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DETERMINACIÓN DE GRADOS BRIX Y PRUEBA DE FEHLING PARA IDENTIFICACIÓN DE AZÚCARES REDUCTORES. Jácome Katherine1; Maldonado Arianna 1; Quilca Wendy 1; Yánez María 1 1
Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria, Quito, Ecuador e-mail:
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Resumen El objetivo de la práctica es determinar la concentración de azúcar de diferentes productos comerciales, una vez que se ha establecido la curva de calibración y la presencia de azúcares reductores a través de la prueba de Fehling. De manera que, se realizó la curva de calibración mediante la preparación de varias soluciones a distintas concentraciones, luego se midió los grados Brix de las muestras de: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y V220 y se anotó los resultados; para determinar la presencia de azúcares reductores se utilizó licor de Fehling en las muestras antes mencionadas. Como resultado se obtuvo que la concentración de azúcar [M] en las muestras son: jugo y miel de 0,24[M]; glucosa de 0,47[M]; bebida light de 0 [M]; edulcorante de 0,24[M]; fructosa de 0,34 [M]; y finalmente en V220 es de 0,36[M]. Así mismo, la presencia de azúcar reductor tuvo como resultado: jugo, miel, glucosa, edulcorante, fructosa y V220 como positivo, mientras que, la bebida light dio un resultado negativo. Palabras Clave: azúcar reductor, grados Brix, prueba de Fehling, glucosa.
DETERMINATION OF BRIX DEGREES AND FEHLING TEST FOR IDENTIFICATION OF REDUCING SUGARS
The aim of the practice is to determine sugar concentration of various commercial products, once the calibration curve and the presence of reducing sugars have been established through the Fehling test. Thus, calibration curve was made by the preparation of several solutions at at various concentrations, after which sample grains of samples samples of juice, honey, glucose, light of drink, sweetener, fructose and V220 and recorded the results; to determine the presence of reducing sugars, Fehling's liquor was used in the aforementioned samples. As a result it was obtained that the sugar concentration M] in samples are: juice and and honey of 0,24[M]; glucose of 0,47 [M]; light drink of 0 [M]; sweetener of 0,24 [M]: fructose of 0,34[M] and V220 of 0,36[M]. Likewise, presence of reducing sugar resulted was: juice, honey, glucose, sweetener, fructose and V220 as positive, whereas, light drink gave a negative result.
Keywords: reducing sugar, brix degrees, Fehling's test, glucose. 1 1. INTRODUCCIÓN Los carbohidratos son componentes estructurales importantes de las células y una fuente importante de almacenar almacenar energía. Además, son unas de las principales principales biomoléculas al igual que las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. nucleicos. Los glúcidos, glúcidos, sacáridos, azúcares o carbohidratos, son químicamente hablando, aldehídos o cetonas; cetonas; que usualmente usualmente contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Se clasifican como monosacáridos, disacáridos o polisacáridos, dependiendo del tamaño y la complejidad de la molécula.
La cantidad de azúcar en un producto es esencial ya sea para consumo mejorando su sabor o para la elaboración de ciertos productos; su presencia en mayor o menor medida en los alimentos, hace necesaria en algunas industrias, su medición para asegurar unas condiciones de calidad óptimas del producto. Por ejemplo, para la medición de concentraciones concentraciones en la industria de bebidas se utiliza el refractómetro; este permite per mite determinar con exactitud el extracto total de solutos en grados Brix (ºBx). Los grados Brix determinan el porcentaje de sólidos solubles presentes en una disolución, en el caso de la industria alimentaria, indica la cantidad de sacarosa presente en la muestra a analizar. El principio de medición se basa en la
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refracción de la luz creada por la naturaleza y la concentración de los solutos (por ejemplo el azúcar). Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, debido al grupo carbonilo que tienen en su molécula. Este carácter reductor puede evidenciarse por medio de una reacción redox que se da entre el grupo carbonilo y el sulfato de Cobre (II), cuyas soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción, en un medio alcalino fuerte, con el glúcido reductor se forma el óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor. Esto se conoce como prueba de Fehling y se utiliza para el reconocimiento de azúcares reductores como: glucosa, ribosa, eritrosa, etc. La práctica se desarrolló con los objetivos de determinar la concentración de azúcar, a través de la construcción de una curva de calibración: ºBx vs concentración, y determinar la presencia de azúcares reductores en muestras comerciales como: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y una bebida energética (V220).
2. METODOLOGÍA Determinación de Grados Brix Se preparó 25mL de soluciones de sacarosa con las siguientes concentraciones: 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% (se asumió que la densidad de las soluciones es de 1 g/mL), de tal manera que se obtuvo un total de seis soluciones a analizar; a continuación se enceró el refractómetro con agua destilada y se limpió cuidadosamente, luego se midió los grados Brix para cada una de las soluciones y se anotó el valor observado (el refractómetro se enceró entre medida y medida). Prueba de Fehling para identificación de azúcares reductores En varios tubos de ensayo se colocó por separado entre 5 a 10 gotas de una de las siguientes muestras: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y V220; posterior a ello se añadió 15 gotas del licor de Fehling 1 y 15 gotas del licor de Fehling 2, luego, se agitó y calentó constantemente los tubos en baño maría por varios minutos, finalmente se observó y anotó el color final que adquirió la mezcla. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1, se presentan los valores de °Brix medidos y corregidos, correspondientes a las soluciones de sacarosa preparadas. Tabla1. °Brix de soluciones de sacarosa al 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30%.
°Brix (medido)
5 9 13,50 18,90 22,10 26,60
5,07 9,07 13,57 18,97 22,17 26,68
La corrección de los valores de °Brix es importante si se desea adquirir un valor con mayor proximidad, para ello se utilizan tablas cuyos valores están ya establecidos (Ver Apéndice A). De acuerdo a éstos resultados se tiene que conforme el porcentaje de concentración de sacarosa aumenta, su valor de °Brix también incrementa. En la Grafica 1 se presenta la curva de calibración: °Brix vs Concentración de Sacarosa (% p/v), la cual se construyó a partir de las concentraciones de sacarosa preparadas y el valor de °Brix medido para cada una de ellas. °
] 30 v / p25 % [ 20 n15 ó i c 10 a r 5 t n e c 0 n 0 o C
Brix vs Concentración (% p/v) solución Sacarosa °Brix vs Concentración (%p/v) y = 1.1423x - 0.687 R² = 0.997 5 10 15 20 25 30 Brix °
Grafica1. Curva de calibración °Brix vs Concentración de Sacarosa (% p/v)
Los grados Brix miden el cociente total de sacarosa disuelta en un líquido, así pues de acuerdo a la Grafica 1, el valor de °Brix es directamente proporcional a la concentración de sacarosa presente en las muestras, es decir conforme aumenta la concentración de sacarosa, aumenta el valor de su °Brix, lo cual es correcto. Dicha gráfica está regida por la ecuación y = 1,1423x - 0,687 con un R² = 0,997.
Prueba de Fehling para identificación de azúcares reductores En la Tabla 2 se presentan los valores de °Brix medidos y corregidos de las muestras de: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y una bebida energética (V220). Tabla2. °Brix de muestras comerciales.
Determinación de Grados Brix
Concentración solución de sacarosa
5% 10% 15% 20% 25% 30%
°Brix (corregido)
Muestra
°Brix (medido)
Jugo Miel Glucosa Bebida light Edulcorante Fructosa V220
8 8 9 0 8 6 11,50
°Brix (corregido) 8,07 8,07 8,07 0,06 8,07 8,07 11,57
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De acuerdo a la Tabla 2, se tiene que las muestras de: jugo, miel, glucosa, edulcorante y fructosa presentan un valor de grados Brix igual a 8,07; por otra parte la muestra con menor contenido de sacarosa, es la de bebida light pues tan solo contiene 0,06 °Brix, mientras que la muestra de V220 presenta un valor de 11,57 °Brix, siendo éste el más alto. A continuación, se presenta la Tabla 3, en la cual se ilustra el resultado de la prueba de Fehling para cada una de las muestras analizadas.
resultados la muestra con mayor concentración de azúcar es la de glucosa, mientras que la de menor es la de bebida light. En las Tabla 5 se presentan los valores de concentración experimental de las muestras comerciales de: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y una bebida energética (V220) Tabla 5. Muestras comerciales su Concentración en [M] (experimental) y % error.
Muestra
Tabla3. Muestras y Resultado de la Prueba de Fehling.
Muestra Jugo Miel Glucosa Bebida light Edulcorante Fructosa V220
Resultado Positivo Positivo Positivo Negativo Positivo Positivo Positivo
reactivo de Fehling se fundamenta principalmente, en su reacción correspondiente a la oxidación de cobre y el poder reductor de los azúcares, sea este en monosacáridos, polisacáridos, aldehídos, y en ciertas cetonas. Se dice que la reacción es positiva cuando la mezcla final presenta una coloración rojiza” (Aguiar, 2014). Tanto para las muestras de:
jugo, miel, glucosa, edulcorante, fructosa y V220 se obtuvo un resultado positivo, sin embargo el tono de color rojo no fue el mismo para todas ésta muestras y esto se debió al tipo de azúcar presente y la concentración del mismo en la solución. Por otra parte la muestra de bebida light dio como resultado negativo, dado que no tuvo cambio de calor, más bien se mantuvo en el color azul. En las Tabla 4 se presentan los valores de concentración teórica de las muestras comerciales de: jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y una bebida energética (V220)
Jugo (sunny) Miel Glucosa Bebida light Edulcorante Fructosa V220
Jugo (Sunny) Miel Glucosa Bebida light Edulcorante Fructosa V220
5 5 0 5 5 13
Contenido (mL)
Concentración (teórico) [M]
250 50 50 250 50 50 100
%error
0,19 0,29 0,55 0 0,29 0,55 0,37
Estos valores se obtuvieron a partir de la información presente en la etiqueta de cada muestra, además se utilizaron para el cálculo del porcentaje de error. De acuerdo a los
-25,75 8,53 8,53 8,53 -0,61 8,53 6,24 12,52
0,24 0,24 0,47 0 0,24 0,34 0,36
-14,72 14,54 14,72 37,59 3,49
Éstos valores se obtuvieron a partir de la ecuación: y = 1,1423x - 0,687, los resultados concuerdan con los expresados en la Tabla 4, dado que la concentración más alta de azúcar se encuentra en la muestra de glucosa y la menor en la de la bebida light. Por lo tanto, concuerda el resultado de que la medida de °Brix es proporcional a la concentración de sacarosa presente en la solución. Además se expresó el porcentaje de error para cada una de las muestras, cuyo cálculo se explica en el Apéndice A; como se observa el valor más alto de éste error corresponde al de la fructosa. Finalmente, se presenta la Gráfica 2 correspondiente a la curva de calibración: °Brix vs Concentración sacarosa muestras comerciales (%p/v)
Brix vs Concentración (%p/v) sacarosa muestras comerciales °
Tabla4. Cantidad de azúcar en las muestras y concentración (valor teórico)
Cantidad de azúcar (g) 17
Concentración (experimental) (experimental) [M] [g]
“El
Muestra
Cantidad de azúcar
30
] 25 v / p 20 % [ n 15 ó i c 10 a r t 5 n e c 0 n o C -5 0
-10
°Brix vs Concentración Sacarosa (%p/v) Jugo, Miel, Glucosa, Edulcorante Bebida light V220
5
10
15
20
25
30
Brix
°
Gráfica2. Curva de calibración: °Brix vs Concentración sacarosa muestras comerciales (%p/v)
Como se observa en la gráfica, las muestras comerciales de: jugo, miel, glucosa, edulcorante, fructosa y V220, se
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encuentran en el rango de 5-15 °Brix, mientras que la de bebida light, se encuentra en un valor muy inferior.
4. CONCLUSIONES La práctica realizada logró evidenciar, gracias a la curva de calibración realizada, la relación directa que existe entre la concentración de azúcar en una bebida y el valor de grados Brix que le corresponde. De igual manera la experiencia permitió identificar la presencia de azucares reductores en la diferentes muestras como fueron glucosa, fructosa, edulcorante con una reacción positiva color tomate con el reactivo de Fehling. Finalmente se consiguió una cuantificación de concentración de azucares en jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y V220, dicha concentración fue comparada con los datos de concentración proporcionados por el fabricante de producto, dando como resultado un porcentaje error igual a: -25,75; -14,72; 14,54; 0; 14,72; 37,59; 3,49; respectivamente. Se comprobó que la bebida con mayor concentración de azúcar fue la bebida energizante con 11,57 °Brix y con menor concentración de azúcar la bebida light con 0,06 °Brix.
Recomendaciones
Utilizar otro método para la determinar la presencia de azucares reductores en una muestra como el reactivo de Tollens, reacción de Maillard o la reacción de Benedict, para comprobar la efectividad de los mismos. Realizar un análisis comparativo de muestras de jugo de diferentes casas comerciales, para determinar cuál empresa añade mayor o menor cantidad de azúcar de acuerdo a la norma establecida. Medir el tiempo de reacción de la muestra con el licor de Fehling puede servir para conocer la reactividad que tienen los azúcares.
http://www.fmvz.unam.mx/fmvz/p_estudios/apuntes _bioquimica/Unidad_3.pdf (Enero, 2017) [5] Rojas, R. (2012). “Grados Brix y Grados Baumé”. Recuperado de: https://cronicasgastronomicas.wordpress.com/tag/gr ados-brix/ (Enero, 2017) [6] Toledo, F. (2013). Determinación de azúcares Recuperado de: reductores totales (ART ). http://es.slideshare.net/FranKlinToledo1/determinaci on-de-azucares-reductores-totales-art (Enero, 2017). [7] “El azúcar y los grados brix”. (2014). Recuperado de: http://medidordeph.com/blog/2014/09/el-azucary-los-grados-brix/ (Enero, 2017) [8] El blog de arvenis. (2014). “¿Qué importancia tienen los grados brix en la fruta? ¿Y que son los grados Recuperado de: brix?”.
http://www.arvensis.com/blog/que-importanciatienen-los-grados-brix-en-la-fruta-y-que-son-losgrados-brix/ (Enero, 2017) [9] “Moléculas esenciales para la vida: Identificación de moléculas biológicas- Carbohidratos”. Recuperado de: http://academic.uprm.edu/~jvelezg/labmoleculas.pdf (Enero, 2017) [10] “ Práctica: Determinación de glúcidos” . Recuperado de: http://www.edu.xunta.gal/centros/iesquiroga/system/ files/inicio/depart/bioloxia/materialbio/labbio2bac/gl uci.pdf (Enero, 2017) [11] “ Refractómetro: Medición Brix en la industria de Recuperado de: bebidas y zumos”. http://www.kruess.com/documents/Applikationsberi chte/AP130710_001_Medicion_Brix_en_la_industri a_de_bebidas_ES.pdf (Enero, 2017)
APÉNDICEA Tabla6. Peso molecular de sacarosa, glucosa y fructosa Compuesto Sacarosa Glucosa
REFERENCIAS
Peso molecular [g/mol] 342,29 180,15
Fructosa
[1] Aguiar Coralia. (2014). Azúcares Reductores. Recuperado de: https://sites.google.com/site/laboratoriosbioquimica/ bioquimica-i/carbohidratos/reaccion-de-fehling. (Enero, 2017) [2] Avibert. (2010). “Tabla de Corrección de Brix para Determinación de Sólidos Solubles contenidos en Recuperado de: Muestras”.
http://avibert.blogspot.com/2010/06/tabla-decorrecion-de-brix-para.html (Enero, 2017) [3] Ordoñez, R. (2014). “Generalidades de los Recuperado de: carbohidratos”. http://es.slideshare.net/richardordonez940/bioquimic a-practica-4 (Enero, 2017) [4] Ramírez, M. (2004). “Carbohidratos”. Recuperado de:
180,16 Fuente: WebQC.org
Cálculos Para determinar la concentración de las muestras de jugo, miel, glucosa, bebida light, edulcorante, fructosa y la bebida energética (V220), se graficó la curva de calibración: °Brix vs concentración de sacarosa al 5%, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% en (%p/v), y se realizó los siguientes procedimientos:
Corrección de °Brix
Ejemplo de cálculo para la solución de sacarosa al 5% Primero se corrigió el valor de °Brix que se midió, con la siguiente tabla
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Ejemplo de cálculo para la concentración de azúcar en el jugo: Se calculó el %p/v de azúcar presente
=1,1423−0,687 =1,1423(8,07) −0,687 =8,53 % ú = , % Se ubicó los valores en % obtenidos en la curva de calibración y se graficó obtuvo la Gráfica2. El % que se obtuvo corresponde a las unidades de g/mL para 100mL. La concentración de azúcar determinado experimentalmente
Figura1. Tabla de valores para corrección de grados Brix. (Avibert, 2010) Los °Brix de la solución de sacarosa al 5% son 5, en la parte superior en la columna se ubica en los °Brix y se baja en la fila hacia el valor de la temperatura que se midió que fue 21°C; a ese valor se suma 0,07 que es lo que indica la tabla de corrección.
Valor corregido = 5 + 0,07= 5, 07°Brix
Con los diferentes valores de concentración de sacarosa en %p/v y los grados Brix corregidos (ver Tabla1.), se graficó y se obtuvo la curva de calibración, con la ecuación lineal y un r 2 = 0,997 °
=
Brix vs Concentración (% p/v) solución Sacarosa
] 30 v / p25 % [ 20 n15 ó i c 10 a r 5 t n e c 0 n o 0 C
°Brix vs Concentraci ón (%p/v)
5 10 15 20 25 30 Brix y = 1.1423x - 0.687 °
R² = 0.997
Grafica1. Curva de calibración °Brix vs Concentración de Sacarosa (% p/v)
= 0,249
(Valor medido)
% de error
Por último se calculó el % de error de concentración de sacarosa en la muestras Ejemplo de cálculo para % de error de concentración de azúcar en el jugo: La concentración presente en 250mL del jugo que se obtuvo de la muestra comercial
Elaboración de curva de calibración
1,1423−0,687
, ∗ ∗ ,
Determinación de concentración de azúcar Para determinar la concentración de azúcar en las muestras comerciales, se utilizó la ecuación que se obtuvo de la curva de calibración; donde Y= concentración (%p/v) de azúcar y X= °Brix. En el valor de X se reemplazó el valor de °Brix que se midió en la muestra comercial (ver Tabla2.) y se obtuvo el valor de %p/v:
∗ ∗ , (Valor calculado)
= 0,198
|∗100% % = | − %=|0,198−0,249 0,198 |∗100%=25,75% %=|0,198−0,249 0,198 |∗100%=25,75%