Métodos y Técnicas de Análisis de Alimentos del Instituto Isfp

Determinaciones básicas de la composición de los alimentos

isfpl
instituto
superior fp

Métodos y Técnicas de Análisis de Alimentos II

UNIDAD TEMÁTICA Nº4
CONTROL
ALIMENTARIO
Dietética

Índice

• Determinaciones básicas de la composición de los alimentos.
• Determinación del porcentaje de humedad: métodos basados
  en la separación del agua (secado).
• Determinación de la materia inorgánica (cenizas).
• Determinación de las proteínas totales.
• Determinación de la grasa bruta.
• Determinación de azúcares totales por refractometría.
• Determinación de la fibra total.
• Determinación de la acidez total (ácidos carboxílicos) por el
  método volumétrico.
• Métodos instrumentales de análisis.

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Los métodos y técnicas de análisis de alimentos son esenciales para
garantizar la calidad, seguridad y autenticidad de los productos
alimentarios.

Existen varios motivos por los que puede ser necesario llevar a cabo
un análisis de alimentos:

1. Regulaciones y recomendaciones gubernamentales
   • Mantener la calidad de los alimentos.
   • Garantizar la seguridad de los alimentos.
   • Informar sobre la composición nutricional.
   • Facilitar la competencia limpia entre compañías.
   • Eliminar fraude económico.
2. Seguridad de los alimentos
   • Ausencia de microorganismos dañinos (Listeria, Salmonella ... ).
   • Productos tóxicos (pesticidas, herbicidas ... ).
   • Cuerpos extraños (vidrio, madera, insectos ... ).
3. Control de la calidad
   • Mayor calidad posible.
   • Poca variabilidad con el tiempo.
   • Control de materias primas (ej. patatas y azúcares reductores).
   • Control del proceso de producción.
   • Control del producto final.
4. Investigación y desarrollo. Las diferentes técnicas de análisis de
   alimentos se basan en sus diferentes propiedades:
   • Composición:
     • Átomos específicos (C, H, O, S ,N, Na ... ).
     • Moléculas específicas (sacarosa, agua ... ).
     • Tipos de moleculas (grasas, proteínas, hidratos de
       carbono ... ).
     • Sustancias específicas (leche, almendras ... ).
   • Estructura:
     • Molecular (aprox. 1 - 100 nm).
     • Microscópica (aprox. 100 nm - 100 um).
     • Macroscópica (> 100 um).
   • Propiedades fisicoquímicas:
     • Ópticas.
     • Reológicas.

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• Estabilidad.
• Sustancias que confieren sabor.
• Propiedades organolépticas. Los métodos de análisis de
  alimentos se pueden clasificar en:
  • Métodos químicos (son los métodos clásicos): permiten
    hacer un análisis cualitativo y cuantitativo. Implican una
    reacción química. Por ejemplo, una valoración.
  • Métodos instrumentales: métodos físicos (no hay reacción
    química). Por ejemplo, la medida en un espectrofotómetro.
    Pueden ser ópticos, eléctricos, etc.
  • Métodos mixtos: fisicoquímicos: comprenden una reacción
    química y una medida física.

Por ejemplo, determinación del hierro en cereales (medida
espectrofotométrica del complejo formado entre el hierro y la
fenantrolina).

Existen algunos métodos de análisis microbiológicos, como es el caso
del análisis microbiológico de vitaminas: se basa en cultivos de
cepas de microorganismos cuyo desarrollo depende específicamente
de una vitamina. El medio de cultivo donde se realiza la siembra
carece de la vitamina en cuestión, y ésta es aportada añadiendo
extractos del alimento en los que se quiere evaluar la presencia de la
vitamina. Se emplea principalmente para el análisis de vitaminas
hidrosolubles.

A la hora de escoger un método, se deben considerar los siguientes
criterios:

• Precisión, exactitud, sensibilidad y especificidad.
• Simplicidad de operación, velocidad y coste.
• Seguridad.
• Técnica destructiva/no destructiva.
• Aprobación oficial del método.
• Sensibilidad a la matriz.

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Determinaciones básicas de la composición de los alimentos

Son métodos sencillos, que requieren de poca instrumentación y que
dan información de parámetros globales de los alimentos. La mayoría
son métodos químicos, aunque algunos son físicos o fisicoquímicos,
como la medida del índice de refracción para la determinación de los
azúcares totales o la medida espectroscópica que se lleva a cabo en el
método de Biuret para la cuantificación de proteínas (incluye una
valoración química y una lectura posterior en un espectrofotómetro).

Determinación del porcentaje de humedad: métodos basados
en la separación del agua (secado)

Todos los alimentos contienen agua en mayor o menor proporción (60-
95%). Conocer el contenido de humedad de un alimento puede ser
necesario por requerimientos legales y de etiquetado, por motivos
económicos, para facilitar su conservación deteniendo el desarrollo de
microorganismos, para mantener la textura y la consistencia (y por
tanto la calidad del alimento) o por cuestiones de procesado, entre
otros motivos. Se basa en el cálculo del porcentaje en agua por la
pérdida de peso debida a su eliminación.

En los distintos alimentos, el agua puede encontrarse bajo diferentes
formas:

1. Agua libre.
2. Agua ocluida en los poros.
3. Agua adsorbida (carbohidratos y proteínas).
4. Agua enlazada (de hidratación).

Los métodos de evaporación se llevan a cabo para determinar el
contenido de agua o humedad del alimento. Se basan en la pérdida de
peso del alimento por evaporación del agua. Para realizar el secado
se pueden utilizar estufas de desecación: es la técnica más empleada.
La muestra se introduce en la estufa a 102-105 ℃ y a presión
atmosférica normal. Se van realizando pesadas sucesivas para calcular
el porcentaje de agua que se pierde por evaporación.

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Se pueden emplear además otros métodos de desecación:

• Lámpara de infrarrojos: se usa poco, pero es muy rápida. Hay que
  vigilar que la muestra no se queme.
• Desecación al vacío: al eliminar el aire de la estufa haciendo vacío
  se incrementa la velocidad de secado (ya que disminuye el punto
  de ebullición).

En cualquiera de las técnicas, el cálculo final para obtener el
contenido de humedad se realiza a través de la ecuación:

Masa Inicial (M) - Masa Final o Seca (m)
% humedad =
x100
Masa Final o Seca (m)

A la hora de aplicar los métodos de secado se debe tener en cuenta:

• La velocidad de evaporación depende del tamaño de partícula de la
  muestra.
• Algunas muestras forman agregados difíciles de secar.
• Si hay sales disueltas aumenta el punto de ebullición del agua por
  encima de los 100 ℃.
• El agua de hidratación se elimina más difícilmente que la libre.
• Algunos componentes del alimento (como los hidratos de carbono)
  se pueden descomponer a 100 ℃.
• Si el porcentaje de agua es elevado se pueden producir
  proyecciones.
• Para introducir la muestra en las estufas se deben usar bandejas
  adecuadas.

Los métodos de secado presentan las siguientes ventajas e
inconvenientes:

1. Ventajas:
   • Son sencillos, precisos y baratos.
   • Se pueden analizar simultáneamente muchas muestras.
2. Inconvenientes:
   • Son destructivos, lentos, y no son apropiados para ciertos
     alimentos (deben ser termicamente estables y no contener una
     cantidad significativa de compuestos volátiles).

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Determinación de la materia inorgánica (cenizas)

Las cenizas son la fracción sólida de alimento que queda tras eliminar
el agua y la materia orgánica: es por tanto el contenido en materia
inorgánica (minerales) del alimento. Los alimentos frescos
contienen típicamente menos de un 5% de cenizas, mientras que los
alimentos procesados pueden contener hasta un 12%. En los vegetales
predominan los derivados de potasio, y en las cenizas animales los de
sodio.

Al igual que el contenido de humedad, puede ser necesario conocer el
porcentaje de cenizas por requerimientos de etiquetado, para
controlar el crecimiento de los microorganismos, por motivos
nutricionales o de procesado.

Normalmente se determinan mediante el método de calcinación. Se
emplean 1-10 g de muestra, que debe ser representativa. Se muele
hasta que el tamaño de partícula es suficientemente pequeño y se
debe secar y desengrasar.

La calcinación se puede desarrollar mediante dos vías:

1. Seca: es el método más común. El contenido
   inorgánico son las cenizas que quedan después
   de calcinar la materia orgánica. Para ello, la
   muestra se seca y a continuación se mete en un
   horno (mufla) a 500-600 ºC durante 24 horas, en
   crisoles de cerámica. El contenido exacto en
   materia inorgánica se determinará pesando las
   cenizas que quedan después de la calcinación,
   pues toda la materia orgánica desaparece:
   ....

El contenido en materia inorgánica se determina pesando las cenizas
que quedan después de la calcinación.

Masa Ceniza
% cenizas =
x100
Masa Muestra

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1. Húmeda: la materia orgánica del alimento se oxida utilizando ácidos
   u otros agentes oxidantes. La materia inorgánica entonces se
   determina pesando las sales que precipitan (se puede utilizar algún
   otro método analítico para cuantificar las sales que quedan en
   disolución acuosa o ácida).

Comparativa entre los métodos seco y húmedo

Determinación de las proteínas totales

Es importante conocer el contenido en proteínas de los alimentos. No
sólo por su importancia nutricional (como fuente de energía, por su
contenido en aminoácidos esenciales y su participación como enzimas
que aceleran los procesos biológicos), sino también porque
determinan la textura global de algunos alimentos, y se usan a
menudo como aditivos (emulsificantes como la lecitina, espumantes,
ovoalbúmina, etc.).

Algunos métodos no determinan directamente la proteína, sino el
contenido en nitrógeno del alimento:

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