Informe: Determinación de azucares reductores-bebida carbonatada “Sprite”

Steven Ortiz Narvaez; Jhon J. Vera

Resumen: Los varios métodos para la determinación de azucares reductores por reactivo alcalino de tartrato de cobre (Solucion Fehling), que fue unificado por L. S. Munson y Percy H. Walker en 1906. Este método a tenido un amplio uso debido a su reproducibilidad y simplicidad. Se desarrolló un procedimiento para determinar la concentración de azúcares reductores totales en una alícuota de 80ml de gaseosa “Spriete” por el método de Munson Y walker. La mayor cantidad de azúcar presente en la bebida carbonatada se encuentra en forma de sacarosa y algunas trazas de fructosa, es necesario un hidrólisis acida con HCl 0.2N, para determinar su total de azucares en forma de glucosa y fructosa; previo a esto el análisis experimental tiene un limite de 489.7 mg de oxido de cobre detectable, se analiza una alícuota de 25ml de los 80ml de disolución de la muestra, con un valor de 0.4g de azúcar en esta, se demuestra por calculo simple que en la bebida carbonatada de 2.5L por cada 100ml la mezcla equimolar de glucosa y fructosa que se forma es conocida como azúcar invertido demuestra 13.12g en ella.

Palabras clave. Azucares reductores, sacarosa, fructosa, glucosa

Introducción: Las bebidas carbonatadas presentan gran variedad en su composición: desde la simple glucosa hasta los complejos espesantes que se agregan.

Se entiende por Glúcidos totales el conjunto de glúcidos fácilmente solubilísables que pueden existir en un alimento o forraje, o sea, principalmente glucosa, fructosa, sacarosa, maltosa, dextrina y almidón, sin incluir entre ellos los polisacáridos que forman la llamada fibra o residuo celulósico, la cual se determina aparte.

Su determinación es de importancia para conocer el valor nutritivo de los componentes digeribles de un alimento o forraje. Pueden determinarse indirectamente por diferencia entre 100 y la suma de los porcentajes de los demás componentes principales (humedad, cenizas, fibra, proteínas y lípidos). Pero esto. Nunca es exacto, por lo que esta diferencia suele llamarse mejor "extractivos no nitrogenados', pues incluyen otros componentes como taninos, pigmentos, pectinas.

En la actualidad existen varias empresas que se dedican a elaborar bebidas carbonatadas, que tienen como objetivo entregar un producto con altos estándares de calidad, para lo cual deben medir y controlar cada una de las etapas del proceso de elaboración, y de esta manera poder controlar las variables que puedan afectar las características del producto final. Una de las etapas más importantes en la fabricación de bebidas carbonatadas, es la elaboración de jarabe básicamente en una mezcla de agua y azúcar, que puede ser preparada partir de azúcar granular, azúcar líquido, jarabe de alta fructosa derivada del almidón, o alguna mezcla de estos edulcorantes.

En este proceso se introducen variables tales como temperatura y acidez, que de no ser controladas, provocan la inversión de la sacarosa en el jarabe simple, y de acuerdo al estándar de manufactura de bebidas carbonatadas, ésta no debe sobrepasar el 5 %; de ser mayor, implicaría un problema de alta magnitud, debido a que se alterarían las características del producto final.

Sacarosa. Este azúcar, que es el azúcar refinado del comercio, está ampliamente diseminado por todo el reino vegetal. Las fuentes comerciales, aparte de la caña de azúcar, son la remolacha azucarera y (en menor volumen) el árbol de arce, ciertas palmas, y el sorgo dulce que se usa para la fabricación de jarabe. La sacarosa es un disacárido producido por la condensación de glucosa y fructosa, y tiene la fórmula empírica C12H22O11. Se ha determinado que su estructura y configuración estereoquímica (cuya representación espacial puede verse en la figura 1) son la de -D-glucopironasil- -D-fructofuronasido.

Propiedades físicas y químicas. La sacarosa es una sustancia soluble en el agua que cristaliza en forma monoclínica caracterisatica el punto de fudion aproximadamente es 184 °C; es fácilmente soluble en agua, alcohol etílico y amoníaco diluidos, prácticamente insoluble en el alcohol etílico anhidro, en éter, en cloroformo y en glicerol anhidro.

La propiedad física más notable de la sacarosa es su sabor dulce. En la comparación del dulzor se emplea frecuentemente la sacarosa como sustancia patrón con valor de 100. El dulzor relativo de la fructosa depende de la temperatura y de la concentración; a 5 ° es de 143.7; a 40° tiene igual dulzor que la sacarosa; a 60° es solamente 79.

La sacarosa tiene dos propiedades químicas predominantes: no es reductora y se hidroliza rápidamente. Se llama no reductora a la sacarosa porque no reduce el cobre del líquido de Fehling ni sus equivalentes; la razón es que los grupos reductores de los dos monosacáridos integrantes están unidos con enlace glicosídico. Sin embargo, reactivos más enérgicos atacan la molécula de sacarosa y explican el empleo de la sacarosa como antioxidante.

La sacarosa se hidroliza con facilidad en soluciones ácidas a velocidadesque aumentan notablemente, según el aumento de la temperatura y la disminución del pH, con liberación de los monosacáridos constituyentes según la reacción:

Esta reacción es sumamente importante en la fabricación de azúcar, ya que se pierde sacarosa cuando los guarapos o jugos no se mantienen a un pH de 7, o ligeramente superior, especialmente durante las múltiples operaciones para las cuales se requieren temperaturas altas. La mezcla equimolar de glucosa y fructosa que se forma es conocida generalmente como azúcar invertido, por extensión de la terminología que se aplica a la reacción de hidrólisis. La inversión produce cantidades precisamente iguales de los dos monosacáridos, pero se ha demostrado que las melazas finales contienen más fructosa que glucosa. Ésto es así porque durante varias etapas del proceso de fabricación la glucosa es destruida más rápidamente que la fructosa, especialmente en reacciones con otros constituyentes del jugo.

Materiales y métodos: 34.639g de solución de sulfato de cobre (CuSO4*5H2O) en 500ml, y 173g solución de tartrato alcalino (KNaC4H4O6*4H2O) Y 50g de hidróxido de sodio en 500ml; se prepara el azúcar invertido de la bebida carbonatada “sprite” 300ml por hidrólisis de la muestra con 10ml de 0.2N HCl Solucion 1 y se realiza un ensayo previo con volúmenes de 1ml a 5ml, adicionando 5ml de licor de Fehling a cada uno y calentando, observando el color azul mas ligero, se observa en 4ml de bebida carbonata “sprite”, se toman 20 veces del valor, y se adiciona agua para obtener un volumen de 100ml solución 2.

Se toman 50ml de la solución 2 y 50ml de licor de Fehling, se calienta de 2-4 minutos, se filtra el oxido de cobre en papel de filtro Munktell de 125mm y se lava con agua a 60°C, 10ml de alcohol y 10ml de éter. Secar por 30minutos a 105°C en estufa Binder, se enfría en un desecador y se pesa el oxido de cobre.

Discusión de resultados:

Para que un azúcar sea reductor debe tener el grupo carbonilo libre, por lo que el carácter reductor está presente en los monosacáridos. En el caso de los disacáridos, poseen carácter reductor aquellas moléculas cuyo OH del carbono anomérico de la segunda molécula no interviene en la reacción acetal, como es el caso de la maltosa (glucosa + glucosa, enlace 1-4), mientras que la sacarosa (glucosa + fructosa, enlace 1-2), pierde esta función por desaparecer el OH del carbono anomérico de la fructosa, es por ello que se hidroliza en acido para obtener sus azucares reductores.

En el valor determinado de azucares reductores en la bebida carbonata “sprite”, bajo las condiciones del método de Munson-Walker. El examen crítico de los datos experimentales muestra que, los datos de la tabla muestran una curva parabólica o hiperbólica rectangular donde los datos de la ecuación se ajustan a los datos de peso 695 mg de oxido de cobre de una valoración de 50ml de solución 2, al interpolar los valores respecto a las tablas de Munson–Walker se obtienes valores de 168 mg de azúcar reducido, 166.7 mg de glucosa, 179.5 mg fructosa bajo una curva de forma hiperbolica que se acerca al limite de 489.7 mg ; como lo indican los datos adicionales tomados de [D. Hammond] y modificados en la figuara 1, las concentraciones de

azúcar que corresponden a los valores de cobre reducido entre 488.6 y 489.7, en este rango ,la cantidad adicional de cobre reducido durante la reacción es igual al incremento de azúcar que se hacen cada ves mas pequeñas que se explica probablemente por la disminución en la cantidad de cobre no reducida en el reactivo como la reacción del reactivo y el azúcar. Por lo tanto, es obviamente cuestionable la adaptabilidad del método para la concentración de azucares que corresponde a los valores de oxido de cobre mayor a 489.7 mg, es por ello que se realizan las disoluciones de la bebida carbonata “sprite”, de 250ml y 100ml, al realizar el método experimental se omite la disolución en 250ml, y por ello se obtiene una cantidad de oxido de cobre excesiva que esta por fuera del límite del método, así la concentración de azúcar reductor debe ser dividida por dos, este valor representa el 50% respecto a los 50ml de la solución 2; debido a estos datos se determina el azúcar total mediante la siguiente ecuación:

Concentración inicial=(inter polacion Azucar . invert .(mg)∗2 )∗Volumen final (ml)

Volumen inicial(ml) =

(168∗2 )∗10080

= 420.1mg=0.42g

Inter polacion Azucar. Invert (mg)= 0.498(X)-5.022Volumen final = 100mlVolumen inicial = 80ml

Figura 1. Tabla utilizada para determinar la interpolación lineal de azúcar invertido, dextrosa y fructosa; seguidamente de la grafica que representa la tabla del estudio de azucares reductores.

A partir de lo anterior y teniendo en cuenta un factor de dilución de 1.25, para la disolución total de la bebida carbonatada “sprite”, teniendo en cuenta la relación del volumen final con su

volumen inicial, la determinación de la cantidad de azucares reductores en una alícuota de 80ml de Bebida carbonatada “Sprite”, utilizando una regla de tres respecto a 2.5 L de bebida carbonatada, la cantidad de azucares reductores presentes en ella es de 13.12 g.

Conclusiones

Según la tabla nutricional de la bebida carbonatada “Sprite” los hidratos de carbono presente en ella son de 10.7g por cada 100ml, respecto al análisis experimental de azucares reductores se obtiene un valor de 13.12g, 2.42g de azúcar reductor mayor al presentado en la etiqueta de la tabla nutricional.

Es necesario realizar las disoluciones en la parte experimental del método, ya que tienen un limite de 489.7 mg de oxido de cobre, que se pueden detectar por este método, así, los valores pueden su fluctuar respecto a las tablas si se utilizan otro tipo de calculo simple.

La sacarosa al ser hidrolizada presenta un carácter reductor que se da porque el OH hemiacetálico esta libre o el grupo aldehído esta libre, que en su forma simple es glucosa y fructosa.

Bibliografía.http://conoce.cocacola.es/productos/sprite visto marzo 19 del 2013

BERNAL de Ramírez, I. Análisis de Alimentos. Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Colección Julio Carrizosa Valenzuela No. 2. Santafé de Bogotá D.C. 1993.

Hammond, L.D. Redetermination of the Munson-Walker reducing sugar values 1940. NISTJournalofResearch. Volume 24. National Bureau of Standards http://archive.org/details/jresv24n5p579

Richard F. Jackson and Emma J. McDonald. Errors of Munson and Walker's reducing-sugar tables and the precision of their method, Part of Journal of Research of the N.ational Bureau of Standards, Volume 27, September 1941, U. S. DEPARTMENT OF COMMERCE http://nistdigitalarchives.contentdm.oclc.org/cdm/compoundobject/collection/p13011coll6/id/104286/rec/7

Schimidt Hebbel H. "Ciencia y Tecnología de loa Alimentos" Ed. Universitaria, Santiago, 1973

Tablas.

Papel filtro (g) 2.134Papel filtro+Oxido de cobre (g) 2.829

Tabla1. Relación de pesos de oxido de cobre