UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA L A EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA DE ALIMENTOS PRÁCTICA #6: Grasas y aceites Portilla O.M, Paredes N. INTRODUCCIÓN Los extractos grasos provenientes de fuentes tanto animales como vegetales son alimentos ampliamente aprovechados por el hombre desde tiempos antiguos, dado su alto contenido energético y por tanto aprovechamiento por el organismo. Como criterio general se consideran como aceites los extractos que se mantienen líquidos a temperatura ambiente y como grasas las que solidifican en estas condiciones [1]. Los lípidos junto con las proteínas y carbohidratos constituyen los principales componentes de los alimentos, se definen como un grupo heterogéneo de compuestos que son insolubles enagua pero solubles en compuestos orgánicos orgánicos como el éter o el cloroformo. La margarina analizada en este caso puede considerarse como un sólido graso por su forma aparente, aunque se trate de una emulsión agua-grasa. El estado sólido de ésta hace que muchos de los procesos de descomposición que comúnmente ocurren en los aceites cuyo estado es líquido, se produzcan en un tiempo mayor. Dada la falta de movilidad molecular en el seno del sólido. En este informe se analizarán los resultados de las pruebas para aceites y grasas para la margarina La Fina y se compararán con los resultados obtenidos para un aceite bajo condiciones similares. OBJETIVOS y
Determinar las características de una grasa sólida, la margarina, para poder compararlos con los resultados obtenidos a partir de un aceite.
METODOLOGÍA Para el análisis de grasas y aceites se siguió cada uno de los protocolos que se encuentran en la guía de laboratorio de análisis de alimentos, dado que se analizó una grasa sólida se desarrollo un método distinto para la determinación de la densidad, y se requirió de un tratamiento previo de de la muestra para la medición del del índice de refracción: refracción:
Determinación de Densidad, basado en el volumen de agua desplazado de una probeta por un peso conocido de materia grasa. Índice de refracción, fundiendo la margarina antes de su determinación. Índice de saponificación Índice de ácidos grasos libres Índice de ésteres Materia insaponificable Índice de peróxidos Rancidez oxidativa
DATOS Y RESULTADOS Margarina ³La Fina´
Aceite de soya ³Olímpica´
0.6978 g/mL 0.9339 g/mL Densidad ( ) a 1.4596 (corregido a 4 0°C) 1.4720 (corregido a 2 0°C) Índice de refracción ( d) Índice de ácidos grasos 0.196 mg KOH/g aceite 1.962 mg KOH/ g margarina 0.988 g A. oleico/ 1 00g margarina 0.09875 g A. oleico / 1 00g aceite libres (Ia) Índice de saponificación (Is ) 157.05 mg KOH/g margarina 84.22 mg KOH / g aceite Índice de ésteres (Ie ) 155.09 mg KOH/ g margarina 84. 024 mg KOH / g aceite Índice de peróxidos (Ip ) Negativa* 2.4 meq O 2/ Kg margarina Materia insaponificable (Mi ) Negativa Negativa Rancidez oxidativa (Rz ) Negativa Negativa * El volumen de tiosulfato usado para la titulación de la muestra es menor que el del blanco, por lo tanto no puede considerarse la existencia de peróxidos. a La corrección se realizó basándose en la fórmula [2]: Si t¶ < t, se tendrá: t = t´ - (t-t´) F
Si t´>t, se tendrá: t = t´ + (t¶-t) F Donde; t´= Temperatura de Observación t= Temperatura de referencia F= Factor de corrección 0.000365 para grasas y 0.000385 para aceites.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Entre las determinaciones llevadas a cabo para cada una de las muestras se encuentran pruebas físicas y pruebas químicas entre las primeras se encuentran la determinación de la densidad y del índice de refracción y en el caso de las demás mediciones llevadas a cabo por volumetrías y pruebas cualitativas del tipo colorimétrico. La densidad determinada para la margarina cuenta con un valor de 0,6978 g/mL muy por debajo de los rangos comunes para las grasas y aceites que reportan comúnmente que oscilan por lo general entre 0,88 y 0,99. Se debe tener en cuenta que en este caso la determinación de la densidad se realizó basándose en el principio de Arquímedes, es decir tomando en cuenta el volumen de agua desplazado por una masa conocida de margarina, lo que incluye error no solo en la medición del volumen desplazado, por el estado del material de vidrio, sino que también en la pesada de la margarina, ya que para producir un desplazamiento de volumen apreciable se hace necesario una masa más o menos importante de la grasa. En la literatura [2], se hace referencia a que un método de importancia en la determinación de densidades tanto para aceites como para grasas es la picnometría, aplicada a los aceites a temperaturas de 25 °C y a 60°C para las grasas ya que elimina las fuentes de error anteriormente mencionadas. Debido a esto se puede pensar que, dada la facilidad de la determinación picnométrica de la densidad para el aceite el valor obtenido en este caso ese encuentra dentro del rango general para los aceites y las grasas. Esta propiedad está directamente relacionada con el índice de refracción ya que, la variación de la densidad es la responsable del cambio de la velocidad de la luz que ocurre cuando se difunde en el medio oleoso. Si comparamos los índices de refracción de la margarina y el aceite vemos que la diferencia es grande entre ellos y puede asumirse como debida a la variación de la temperatura puesto que la
diferencia de tal factor entre las dos mediciones es lo suficientemente grande para ser considerada determinante en el cambio de densidad del aire al medio oleoso en la medición. Esto es importante, dado que implica que la densidad de la grasa debería ser distinta (mayor por tratarse de un sólido) a la del aceite y no tan diferente, respecto al rango de densidades indicado. Según la Norma ICONTEC 218, la acidez libre, mide el grado de descomposición lipolítica de los glicéridos ocurrida por hidrólisis enzimática, tratamiento químico, o acción bacteriana. Según la norma ICONTEC Colombiana 241 de 2 002 y 250 de 1997 para las grasas aceites vegetales y animales (Margarina, esparcibles para uso de mesa y cocina y margarina industrial), la margarina se define como una emulsión plástica del tipo agua en aceite, obtenida principalmente a partir de grasas y aceites comestibles que no procedan de la leche, con un porcentaje mínimo de materia grasa de 8 0% y con un contenido máximo de agua del 16 %. En esta mismas normas, se establece que el contenido máximo de ácidos grasos libres como oleico es de 0.3%. Como se ve en la tabla de resultados, el Valor obtenido para la acidez libre de la margarina está muy por encima de la norma técnica, hecho que da a pensar que la margarina no se encontraba en las mejores condiciones al momento de la determinación, si bien las grasas frescas cuentan con bajo contenido de ácidos grasos libres, y si bien la acidez en las sustancias grasas es muy variable, un aumento de tal nivel indicaría procesos lipolíticos debidos al envejecimiento o a la mala disposición en anaquel del producto especialmente a la falta de protección a la acción del aire y la luz. Si vemos el índice de ácidos como oleico para el aceite, se nota de inmediato que su nivel es bastante bajo, posiblemente por tratarse de un producto mejor conservado con respecto a la margarina, a pesar de que debería ser más susceptible por su estado líquido. Sin embargo, debido al tipo de empaque es de suponer que la protección para el aceite es mayor que para la margarina, por encontrarse más aislado. El índice de saponificación (Is), se fundamenta en la hidrólisis de los esteres por la reacción de los glicéridos con KOH etanólico (se elige este medio por la mayor solubilidad de los glicéridos en éste disolvente, Norma ICONTEC NTC 335). Es una prueba que da idea del tamaño de los ácidos grasos presentes en la muestra, puesto que se considera que el peso medio de los ácidos grasos es inversamente proporcional al índice de saponificación. De esta manera, la margarina y el aceite se encuentran con índices de saponificación por debajo del rango esperado para las sustancias grasas; que va de 18 0 a 200. No existe otra posible explicación a este desfase que no considere errores en la aplicación del método, ya sea en la determinación del punto final o en el caso de la grasa, la Solubilización parcial en el medio, que implica una reacción incompleta, y en el caso del aceite, errores en la medición del volumen para llevar la prueba. El índice de esteres es el resultado de tomar en cuenta que la reacción de hidrólisis alcalina con KOH, incluye los ácidos grasos libres, es más, estos serían los primeros en reaccionar con el KOH, es una manera de determinar la cantidad real de ácidos grasos que se encuentran formando parte de los glicéridos, en el oleoso, Como está relacionada con la acidez libre, es indicativa de la actividad lipolítica en el aceite y por tanto de su proceso de envejecimiento, en nuestro caso el índice de saponificación no se ve altamente afectado por la acidez libre, ya que si bien no se encuentra en los niveles permitidos para la margarina, el valor es pequeño, y en el caso de una grasa altamente rancia disminuiría a tal punto que el índice de ésteres sería lo bastante pequeño. Tal es el caso del aceite, en el que vemos como la variación entre el índice de ésteres y el índice de saponificación es tan pequeña que el valor del Is casi se conserva.
Para el índice de peróxidos, se da un nivel máximo de 2 y 4 al final de la vida útil [5,6]. En el caso de la margarina analizada el nivel de peróxidos se encuentra por encima de este valor por lo que se puede considerar válida la afirmación de los posibles efectos oxidantes del aire durante su estancia en anaquel, ya que es indicativo de un comienzo de la reacción de los cuerpos grasos con el oxígeno atmosférico, siendo los más susceptibles a esta reacciones los ácidos grasos no saturados que se encuentran libres, que son capaces de oxidarse más rápidamente que los que se encuentran formando parte de glicéridos [3].Por lo tanto, el alto contenido de ácidos grasos libres en la margarina tiene como consecuencia directa un alto índice de peróxidos (Son los primeros productos obtenidos por la oxidación de los lípidos, los productos de la descomposición secundaria Incluyen aldehídos, cetonas, ácidos alcoholes y agua responsables de la Rancidez). En congruencia con lo anterior la baja acidez del aceite tiene como resultado directo el bajo nivel obtenido para el índice de peróxidos. Los peróxidos se originan a partir de reacciones vía radicales, en las que la etapa de iniciación con rupturas homolíticas entre el cuerpo de los ácidos grasos y el hidrógeno o por inclusión directa del oxígeno:
Aunque con barreras energéticas altas, difíciles y poco probables pueden favorecerse debido a las temperaturas, la acción de la luz, presencia de metales, agua, o acción enzimática. Todas estas reacciones después de su propagación y enlaces del oxígeno con los dobles enlaces en los ácidos no saturados, generan especies del tipo: R
Esta determinación es indicativa por tanto del oxígeno reactivo presente en el aceite. Que es a la vez un factor importante en la estabilidad de la grasa. Por tratarse de la margarina una emulsión de agua en grasa, es posible que esta haya intervenido en el proceso de oxidación de los aceites. Sin embargo, el pretratamiento de las grasas antes de ser
utilizadas en la elaboración de la margarina incluye la hidrogenación por lo que el contenido de ácidos grasos insaturados debería ser pequeño como para causar un índice de peróxidos superior al del aceite. La base química de esta prueba es la liberación de yodo molecular por la reacción de óxido reducción entre el ión yoduro y el peróxido. Que es valorado luego por el tiosulfato, en el caso del aceite el volumen para titular la muestra es menor que el necesario para titular el blando de manera que puede considerarse que el nivel de peróxido es tan bajo que no puede determinarse mediante la forma en que se plantea la volumetría, dado que esta no es tan sensible.
Además de las determinaciones volumétricas se realizaron mediciones cualitativas de la rancidez, y para la materia insaponificable. La ultima nuevamente basada en la saponificación de los glicéridos presentes y su disolución en agua. La grasa saponificada, soluble en agua no produce ningún tipo de turbidez en ella, pero cuando existe materia insaponificable tal es el caso de aceite mineral, u otro tipo de hidrocarburos. Sin embargo, la materia insaponificable también incluye sustancias tales como; Esteroles, compuestos carotenoides, tocoferoles vitaminas A, D, K y alcoholes alifáticos de alto peso molecular. En el caso de las sustancias analizadas no se tuvo respuesta positiva, hecho positivo dado que se considera como una impureza, pero, al mismo tiempo indica que la cantidad de sustancias insaponificables del tipo nutritivo como las vitaminas liposolubles y provitaminas como los carotenoides, se encuentran en un nivel muy bajo, lo que indica que al momento del consumo, la mayoría de ellas por diferentes procesos ya hayan sufrido distintos tipos de descomposición. La prueba indicativa para la rancidez oxidativa fue negativa en ambos casos, hecho que en apariencia, sería ambiguo, dados los valores hallados en la determinación de peróxidos y de acidez. No obstante, el resultado puede deberse a que la rancidez es lo tan alta como para producir una variación en los índices anteriormente mencionados, pero a la vez, lo suficientemente baja como para no ser detectada por el método empleado basado en la reacción de la floroglucina y el aldehído epidrínico que se encuentra en mayor o menor proporción en la grasas y aceites rancios [3], según esto el proceso de enranciamiento para la margarina se encuentra a su inicio, dado que el nivel de peróxidos es cercano aún al mínimo, mientras que para el aceite no ha empezado. CONCLUSIONES y
Las determinaciones en conjunto muestran que la oxidación de la margarina es pequeña, lo que nos lleva a considerar que este proceso apenas ha empezado, en contraste, no hay aún indicios de oxidación del aceite, posiblemente todo esto se deba, al mantenimiento en anaquel de ambos productos, teniendo en cuenta que
el empaque, logra aislar el aceite del oxígeno, algo que no sucede con la margarina. REFERENCIA [1] FALDER A., ³Enciclopedia de los alimentos: Semillas oleaginosas´ . Madrid. España ENERO-FEBRERO 2003. [2] MEDINA, G.´ Aceites y grasas comestibles´. Universidad de Antioquia, Departamento de Farmacia, Bromatología. 2 006. [3] CHEFTEL J.C., CHEFTEL H., ³Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos´ V1. Ed. Acribia. 1992. Zaragoza. [4] VARGAS W., ³fundamentos de ciencia alimentaria´. 2ed. Editorial Universidad Nacional de Colombia, Fundación para la investigación interdisciplinaria y la docencia. Santafe de Bogotá. 1991. [5] http:// www.Icontec.gov.co 6/12/2 010. 8:16. [6] ROSARIO C., Anteproyecto de Norma ³NORDOM 397: Leche y productos lácteos, margarina, especificaciones´. © DIGENOR 2 009 ± Todos los Derechos Reservados.