UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGÍA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARÍAS
Toxicología de alimentos ()
PRÁCTICA Nº 03 CEREALES ” “ DETERMINACION DE ÁCIDO FÍTICO EN CEREALES
PROFESORA
:
ALUMNOS
:
GRUPO
:
LAINES LAINES, Santos Edwin MIERCOLES 7-10a.m.
AYACUCHO PERU 2011
I.
I.
OBJETIVOS 1.1
Determinar la concentración de ácido fítico en cereales y derivados.
1.2
Correlacionar el contenido de ácido fítico con posibles efectos tóxicos
FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1.ÁCIDO FÍTICO El ácido fítico (o fitato, cuando está en forma de sal) es una sustancia química que constituye el principal almacén de fósforo en muchos tejidos vegetales, especialmente en el salvado y las semillas. Se encuentra dentro de las cáscaras de los frutos secos, semillas y granos, aunque la preparación y cocinado de estos alimentos puede reducir su contenido en ácido fítico. Los alimentos deben estar bien cocidos a fin de liberar el ácido fítico de la fibra, de tal forma que pueda ser absorbido en el sistema gastrointestinal. Rara vez aparece en fibra soluble. Se encuentra en las legumbres, guisantes, trigo, cebada y avena. De todas las leguminosas estudiadas, es la soja la que contiene más altos niveles de ácido fítico (http://www.muydelgada.com/wiki/%C3%81cido_f%C3%adtico). El ácido fítico se encuentra naturalmente en diferentes alimentos, principalmente en cereales, soya, zanahoria, etc., como un complejo de fitato-mineral-proteína (Prattley, et al 1983), incluso se ha sugerido que también pueden formar complejos con los carbohidratos. Este compuesto decrece la unión de gastroferrina (Fe++, Fe+++), disminuyendo así la absorción del calcio, magnesio, fósforo, zinc y molibdeno en el intestino. Se ha demostrado que el pan integral puede llegar a contener ácido fítico cuando no se usan levaduras para su elaboración, ya que estos organismos poseen fitasas que se encargan de hidrolizar a los grupos fosfato (Committee on Food Protection, 1966; Griffins y Thomas, 1981). Este compuesto puede ser determinado usando una columna intercambiadora de iones (aniones), según lo propone Crosgrove (1980) o bien por el método de Lee y Abendroth (1983) (Figura Nº 1).
FIGURA Nº. O1: Mioinositol 1,2,3,4,5,6-hexafosfato o Acido Fítico
El ácido fítico es el éster hexafosfórico del ciclohexanol como se observa en la Figura Nº 1, el cual tiene la capacidad de formar quelatos con iones divalentes como son: calcio, magnesio, zinc, cobre y fierro; así, se ha observado que un gramo de ácido fítico, es capaz de secuestrar irreversiblente 1 gramo de calcio, por lo que puede estar implicado en una deficiencia mineral, cuando se consumen alimentos con alto contenido de este factor antinutricional, como sucede en algunas variedades de cereales, en donde puede estar a concentraciones de 2 a 5 g/Kg. (Oberleas, 1973) (VALLE VEGA, 2000). Los fitatos son sales del ácido fítico (1, 2, 3, 4, 5, 6 – hexakis mioinositol [fosfato dihidrógeno]). Los fitatos incorporan minerales tales como calcio, magnesio, hierro, zinc y magneso con lo que reducen su bionispolidad en el tracto gastrointestinal. Además alrededor del 60% del fósforo total se encuentra en el ácido fítico y los fitatos con lo que su valor nutritivo es limitado. Los niveles del ácido fítico en las semillas mondadas oscilan del 0,66 al 1,38% y representan del 57 al 65% del fósforo total. Sin embargo, el ácido fítico puede tener ciertos defectos beneficiosos. La capacidad del ácido fítico para secuestrar el hierro indica una actividad antioxidante y de esta
forma puede estar implicado en los efectos antioxidantes de la harina de avena antes comentado (HOLLAND et al., 1988). En los últimos años, la divulgación dada a los potenciales efectos beneficiosos de dietas bajas en grasas y con alto contenido de fibra, ha supuesto un fuerte empuje en el uso de leguminosas y semillas de granos en la alimentación humana. Estos cambios en los hábitos alimentarios hacia una alimentación rica en fibra han conducido a una mayor ingesta de fitatos en la dieta. No obstante, es importante considerar que durante el procesado de los alimentos y la ingestión, la cantidad final de ácido fítico disminuye significativamente como consecuencia de su hidrólisis, enzimática o química, en inositol fosfatos con un menor grado de fosforilación (insp5 – insp). Uno de los principales problemas encontrados en la interpretación de los datos existentes sobre el ácido fítico en la bibliografía es el derivado de la variabilidad de resultados asociada a la utilización de diferentes procedimientos analíticos para su determinación (MARTINEZ DOMINGUEZ et al., 2002).
2.2. DISTRIBUCIÓN, LOCALIZACIÓN Y CONTENIDO DE ÁCIDO FÍTICO El AF se encuentra ampliamente distribuido en el reino vegetal. En la mayoria de las plantas una gran proporción de P (80%) esta presente en forma de fitato especialmente en semillas en la que el AF se encuentra en concentraciones elevadas, de 1 a 7%. Así, en las semillas de cereales, oleaginosas y leguminosas los niveles de AF son elevados y constituyen el mayor porcentaje (60 – 82%) del P total. En la mayoría de las semillas de leguminosas el P fítico constituye aproximadamente el 80% del P total, y se localiza fundamentalmente en el cotiledón y ejes embrionarios. Estructuralmente su localización no es bien conocida; según algunos autores está integrado con el cuerpo de proteínas formando complejos con proteínas o minerales, sin embargo otros investigadores han indicado que en judías más del 70% del fitato se encuentra en forma solubles en agua, posiblemente combinados con proteínas solubles más que como fitina insoluble. En habas (vicia fava) los niveles de AF oscilan entre 0,71 – 1,15%. En la soja (Glycine max) el AF constituye el 1,5% del peso total del cotiledón, y un gramo de soja contiene aproximadamente 4mg de fitato que representan el 57% del P orgánico y el 70% del P total, este fitato se encuentra uniformemente distribuido en el cotiledón, probablemente como fitato potásico soluble. En otras semillas oleaginosas, como girasol ( Helianthus annuus), cacahuete ( Arachis hypogaea) y algodón (Gossypium herbaceum), el AF se encuentra en subestructuras de tipo cristaloide o globoide que al parecer no existen en la soja. En general, en las harinas de semillas oleaginosas el P fítico es el 60 – 77% del total, siendo los niveles de AF, muy elevados, desde 1,7%, en la harina de cacahuete hasta 4,8% en la semilla de algodón (MARTINEZ DOMINGUEZ et al., 2002). 2.3.BENEFICIOS
DEL ÁCIDO FÍTICO ES UNA SUSTANCIA NATURAL DE CEREALES, LEGUMBRES, FRUTOS SECOS Y SEMILLAS ENORMEMENTE BENEFICIOSA PARA EL ORGANISMO HUMANO
La ingestión de ácido fítico, sustancia natural de cereales, legumbres, frutos secos y semillas, es enormemente beneficiosa para el organismo humano, ya que previene la formación de cálculos renales y la aparición de cardiopatías, diabetes y ciertos tipos de cáncer como el de colon y mama. El equipo de científicos de la Universitat de les Illes Balears, dirigido por el catedrático Félix Grases, lleva más de una década investigando las propiedades del ácido fítico. Según sus determinaciones, es una sustancia indispensable para una dieta humana sana y equilibrada. Los investigadores han comprobado que se encuentra acumulada en los líquidos biológicos del organismo (sangre, orina y líquido intersticial). No obstante, el organismo humano no la fabrica, de manera que sólo se puede adquirir a través de la alimentación. Las reservas de fitatos bajan a niveles casi indetectables a los 10 días de no ser ingeridos. Por este motivo es imprescindible tomar regularmente alimentos que lo contengan
como los cereales y sus derivados (sobre todo integrales), legumbres, frutos secos como la almendra, la avellana o el cacahuete, así como semillas (sésamo principalmente) (http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008). 2.4. EL PESO ESPECÍFICO DE LOS EFECTOS BENEFICIOSOS Del ácido fítico se reconoce su capacidad para unirse a ciertos minerales, restando así el aprovechamiento de los mismos. Estas mismas interacciones del ácido fítico con minerales pueden ser, en algunos casos, beneficiosas. Por ejemplo, es capaz de unirse a metales tóxicos como el cadmio o el aluminio, que pueden producir graves problemas en el sistema nervioso, en el digestivo o incluso afectar a la fertilidad. Los fitatos hacen que los metales pesados sean eliminados por las heces sin que traspasen a la sangre desde el intestino. Tiene también una reconocida capacidad antioxidante, gracias a la cual previene el desarrollo de daños celulares y cáncer. El exceso de hierro puede dañar a las células, y el ácido fítico tiene la cualidad de rodear al hierro e impedir que éste reaccione con el oxígeno y se formen los temidos radicales libres, causantes de enfermedades degenerativas, entre ellas diversos tipos de cáncer. En el intestino grueso, la interacción entre el ácido fítico con algunos tipos de proteínas puede ser beneficiosa. Concretamente reduce la actividad de enzimas bacterianas implicadas en el desarrollo del cáncer de colon. Estas propiedades antitumorales también se basan en la capacidad de los fitatos para aumentar la actividad de las defensas conocidas como 'natural Killer' (NK) o células asesinas naturales, que se encargan de destruir e impedir el crecimiento de las células que producen tumores. Los fitatos también pueden actuar como agentes hipolipidémicos, que reducen el nivel de grasas como el colesterol en la sangre, minimizando el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares. El cobre es un mineral necesario para el desarrollo y el mantenimiento de la integridad cardiovascular. Existe una asociación significativa entre los niveles bajos de cobre en el organismo y el riesgo de hiperlipemia. El ácido fítico ayuda a que la absorción de cobre en el intestino sea la correcta, contribuyendo a que la cantidad ingerida de este mineral pueda llegar a los depósitos correspondientes y realizar allí su labor (http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008). Hasta hace pocos años, los fitatos se han considerado de forma negativa debido a su capacidad para reducir la biodisponibilidad de minerales esenciales Una propiedad ampliamente estudiada por los científicos de la Universitat de les Illes Balears es su acción inhibidora de la cristalización de sales cálcicas, tales como fosfatos y oxalatos, evitando la formación de depósitos minerales patológicos, como por ejemplo los cálculos renales (piedras en el riñón) (http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008). 2.5. DIFICULTADES EN LA ABSORCIÓN DE NUTRIENTES El ácido fítico constituye la mayor reserva de fósforo de las semillas de cereales y legumbres, de las que forma parte entre un 1% y un 5%. Pese a ello, los humanos no podemos aprovechar al máximo este mineral de los alimentos, ya el aparato digestivo no contiene las sustancias necesarias (fitasas intestinales) para romper el ácido fítico y liberar el fósforo que se encuentra en su interior. Desde el punto de vista nutricional, hasta hace pocos años los fitatos se han considerado de forma negativa debido a su capacidad de formar complejos con minerales esenciales como el cinc, el hierro, magnesio y calcio, lo que hace que disminuya la biodisponibilidad de estos nutrientes tan importantes para la salud. Para la mayoría de las personas, las dosis de fitatos presentes en su dieta no representan un problema, pero quienes ingieren grandes cantidades de cereales integrales deben tener en cuenta este aspecto. No obstante, los métodos de procesado de los cereales que requieren calor (cocción de pan, arroz o pasta) destruyen casi todos los fitatos, por lo que mejora la biodisponibilidad de estos minerales (http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008). 2.6. FACTORES NUTRICIONALMENTE ACTIVOS Hasta hace pocos años, el ácido fítico y otros compuestos (polifenoles, alcaloides, lectinas o saponinas, entre otros) se han considerado componentes naturales de algunos alimentos
vegetales que obstaculizan el aprovechamiento nutricional y que producen efectos fisiológicos y bioquímicos adversos, pudiendo llegar a ser tóxicos en algunos casos. Sin embargo, los datos obtenidos en multitud de estudios recientes apoyan la idea de que, en proporciones adecuadas, pueden tener un papel beneficioso para la salud. Actualmente son considerados compuestos activos capaces de ejercer un efecto biológico, ya sea en el propio intestino o fuera del mismo, una vez absorbidos. De hecho, se les reconoce como prebióticos, protectores del sistema circulatorio, reductores de la presión sanguínea, reguladores de la glucemia y la colesterolemia, anticancerígenos o mejoradores de la respuesta inmune. Por estos motivos, actualmente se les denomina factores nutricionalmente activos (http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008).
2.7. DESVENTAJAS DE ACIDO FITICO El ácido fítico es un fuerte quelante de importantes minerales como el calcio, magnesio, hierro y zinc, por lo que puede contribuir a deficiencias de estos minerales en personas cuyas dietas no son compensadas. También actúa como un ácido, quelando a la vitamina niacina, que es básica, pudiendo causar la enfermedad conocida como pelagra. Para las personas con una ingesta baja de minerales esenciales, especialmente los jóvenes y niños de países en desarrollo, este efecto puede ser indeseable. Los lactobacilos probióticos, y otras especies de la microflora digestiva, son una fuente importante de la enzima fitasa, que cataliza la liberación de fosfato y libera los minerales unidos al fitato, mejorando así su absorción intestinal. El ácido fítico también se usa como aditivo alimentario, concretamente como conservante (con el número E391) (http://www.muydelgada.com/wiki/%C3%81cido_f%C3%adtico). La siguiente tabla muestra una lista de la cantidad de los principales nutrientes de la harina de trigo:
CUADRO Nº. 01: La cantidad de estos nutrientes corresponde a 100 gramos de harina de trigo Nutriente
Cantidad
Nutriente
Cantidad
Acido fitíco
0 g.
Fosfocolina
10,40 mg.
Grasas saturadas
0,16 g.
Grasas monoinsaturadas
0,13 g.
Adenina
0 mg.
Grasas poliinsaturadas
0,51 g.
Agua
14,10 g.
Guanina
0 mg.
Alcohol
0 g.
Licopeno
0 ug.
Cafeína
0 mg.
Grasa
1,20 g.
Calorías
341 kcal.
Luteína
0 ug.
Carbohidratos
70,60 g.
Proteínas
9,86 g.
Colesterol
0 mg.
Purinas
0 mg.
Fibra insoluble
2,30 g.
Quercetina
0 mg.
Fibra soluble
2,01 g.
Teobromina
0 mg.
Fibra
Zeaxantina
4,28 g.
0 ug.
Fuente: (http://alimentos.org.es/nutrientes-harina-trigo).
CUADRO Nº. 02: FUENTES ALIMENTICIAS DE ACIDO FITICO Alimento
[% seco]
Tofu
1.46
2.90
Semilla de lino
2.15
2.78
Harina de avena
0.89
2.40
Harina de soja
1.24
2.25
Soja
1.00
2.22
Maíz
0.75
2.22
Cacahuetes
1.05
1.76
Fríjoles
0.89
1.57
Centeno
0.54
1.46
Salvado de avena
0.60
1.42
Harina de trigo
0.25
1.37
Trigo
0.39
1.35
Avena
0.42
1.16
Cebada
0.38
1.16
trigo 0.43
1.05
0.14
0.60
Pan de entero Arroz pulido
mínimo [% máximo seco]
Fuente. (http://www.muydelgada.com/wiki/%C3%81cido_f%C3%adtico). 2.8. ANALISIS DEL VIGOR Y DE LAS RESERVAS EN GRANOS DE DOS CULTIVARES DE TRIGO El ácido fítico se puede encontrar en algunas semillas como ajonjolí, trigo, arroz, avena, sorgo, cebada, etc. Su presencia puede provocar deficiencias de fósforo en mono gástricos por ligar y formar fitatos indigeribles que hacen indisponible ese elemento; afecta también la disponibilidad de calcio, magnesio o el fierro con los que forma el complejo fitina. Evaluación de las reservas: la siguiente tabla muestra Promedios de los valores de distintas reservas en los granos de trigo con sus desvíos estándar (entre paréntesis). Letras diferentes dentro de cada columna indican diferencias significativas (α= 0,05).Las determinaciones se realizaron sobre 3 repeticiones.
CUADRO Nº. 03: reservas de diferentes tipos de trigos
6.1.
Fuente. (Http://alimentos.org.es/nutrientes-harina-trigo). En los granos de trigo, una alta proporción del fósforo se encuentra asociado al ácido fítico (ácido mioinositol hexafosfórico), que es un compuesto considerado como antinutriente para el hombre y otros monogástricos. La mayor parte del potasio, calcio y magnesio se encuentran formando con el mismo una mezcla de sales (fitatos). Es debido, en parte, a la alta insolubilidad de estas sales a ph biológicos lo que hace que tanto el fósforo como otros cationes, incluídos también el hierro y el zinc, no estén disponibles para su absorción en los mono gástricos (Martínez Dominguez et al, 2002). Por tanto, una selección orientada a la obtención de granos con un reducido contenido de este antinutriente podría acarrear una disminución en las reservas minerales de los granos, con efectos colaterales negativos sobre el vigor de las plántulas. En las búsqueda de variabilidad en la concentración de fósforo y fitatos en granos de trigo se identificaron dos cultivares utilizados en nuestro país que difieren en estas variables (Lázaro et al, 2008). En el presente trabajo se analiza en estos dos cultivares de trigo las diferencias en y las relaciones entre las características de la germinación (poder germinativo, vigor) y reservas minerales seminales por separado para dos tamaños de grano.
I.
MATERIALES Y METODOLOGÍA 3. 1
MATERIALES Y REACTIVOS
➢
Materia Prima: harina de cereales
➢
Matraz con tapa de 250 ml
- Persulfato amónico
➢
Pipetas de 1, 5, 10 y 50 ml
- Ácido sulfasalicílico al 20 %
➢
Papel de filtro
- Glicina
➢
Fiola de 100 ml y de 1 litro g/1000 ml)
- DTA-Na2 0,01M (3.7214
➢
Agitador magnético
- Peróxido de oxígeno
➢
Hcl concentrado
- Agua destilada
➢
3.2
- Sal de Mohr
Na2SO4
METODOLOGÍA
Colocar en un matraz con tapón 4 a 15 g de muestra, 40 ml de una solución que contiene 34 ml de hcl concentrado y 50 g de Na2SO4 por litro.
Agitar el matraz fuertemente durante 90 minutos. Luego dejar sedimentar
I.
Colocar 20 ml del sobrenadante en una fiola de 1000 ml. Agregar 20 ml de la solución de hcl y Na2SO4 20 ml de la siguiente solución: 7,8432 g de sal de Mohr en agua y 14 ml de hcl concentrado.
Oxidar la solución anterior agregando H2O2 en caliente y posteriormente una punta de espátula de persulfato amónico
Enfriar la mezcla y llevar a 10000 ml con agua destilada.
Agregar 20 ml de ácido sulfosalicílico al 20%. Cerrar con tapón atravesado por un tubo de vidrio. Calentar en baño de agua hirviente por 15 minutos.
Enfriar el frasco con chorro de agua y comprobar la presencia de precipitado blanco de fitato férrico.
Tomar 20 ml de sobrenadante límpido y completar a 200 ml con agua en un vaso. Añadir 0,75 g de glicina para llevar a ph 2,5. Calentar a 70ºc
Titular en caliente y con agitador magnético el exceso de Fe III con EDTA- Na 2 0,01M (3,2714 g/1000 ml) hasta viraje del color rojo-marrón a amarillo claro.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN FIGURA Nº. O1: resultados de la practica.
En la imagen Nº 2, se observa que la solución preparada al ser calentada en baño maría forma un precipitado blanco que viene a ser el fitato férrico, esto indica que la harina de trigo analizada contiene ácido fítico
CÁLCULOS el % de ácido fítico utilizando la siguiente fórmula : % Ácido Fítico = 0.66 (30-v)/P Donde: v = ml de EDTA- Na2 0,01M gastado P= Peso de muestra en gramos %Acido fitico=0,66*(30-v)P %Acido fitico=0,66*(30-14,5)10,0084
%Acido fitico =1,0221414
II. ➢
➢
➢
➢
DISCUSIONES
Según HTTP://WWW.MUYDELGADA.COM/WIKI/%C3%81CIDO_F%C3%ADTICO, el % de acido fitico en diferentes alimentos varían como se muestra en cuadro 02, pero de harina de trigo en el mismo cuadro el % máximo de acido fitico es de 1,37, minimo es de 0,25% respectivamente; con lo cuala la practica realizada concuerda porque esta en ese rango de % que es de 1,022. También de trigo menciona un maximo de 1,35 y minimo de 0,39 con lo cual también concuerda los resultados de la practica realizada. Según HTTP://ALIMENTOS.ORG.ES/NUTRIENTES-HARINA-TRIGO; mencionado en el cuadro 03 el contenido de acido fitico varia de acuerdo a variedad de trigo Según MARTINEZ DOMINGUEZ et al., (2002) en las harinas de semillas oleaginosas el fósforo fítico es el 60 – 77% del total, siendo los niveles de ácido fítico muy elevados desde 1,7%, mientras que HOLLAND et al., ( 1988) indica que los niveles del ácido fítico en las semillas mondadas oscilan del 0,66 al 1,38% y representan del 57 al 65% del fósforo total. El resultado obtenido se encuentra próximo a los valores teóricos reportados por los diferentes autores. Por lo tanto queda demostrado el contenido de ácido fítico en la harina de trigo analizada. En los últimos años, la divulgación dada a los potenciales efectos beneficiosos de dietas bajas en grasas y con alto contenido de fibra, ha supuesto un fuerte empuje en el uso de leguminosas y semillas de granos en la alimentación humana. Estos cambios en los hábitos alimentarios hacia una alimentación rica en fibra han conducido a una mayor ingesta de fitatos en la dieta. No obstante, es importante considerar que durante el procesado de los alimentos y la ingestión, la cantidad final de ácido fítico disminuye significativamente como consecuencia de su hidrólisis, enzimática o química, en inositol fosfatos con un menor grado de fosforilación (insp5 – insp) (MARTINEZ DOMINGUEZ et al., 2002).
I. ➢ ➢
CONCLUSIONES Se determinó la concentración de ácido fitico en harina de trigo procedente del mercado, la misma que resultó con un contenido de 1,022% de ácido fítico. Se logró apreciar que el consumo excesivo de alimentos que contengan alto contenido de fibra conduce a la ingesta de ácido fítico, sin embargo el consumo regular de ello puede favorecer a contrarrestar el cáncer y problemas cardiovasculares.
I. BIBLIOGRAFÍA 6.1.MARTINEZ D., IBAÑEZ G. Y RINCON L. (2002). VICTORIA L ., (2002).”Ácido fítico –
aspectos nutricionales e implicaciones analíticas”, vol 52 Nº 3. Universidad de Córdoba, España. 6.2. VALLE VEGA, PEDRO. “Instituto Nacional de Salud Publica, Centro Nacional de Salud Ambiental”. México, D.F. 2000. 6.3.Http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/tendencias/2008/01/28/174102.php 6.4.Http://alimentos.org.es/nutrientes-harina-trigo 6.5.Http://www.muydelgada.com/wiki/%C3%81cido_f%C3%adtico/
