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LICENCIATURA EN TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

UNIVERSIDAD DE BELGRANO

ANÁLISIS DE LOS ALIMENTOS - PROTEÍNAS Y ETIQUETADO NUTRICIONAL*

GUÍA DE ESTUDIO Y DE PROBLEMAS 2008

por Carmen E. Peralta Sanhueza

ÍNDICE DE CONTENIDOS

Proteínas pág. 2

Etiquetado nutricional: cálculo de macro-componentes pág. 8

* Ejercicios tomados y/o adaptados de (i) Peralta Sanhueza, C. E., 2005, Química de Alimentos – Guía de Problemas” – UB y (ii) Peralta Sanhueza, C. E., 1999-2005, Guía de Estudio, Tecnología de los Alimentos - ITBA

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PROTEÍNAS

1.- El método de Kjeldahl es un método completamente general de Química Analítica que permite evaluar el contenido de nitrógeno total de una muestra dada. Si el NH3 liberado por el H2SO4 (c) se recoge en H2SO4 en exceso y se titula por retorno con NaOH, los cálculos a efectuar se pueden condensar de la siguiente manera:

% nitrógeno = [(V x N x f)ácido- (V x N x f)base] x PEqN x 100 / 1000 x mM donde: V: volumen

N: normalidad f: factor PEq: peso equivalente mM: masa de muestra

1a.- ¿Podría deducir esta expresión? 1b.- ¿Al titular, conviene usar un indicador que vire a pH (i) mayor, (ii) igual, (iii) menor que 7? ¿Por qué? 2a.- ¿Cómo es que a partir del porcentaje de nitrógeno obtenido por Kjeldhal se puede conocer el contenido de proteínas de un alimento? 2b.- ¿Qué se entiende por proteína bruta? 3.- Se quiere conocer el % proteína de una muestra de pescado. La determinación de nitrógeno se realizó por el método de Kjeldhal recogiéndose el destilado sobre una solución de ácido bórico 3 %. Se tituló con HCl 0.1 N y se obtuvieron los siguientes datos: HCl: 0.1 N, f = 0.999, V = 18.1 mL masa de pescado = 0.8324 g Con estos resultados experimentales, ¿cuál sería el contenido de proteínas del producto? Dato: AN = 14 R: 19.0 4.- Sobre una muestra de un producto carneo que contiene 200 ppm de NaNO3 y 150 ppm de NH4Cl se realiza una determinación de nitrógeno por el método de Kjeldhal. Calcular el % proteína (considérese que salvo lo indicado el nitrógeno restante es todo proteico). ¿Qué conclusiones puede sacar? (continúa)

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 Datos: masa muestra = 0.6200 g H2SO4: 0.1 N, f = 1.010, V = 50 mL NaOH: 0.1 N, f = 1.045, V = 32.30 mL

f de conversión de nitrógeno a proteína = 6.25 AN = 14; AO = 16; ANa = 23; ACl = 35.3; AH = 1

R: 23.6 5.- Se dispone de una muestra cuya composición es la siguiente:

H2O 14.0 %

nitrógeno 2.28 % hidratos de carbono 47.5 %

grasa 20 % fibra cruda 5 % cenizas 0.58 % (expresado sobre sustancia seca) ¿Cuál es el factor de conversión de nitrógeno a proteína de esta muestra?. Considere que todo el nitrógeno es proteico. R: 5.7 6.- Llega un producto carneo al laboratorio y usted debe constatar que el contenido de proteína del mismo es de 15 %. Indique qué masa de muestra pesaría para realizar la determinación de nitrógeno por el método de Kjeldhal. Usted dispone en el laboratorio de los siguientes reactivos:

H2SO4: 0.1 N, f = 1.010, NaOH: 0.1 N, f = 0.990 f de conversión de nitrógeno a proteína = 6.38

Nota: para la determinación de N por el método de Kjeldhal conviene pesar una masa de producto tal que el contenido de nitrógeno en el mismo sea de 30-40 mg. R: no es única. 7.- Se tiene un producto que contiene 40 % de una proteína. 7a.- ¿Qué cantidad de muestra se deberá pesar para retornar con aproximadamente 32 mL de NaOH 0.1 N (f = 0.906) recogiéndose el destilado en 50 mL de H2SO4 0.1 N (f = 1.000) si dicha proteína tiene un 15.6 % de N? 7b.- ¿Cuál es el factor de conversión de N a proteína de esta última? Datos: AN = 14 R: (7a) 0.1885 g; (7b) 2.56

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 8.- Es habitual en la industria formular alimentos a partir de diferentes ingredientes. Supongamos por un momento que se elabora un mezcla proteica a partir de dos únicos componentes, A y B, y asumamos que los contenidos de proteínas de A y B son respectivamente (% proteínas)A y (% proteínas)B. Entonces, para la mezcla proteica se verificará la siguiente relación:

100 x (% proteínas)mezcla = % A x (% proteínas)A + % B x (% proteínas)B En forma más general, se puede plantear la siguiente igualdad: 100 x (% componente C)mezcla = % A x (% componente C)A + % B x (% componente C)B ¿Podría deducir estas expresiones? 9.- Se ha preparado un postre que contiene leche y gelatina como únicas fuentes de nitrógeno. A partir de los datos experimentales que se indican más abajo, y sabiendo que el contenido de leche es el doble del de gelatina, indique qué porcentaje de leche y gelatina se ha utilizado en la preparación. Datos: masamuestra = 0.7305 g H2SO4: 0.1 N, f = 1.010, V = 50 mL NaOH: 0.1 N, f = 1.012, V = 31.00 mL

% Nleche = 0.55 (f = 6.38) % Ngelatina = 12.6 (f = 5.55) factor de conversión de N a proteína en el postre = 5.62 AN = 14

R: % leche = 53.6, % gelatina = 26.8 10.- En un laboratorio de I&D (Investigación y Desarrollo) se está trabajando en la formulación de un producto cárnico (chacinado curado y cocido). El mismo sería elaborado sobre la base de carne vacuna (CV), carne de cerdo (CC) y tocino (T). 10a.- Indique si una preparación que llevara CV: 10 %, CC: 40 %, T: 30 % y agua: 20 % y que reconociera en el producto final un nivel de nitritos y nitratos residuales de 0.15 y 0.20 g/kg respectivamente, sería apta para su comercialización según la legislación vigente en la Argentina. 10b.- ¿Cuál es el contenido de proteínas de la muestra? 10c.- ¿Qué masa de muestra pesaría para confirmar el contenido de proteínas del producto cárnico obtenido por el método de Kjeldhal? (continúa)

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 % grasas proteínas carne vacuna (CV) 8 masa muestra = 1.078 g

H2SO4: 0.1 N, f = 1.025, 50.00 mL NaOH: 0.1 N, f = 0.998, 26.3 mL

carne de cerdo (CC) 24 masa de muestra = 1.367 g H3BO3 3 % HCl: 0.1 N, f = 0.990, 25.25 mL

tocino (T) 88 2.9 % Datos: AN = 14 CAA: grasa: máx 50 % fproducto cárneo = 6.25 nitrito residual: máx 200 ppm nitrato residual: máx 300 ppm R: (10c) sí, % grasa = 36.8; nitritos = 150 ppm y nitratos = 200 ppm; (10b) 9.3; (10c) 2.0-2.6 g. 11.- Calcular el factor de conversión de nitrógeno a proteína del siguiente producto carneo. El mismo fue elaborado a partir de una mezcla de carne vacuna y porcina, aislado proteico de soja y almidón. Los porcentajes de cada uno de estos componentes en el producto son: carne, 89 %; aislado proteico de soja, 4 %; almidón, 7 %. Considere que todo el nitrógeno es proteico. Justifique su respuesta. Datos: producto carneo: % N = 2.21 carne mezcla: mmuestra = 1.502 g

H2SO4 (0.1 N, f = 0.9967) V = 50.00 mL NaOH (0.1 N, f = 1.0022) V = 30.90 mL

aislado proteico de soja: mmuestra = 1.431 g H2SO4 (1 N, f = 0.9984) V = 16.40 mL factor de conversión de nitrógeno a proteína = 6.05

AN = 14 R: 6.19 12.- Se ha desarrollado un producto proteico (PP) compuesto por 20 % de A (12 % proteínas, f = 6.15), 20 % B (15 % de proteínas, f = 6.25) y 10 % de C. El resto de los componentes del producto son no nitrogenados. ¿Cuál será es el porcentaje de nitrógeno de C si se sabe que el PP contiene un 20 % humedad y si de la determinación de nitrógeno por el método de Kjeldahl se obtuvieron los siguientes resultados experimentales? Datos: mPP (b.s.)= 2.0508 g H2SO4 (0.1 N, f = 1.0090) V = 50.00 mL NaOH (0.1 N, f = 0.9980) V = 32.00 mL R: 1.41

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 13a.-Completar el siguiente cuadro teniendo en cuenta las tres etapas del método de determinación de proteínas de Kjeldahl

etapa reactivos acción de cada reactivo

transformaciones químicas principales

¿precaución especial?

etapa 1

etapa 2

etapa 3

13b.- ¿Es posible pensar en reactivos alternativos a los que usted propuso? 14.- La determinación de nitrógeno total según el método de Dumas ha adquirido un nuevo auge desde que los EE.UU. lo reconociera como método oficial en las transacciones comerciales de cereales. 14ai.- ¿Cuál es el fundamento de dicha metodología analítica? 14aii.- ¿El nitrógeno de la muestra, en el método de Dumas, se transforma en NH3 como en el método de Kjeldahl? 14aiii.- Cuando la valoración final involucrada en el método de Dumas se efectúa recurriendo a un cromatógrafo de gases, ¿qué detector se emplea? 14b.- ¿Qué ventajas/desventajas ofrece este método respecto del de Kjeldahl? 14c.- ¿El porcentaje de proteínas obtenido por Dumas será el mismo que el obtenido por Kjeldahl? 15.- Señale con una cruz la/s respuesta/s correcta/s 15a.- El método de Kjeldhal…

- … es un método adecuado para dosar cada uno de los veinticuatro amino ácidos presentes en las proteínas. - suele ser el método de referencia elegido para validar otros métodos de de determinación de proteínas como por ejemplo espectroscopiía infrarroja cercana, espectroscopia infrarroja media. - al ser aplicado en forma micro arroja resultados más confiables.

(continúa)

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 15b.- La determinación de proteínas de un alimento…

- … puede efectuarse a través de una determinación colorimétrica sobre el producto de la digestión de un Kjeldahl. - … se puede realizar fácilmente a través de una lectura directa de absorbancia a 200-210 nm. - … por el método de Biuret ofrece, respecto del Kjeldahl, la posibilidad de distinguir entre nitrógeno proteico y no proteico. - …se puede efectuar a través de una oxidación seca de la materia orgánica y determinación final instrumentalizada con un GC. - … por el método de dye-binding requiere la medición de la absorbancia de la muestra antes y después del agregado de colorantes del tipo del negro amido. - … puede efectuarse por turbidimetría usando como reactivo para solubilizar a las ácido trifluoroacético o sulfosalicílico. - Ninguna de las respuestas anteriores es correcta.

16a.- ¿Qué se entiende por substancias nitrogenadas no proteicas (NPN)? 16b.- Usted debe informar el contenido de nitrógeno proteico y no proteico de un alimento. ¿Cómo haría para discernir entre una clase y otra de compuestos?

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ETIQUETADO NUTRICIONAL: CÁLCULO DE MACRO-COMPONENTES 1.- Se quiere liberar al mercado un nuevo tipo de productos alimenticios. Se trata de milanesas y hamburguesas a base de gluten. Para que los productos sean aprobados por el ente regulador el fabricante necesita presentar un informe con las características de los mismos. Con el objeto de redactar la etiqueta nutricional se realizaron los siguientes estudios y se obtuvieron los siguientes resultados experimentales: Datos: hamburguesas milanesas H2O tara 1: 51.6808 g tara 2: 51.6806 g

mM neta: 2.7127 g mM neta: 2.6861 g mMseca (100-105 ºC) 1: 52.6807 g mMseca (100-105 ºC): 1.2870 g

2: 52.6770 g 3: 52.6745 g lípidos* tara 1: 39.9940 g tara 2: 39.9947 g tara 3: 39.9932 g mresiduo (100º C-30’): 40.0362 g mresiduo (100º C-30’): 0.0359 g fibra mM neta: 1.2592 g mM neta: 0.7869 g mfibra neta: 0.0127 g mfibra neta: 0.0094 g proteínas mM neta: 1.4624 g mMneta: 1.3609 g

VHCl: 36.6 mL VH2SO4: 50.0 mL VNaOH: 29.20 mL NHCl: 0.1 NH2SO4: 0.1 NNaOH: 0.1 fHCl: 1.0314 fH2SO4: 0.9987 fNaOH: 1.0052

cenizas tara 1: 40.5007 g tara 2: 40.5006 g

mM+ crisol: 45.2728 g mMneta: 2.7491 g mcenizas (500-550º C) 1: 40.5472 g mcenizas (500-550ºC): 0.0287 g

2: 40.5440 g 3: 40.5426 g

Indique cuál es la composición porcentual de estos alimentos R: hamburguesas milanesas

% H2O 63.4 52.1 % lípidos 1.6 1.3 % fibra 1.01 1.2 % proteínas 22.6 13.2 % cenizas 0.88 1.02 % hidratos de carbono 10.5 31.2

* Para el análisis de lípidos se emplearon las muestras provenientes del análisis de humedad.

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 2.- Un subproducto importante de la extracción del aceite de las semillas de soja es la harina. Se trata de harinas desgrasadas con un alto contenido de proteínas. El uso actual de este producto es, en su mayor parte, para piensos. Con el objeto de aumentar el valor agregado de estas harinas, se está investigando la posibilidad de desarrollar nuevos productos alimenticios dirigidos a distintos segmentos del mercado: alimentos infantiles, consumidor vegetariano, etc. En este marco, y con el objeto de conocer la composición de una partida de una de estas harinas, en un laboratorio de I&D se hicieron los siguientes análisis: proteínas: masa de muestra = 0.4110 g volumen de HCl (0.1N, f = 1.0220) = 27.45 mL factor de conversión de nitrógeno a proteína = 5.70 grasas: 0.60 % cenizas: tara cápsula de cuarzo: 40.4011 g cápsula + muestra: 42.0512 g fibra: masa de muestra: 2.5567 g calcinación a 500ºC, hasta constancia masa de fibra: 0.0665 g en peso peso final cápsula: 40.5001 g humedad: tara pesafiltro: 45.6703 g pesafiltro + muestra: 48.4733 g calentamiento a 100 ºC, hasta constancia en peso peso final pesafiltro: 48.2631 g Indique cuál es la composición del producto. Datos: A(N) = 14 R: % proteínas = 54.5, % hidratos de carbono = 28.9, % agua = 7.5, % cenizas = 6.0, % fibra = 2.6, % lípidos = 0.6 3.- Un alumno de Bromatología analizó un chacinado fresco elaborado con carne vacuna y obtuvo los siguientes resultados: H20: fue cuantificada a partir de los siguientes datos experimentales

mcristalizador = 60.0762 g mcristalizador + muestra = 63.9472 g mcristalizador + muestra seca = 62.3601 g

grasa = 33.5 % proteínas: fueron cuantificadas a partir de los siguientes datos experimentales

mmuestra = 1.4007 g H2SO4 (0.1 N, f = 1.068) V = 50.00 mL NaOH (0.1 N, f = 0.995) V = 36.00 mL

cenizas = 1.5 % (continúa)

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C.E. Peralta Sanhueza UB – AA - Guía Problemas Proteínas 2008 3a.- Indique cuál es la composición porcentual del chacinado 3b.- El alumno concluyó que el chacinado no era apto para la comercialización debido al contenido acuoso obtenido. ¿Usted hubiera sacado las mismas conclusiones? Justifique acabadamente su respuesta. Datos: AN = 14 CAA: agua: máx 75 % spd f producto carneo = 6.25 grasa: máx 50 % almidón: máx 5 % R: (3a) % agua = 41.0, % grasa = 33.5, % HC ≈ 13, % proteínas = 11.0, % cenizas = 1.5; (3b) No. El contenido de agua del producto satisface los requerimientos del CAA pues % agua spd = 61.7. El producto no es apto para la comercialización pero por otro motivo: % hidratos de carbono. 4.- Se ha preparado una hamburguesa mezclando carne vacuna y harina de soja como únicos ingredientes. Se quiere saber cuánta harina de soja se puso en la mezcla. Se tiene la siguiente información:

carne vacuna harina de soja hamburguesa % proteína 18 40 25 (sobre producto desgrasado)

% grasa - - 20 R: 9 %