solubilidad de las proteínas es el pH del medio de solubilización. A valores de pH inferiores o superiores a su punto isoeléctrico, las pro- teínas tienen cargas netas positivas o negativas, respectivamente. La repulsión electros- tática y la hidratación de los restos cargados promueven la solubilización de la proteína. Si se representa gráficamente la solubilidad en función del pH, la mayor parte de las pro- teínas de los alimentos exhiben una gráfica en forma de U. La solubilidad mínima se da a un pH aproximadamente idéntico al isoeléctrico. La mayor parte de las proteínas de los alimentos es ácida, es decir, la suma de sus restos Asp y Glu es mayor que la de los restos Lys, Arg e His. Por tanto, exhiben insolubilidad en las proximidades del punto isoeléctrico, y se debe fundamentalmente a la usencia de repul- sión electrostática, lo que promueve la agregación y precipitación, vía interacciones hi- drofóbicas. Cuando se adiciona sales neutras a una solución, ocurre un incremento de la fuerza ióni- ca del sistema; debido a que la mayoría de las sales se disocia en sus correspondientes cationes y aniones. Así, cuando adicionamos pequeñas cantidades de sal a una solución S o l u b i l i d a d 0 2 4 6 8 10 pH Segunda Sección Práctica 2 PROPIEDADES GENERALES DE LAS PROTEÍNAS 65 conteniendo proteínas, las cargas provenientes de la disociación de la sal pasan a inter- actuar con las moléculas proteicas, disminuyendo la interacción entre ellas. En conse- cuencia, hay un incremento de la solubilidad de la proteína en medio acuoso, las interac- ciones proteína—proteína, favoreciendo la solubilidad de las mismas. A ese fenómeno se da el nombre de solubilización por salado. Este efecto, no obstante, no se extiende inde- finidamente. En condiciones de elevada fuerza iónica, como consecuencia de la adición de grandes cantidades de sal, tenemos el efecto contrario, es decir, la precipitación. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 02 matraces Erlenmeyer de 250 mL • 02 probetas graduadas • 01 embudo de vidrio • 01 bagueta Equipos • Balanza electrónica • Centrífuga Reactivos • 250 mL de solución de NaCl al 1% • 100 mL de solución de NaCl al 10% • Solución saturada de sulfato de amonio (vea Anexo 6 para su preparación) • Solución de acetato de plomo al 10% • Solución de sulfato de cuproso saturado • Solución de ácido tricloroacético al 10% • 01 huevo • Torta de soya o tarwi Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 66 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Preparación de la solución de clara de huevo Casque un huevo y separe la clara de la yema. Utilice un embudo y una probeta gradua- da. Una vez medido el volumen de clara obtenido, vierta el contenido de la probeta en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Adicione a la clara cuatro volúmenes equivalentes de una solución de NaCl al 1%. Agite con una bagueta hasta homogenizar completamente la solución. Luego déjela en reposo hasta su utilización en etapas siguientes. Extracción de globulinas de torta de soya o tarwi Pese una muestra de 10 g de torta de soya o tarwi y colóquela en un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Añada 100 mL de una solución de NaCl al 10%, agitando vigorosamente du- rante 30 min. Para separar los sólidos, someta la mezcla proteínica a la acción de una centrífuga du- rante 10 min. El líquido sobrenadante se somete a los ensayos que se describirán a con- tinuación. Precipitación por adición de sales neutras (fuerza iónica) Prepare una batería de ocho tubos de ensayo y codifíquelos del 1 al 8. En cada uno de los tubos 1 al 4, adicione 2 mL de solución de clara de huevo previamente preparada, con ayuda de una pipeta graduada. En los tubos 5 al 8, coloque 2 mL de globulinas de soya o tarwi. Luego añada 2 mL de sulfato de amonio en cada uno de los tubos 1 y 2, cuidando que la adición se haga por las paredes del tubo. En los tubos 3 y 4 adicione 2 mL de solución de cloruro de sodio al 10%. Repita lo mismo para las proteínas de tarwi o soya. Luego mezcle el contenido de cada uno de los tubos (por inversión) y anote los resulta- dos. Precipitación por adición de sales de metales pesados Prepare otra batería de ocho tubos de ensayo y codifíquelos de 1 al 8. Adicione 2 mL de solución de clara de huevo a cada uno de los tubos 1 al 4. Haga lo mismo, adicionando 2 mL de solución de proteínas de tarwi en los tubos restantes. Añada 2 mL de acetato de plomo en los tubos 1, 2, 5 y 6. Añada 2 mL de sulfato cuproso Segunda Sección Práctica 2 PROPIEDADES GENERALES DE LAS PROTEÍNAS 67 a los tubos 3, 4, 7 y 8. Luego mezcle el contenido de cada tubo y anote los resultados obtenidos. Precipitación por adición de ácidos fuertes Prepare la batería de ocho tubos igual que los anteriores. Añada ácido tricloroacético al 10% y ácido clorhídrico concentrado o algún otro ácido fuerte. Precipitación de globulinas por dilución de extracto En un vaso de precipitados de 200 mL, vierta 5 mL de la solución de globulinas de tarwi o soya. Luego añada 100 mL de agua destilada. Mezcle con una bagueta y observe lo que ocurre. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Cabra V, Arreguín R, Farres A (2008) Emulsifying properties of proteins. Bol.Soc. Quím. Méx. 2(2): 80-89. 2) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 3) Damodaran S (2000) Aminoácidos, péptidos y proteínas. En: Fennema OR. Quími- ca de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 383—511. 4) Gálvez Mariscal A, Flores Argüello I, Farrés Gonzáles Saravia A (2006) Proteínas. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, Méxi- co. 119—244. 5) Sathe SK, Deshpande SS, Salunkhe DK. (1982) Functional properties of lupin seed (Lupinus mutabilis) proteins and protein concentrates. J Food Science, 47: 491— 497. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 68 INTRODUCCIÓN En los experimentos de la guía anterior, hemos enfatizado sobre la importancia que tie- nen las proteínas en los sistemas alimentarios. Además de su valor nutricional, es indis- pensable conocer su comportamiento bioquímico, puesto que éste está íntimamente rela- cionado con las capacidades tecnológicas de las proteínas en la transformación de ali- mentos. El conocimiento adquirido hasta aquí estaría incompleto sin la incorporación del concepto de punto isoeléctrico (pI). Como los aminoácidos presentan dos grupos pasibles de sufrir protonación, y como consecuencia de ello, pueden cargarse positiva o negativamente, el punto isoeléctrico se define como aquél valor de pH en el que el número de cargas positi- vas y negativas son las mismas. En otras palabras, los aminoácidos adquieren una forma eléctricamente neutra. En vista de que las proteínas están conformadas de aminoácidos, esta condición de neu- tralidad en las cargas se puede extender también a las proteínas, cuyo pI puede ser de- terminado experimentalmente. La determinación de este valor es importante a la hora de aislar la proteína de su fuente. Esta práctica consistirá en la determinación del punto iso- eléctrico de la caseína de leche de vaca. OBJETIVOS • Reconocer a las proteínas lácteas como moléculas eléctricamente cargadas. • Analizar la influencia del pH sobre la distribución de esas cargas. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES DETERMINACIÓN DEL PUNTO ISOELÉCTRICO DE PROTEÍNAS PRÁCTICA 69 • Observar el efecto del pH en la solubilidad de las proteínas de leche. • Reconocer la importancia del pI como principio de aislamiento de proteínas. FUNDAMENTO TEÓRICO Los aminoácidos, al igual que las proteínas, son moléculas anfotéricas, es decir, que se comportan como cationes y aniones. Como contienen un grupo carboxílico (ácido) y un grupo amina (básico), se comportan como ácidos y como bases. La solubilidad mínima de una proteína se da a un pH aproximadamente idéntico al iso- eléctrico. La mayor parte de las proteínas de los alimentos son ácidas, es decir, la suma de sus restos Asp y Glu es mayor que la de los restos Lys, Arg e His. Por tanto, exhiben insolubilidad en las proximidades del punto isoeléctrico, y se debe fundamentalmente a la ausencia de repulsión electrostática, lo que promueve la agregación y precipitación, vía interacciones hidrofóbicas. A pH próximos a la neutralidad, tanto el grupo α-amino como el α-carboxilo están ioniza- dos y la molécula es un ion dipolar o zwitterion. El pH al que el ion dipolar es eléctrica- mente neutro se le denomina punto isoeléctrico (pI). Cuando el zwitterion se titula con un ácido, el grupo COO– se protona. El pH al que las concentraciones de COO– y COOH son iguales se le conoce como pK a1 (es decir, el logaritmo negativo de la constante de disociación K a1 ). Del mismo modo, cuando se titula el zwitterion con una base, el grupo NH 3 + se desproto- na. Como antes, el pH al que la concentración de NH 3 + es igual a NH 2 se denomina pK a2 . Además de los grupos carboxilo y amino, las cadenas laterales de Lys, Arg, His, Asp, Glu, Cys y Tyr también contienen grupo ionizables. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 01 vaso de precipitados de 250 mL • 01 vaso de precipitados de 200 mL • 01 vaso de precipitados de 100 mL • Probeta de 100 mL • Gotero • Embudo Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 70 • 09 tubos de ensayo • Pipetas Equipos • pH metro • Centrífuga • Balanza analítica • Baño maría • Estufa Reactivos • Solución de ácido acético 2 M • Solución de ácido acético 1 M • Solución de ácido acético 0,1 M • Solución de ácido acético 0,01 M • Etanol 95% (v/v) • Éter etílico • Hidróxido de sodio (NaOH) 1 M • Leche PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Extracción de la caseína de leche En un vaso de precipitados, caliente 150 mL de agua destilada a 38ºC. Adicione 50 mL de leche y mezcle bien. A la solución obtenida, haga gotear una solución de ácido acéti- co 2 M, hasta que aparezca un precipitado abundante (aproximadamente, 0,7 mL de so- lución ácida). Luego deje reposar durante 20 min para que la proteína sedimente. Separe el sobrenadante por decantación, y adicione al precipitado 20 mL de etanol, procurando mezclar bien. Filtre o centrifugue y deseche el filtrado, sólo interesa el precipitado. Luego, adicione al precipitado, 5 mL de éter etílico y homogenice bien. Decante el sobrenadante y seque el precipitado (caseína) en papel filtro dentro de una estufa a 60ºC. Segunda Sección Práctica 3 DETERMINACIÓN DEL PUNTO ISOELÉCTRICO DE PROTE 71 Preparación de solución de caseína Pese aproximadamente 1 g de caseína obtenida en la etapa anterior. Adicione 50 mL de agua destilada para resuspender la caseína. Adicione 25 mL de la solución de NaOH y agite lentamente para evitar la formación de espuma, hasta disolución completa de la caseína. Adicione 25 mL de ácido acético 1 M y agite cuidadosamente. Ajuste el pH a un valor próximo de la neutralidad, utilizando para ello ácido o base. Determinación del punto isoeléctrico de la caseína Enumere nueve tubos de ensayo y distribuya los reactivos siguiendo las indicaciones de la siguiente tabla. A cada tubo, adicione 0,5 mL de la solución de caseína preparada en la etapa anterior. Agite lentamente sin hacer espuma. Mida el pH en todos los tubos. Con los resultados observados, llene la siguiente tabla y discuta sus observaciones. Sustanc|a 1 2 3 4 S 6 7 8 9 Agua desulada (mL) 4ţ0 4ţ4 4ţ3 3ţ7 3ţ3 2ţ3 0ţ3 3ţ9 3ţ7 Ácldo aceuco 0ţ01 M (mL) 0ţ3 — — — — — — — — Ácldo aceuco 0ţ1 M (mL) — 0ţ1 0ţ2 0ţ8 — — — — — Ácldo aceuco 1 M (mL) — — — — 1ţ0 2ţ0 3ţ0 — — Ácldo aceuco 2 M (mL) — — — — — — — 0ţ8 1ţ0 kesu|tados 1 2 3 4 S 6 7 8 9 pP 1urbldez Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 72 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Aluko RE (2004) The extraction and purification of proteins: an introduction. 2) Cabra V, Arreguín R, Farres A (2008) Emulsifying properties of proteins. Bol.Soc. Quím. Méx. 2(2): 80-89. 3) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 4) Damodaran S (2000) Aminoácidos, péptidos y proteínas. En: Fennema OR. Quími- ca de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 383—511. 5) Gálvez Mariscal A, Flores Argüello I, Farrés Gonzáles Saravia A (2006) Proteínas. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, Méxi- co. 119—244. 6) Sathe SK, Deshpande SS, Salunkhe DK. (1982) Functional properties of lupin seed (Lupinus mutabilis) proteins and protein concentrates. J Food Science, 47: 491— 497. S 6 7 8 9 Segunda Sección Práctica 3 DETERMINACIÓN DEL PUNTO ISOELÉCTRICO DE PROTE 73 INTRODUCCIÓN Los lípidos constituyen uno de los cuatro componentes básicos de los alimentos, siendo la fuente más concentrada de energía, además de ser el grupo que tiene mayor influen- cia en textura, palatabilidad y contribución al aroma y sabor de los productos alimenticios. Químicamente, las grasas y aceites están formados por ácidos grasos esterificados a un alcohol, el glicerol. A la existencia de dobles enlaces en la cadena carbonada de los áci- dos grasos, se le atribuyen propiedades nutricionales y físicas importantes. Debido a es- tos dobles enlaces, los aceites también son muy susceptibles de sufrir cambios indesea- bles. Estos cambios se traducen en la formación de aromas y sabores objetables a la calidad. Existen factores que inducen y aceleran el deterioro de los aceites. Esta práctica, por lo tanto, tiene el objeto de demostrar cuáles son esos factores para que el futuro ingeniero agroindustrial pueda controlar y desarrollar las técnicas más apropiadas para prolongar la vida útil de alimentos ricos en grasas. OBJETIVOS • Explicar la susceptibilidad a la rancidez oxidativa de los aceites según su grado de insaturación. • Identificar los factores que inducen la rancidez oxidativa de los aceites. • Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos y relacionarlos con los fenómenos observados en la práctica. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES ESTABILIDAD DE ACEITES PRÁCTICA 75 FUNDAMENTO TEÓRICO Las grasas y los aceites son el grupo de sustancias alimenticias conocido como lípidos; y son las que poseen mayor concentración calórica por unidad de masa. Además, desde el punto de vista del procesamiento de alimentos, las grasas imparten propiedades senso- riales y tecnofuncionales importantes, tales como untuosidad, suavidad, etc. Las grasas o lípidos se clasifican en forma general en saturados y no saturados. Las gra- sas saturadas son generalmente de origen animal, mientras que las no saturadas son mayoritariamente de origen vegetal y marino. Por ejemplo, el aceite de oliva y el de baca- lao son claros ejemplos de aceites no saturados. En algunos casos presentan tantas in- saturaciones que a estos se les denomina como aceites poliinsaturados. Al margen de los beneficios que trae la ingestión regular de lípidos insaturados, éstos sin embargo, son susceptibles a la rancidez oxidativa. La razón es que en las posiciones in- saturadas de los ácidos grasos, tiende a unirse un oxígeno, provocando que las grasas se enrancien más rápidamente que sus equivalentes saturadas. La rancidez oxidativa es uno de los problemas que afecta a los alimentos grasos o aqué- llos que tienen un alto tenor graso. Es, por otro lado, una preocupación constante en el desarrollo de alimentos ricos en grasas. La lipólisis es uno de los mecanismos de deterioro de alimentos grasos y ricos en grasas. Se denomina lipólisis a la hidrólisis de los enlaces éster de los lípidos, la misma que se realiza por acción enzimática o por calentamiento en presencia de agua (fritura), y tiene por consecuencia la liberación de ácidos grasos. La liberación de ácidos grasos de cadena corta es la responsable de la aparición de sa- bores a rancio (rancidez hidrolítica) en leche cruda. Algunos sabores típicos de los que- sos se debe a la adición intencionada de lipasas microbianas y lácteas que ayudan a di- cha hidrólisis. Otra reacción degradativa de las grasas es la autooxidación. Ésta produce sabores y olo- res anómalos (rancio) productos del enranciamiento oxidativo. Además, cambia el color del aceite y su textura, reduciendo la aceptación del consumidor y generando pérdidas económicas cuantiosas a la industria. La oxidación de los aceites se acelera durante el freído (160ºC a 180ºC). Un indicativo de ello es que se producen olores oxidativos en el tiempo, ya que la hidrólisis produce áci- dos grasos libres, por tanto espuma. Durante la fritura, se libera continuamente agua que migra del alimento al aceite caliente, produciéndose un efecto de arrastre en corriente de vapor de los productos volátiles de la oxidación del aceite. El agua liberada agita, además, el aceite y acelera la hidrólisis. La capa de vapor de agua formada sobre la superficie del aceite tiende a reducir la cantidad de oxígeno disponible para la oxidación. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 76 Los ácidos grasos insaturados son mucho más susceptibles a la oxidación que sus análogos saturados. A temperaturas elevadas, su descomposición oxidativa es muy rápi- da. Se han observado ciertas diferencias entre las oxidaciones a altas y bajas temperatu- ras, pero los datos acumulados indican que las rutas importantes son iguales en ambos casos. Parece que la formación y descomposición de los hidroperóxidos intermedios, predecibles según la localización de los dobles enlaces, puede tener lugar en un amplio rango de temperaturas. De las grasas sometidas a tratamientos térmicos, se han aislado numerosos productos de descomposición. Los mayoritarios entre los generados a tempe- raturas elevadas se producen típicamente por autooxidación a la temperatura ambiente. Sin embargo, a temperaturas elevadas, la descomposición de los hidroperóxidos y las oxidaciones secundarias tienen lugar a velocidades extremadamente rápidas. ABSORCIÓN VAPORIZACIÓN HIDRÓLISIS Vapor Ácldos grasos llbres ulgllcerldos Monogllcerldos Cllcerlna A||mento vapor voláules (humo) AnuoxldanLes AIREACIÓN Cx|geno OXIDACIÓN SOLUBILIZACIÓN SusLanclas allmenuclas llpldlcas coloreadas Pldroperóxldos (dlenos con[ugados) FISIÓN Alcoholes Aldehldos DESHIDRATACIÓN RADICALES LIBRES Ácldos CeLonas Pldrocarburos CALENTAMIENTO ulmerosţ Lrlmerosţ epóxldosţ alcoholesţ hldrocarburosŦ ulmeros y compuesLos clcllcos Segunda Sección Práctica 4 ESTABILIDAD DE ACEITES 77 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 04 tubos de ensayo • 04 pipetas graduadas de 10 mL • 02 cuentagotas • 15 matraces Erlenmeyer de 250 mL • Fiola de 100 mL • Bureta de 50 mL • Probeta • Gradilla • Recipiente de metal • Cocina de gas Equipos • Baño maría • Balanza electrónica • Bomba para pecera • Estufa • Refrigeradora Reactivos • Solución de éter etílico y etanol 95% en proporción de 2:1. • Solución de NaOH 0,1 M • Solución de almidón 1% (vea Anexo 6 para su preparación) • Solución de lugol (como fuente de yodo) (vea Anexo 6 para su preparación) • Solución indicadora de fenolftaleína • Aceite de soya • Mantequilla derretida Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 78 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Determinación de la insaturación de las grasas Enumere cuatro tubos de ensayo, del 1 al 4. En los tubos 1 y 2 adicione 5 mL de aceite de soya; y en los tubos 3 y 4 adicione el mismo volumen de margarina fundida. A cada uno de los tubos adicione 10 gotas de lugol, previamente preparado. Luego, hierva los tubos en baño maría hasta que el color provocado por el lugol desaparezca. Enfríe los tubos a temperatura ambiente, adicione tres gotas de solución de almidón a cada tubo, y observe los resultados. Si desea adicione algunas gotas más de lugol y comente y sus- tente sus observaciones. Investigación de factores de inestabilidad en lípidos Adicione 100 mL de aceite de soya a cada uno de cinco matraces Erlenmeyer. Tape el primer matraz y expóngalo a condiciones de temperatura ambiente y luz. Tape el segun- do matraz y guárdelo en condiciones ambientales en un recinto oscuro. Puede crear con- diciones de oscuridad, envolviendo el matraz con papel aluminio, de manera que la muestra de aceite no reciba luz. Tape el tercer matraz y colóquelo en una estufa a 70ºC. Tape el cuarto matraz de manera que ingrese aire a través de una manguerilla conecta- da a una bomba para pecera, tratando de que la provisión de oxígeno al aceite sea cons- tante. Coloque el quinto matraz en un lugar bastante aireado, con harta luz natural y a temperatura ambiente; o, alternativamente , vierta el recipiente del quinto matraz en uno de mayor área expuesta al oxígeno. El tiempo que permanecerán estos matraces con sus correspondientes muestras será de dos semanas. Determine el índice de acidez inicial de la muestra del aceite utilizado, por triplicado y obtenga los valores con el método de determinación de índice de acidez que se emplea- rá en la siguiente sección de esta práctica. Repita la determinación al final de la primera semana, y luego al completar las dos semanas. Repita todo el procedimiento anterior con margarina fundida en lugar del aceite. En el caso de la oxigenación con bomba para pecera, someta el matraz correspondiente a una temperatura de 45ºC para que la mantequilla permanezca en estado líquido, facilitando una buena oxigenación. Termooxidación y factores de inestabilidad en lípidos En un recipiente metálico, caliente la margarina de manera que obtenga unos 50 mL pa- ra cada uno de cinco matraces Erlenmeyer. Luego proceda a colocarlos en condiciones similares al experimento anterior. Determine el índice de acidez de la margarina al inicio, Segunda Sección Práctica 4 ESTABILIDAD DE ACEITES 79 al final de la primera semana y al final de la segunda. Para ello, pese 10 g de cada una de las muestras de aceite o margarina en Erlenmeyers previamente lavados y secados. A cada matraz adicione 25 mL de la solución éter etílico-etanol y tres gotas del indicador de fenolftaleína. Proceda a titular con NaOH 0,1 M, hasta la aparición de una coloración rosácea (la coloración debe persistir como mínimo 30 s para que sea considerada como fin de la titulación). Anotar el volumen de gasto de NaOH para cada muestra. Luego, cal- cule el índice de acidez de acuerdo con la siguiente fórmula: Donde: IA es el índice de acidez V NaOH es el volumen gastado de la solución valorante (NaOH) (mL) C NaOH es la concentración de la solución valorante (mol/L) m es la masa de la muestra (g) 40 es la masa molar del NaOH (g/mol) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Badui Dergal S (2006) Lípidos. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, México. 245—300. 2) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 3) D’Arcy BR, Hawes G, Bentley I (2006) Food chemistry. A practical manual. Univer- sity of Queensland Publication. 56 p. 4) INSTITUTE OF SHORTENING AND EDIBLE OILS (ISEO) (2006) Food fats and oils. 9 ed. Technical Comitee of the ISEO, Inc., 44 p. 5) KANNER J, ROSENTHAL I (1992) An assessment of lipid oxidation in foods. Pure & Applied Chemistry, 64(12): 1959—1992. 6) Nawar WW (2000) Lípidos. En: Fennema OR. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 269—381. 7) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 8) Zubay G (1993) Biochemistry. 3 ed. Vol. 1 W Brown Publishers, USA, 1—304. m C V IA 40 × × = NaOH NaOH Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 80 INTRODUCCIÓN Los carbohidratos son componentes comunes en los alimentos naturales y elaborados. El uso de carbohidratos está muy extendido, tanto por las cantidades que se consumen como por la variedad de productos en los que se encuentran. Poseen muchas estructu- ras moleculares diferentes, tamaños y formas, y exhiben una gran variedad de propieda- des físicas y químicas. Por otra parte, son susceptibles de modificación química y bioquí- mica, y ambos tipos de modificaciones se utilizan comercialmente para mejorar sus pro- piedades y para ampliar su uso en el procesamiento agroindustrial. La estructura química de los carbohidratos determina su funcionalidad y características, las mismas que repercuten de diferente manera en los alimentos, principalmente en el sabor, la viscosidad, la estructura y el color. Es decir, las propiedades de los alimentos, tanto naturales como procesados, dependen del tipo de carbohidrato que contienen y de las reacciones en que éstos intervienen. Esta práctica, por lo tanto, pretende mostrar la naturaleza de los carbohidratos y las reac- ciones que se dan para reconocer la presencia de dichos compuestos, lo que ayudará en la identificación de éstos en un alimento. OBJETIVOS • Reconocer la naturaleza y propiedades de los azúcares reductores. • Diferenciar el comportamiento de un azúcar reductor y uno no reductor. • Apreciar la reacción colorida de polisacáridos en presencia de halógenos. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES ANÁLISIS CUALITATIVO DE CARBOHIDRATOS PRÁCTICA 81 FUNDAMENTO TEÓRICO Si observamos con más detenimiento las moléculas de los carbohidratos simples, vere- mos que algunos poseen un grupo –OH (hidroxilo) libre en el carbono 1 de sus molécu- las, mientras que otros no. A partir de esta observación, se deduce que los azúcares que presentan un hidroxilo libre en el carbono 1 son buenos agentes reductores. Por ese motivo, el extremo que contiene el hidroxilo pasa a llamarse extremo reductor, y el azúcar, azúcar reductor. Este tipo de azúcares tiene la propiedad de oxidarse en presencia de agentes oxidantes suaves como el ion Fe 3+ o Cu 2+ . Esta característica radica en la presencia de un grupo carbonilo libre, el cual es oxidado y genera un grupo carboxilo. Existen varias reacciones químicas que permiten determinar si se está en presencia de un azúcar reductor o no. La prueba de Benedict es una de ellas y se basa principalmente en la reacción o no de un azúcar con el ion Cu 2+ . El reactivo de Benedict contiene solu- ciones de carbonato de sodio, sulfato de cobre, y citrato de sodio. El Na 2 CO 3 confiere a la solución un pH alcalino necesario para que la reacción pueda llevarse a cabo, el citrato de sodio mantiene al ion Cu 2+ en solución ya que tiene la propiedad de formar complejos coloreados poco ionizados con algunos de los metales pesados; por ejemplo, con el co- bre produce un complejo de color azul. Si se le agrega al reactivo una solución de azúcar reductor y se calienta hasta llevar la mezcla a ebullición, el azúcar en solución alcalina a elevadas temperaturas se convertirá en D-gluconato y su enediol, rompiéndose luego en dos fragmentos altamente reductores, los cuales con sus electrones expuestos, reaccio- narán con el Cu 2+ . Por otra parte, el almidón está constituido por dos polímeros: amilosa y amilopectina. La amilosa está constituida por largas cadenas lineales de glucosa unidas en enlace glicosí- dico alfa 1,4. Estas cadenas no poseen un tamaño determinado sino que pueden variar desde unos miles de unidades de glucosa hasta un millón. Por otro lado, la amilopectina CLuCCSA LAC1CSA Þosee –CP llbre en el carbono 1 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 82 posee, al igual que la amilosa, cadenas lineales de glucosa unidas en enlace alfa 1,4, pero además posee una gran cantidad de ramificaciones, las cuales se presentan cada 24 a 30 residuos de glucosa y en enlace glicosídico alfa 1,6. Estas moléculas de alto peso molecular pueden sufrir reacciones complejas, con forma- ción de compuestos coloridos. Un ejemplo importante es el complejo amilosa y amilopec- tina con el yodo, resultando en complejo azul y rojo-violáceo, respectivamente. El complejo de coloración azul intenso, desarrollado por la oclusión (aprisionamiento) del yodo en las cadenas lineales de amilosa, es una forma de detectar presencia de almidón en fuentes amiláceas nuevas. En cambio, como la amilopectina no presenta estructura helicoidal, debido a la presencia de las ramificaciones, la interacción con el yodo será menor, y la coloración menos intensa. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 10 tubos de ensayo • Gradilla • Pipetas de 5 y 10 mL Equipos • Equipo de baño maría Reactivos • Solución de almidón 1% (véase el Anexo 6 para su preparación) • Solución de glucosa 1% • Solución de glucosa 2% • Solución de sacarosa 1% • Solución de fructosa 1% • Reactivo de Benedict (véase el Anexo 6 para su preparación) • Solución de NaOH 6 N • Ácido sulfúrico concentrado Segunda Sección Práctica 5 ANÁLISIS CUALITATIVO DE CARBOHIDRATOS 83 • Solución de lugol (véase el Anexo 6 para su preparación) • Solución de NaOH 1 M • Solución de HCl 1 M • Agua destilada PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Prueba de azúcares reductores Primera parte Sin dejar de identificarlos, prepare una batería de cinco tubos de ensayo. En el primero coloque 1 mL de solución de almidón al 1%. En el segundo, 1 mL de solución de sacaro- sa. En el tercero, 1 mL de solución de glucosa; en el cuarto, 1 mL de solución de fructo- sa; y en el quinto, 1 mL de agua destilada. Luego, con una pipeta, adicione 2 mL de reactivo de Benedict, agitando cada tubo para homogenizar su contenido. Caliente los tubos en baño maría hirviendo durante 5 min. Después de este tiempo, enfríelos, observe y describa los resultados. La aparición de un precipitado de coloración rojo-ladrillo indica que los iones Cu 2+ del reactivo de Benedict fueron reducidos a Cu 1+ , indicando presencia de azúcares reductores. Segunda parte Transfiera en un tubo de ensayo, 1 mL de solución de sacarosa. Con un cuentagotas y con sumo cuidado, adicione tres gotas de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) concentrado. Hierva la mezcla durante 1 min en baño maría. Luego neutralice la solución ácida con 15 gotas de NaOH 6 N y adicione 2 mL de reactivo de Benedict. Vuelva a calentar en baño maría hir- viente durante 5 min. Después de enfriar, compare los resultados obtenidos con el expe- rimento anterior. Prueba de polisacáridos: reacción del almidón y yodo Prepare tres tubos de ensayo, identificándolos adecuadamente. En el tubo 1, coloque 2 mL de agua destilada; en el tubo 2, 2 mL de solución de almidón; y en el tubo 3, 2 mL de glucosa al 2%. Luego, en cada tubo adicione 4 gotas de lugol. Observe la coloración desarrollada y describa los resultados. El desarrollo de coloración azul intensa indica pre- sencia de polisacáridos. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 84 Al tubo que contiene almidón y lugol, agregue 5 gotas de NaOH 1 M. Observe y anote los resultados. Luego, adicione al mismo tubo, 5 gotas de HCl 1 M. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) BeMiller JN, Whistler RL (2000) Carbohidratos. En: Fennema OR. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 269—381. 2) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 3) D’Arcy BR, Hawes G, Bentley I (2006) Food chemistry. A practical manual. Univer- sity of Queensland Publication. 56 p. 4) Matissek R, Schnepel F-M, Steiner G (1998) Análisis de los alimentos. 2 ed. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 416 p. 5) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 6) Triebold HO, Aurand LW (1963) Food composition and analysis. D.Van Nostrand Company, Inc. New Jersey, USA. 497 p. 7) Valdés Martínez SE (2006) Hidratos de carbono. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, México. 29—117. 8) Zubay G (1993) Biochemistry. 3 ed. Vol. 1 W Brown Publishers, USA, 1—304. Segunda Sección Práctica 5 ANÁLISIS CUALITATIVO DE CARBOHIDRATOS 85 INTRODUCCIÓN Los almidones son los polisacáridos vegetales más abundantes e importantes desde el punto de vista comercial. La función nutricional de los almidones es muy importante por- que constituye, después de la hidrólisis digestiva en glucosa, la principal fuente de calo- rías de la alimentación humana. Químicamente es una mezcla de dos polisacáridos muy similares; la amilosa y la amilopectina. Los almidones presentan una gran versatilidad a la hora de utilizarlos para fines de trans- formación de alimentos. Muchas modificaciones se pueden introducir en estas moléculas a fin de mejorar sus propiedades tecnofuncionales. Sin embargo, para lograr las modifi- caciones requeridas para una aplicación en particular, es necesario conocer la naturale- za química de las moléculas que se están modificando. Por lo tanto, el objetivo de esta práctica es mostrar dicha naturaleza, que permitirá al ingeniero agroindustrial, conocer las características químicas de los distintos tipos de almidón. OBJETIVOS • Fraccionar la molécula de almidón en sus constituyentes monoméricos a través de una hidrólisis ácida. • Observar los cambios cualitativos en la disminución de la viscosidad durante la hi- drólisis del almidón. • Aplicar la reacción con halógenos para determinar el grado de hidrólisis de una de- terminada muestra de almidón. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN PRÁCTICA 87 FUNDAMENTO TEÓRICO El almidón consta de dos tipos de polímeros de glucosa: la amilosa, que es esencialmen- te lineal, y la amilopectina, que es un polímero muy ramificado. La amilosa está formada por largas cadenas de restos de α-D-glucopiranosilo unidos, como en la maltosa, por en- laces 1– y 4—. No se sabe con seguridad la longitud de las cadenas, pero se cree que contienen muchos miles de unidades de glucosa, de manera que su peso molecular pro- medio típico está entre 2 x 10 5 y 2 x 10 6 . Cada vez parece más claro que las cadenas de amilosa no son completamente lineales sino que contienen algunas ramificaciones del tipo característico de la amilopectina. La amilopectina es una molécula mucho más grande, que consta de alrededor de 10 6 unidades de glucosa por molécula. Como en la amilosa, las uniones entre las moléculas de glucosa son enlaces glicosídicos α 1—> 4, pero alrededor del 4—5% de las unidades de glucosa están implicadas también en enlaces α 1 —> 6, generando puntos de ramifi- cación, tal como se indica en la siguiente figura. Región amorfa Región cristalina Cadena A Cadena B Extremo reductor 6 unidades de glucosa Hilum α1-6 puntos de ra- mificación Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 88 A partir de los almidones se obtienen distintos derivados, como la glucosa, las dextrinas y los almidones modificados; todos ellos ampliamente usados en la elaboración de un gran número de alimentos, e incluso en muchas otras industrias de productos no comestibles. La glucosa se fabrica por hidrólisis completa del almidón, con ácidos y enzimas amilolíti- cas. Las moléculas de almidón, como todas las de los demás polisacáridos, se despolimeri- zan por acción de ácidos en caliente. La hidrólisis de los enlaces glicosídicos se verifica de forma más o menos al azar para producir, inicialmente, fragmentos de gran tamaño. Industrialmente, se añade ácido clorhídrico a los almidones bien mezclados, o bien se trata el almidón húmedo en agitación con gas de cloruro de hidrógeno; la mezcla se ca- lienta entonces hasta que se obtiene el grado deseado de despolimerización. El ácido se neutraliza y se recupera el producto, tras lavado y desecación. Los productos son toda- vía granulares, pero se disgregan fácilmente. Estos almidones se denominan modifica- dos por ácidos o bien de cocción rápida, y el proceso está relacionado con la pérdida de viscosidad del almidón. A pesar de que sólo unos pocos enlaces glicosídicos han sido hidrolizados, los gránulos de almidón se desintegran mucho más fácilmente por calenta- miento en agua. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 04 tubos de ensayo • Gradilla • Pipetas de 5 y 10 mL Equipos • Baño maría • Balanza analítica Reactivos • Solución de almidón al 1% • HCl concentrado • Solución de lugol Segunda Sección Práctica 6 HIDRÓLISIS DE ALMIDÓN 89 • Reactivo de Benedict • NaOH 0,4 M PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Coloque 10 mL de la solución de almidón al 1% en un tubo de ensayo grande. Pida a su instructor que le añada 1 mL de HCl concentrado al tubo. Agite bien y luego coloque el tubo en un baño de agua hirviendo cuidando de no quemarse. Mientras el almidón se está hidrolizando, lo cual tarda de 90 min a 120 min aproximadamente, efectúe la prueba de coloración del yodo. Para ello, añada en otro tubo, 5 mL de agua, una gota de la solu- ción de yodo y 0,5 mL de la solución de almidón que tiene hidrolizando en el baño maría a ebullición. Anote el resultado de la prueba de yodo. Después de que la prueba de hidrólisis del almidón se haya llevado a cabo por 15 min, saque 0,5 mL del almidón que se está hidrolizando en el baño maría y repita la prueba de yodo. Continúe la hidrólisis hasta obtener una prueba de yodo negativa. Posteriormente y para confirmar la presencia de glucosa, efectúe la prueba de Benedict. Para ello, añada en un tubo 0,5 mL del almidón hidrolizado, 1 mL de NaOH 0,4 M (para neutralizar el ácido) y 2,5 mL de reactivo de Benedict. Incube por 8 min en agua hirvien- do. Anote y analice los resultados. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) BeMiller JN, Whistler RL (2000) Carbohidratos. En: Fennema OR. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 269—381. 2) Chung H, Arnold MA (1995) Monitoring the acid-catalyzed hydrolysis of starch with near-infrared spectroscopy. Applied Spectroscopy, 49(8): 1097—1102. 3) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 4) D’Arcy BR, Hawes G, Bentley I (2006) Food chemistry. A practical manual. Univer- sity of Queensland Publication. 56 p. 5) Matissek R, Schnepel F-M, Steiner G (1998) Análisis de los alimentos. 2 ed. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 416 p. 6) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 7) Triebold HO, Aurand LW (1963) Food composition and analysis. D.Van Nostrand Company, Inc. New Jersey, USA. 497 p. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 90 8) Valdés Martínez SE (2006) Hidratos de carbono. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, México. 29—117. 9) Whistler RL (Ed.) (1964) Methods in carbohydrate chemistry. Volume IV Starch. Edit. Academic Press, New York. 335 p. 10) Zubay G (1993) Biochemistry. 3 ed. Vol. 1 W Brown Publishers, USA, 1—304. Segunda Sección Práctica 6 HIDRÓLISIS DE ALMIDÓN 91 INTRODUCCIÓN Las reacciones enzimáticas son muy importantes en los alimentos y diversos productos agroindustriales, pudiendo ser tanto benéficas como perjudiciales. Por ejemplo, el ablan- damiento de la carne, promovido por la bromelina de la piña, es un buen ejemplo de los efectos interesantes de esas macromoléculas. No se puede decir lo mismo cuando trata- mos el oscurecimiento de las frutas como el plátano o manzana, cuando sus tejidos son expuestos al aire. Ese oscurecimiento enzimático es causado por la polifenoloxidasa y también puede ser observado en papas y otros vegetales de pulpa clara como el yacón. Los factores que catalizan una reacción enzimática de pardeamiento están asociados con la presencia de oxígeno y cobre. Por ello es necesario conocer aquellas condiciones que retardan la reacción. Las técnicas aplicadas en el procesamiento deberán impedir la acción de estos factores y evitar las reacciones indeseadas en los procesos. En el sector agroindustrial, el interés actual de la aplicación de enzimas en procesos— tecnología enzimática—se enfoca en la conservación de alimentos o de sus componen- tes, en el uso de materias prima y en el mejoramiento de la calidad sensorial de los ali- mentos (textura y sabor). Pero para lograr dichas aplicaciones en procesos de transfor- mación agroindustrial, debemos conocer la naturaleza química de las enzimas. Este es el tema de la presente práctica. OBJETIVOS • Comprender la naturaleza química de las enzimas. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES EXTRACCIÓN, CARACTERIZA- CIÓN Y ACTIVIDAD ENZIMÁTICA PRÁCTICA 93 • Investigar el efecto de factores en la inhibición o catalización de reacciones enzi- máticas. • Conocer la manera a través de la cual es posible determinar cualitativamente la actividad enzimática. FUNDAMENTO TEÓRICO Una enzima es una proteína que actúa como catalizador biológico, llevando a cabo reac- ciones bioquímicas a muy altas velocidades, no se consume durante la reacción y en ge- neral presenta un elevado grado de especificidad. La velocidad a la que las reacciones enzimáticas proceden depende de varios factores, dentro de los que destacan el pH del medio de reacción, la temperatura, la concentración de sustrato y de enzima, y el agua disponible en el medio; entre los más importantes. La actividad de las enzimas depende fuertemente de la concentración de iones hidronio del medio, ya que esto afecta al grado de ionización de los aminoácidos de la proteína, incluyendo a los del sitio activo, del sustrato (en caso de ser ionizable), o del complejo enzima—sustrato. De hecho el pH influye en la estructura tridimensional de la proteína y a su vez, sobre la afinidad que tenga la enzima por el sustrato. Como sucede con cualquier otra reacción química, la velocidad de las reacciones enzi- máticas se incrementa con la temperatura, al aumentar la energía cinética de las molécu- las, pero sólo en el intervalo en que la enzima es estable y retiene su capacidad catalíti- ca. En casos extremos, cuando el incremento es muy grande, se favorece la desnaturali- zación y, consecuentemente, la proteína pierde su capacidad catalítica. Una enzima funciona de manera más eficiente cuando la concentración de sustrato está en exceso en relación con la concentración de enzima. Esto se debe a que las colisiones “exitosas” con el reactivo son más frecuentes, asegurando así que la mayor cantidad de enzima se encuentre activa. En estas condiciones, el producto se obtiene a la máxima velocidad posible para la cantidad de enzima presente. Dada la poca aceptación que tienen los frutos dañados por las reacciones de oscureci- miento enzimático, el tecnólogo de alimentos aplica diferentes métodos para controlarlas. Sin embargo, en algunos casos, como en los zumos de manzana, se desea cierto grado de oscurecimiento para impartirle un color adecuado al producto. Los métodos comerciales más comunes del control incluyen el tratamiento térmico, el uso de sulfitos y de ácidos y la eliminación de oxígeno. La intensidad del calentamiento para inactivar las enzimas depende de muchos factores ya que cada una tiene una deter- minada termosensibilidad, pero también influye decididamente el pH, la presencia de sa- les y el grado de aireación. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 94 Cabe señalar que al calentar los frutos y sus derivados se debe considerar que hay la posibilidad de que la textura se dañe seriamente, por lo que generalmente éste no es un método muy recomendado para inhibir la fenolasa. Sin embargo, cuando es posible, son suficientes los tratamientos térmicos de 70 a 90ºC durante poco tiempo para destruir la enzima. Los sulfitos son muy versátiles pues se pueden emplear como inhibidores de las reaccio- nes de oscurecimiento, tanto enzimático como no enzimático, al igual que como antioxi- dantes, blanqueadores y antimicrobianos. En este grupo de compuestos se incluyen el anhídrido sulfuroso y los sulfitos, además de los bisulfitos y los metabisulfitos. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 08 tubos de ensayo • Gradilla • Gotero • Pipetas • Cuchillo • Tablero para picar • Licuadora • Embudo • Matraz de 500 mL • Matraz de 250 mL • Gasa o papel filtro Equipos • Baño maría o calentador Reactivos • Solución de guayacol 0,5% • Solución de catecol 0,1 M Segunda Sección Práctica 7 EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y ACTIVIDAD ENZIM 95 • Solución de ácido ascórbico 0,02 M • Solución de sulfato de cobre (CuSO 4 ) a 1% • Agua oxigenada • Agua destilada • 01 manzana de tamaño medio • 01 papa de tamaño medio • 01 banana PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Preparación del extracto enzimático Lave y pele una manzana de tamaño medio. Trócela y luego licúela en una licuadora con 250 mL de agua destilada. Filtre a través de una gasa o papel filtro y guarde el filtrado en una matraz de 500 mL. Prueba para la catalasa Prepare dos tubos de ensayo. En el primer tubo coloque 5 gotas de agua oxigenada 10V. En el otro tubo coloque 5 mL del extracto enzimático previamente preparado más cinco gotas de agua oxigenada 10V. Tapando la boca de los tubos, mezcle los contenidos por inversión, sin agitar. Luego deje en reposo por algunos minutos y observe y explique los resultados. Prueba para la peroxidasa Enumere dos tubos de ensayo y transfiera 2 mL del filtrado enzimático de manzana más 2 mL de agua destilada para cada uno de ellos. A los dos tubos, adicione 1 mL de la so- lución de guayacol 0,5%. Luego coloque sólo en uno de los tubos, cinco gotas de agua oxigenada 10V. Agite y observe los cambios ocurridos durante un período de 3 min. Efecto de la temperatura en la actividad enzimática Lave y pele una papa de tamaño medio. Luego córtela en 6 cubos y haga pequeños hue- cos al medio, de manera que se formen pequeños pocitos. Someta los cubos a los si- guientes tratamientos: al primer cubo manténgalo a temperatura ambiente; al segundo, Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 96 hiérvalo por 1 min; al tercer cubo, hiérvalo por 2 min; el cuarto cubo, hiérvalo durante 3 min; al quinto, durante 4 min; y al sexto, durante 5 min. En cada uno de los cubos haga gotear igualmente una solución de catecol 0,1 M. Obser- ve los resultados y haga sus conclusiones de acuerdo a las reacciones observadas. Acción de activadores e inhibidores enzimáticos Numere cuatro tubos de ensayo del 1 al 4. Pele una banana y córtela en pedazos peque- ños y coloque uno en cada tubo de ensayo. Luego añada 2 mL de agua destilada en el tubo 1. En el resto de los tubos de ensayo, coloque 2 mL de la solución de guayacol. Coloque 0,5 mL de solución de ácido ascórbico 0,02 M en el tubo 3. Coloque 0,5 mL de la solución de sulfato de cobre 1% en el tubo 4. Observe los resultados, comparando el aspecto de los trozos de banana en cada caso. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 2) D’Arcy BR, Hawes G, Bentley I (2006) Food chemistry. A practical manual. Univer- sity of Queensland Publication. 56 p. 3) Peraça Toralles R, Vendruscolo JL, Vendruscolo CT, Burkert Del Pino FA, Antunes PL (2005) Properties of polyphenoloxidase and peroxidase from granada clingstone peaches. Braz. J Food Technology, 8(3): 233—242. 4) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 5) Quirasco Baruch M, López-Munguía Canales A (2006) Enzimas. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, México. 301—362. 6) Whitaker JR (2000) Enzimas. En: Fennema OR. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 513—631. Segunda Sección Práctica 7 EXTRACCIÓN, CARACTERIZACIÓN Y ACTIVIDAD ENZIM 97 INTRODUCCIÓN Una serie de reacciones relacionadas con los azúcares y en la que están implicados los compuestos amino de las proteínas se conoce como reacción de Maillard. Esa reacción se ve favorecida por concentraciones bajas de agua, es decir, por una elevada concen- tración de reaccionantes, por lo que se encuentra claramente implicada en el pardea- miento de la corteza del pan y en el desarrollo de colores tostados de carnes a la parrilla. Esta reacción es de tal importancia que muchas publicaciones han dedicado sus páginas exclusivamente a tratar este tema. Las condiciones en la producción de colores parduzcos por reacciones de pardeamiento no enzimático, se deben a la interacción de azúcares reductores como la glucosa, fructo- sa y otros, con radicales amino provenientes de las proteínas, especialmente aminoáci- dos como la lisina. La reacción de Maillard es una reacción muy compleja y su estudio y entendimiento es necesario para lograr la calidad sensorial que se requiere en la trans- formación de ciertos productos. OBJETIVOS • Observar el efecto del tipo de azúcares en la formación del color de cortezas de galletas. • Relacionar los cambios producidos con los conocimientos adquiridos en sesiones teóricas. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES REACCIÓN DE MAILLARD PRÁCTICA 99 FUNDAMENTO TEÓRICO Esta reacción conocida también como reacción de oscurecimiento de Maillard, designa un grupo muy complejo de transformaciones que traen consigo la producción de múlti- ples compuestos. Entre ellos pueden citarse las melanoidinas coloreadas, que van desde amarillo claro hasta café oscuro e incluso negro, y afectan también al sabor, al aroma y al valor nutritivo de los productos involucrados; además, dan lugar a la formación de com- puestos mutagénicos o potencialmente carcinógenos, como la acrilamida. Para que tales reacciones se lleven a cabo se requiere un azúcar reductor (cetosa o al- dosa) y un grupo amino libre, proveniente de un aminoácido o de una proteína. Otra ca- racterística de algunos compuestos generados por el oscurecimiento enzimático de Maillard es la habilidad antioxidante, principalmente de las melanoidinas, que actúan bá- sicamente como quelantes y eliminadores de oxígeno, radicales peróxidos e hidroxilos. El color característico y deseado de la costra de los alimentos horneados se debe a esta reacción, al igual que el de los diversos postres a base de leche. La misma coloración, sin embargo, resulta indeseable en otros productos, como en las leches evaporadas y azucaradas, y en algunos jugos concentrados. Por ejemplo, en el caso de las papas fri- tas, la generación excesiva de este tipo de reacciones da lugar a sabores amargos y co- lores muy intensos, que hacen el artículo poco atractivo para el consumidor, con las con- secuentes pérdidas para todos los involucrados en su industrialización. Para controlarlo se emplea la determinación de azúcares reductores libres, los cuales han sido confirma- dos como una fuente de oscurecimiento. Aunque esta reacción se puede efectuar en diferentes condiciones, se ve influida sobre todo por los siguientes parámetros: a) a pH alcalino se incrementa la velocidad y alcanza un máximo a pH 10; b) las temperaturas elevadas también la aceleran, pero debido a que su energía de activación es baja, se observa de igual manera hasta en condiciones de refrigeración; c) actividad de agua del alimento, por lo que los alimentos de humedad intermedia son los más propensos; d) el tipo de aminoácido es decisivo, puesto que será más reactivo en la medida en que se incremente el tamaño de la cadena y tenga más de un grupo amino; e) los azúcares reductores que más favorecen la reacción de Maillard son, en primer término, las pentosas, y en segundo las hexosas; asimismo las aldosas actúan más fácilmente que las cetosas, y los monosacáridos son más efectivos que los disacáridos; y f) metales como el cobre y el hierro tienen un efecto catalizador sobre la formación de las melanoidinas, lo que explica el carácter de oxidación-reducción de la última etapa de este mecanismo. Esta reacción incluye la posible producción de radicales libres. La reacción se ha dividido en cuatro etapas principales: condensación del azúcar reductor con el grupo amino, transposición de los productos de condensación, reacción de los productos de la transpo- sición, y polimerización y formación de sustancias coloreadas. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 100 MATERIALES, EQUIPOS E INGREDIENTES Materiales • Rodillos laminadores • Cuchillos o discos cortadores de 40 a 60 mm • Bandejas de acero para hornear Equipos • Balanza electrónica • Batidora eléctrica • Amasadora o cremadora • Horno Ingredientes • 225 g de harina de trigo • 64 g de grasa vegetal hidrogenada • 130 g de sacarosa • 2,1 g de sal • 2,5 g de bicarbonato de sodio • 32,8 de solución de dextrosa (8,9 g de dextrosa en 150 mL de agua destilada) • 15 mL de agua destilada Edulcorantes • Glucosa • Fructosa PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para producir las galletas, acondicione el laboratorio con los equipos necesarios para llevar a cabo el horneado. Mezcle la grasa hidrogenada, la sacarosa, la sal y el bicarbonato de sodio en una ama- Segunda Sección Práctica 8 REACCIÓN DE MAILLARD 101 sadora o cremadora de banco a baja velocidad, con pausas a cada minuto para el raspa- do de las paredes del recipiente de la cremadora. A continuación, adicione la solución de dextrosa y el agua destilada y mezcle durante un minuto a baja velocidad, aumentando luego la velocidad, con pausas de un minuto para raspar las paredes del recipiente de mezclado. Una vez mezclado adecuadamente, añada la harina y vuelva a mezclar con pausas para lograr un amasado uniforme. A continuación, saque la masa de la cremadora y coloque sobre la mesa para laminarla a un espesor de 12 mm y cortarla con cuchillo o matrices circulares de 40 a 60 mm de diá- metro. Paralelamente, prepare las bandejas untándolas con grasa. Disponga las galletas de forma ordenada sobre las bandejas. Repita el procedimiento para cada uno de los dos edulcorantes: fructosa y glucosa, en vez de sacarosa. La preparación de masas de galleta con distintos edulcorantes puede hacerse paralelamente. Hornee las galletas a 204ºC durante 10 a 12 min, para lo cual, sobre una misma bandeja, disponga el mismo número de galletas preparadas con sacarosa, fructosa y glucosa. Busque una forma de identificarlos para poder distinguirlos después del horneado. Una vez enfriadas las galletas, observe los cambios asociados al procesamiento, y sus- tente con argumentos válidos sus observaciones. Tome algunas fotografías identificando las galletas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Coultate TP (2007) Manual de química y bioquímica de los alimentos. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 446 p. 2) Damodaran S (2000) Aminoácidos, péptidos y proteínas. En: Fennema OR. Quími- ca de los alimentos (Ed.) Edit. Acribia, España. 383—511. 3) Gálvez Mariscal A, Flores Argüello I, Farrés Gonzáles Saravia A (2006) Proteínas. En: Badui Dergal S. Química de los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, Méxi- co. 119—244. 4) Gutkoski LC, Lenzi Nodari M, Jacobsen Neto R (2003) Avaliaçao de farinhas de trigos cultivados no Rio Grande do Sul na produçao de biscoitos. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 23(supl.): 91—97. 5) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 6) Triebold HO, Aurand LW (1963) Food composition and analysis. D.Van Nostrand Company, Inc. New Jersey, USA. 497 p. 7) Valdés Martínez SE (2006) Hidratos de carbono. En: Badui Dergal S. Química de Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 102 los alimentos (Ed.) Edit. Pearson Educación, México. 29—117. 8) Zubay G (1993) Biochemistry. 3 ed. Vol. 1 W Brown Publishers, USA, 1—304. Segunda Sección Práctica 8 REACCIÓN DE MAILLARD 103 INTRODUCCIÓN El color y la apariencia son quizá los atributos de calidad más importantes de los alimen- tos. Debido a nuestra capacidad y facilidad para percibir estas características, son las primeras evaluadas por el consumidor al adquirirlos. Se pueden ofrecer al consumidor los alimentos más nutritivos, sanos y económicos, pero si no son atractivos, no tendrán ma- yor demanda. De ahí su rol fundamental. Por ello está claro, que el color de los alimentos tiene múltiples efectos sobre el consumidor y es erróneo considerar a este atributo como algo puramente estético. Su visualización es el primer contacto que existe entre el consu- midor y el producto, por lo que cualquier cambio de éste producido en alimentos procesa- dos es adversa para su aceptación. Para restaurar en alguna medida el color perdido du- rante el procesamiento, es necesario utilizar colorantes, sean éstos de origen natural o artificial. Sin embargo el uso de colorantes sintéticos en la agroindustria representa un motivo de preocupación en las legislaciones y códigos alimentarios, ya que hay dudas respecto a la total inocuidad de algunos de ellos, existiendo evidencias de causar daño a la salud del hombre, debido a los efectos mutagénicos y cancerígenos. Por lo tanto, la utilización de colorantes naturales es lo más conveniente y seguro, aunque éstos presentan una serie de inconvenientes que limitan su utilización en determinados tipos de productos; es decir, la inestabilidad frente a una serie de factores tales como el pH, luz, temperatura, oxí- geno, entre otros. Por estas razones, la presente práctica tiene la finalidad de determinar las propiedades de los colorantes provenientes de fuentes naturales; así como evaluar su estabilidad a distintas condiciones de pH y tratamiento térmico. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES PIGMENTOS PRÁCTICA 105 OBJETIVOS • Determinar la solubilidad de los colorantes provenientes de distintas fuentes ali- menticias vegetales. • Evaluar la estabilidad de los mismos frente a diversos factores desnaturalizantes. • Relacionar las propiedades de los pigmentos con sus estructuras moleculares. FUNDAMENTO TEÓRICO Los pigmentos de origen natural son inestables durante el procesamiento y almacena- miento de los alimentos. Prevenir esos cambios es difícil, a veces hasta imposible. De- pendiendo del pigmento, su estabilidad se verá alterada por factores como la presencia de luz, oxígeno, metales pesados y agentes oxidantes o reductores, la temperatura, la actividad de agua y el pH. Debido a la inestabilidad de los pigmentos, muchas veces se prefiere añadir colorantes artificiales a los alimentos. Las pérdidas de color asociadas con tratamientos térmicos durante el procesado de ali- mentos se presentan de distintas maneras, debido a la naturaleza heterogénea de los pigmentos naturales presentes en ellos. Por ejemplo, la pérdida del color verde de las hortalizas procesadas térmicamente es consecuencia de la formación de feofitina y piro- feofitina. El escaldado y la esterilización comercial pueden reducir el contenido de clorofi- la hasta en un 80% a 100%. En el caso de los carotenoides, el escaldado influye en el nivel de carotenoides. A menu- do, los productos procedentes de plantas escaldadas exhiben un aparente aumento del contenido de carotenoides con relación a los tejidos crudos. Esto se debe a la inactiva- ción de la lipooxigenasa, que cataliza la descomposición oxidativa de los carotenoides. La estabilidad de las antocianinas en los alimentos se ve notablemente afectada por la temperatura. En las velocidades de degradación también influyen la presencia o ausen- cia de oxígeno y el pH y la conformación estructural. Las antocianidinas altamente hidroli- zadas son menos estables que las metiladas, glicosiladas o acetiladas. En condiciones alcalinas suaves, la betanina se degrada a ácido betalámico (BA) y ciclo- dopa-5-glucósido (CDG). Estos dos productos de degradación también se forman duran- te el calentamiento de disoluciones ácidas de betanina o durante el procesamiento térmi- co de productos que contengan remolacha roja, pero más lentamente. Sin embargo, la degradación de betanina a BA y CDG es reversible, y por tanto, después de calentar ocurre la regeneración parcial del pigmento. La degradación de la clorofila en tejidos vegetales calentados se ve afectada por el pH del tejido. En medio básico (pH 9,0) es muy estable al calor, en tanto que en medio ácido Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 106 (pH 3,0) es inestable. El descenso de una unidad de pH puede producirse durante el ca- lentamiento de tejido vegetal por liberación de ácidos, lo que tiene un importante efecto pernicioso sobre la velocidad de degradación de la clorofila. La betanina de la remolacha o betarraga se degrada a BA y CDG. La reacción depende del pH y muestra la máxima estabilidad en el intervalo de pH de 4,5 a 5,0. Hay que tomar en cuenta que la reacción requiere agua; si no se dispone de este líquido o éste es muy limitado, la betanina es muy estable. De esto se deduce que un descenso de la actividad de agua causaría un descenso de la velocidad de degradación de la betanina roja. En soluciones acuosas, inclusive los alimentos, las antocianinas pueden existir en cuatro formas estructurales, dependiendo del pH: la base quinoidal azul, el catión flavilio rojo (AH + ), la base pseudocarbinol incolora, y la chalcona incolora. La intensidad de la absor- ción de luz de las antocianinas desciende cuando el pH aumenta, puesto que los cam- bios de pH son los principales causantes de los cambios de color. Las antocianinas muestran su fuerza tintórea más intensa aproximadamente a pH 1,0, cuando las molécu- las del pigmento están principalmente en la forma no ionizada. A pH 4,5, las antocianinas de los zumos de frutas son casi incoloras (ligeramente azuladas) sino están presentes flavonoides amarillos. En el caso de que estén presentes, como es frecuente en las fru- tas, el zumo será verde. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • Licuadora • Cuchillos y tableros para picar • Papel filtro • Embudos • Matraz Erlenmeyer • Tubos de ensayo • Vasos de precipitados • Pipetas • Cuentas gotas • Gradillas • Baguetas Segunda Sección Práctica 9 PIGMENTOS 107 Equipos • Baño maría • Balanza electrónica Reactivos • Solución tamponada a distintos pH • Solución de cloruro férrico, FeCl 3 0,1 N. • Solución de sulfato de cobre, CuSO 4 0,1 N • Solución de sulfato de magnesio, MgSO 4 N • Agua destilada • Solvente orgánico (acetona o éter para solubilizar pigmentos de tomate, zanahoria y pimiento). • Beterraga • Zanahoria • Espinaca • Pimiento • Tomate PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Extracción del pigmento Coloque 100 g de muestra en una licuadora conteniendo 100 mL de agua destilada. Una vez licuada la muestra, homogenice durante dos minutos aproximadamente, a fin de ex- traer todo el colorante posible. Luego filtre la solución coloreada con papel filtro y embu- do. Reciba el filtrado en un matraz Erlenmeyer. Efecto del pH y la temperatura Coloque 10 mL de solución tamponada de pH 3, 5, 7 y 9 en cuatro tubos de ensayo pre- viamente rotulados, para cada una de las fuentes de pigmento utilizada. Con un cuenta gotas, deje caer gotas de solución del filtrado de colorante en cada tubo, agitándolo tras cada gota depositada, y registre el número de gotas que se requieren para observar un Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 108 cambio de color de la disolución formada. Repita el procedimiento con otros cuatro tubos, y colóquelos en un vaso de precipitados con agua, y éste, a su vez, en un baño maría a ebullición. Observe y anote el cambio tras el tratamiento térmico. Efecto de los metales y la temperatura en pigmentos Para esta prueba, identifique cuatro tubos de ensayo. En el primero coloque 2 mL de FeCl 3 0,1 N, en el segundo, 2 mL de CuSO 4 0,1 N, y en el tercero, 2 mL de MgSO 4 . Lue- go agregue 10 mL de cada filtrado de pigmentos a cada tubo, registrando los cambios que observe. Evalúe el efecto de la temperatura en el color de las disoluciones, sometiendo la batería de tubos a baño maría a ebullición durante 10 min. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) Badui Dergal S (1999) Química de los alimentos. Pearson Educación, México DF. 648 p. 2) Fennema OR (2000) Química de los alimentos. Acribia, Zaragoza, España. 1258 p. 3) Saux-Arispe LC (1980) Extracción de colorante a partir de beterraga (Beta vulga- ris). Tesis para optar el Título de Ingeniero en Industrias Alimentarias, UNALM, Li- ma, Perú. 4) Von Elber JH, Siok Hui SY, Il-Young M; Gabelman WH (1972) Quantitative analysis of betacyanins in red table beets (Beta vulgaris). J. Food Sci. 37: 932-934. 5) Von Elbe JH, Il-Young M, Amundson CH (1974) Color stability of betanin. J Food Sci, 39: 334-337. Segunda Sección Práctica 9 PIGMENTOS 109 INTRODUCCIÓN El salado o salazonado es una de las operaciones importantes dentro de la producción de alimentos, puesto que representa una manera significativa de preservarlos. La pre- sencia de NaCl en los alimentos está expresada por el incremento de la presión osmótica de la fase líquida, así como una disminución de la actividad del agua. Estas característi- cas, junto con otros factores de conservación, influyen en la disminución del crecimiento de bacterias patogénicas en los alimentos. Desde el punto de vista sensorial, la sal contribuye significativamente a la palatabilidad de los alimentos; en términos nutricionales, no obstante, puede ocasionar numerosos problemas de salud, tales como hipertensión, osteoporosis o piedras en los riñones. La recomendación de reducir el consumo de sal, especialmente por grupos de consumi- dores sensibles, hizo que algunos países impongan la obligación de clasificar a los ali- mentos según su contenido de cloruro de sodio, que debe estar escrito en la declaración o etiqueta. Es por ello que en esta práctica vamos a desarrollar la técnica de determinación de sal en alimentos, procurando entender el principio de la determinación, así como las opera- ciones necesarias para preparar los alimentos a ser analizados. OBJETIVOS • Determinar el contenido de cloruro de sodio (NaCl) en algunos alimentos. • Comprender el principio químico que subyace en el análisis de cloruros. SEGUNDA SECCIÓN GUÍAS DE PRÁCTICA DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES DETERMINACIÓN DE SAL (NaCl) EN ALIMENTOS PRÁCTICA 111 FUNDAMENTO TEÓRICO Los cloruros se determinan habitualmente por reacción con nitrato de plata o nitrato de mercurio (II). En el análisis de alimentos se utilizan sobre todo la titulación directa con nitrato de plata y el método visual del punto final (método de Mohr) o la indicación de punto final por potenciometría y la valoración por retroceso de los iones de plata en exce- so, con tiocianato tras la adición de una determinada cantidad de nitrato de plata (método de Volhard). Además, la titulación con nitrato de mercurio (II) tiene una importancia cre- ciente dentro del análisis de los alimentos debido a que presenta algunas ventajas. Para la determinación de cloruros/sal de mesa en disoluciones neutras y libres de fosfa- tos se utiliza por lo general el método de Mohr, muy extendido. La valoración potencio- métrica con nitrato de plata se puede utilizar en lugar del método de Mohr y se recurre a él cuando se trata de muestras turbias o con una coloración intensa. Para los alimentos con fosfatos no neutros, como la carne y productos cárnicos y embutidos, se recomienda el método de Volhard; para el pan y productos de panadería la valoración con nitrato de mercurio (II). En medio neutro, los cloruros se determinan directamente con una disolución de nitrato de plata incluso cuando están relativamente diluidos. El punto final de la valoración se reconoce con cromato potásico como indicador, porque un pequeño exceso de iones de plata conduce a la formación de un precipitado marrón rojizo de cromato de plata. Tiene una especial importancia el que la valoración sólo se pueda llevar a cabo a valores de pH entre 6,5 y 10,5, porque por una parte en las disoluciones ácidas los iones dicromato es- tables no forman una sal de plata poco soluble, de modo que el indicativo del punto final falla y, por otra, porque en medio fuertemente alcalino el hidróxido de plata precipita. Las disoluciones fuertemente ácidas se neutralizan por adición de carbonato cálcico, entre otros compuestos; las disoluciones con reacción alcalina se neutralizan con ácido sulfúri- co. Los iones fosfato, sulfito y fluoruro interfieren en la determinación. Los iones de cloruro precipitan durante la valoración con una disolución patrón de nitrato de plata en presencia de cromato potásico como indicador. Los alimentos grasos, como la mantequilla y margarina, se funden en agua destilada y caliente, utilizándose la mezcla caliente para la valoración. La mayonesa y otras salsas emulsionadas se reparten homo- géneamente en agua; en el caso de otros alimentos se prepara un extracto acuoso. Las reacciones son: Cl - + Ag + —> AgCl (precipita) CrO 4 2- + Ag + —> Ag 2 CrO 4 (precipitado de color marrón rojizo) Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 112 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales • 04 matraces Erlenmeyer de 250 mL • Baguetas • Bureta de 50 mL • Soporte universal y pinzas de bureta • Termómetro Equipos • Baño maría • Balanza analítica Reactivos • Solución estándar de nitrato de plata, AgNO 3 0,05 M • Indicador solución de cromato de potasio, K 2 CrO 4 al 5% • Agua destilada • Mayonesa • Mantequilla PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Determinación del blanco A 100 mL de muestra de agua filtrada (pH~7), pipetee 2 mL de cromato de potasio y va- lore con la disolución patrón de nitrato de plata, hasta que adquiera un color marrón roji- zo, que debe permanecer 30 s. Haga por lo menos dos repeticiones. Determinación de cloruros en mantequilla Pese aproximadamente 5 g ± 10 mg de mantequilla en un Erlenmeyer de 250 mL y aña- da 100 mL de agua hirviendo. Deje la mezcla en reposo durante 5 a 10 min, agitando Segunda Sección Práctica 10 DETERMINACIÓN DE SAL (NACL) EN ALIMENTOS 113 ocasionalmente. Después de enfriar a 50 a 55ºC, añada con una pipeta 2 mL de cromato potásico. Mezcle cuidadosamente y valore la disolución con nitrato de plata hasta que aparezca un color marrón rojizo, que debe perdurar por 30 s. Obtenga dos repeticiones. Determinación de cloruros en mayonesa Pese 2 g ± 1 mg de mayonesa en un Erlenmeyer y mezcle con 50 mL de agua destilada. Tape el matraz y agite el contenido. Una vez que la mezcla se encuentra repartida homo- géneamente en el agua, añada otros 50 mL de agua destilada. Luego pipetee 2 mL de cromato de potasio y, agitando constantemente, valore hasta que se obtenga un color marrón rojizo que permanezca durante 30 s. Obtenga dos repeticiones. Cálculos Determine el contenido de cloruro de sodio en la muestra utilizando la siguiente relación: 1 mL de AgNO 3 0,05 M gastado equivale a 2,923 mg de NaCl Exprese los resultados restando el blanco y en porcentaje de peso con respecto a la muestra utilizada. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) D’Arcy BR, Hawes G, Bentley I (2006) Food chemistry. A practical manual. Univer- sity of Queensland Publication. 56 p. 2) Matissek R, Schnepel F-M, Steiner G (1998) Análisis de los alimentos. Fundamen- tos, métodos y aplicaciones. Edit. Acribia, Zaragoza, España. 416 p. 3) Primo Yúfera E (1998) Química de los alimentos. Edit. Síntesis S.A. Madrid. 4) Rajkovic MB, Sredovic ID, Miloradovic ZN (2010) Comparison of different methods for determination of sodium chloride in cheese. J Agricultural Sciences, 55(1): 65 – 67. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 114 ANEXOS TERCERA SECCIÓN 115 TERCERA SECCIÓN ANEXOS PROPORCIONES DE SAL Y AGUA PARA PREPA- RAR SOLUCIONES SALINAS SATURADAS EN LA DETERMINACIÓN DE ACTIVIDAD DE AGUA POR EL MÉTODO ISOPIÉSTICO ANEXO Sa| Iórmu|a qu|m|ca Canndad Sa| (g) Agua (mL) Cloruro de lluo LlCl 0ţ112 130 83 AceLaLo de poLaslo CP 3 CCCk 0ţ226 200 63 Cloruro de magneslo MgCl 2 0ţ327 200 23 CarbonaLo de poLaslo k 2 CC 3 0ţ438 200 90 Cloruro de barlo 8aCl 2 0ţ903 230 70 nlLraLo de poLaslo knC 3 0ţ946 200 80 Acnv|dad de agua nlLraLo de magneslo Mg (nC 3 ) 2 0ţ329 200 30 8romuro de sodlo na8r 0ţ377 200 80 Cloruro de esLronclo SrCl 2 0ţ708 200 30 Cloruro de sodlo naCl 0ţ733 200 60 SulfaLo de amonlo (nP 4 ) 2 SC 4 0ţ800 200 60 Cloruro de poLaslo kCl 0ţ843 200 80 Iuente: Spless y Wolf (1987) clLado por ulLchñeld (2000), y Labuza (2003) clLado por Suca Apaza y Suca Apaza (2010)Ŧ Las referenclas se dan al ñnal de la correspondlenLe gula de laboraLorloŦ 117 TERCERA SECCIÓN ANEXOS ACTIVIDADES DE AGUA A DIFERENTES TEMPERA- TURAS DE SOLUCIONES SALINAS SATURADAS ANEXO ºC I|uoruro de ces|o 8romuro de ||no 8romuro de z|nc n|dróx|do de potas|o 10 0ţ049 ± 0ţ016 0ţ071 ± 0ţ007 0ţ083 ± 0ţ007 0ţ123 ± 0ţ014 1S 0ţ043 ± 0ţ014 0ţ069 ± 0ţ006 0ţ082 ± 0ţ006 0ţ107 ± 0ţ011 20 0ţ038 ± 0ţ011 0ţ066 ± 0ţ006 0ţ079 ± 0ţ003 0ţ093 ± 0ţ009 2S 0ţ034 ± 0ţ009 0ţ064 ± 0ţ003 0ţ078 ± 0ţ004 0ţ082 ± 0ţ007 30 0ţ030 ± 0ţ008 0ţ062 ± 0ţ003 0ţ076 ± 0ţ003 0ţ074 ± 0ţ006 3S 0ţ027 ± 0ţ006 0ţ060 ± 0ţ004 0ţ073 ± 0ţ003 0ţ067 ± 0ţ004 40 0ţ024 ± 0ţ003 0ţ038 ± 0ţ004 0ţ073 ± 0ţ002 0ţ063 ± 0ţ004 ºC n|dróx|do de sod|o C|oruro de ||no 8romuro de ca|c|o ¥oduro de ||no 10 ——— 0ţ113 ± 0ţ004 0ţ216 ± 0ţ003 0ţ206 ± 0ţ003 1S 0ţ096 ± 0ţ028 0ţ113 ± 0ţ004 0ţ202 ± 0ţ003 0ţ196 ± 0ţ002 40 ——— 0ţ227 ± 0ţ008 0ţ316 ± 0ţ001 0ţ329 ± 0ţ004 20 0ţ089 ± 0ţ024 0ţ113 ± 0ţ003 0ţ183 ± 0ţ003 0ţ186 ± 0ţ002 2S 0ţ082 ± 0ţ021 0ţ113 ± 0ţ003 0ţ163 ± 0ţ002 0ţ176 ± 0ţ001 30 0ţ076 ± 0ţ017 0ţ113 ± 0ţ002 ——— 0ţ166 ± 0ţ001 3S 0ţ069 ± 0ţ013 0ţ113 ± 0ţ002 ——— 0ţ136 ± 0ţ001 40 0ţ063 ± 0ţ012 0ţ112 ± 0ţ002 ——— 0ţ146 ± 0ţ001 ºC Acetato de potas|o I|uoruro de potas|o C|oruro de magnes|o ¥oduro de sod|o 10 0ţ234 ± 0ţ003 ——— 0ţ333 ± 0ţ002 0ţ418 ± 0ţ008 1S 0ţ234 ± 0ţ003 ——— 0ţ333 ± 0ţ002 0ţ409 ± 0ţ007 20 0ţ231 ± 0ţ003 ——— 0ţ331 ± 0ţ002 0ţ397 ± 0ţ006 3S ——— 0ţ246 ± 0ţ009 0ţ321 ± 0ţ001 0ţ347 ± 0ţ004 2S 0ţ223 ± 0ţ003 0ţ308 ± 0ţ013 0ţ382 ± 0ţ002 0ţ382 ± 0ţ003 30 0ţ216 ± 0ţ003 0ţ273 ± 0ţ011 0ţ324 ± 0ţ001 0ţ362 ± 0ţ004 119 ºC Carbonato de potas|o N|trato de magnes|o 8romuro de sod|o C|oruro de coba|to 10 0ţ431 ± 0ţ004 0ţ374 ± 0ţ003 0ţ622 ± 0ţ006 ——— 1S 0ţ432 ± 0ţ003 0ţ339 ± 0ţ003 0ţ607 ± 0ţ003 ——— 20 0ţ432 ± 0ţ003 0ţ344 ± 0ţ002 0ţ391 ± 0ţ004 ——— 2S 0ţ432 ± 0ţ004 0ţ329 ± 0ţ002 0ţ376 ± 0ţ004 0ţ649 ± 0ţ033 30 0ţ432 ± 0ţ003 0ţ314 ± 0ţ002 0ţ360 ± 0ţ004 0ţ618 ± 0ţ028 3S ——— 0ţ499 ± 0ţ003 0ţ346 ± 0ţ004 0ţ386 ± 0ţ022 40 ——— 0ţ484 ± 0ţ004 0ţ332 ± 0ţ004 0ţ333 ± 0ţ018 ºC ¥oduro de potas|o C|oruro de estronc|o N|trato de sod|o C|oruro de sod|o 10 0ţ721 ± 0ţ003 0ţ737 ± 0ţ001 0ţ773 ± 0ţ003 0ţ737 ± 0ţ002 1S 0ţ710 ± 0ţ003 0ţ710 ± 0ţ001 0ţ763 ± 0ţ004 0ţ736 ± 0ţ002 40 ——— 0ţ794 ± 0ţ002 0ţ799 ± 0ţ003 0ţ823 ± 0ţ003 20 0ţ699 ± 0ţ003 0ţ723 ± 0ţ001 0ţ734 ± 0ţ004 0ţ733 ± 0ţ001 2S 0ţ689 ± 0ţ002 0ţ709 ± 0ţ001 0ţ743 ± 0ţ003 0ţ733 ± 0ţ001 30 0ţ618 ± 0ţ028 0ţ691 ± 0ţ001 0ţ731 ± 0ţ003 0ţ731 ± 0ţ001 3S 0ţ670 ± 0ţ002 ——— 0ţ721 ± 0ţ003 0ţ749 ± 0ţ001 40 0ţ661 ± 0ţ002 ——— 0ţ710 ± 0ţ003 0ţ747 ± 0ţ001 ºC C|oruro de amon|o 8romuro de potas|o Su|fato de amon|o C|oruro de potas|o 10 0ţ806 ± 0ţ010 0ţ838 ± 0ţ002 0ţ821 ± 0ţ003 0ţ868 ± 0ţ004 1S 0ţ799 ± 0ţ006 0ţ826 ± 0ţ002 0ţ817 ± 0ţ004 0ţ839 ± 0ţ003 20 0ţ792 ± 0ţ004 0ţ817 ± 0ţ002 0ţ813 ± 0ţ003 0ţ831 ± 0ţ003 3S ——— 0ţ798 ± 0ţ002 0ţ803 ± 0ţ004 0ţ830 ± 0ţ003 2S 0ţ786 ± 0ţ004 0ţ809 ± 0ţ002 0ţ810 ± 0ţ003 0ţ843 ± 0ţ003 30 0ţ779 ± 0ţ006 0ţ803 ± 0ţ002 0ţ806 ± 0ţ003 0ţ836 ± 0ţ003 ºC N|trato de estronc|o N|trato de potas|o Su|fato de potas|o Cromato de potas|o 10 0ţ906 ± 0ţ004 0ţ960 ± 0ţ014 0ţ982 ± 0ţ008 ——— 1S 0ţ887 ± 0ţ003 0ţ934 ± 0ţ010 0ţ979 ± 0ţ006 ——— 20 0ţ869 ± 0ţ003 0ţ946 ± 0ţ007 0ţ976 ± 0ţ003 ——— 2S 0ţ831 ± 0ţ004 0ţ936 ± 0ţ006 0ţ973 ± 0ţ003 0ţ979 ± 0ţ003 30 ——— 0ţ923 ± 0ţ006 0ţ970 ± 0ţ004 0ţ971 ± 0ţ004 3S ——— 0ţ908 ± 0ţ008 0ţ967 ± 0ţ004 0ţ964 ± 0ţ004 40 ——— 0ţ890 ± 0ţ012 0ţ964 ± 0ţ004 0ţ939 ± 0ţ004 Iuente: Creenspan L (1977) PumldlLy ñxed polnLs of blnary saLuraLed aqueous soluuonsŦ J Researc o€ te Naonal Bureau o€ Standards—A, Pysics and Cemistryţ 81A(1): 89—96Ŧ Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 120 TERCERA SECCIÓN ANEXOS ECUACIONES DE REGRESIÓN PARA CALCULAR LA ACTIVIDAD DE AGUA DE ALGUNAS SOLUCIO- NES SALINAS SATURADAS A TEMPERATURAS DESEADAS ANEXO So|uc|ón sa||na Lcuac|ón de regres|ón Iuente Cloruro de lluoţ LlCl ln a w = 300ţ93/T - 3ţ83 Labuza et al. (1983) AceLaLo de poLasloţ CP 3 CCCk ln a w = 861ţ39/T - 4ţ33 Labuza et al. (1983) Cloruro de magnesloţ MgCl 2 ln a w = 303ţ33/T - 2ţ13 Labuza et al. (1983) CarbonaLo de poLasloţ k 2 CC 3 ln a w = 143ţ00/T - 1ţ30 Labuza et al. (1983) Cloruro de sodloţ naCl ln a w = 228ţ92/T - 1ţ04 Labuza et al. (1983) Cloruro de poLasloţ kCl ln a w = 367ţ38/T - 1ţ39 Labuza et al. (1983) ?oduro de poLasloţ kl ln a w = 0ţ74346 - 0ţ23316 » 10 -2 » T + 0ţ1043 » 10 -2 » T Creenspan (1976) SulfaLo de poLasloţ k 2 SC 4 ln a w = 0ţ987792 - 0ţ0390302 » 10 -2 » T Creenspan (1976) Los valores de T se da en kelvlnŦ Iuente: ulosady LLţ 8lzvl SSPţ Cal Wţ !agdeo u! (1996) MolsLure sorpuon lsoLherms of canola mealsţ and appllcauons Lo packaglngŦ J &ood Scienceţ 61 (1): 204—208Ŧ 121 TERCERA SECCIÓN ANEXOS CÁLCULO DE HUMEDAD DE LA MUESTRA Y HU- MEDADES DE EQUILIBRIO EN LA DETERMINACIÓN DE ISOTERMAS DE SORCIÓN ANEXO Cálculo de humedad de la muestra La humedad es la cantidad de agua presente en una muestra y se expresa en porcenta- je. Este valor se obtiene por el procedimiento estándar de determinación de humedad; no obstante es necesario recordar que existen dos formas de expresarla: a) humedad en base húmeda y b) humedad en base seca. La humedad en base húmeda (m bh ) considera la masa de agua por unidad de masa de alimento fresco; es decir: La humedad en base seca, m bs , es la masa de agua por unidad de masa seca, es decir: Donde: En cuanto a las unidades de medida, en que se expresan las humedades, se suele utili- 100 × = húmedo sólido de masa agua de masa bh m 100 × = seco sólido de masa agua de masa bh m agua de masa seco sólido de masa húmedo sólido de masa + = 123 zar kg/kg en caso de procesos de secado. En el caso de isotermas por lo general se usan g/g, hasta con cuatro decimales y expresado generalmente en base seca. A continuación vamos a desarrollar un ejemplo aclarativo sobre los cálculos en la deter- minación de humedad. Con los datos de las siguiente tabla, calcularemos la masa inicial, masa final, masa de agua perdida, humedad en base húmeda y seca. Cálculo de la masa inicial o masa de sólido húmedo masa inicial = (peso de placa + masa inicial) - peso de placa m i1 = 3,60336 - 0,99758 = 2,60578 m i2 = 3,60581 - 0,99600 = 2,60981 m i3 = 3,50887 - 0,99617 = 2,51270 Cálculo de la masa final o masa de sólido seco masa final = (peso de placa + masa final) - peso de placa m f1 = 3,50775 - 0,99758 = 2,51017 m f2 = 3,51082 - 0,99600 = 2,51482 m f3 = 3,41358 - 0,99617 = 2,41741 Cálculo de la masa de agua perdida masa de agua perdida = masa inicial - masa final m ap1 = 2,60578 - 2,51017 = 0,09561 m ap2 = 2,60981 - 2,51482 = 0,09499 m ap3 = 2,51270 - 2,41741 = 0,09529 N° Þeso de p|aca (g) Þeso de p|aca + masa |n|c|a| (g) Þeso p|aca + masa fina| (g) numedad en base húmeda (¼) numedad en ba- se seca (¼) 1 0ţ99738 3ţ60336 3ţ30773 2 0ţ99600 3ţ60381 3ţ31082 3 0ţ99617 3ţ30887 3ţ41338 Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 124 Humedad en base húmeda Humedad en base seca El dato de humedad sirve para calcular las humedades de equilibrio que veremos a conti- nuación. Para su utilización en las fórmulas de humedades de equilibrio, es necesario promediar los valores obtenidos de humedades. Este único valor promedio es el que se utilizará en el cálculo de humedad de equilibrio mencionado. 100 húmedo sólido de masa perdida agua de masa húmeda base en humedad × = 669151 , 3 100 60578 , 2 09561 , 0 = × = b h 1 m 639729 , 3 100 60981 , 2 09499 , 0 = × = b h 2 m 792335 , 3 100 51270 , 2 09529 , 0 = × = b h 3 m 100 seco sólido de masa perdida agua de masa seca base en humedad × = 808905 , 3 100 51017 , 2 09561 , 0 = × = b s 1 m 777209 , 3 100 51482 , 2 09499 , 0 = × = b s 2 m 941822 , 3 100 41741 , 2 09529 , 0 = × = b s 3 m Tercera Sección Anexo 4 CÁLCULO DE HUMEDADES DE EQUILIBRIO 125 Cálculo de humedades de equilibrio La humedad de equilibrio es aquélla alcanzada después del tratamiento a distintas hu- medades relativas; y aquélla va a depender tanto de la humedad relativa del medio, co- mo de la cantidad y exposición de grupos hidrófilos de los constituyentes bioquímicos de las muestras de alimentos sometidas a equilibrio isopiéstico. Existen dos fórmulas para calcular la humedad de equilibrio, tanto para muestras previamente secadas como para muestras sin secar. Para muestras previamente secadas (isoterma de adsorción) Para muestras sin secar (isoterma de desorción) Donde: m eq es la humedad de equilibrio, m bh es la humedad en base húmeda de la muestra, w i , y w f son las masas inicial y final, respectivamente, de la muestra. A manera de ejemplo, vamos a calcular las humedades de equilibrio con los datos presentados en la siguiente tabla. ( ) | ¹ | \ | − | ¹ | \ | + − = 100 100 100 bh i i bh i f eq m w w m w w m ( ) i i f eq w w w m − = Sa| a w Masa de p|aca (g) Þ|aca +masa de muestra |n|c|a| (g) Þ|aca +masa de muestra fina| (g) Masa |n|c|a| de muestra (g) Masa fina| de |a muestra (g) LlCl 0ţ112 7ţ90873 10ţ02746 10ţ09883 MgCl 2 0ţ332 7ţ92398 9ţ66127 9ţ73193 k 2 CC 3 0ţ443 7ţ89397 9ţ68273 9ţ82227 Mg(nC 3 ) 2 0ţ342 7ţ92008 9ţ67901 9ţ88924 naCl 0ţ768 7ţ99184 10ţ06391 10ţ39300 Ll valor de humedad para la muesLra en base humeda es: 3ţ6636, y la LemperaLura es de 22 ºCŦ Iuente: Labuza (2002)ţ elaborado con daLos parclalesŦ Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 126 Cálculo de la masa inicial La masa inicial se obtiene restando la masa conjunta de la placa más la masa de mues- tra inicial, de la masa de la placa. Así los valores correspondientes son: Para el LiCl: w i = 10,02746 - 7,90873 = 2,11873 Para el MgCl 2 : w i = 9,66127 - 7,92398 = 1,73729 Para el K 2 CO 3 : w i = 9,68273-7,89597 = 1,78676 Para el Mg(NO 3 ) 2 : w i = 9,67901 - 7,92008 = 1,75893 Para el NaCl: w i = 10,06591 - 7,99184 = 2,07407 Cálculo de la masa final La masa final se obtiene restando la masa final conjunta de la placa más la muestra, de la masa de la placa. Así, sus valores son: Para el LiCl: w i = 10,09885 - 7,90873 = 2,19012 Para el MgCl 2 : w i = 9,75195 - 7,92398 = 1,82797 Para el K 2 CO 3 : w i = 9,82227 - 7,89597 = 1,9263 Para el Mg(NO 3 ) 2 : w i = 9,88924 - 7,92008 = 1,96916 Para el NaCl: w i = 10,59500 - 7,99184 = 2,60316 Cálculo de la humedad de equilibrio, m eq Vamos a calcular la humedad de equilibrio para la muestra dentro de una humedad rela- tiva equivalente al de una solución saturada de LiCl. Lo que nos da un resultado de: 0,073005 g de agua por gramo de sólido seco. Calcule las humedades de equilibrio para los datos restantes. ( ) | ¹ | \ | − × × | ¹ | \ | + − = 100 6636 , 3 100 11873 , 2 11873 , 2 100 6636 , 3 11873 , 2 19012 , 2 eq m Tercera Sección Anexo 4 CÁLCULO DE HUMEDADES DE EQUILIBRIO 127 TERCERA SECCIÓN ANEXOS AJUSTE DE ISOTERMAS EN MICROSOFT EXCEL PARA LOS MODELOS DE GAB Y BET ANEXO Modelo GAB Para ajustar las isotermas al modelo de GAB, haremos uso de los datos que se presen- tan en Abramovic y Klofutar (2006), quienes obtuvieron las isotermas de dos muestras de goma gelano. Los datos de la siguiente tabla muestran las humedades correspondientes a muestras de goma gelano de alto acilo. + Los valores de m se dan en base seca (en gramos de agua por gramo de maLerla seca) Iuente: Abramovlc Pţ klofuLar C (2006) WaLer adsorpuon lsoLherms of some gellan gum samplesŦ J &ood Engineeringţ 77: 314—320Ŧ So|uc|ón sa||na a w m (g]g) + AceLaLo de poLasloţ CP 3 CCCk 0ţ2243 0ţ0641 Cloruro de magnesloţ MgCl 2 0ţ3300 0ţ0903 nlLraLo de calcloţ Ca(nC 3 ) 2 0ţ4997 0ţ1081 nlLraLo de amonloţ nP 4 nC 3 0ţ6183 0ţ1332 Cloruro de sodloţ naCl 0ţ7328 0ţ1843 Cloruro de poLasloţ kCl 0ţ8640 0ţ2438 nlLraLo de poLasloţ knC 3 0ţ9248 0ţ3441 SulfaLo de poLasloţ k 2 SC 4 0ţ9730 0ţ3916 ulcromaLo de poLasloţ k 2 Cr 2 C 7 0ţ9800 0ţ3990 129 Llene una hoja de cálculo de Microsoft Excel con los datos de la tabla anterior. Para efec- tos de la práctica de laboratorio haga lo mismo con sus propios datos. La fórmula polinomial del modelo de GAB es: (a w /m) = A(a w ) 2 + B(a w ) + C; que es lo mismo que y = Ax 2 + Bx + C, entonces debemos consignar estos componentes para hallar los coeficientes A, B y C por regresión. Los cálculos para las isotermas se pueden obtener utilizando calculadoras científicas. El uso de paquetes computacionales sólo nos provee facilidad y rapidez en los cálculos. 1. Llene esta columna con los valores de actividad de agua de las sales utili- zadas en el experimento. Dichos valo- res se consignan en el Anexo 2. 2. Coloque los valores de humedades de equilibrio en base seca alcanzadas por las muestras. En caso de réplicas, consigne el valor con su respectiva actividad de agua. 3. Obtenga los datos de esta columna dividien- do cada fila de la columna de actividad de agua (en este caso la celda C3) entre el valor correspondiente de humedad de equilibrio m (la celda D3). 4. Llene las celdas de esta fila de la tabla tal como se presenta en este tutorial. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 130 Procure hacerlos también a mano, lo que redundará en beneficio suyo. Los coeficientes A, B y C se pueden obtener utilizando las fórmulas de regresión que se hallan en cual- quier libro de estadística, sin embargo, como ya hemos mencionado, aquí vamos a desa- rrollar los procedimientos a seguir en la determinación de una isoterma con el modelo de GAB, y usando MS Excel. El orden y las formas en la elaboración de los gráficos es importante. Procure dar una buena presentación a sus datos; no escatime en usar colores y formas adecuadas, de manera que la información presentada sea clara. 6. Sombree las columnas que se indican, primero la columna C (a w ) y luego, presionando la tecla “Control” y sin soltarla, sombree la columna E (a w /m). 5. Haga clic en el fiche- ro “Insertar”, de modo que aparezcan sus opciones. 7. Luego haga clic en el ícono “Dispersión”. 8. Aparecerá este me- nú contextual. Elija la opción ejemplificada. Tercera Sección Anexo 5 AJUSTE DE ISOTERMAS EN EXCEL 131 1ţ0 1ţ3 2ţ0 2ţ3 3ţ0 3ţ3 4ţ0 4ţ3 3ţ0 0ţ20 0ţ40 0ţ60 0ţ80 1ţ00 a w / m a w 9. Luego aparecerá este gráfico. Ajuste las escalas y coloque los nombres de los ejes. Haga los arreglos necesarios para que el gráfico se vea más o menos como el que se muestra. 10. Haga clic derecho sobre cualquiera de los puntos del gráfico, y lue- go aparecerá el menú contextual. 12. Marque la opción “Polinómica” y elija el “Orden” igual a 2. 11. Elija la opción “Agregar línea de tenden- cia…”, luego se mostrará la ventana “Formato de línea de tendencia”. 13. Marque las opciones “Presentar ecuación en el gráfico” y “Presentar el valor R cuadrado en el gráfico”. Finalmente haga clic en el botón “Cerrar”. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 132 y = -15,02x 2 + 16,255x + 0,3082 R² = 0,9482 1ţ0 1ţ3 2ţ0 2ţ3 3ţ0 3ţ3 4ţ0 4ţ3 3ţ0 0ţ20 0ţ40 0ţ60 0ţ80 1ţ00 a w / m a w 14. El gráfico debe tener la ecuación de la línea de ten- dencia; en este caso una ecuación cuadrática. A partir de esta ecuación se obtienen los coefi- cientes requeridos. 15. Para este caso, los coeficientes son: A = -15,020 B = 16,255 C = 0,3082 16. Eleve al cuadrado cada uno de los valores de actividad de agua. 17. Llene las columnas con los valores de los coeficientes hallados. 18. Introduzca la ecuación polinómica equivalente de GAB, y = Ax 2 + Bx + C, que se muestra. Luego haga una copia para las demás celdas de la columna J. 19. Se sabe que: €(a w ) = (a w /m), de donde despejamos m, esto quiere decir que para obtener m a[usLada , divida la columna a w entre y a[usLada . Haga copias para las demás celdas. Tercera Sección Anexo 5 AJUSTE DE ISOTERMAS EN EXCEL 133 Todos los pasos descritos aquí pueden ser realizados a mano y con ayuda de una calcu- ladora. El objetivo final no es aprender destrezas computacionales, sino más bien, enten- der la lógica en el tratamiento de los datos u operaciones matemáticas. 20. Seleccione las columnas correspon- dientes a la actividad de agua, humedad de equilibrio y la humedad de equilibrio ajustada, tal como se muestra. 21. Haga clic en la pestaña “Insertar” y elija el ícono “Dispersión” y dentro de él, la opción “Dispersión sólo con marcado- res”. Haga clic y obtendrá la isoterma ajustada y los puntos experimentales. 0ţ00 0ţ10 0ţ20 0ţ30 0ţ40 0ţ30 0ţ60 0ţ70 0ţ00 0ţ10 0ţ20 0ţ30 0ţ40 0ţ30 0ţ60 0ţ70 0ţ80 0ţ90 1ţ00 m a w 22. El gráfico de la isoterma debe quedar más o menos como éste que se muestra. Los círculos huecos representan los datos experimenta- les, mientras que la línea es la iso- terma ajustada al modelo GAB. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 134 Modelo BET Para ajustar isotermas con el modelo de BET hay que considerar que este se aplica úni- camente a datos obtenidos en el equilibrio en condiciones de actividad de agua iguales o menores a 0,5. La ecuación de BET se puede expresar como la ecuación de una línea recta: Donde y es el término dependiente ajustado y, a y b son el intercepto y la pendiente, res- pectivamente, que se obtienen después del ajuste. Usaremos los datos de la siguiente tabla para mostrar los pasos del ajuste del modelo BET con Microsoft Excel. Lo primero que vamos a hacer es abrir un hoja electrónica en MS Excel y construiremos una tabla con los mismos datos que se presentan en esta tabla. c m a c c m m a a o w o w w ) 1 ( 1 ) 1 ( − + = − bx a y + = a w m eq (g/g) y a b m a[usLada 0ţ000 0ţ024 0ţ110 0ţ039 0ţ300 0ţ109 0ţ230 0ţ066 0ţ330 0ţ068 y a[usLada m a a y w w ) 1 ( − = c m a o 1 = c m c b o ) 1 ( − = w a x = Tercera Sección Anexo 5 AJUSTE DE ISOTERMAS EN EXCEL 135 1. Abra una hoja electrónica de MS Excel y construya una tabla con los datos de la tabla anterior. Procure que los datos apa- rezcan tal como se muestra. 2. Los datos de la columna D, obténgalos introduciendo la ecuación que se indica, y luego haga una copia para las demás celdas de la columna. 3. Haga clic en la pestaña “Insertar”. 4. Sombree la columna B3 al B7 y luego presione la tecla control y sin soltarla som- bree la columna D3 al D7. 5. Haga clic en el ícono “Dispersión” y elija la opción “Dispersión sólo con marca- dores” y haga clic. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 136 0ţ0 1ţ0 2ţ0 3ţ0 4ţ0 3ţ0 6ţ0 7ţ0 8ţ0 9ţ0 10ţ0 0ţ0 0ţ1 0ţ2 0ţ3 0ţ4 0ţ3 0ţ6 a w ] ( ( 1 - a w ) m ) a w 6. Haga las modificaciones en el gráfico obtenido de manera que se parezca a éste que se presenta. Luego haga clic derecho en cual- quiera de los puntos. Apare- cerá un menú contextual y elija “Agregar línea de ten- dencia” 7. Elija el tipo de tendencia “Lineal”. 8. Marque las opciones seña- ladas en la imagen y luego haga clic en “Cerrar”. Tercera Sección Anexo 5 AJUSTE DE ISOTERMAS EN EXCEL 137 La fórmula introducida es equivalente a y = a + bx, donde a y b son los coeficientes, y x es la actividad de agua. Los datos de actividad de agua se obtiene de la columna B. Con esos datos se obtienen los resultados numéricos de la columna G. y = 18ţ13x + 0ţ38 8² = 0ţ97 0ţ0 2ţ0 4ţ0 6ţ0 8ţ0 10ţ0 12ţ0 0ţ0 0ţ1 0ţ2 0ţ3 0ţ4 0ţ3 0ţ6 a w ] ( ( 1 - a w ) m ) a w 9. En la ecuación de la recta se encuentran los coeficien- tes a y b que requerimos para ajustar la isoterma. a = 0,58 b = 18,15 11. Introduzca la fórmula indicada en la primera celda de la columna G, luego haga una copia para las demás celdas. 10. Introduzca en las columnas indica- das, los coeficientes hallados de la recta. 12. Introduzca la fórmula indicada en la primera celda de la columna H, luego haga una copia para las demás celdas. ) 1 ( w ajustada w ajustada a y a m − × = ) ( w a b a y + = ajustada Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 138 Con todo este tutorial queda concluida la construcción y ajuste de isotermas con datos experimentales. Para calcular la monocapa consulte el texto de O.R. Fennema (2000), y calcule su valor con los datos presentados en este tutorial. 13. Luego, sombree las columnas de aw, meq y majustada, vaya al fiche- ro “Insertar”, elija el ícono “Dispersión” y, finalmente, elija “Dispersión sólo con marcadores”. 0ţ00 0ţ02 0ţ04 0ţ06 0ţ08 0ţ10 0ţ12 0ţ0 0ţ1 0ţ2 0ţ3 0ţ4 0ţ3 0ţ6 m a w 14. Obtenga el gráfico y haga los cambios corres- pondientes de manera que se parezca al adjunto. Tercera Sección Anexo 5 AJUSTE DE ISOTERMAS EN EXCEL 139 TERCERA SECCIÓN ANEXOS PROTOCOLOS DE PREPARACIÓN DE REACTIVOS ESPECÍFICOS USADOS EN ESTE MANUAL ANEXO Preparación de reactivo de Benedict El reactivo de Benedict consta de tres soluciones. Para ello, pese 100 g de carbonato de sodio anhidro y disuélvalo en 200 mL de agua destilada hervida. Luego pese 173 g de citrato de sodio y disuélvalo en 200 mL de agua destilada hervida. Finalmente, pese 17,3 g de sulfato de cobre pentahidratado y disuélvalo en 300 mL de agua destilada hervida. Mezcle las tres soluciones cuando estén frías. Afore a 1 000 mL con agua destilada her- vida. Preparación de solución de sulfato de amonio saturado Pese exactamente 7,7 g de sulfato de amonio y luego disuélvalo con 10 mL de agua des- tilada. Procure que la solución tenga cristales de la sal en el fondo del recipiente usado para su almacenamiento, el cual debe ser de color caramelo. Preparación de solución de lugol Prepare el reactivo de lugol de la siguiente forma: pese 5 g de yodo y 10 g de yoduro de potasio (KI). Las sustancias afórelas en 100 mL con agua destilada. En el momento de la utilización de la solución, dilúyala a razón de 1:10 con agua destilada. 141 Preparación de la solución de almidón al 1% Como el almidón es de difícil disolución, proceda a preparar la solución de almidón de la siguiente manera: mezcle 1 g de almidón con 10 mL de agua destilada. Vierta la pasta formada en un recipiente que contenga 100 mL de agua hirviente. Cese la ebullición y deje enfriar y sedimentar. Separe la parte sobrenadante (sin grumos) por decantación. Preparación de indicador de fenolftaleína Prepare la solución de fenolftaleína disolviendo 0,1 g de fenolftaleína en 10 mL de etanol de 95%. Manual de Laboratorio de BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 142 LsLa publlcaclón se Lermlnó de lmprlmlr en el mes de ocLubre del 2011ţ en los 1alleres de la LdlLorlal Corporaclón ML8úţ Þunoţ ÞeruŦ unlversldad naclonal del CenLro del Þeru laculLad de lngenlerla y Clenclas Pumanas Lscurtn ÞnorrsìoNnt br INcrNìrnín AcnoìNbustnìnt La presente publicación, titulada MANUAL DE LABORATORIO DE BIOQUÍMICA DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES, está destinada a servir como complemento práctico en los cursos de Química y Bioquímica de Alimentos, que se dictan en las escuelas profesionales de ingeniería agroindustrial y de alimentos. Todo profesional del ramo, debe tener en cuenta que los principios funda- mentales de la bioquímica son la base para el entendimiento de las tecnolo- gías de transformación de alimentos. Su dominio no debería ser ajeno al in- geniero agroindustrial; puesto que sus teorías dan explicación de cuanta reacción se da durante el procesamiento de productos. En otras palabras, no podemos aprender tecnologías de transformación agroindustrial, sin antes comprender claramente los conceptos químicos y bioquímicos subyacentes. Los temas que se abordan coadyuvan a la aprehensión de esos principios, necesarios para que el ingeniero agroindustrial tenga las herramientas teóri- cas y prácticas para el ejercicio de su profesión. Por ello, esperamos que este manual, que es un complemento del texto uni- versitario Bioquímica de Alimentos, publicado también por los autores, ayude a estudiantes y profesionales a entender que la bioquímica es la base para comprender las tecnologías de transformación de los alimentos que consu- mimos.