Documentación y estandarización de la técnica para la ...

Documentación y estandarización de la técnica para la determinación de fibra en productos alimenticios para el laboratorio de análisis de aguas y alimentos de la

Universidad Tecnológica de Pereira

Daniel Alejandro Silva Montoya

Director:

Carlos Humberto Montoya Navarrete

Universidad Tecnológica de Pereira Facultad de Tecnología

Escuela de Tecnología Química

Documentación y estandarización de la técnica para la determinación de fibra en productos alimenticios para el laboratorio de análisis de aguas y alimentos de la

Universidad Tecnológica de Pereira

TRABAJO DE GRADO Requisito final para optar al titulo de tecnólogo químico

Daniel Alejandro Silva Montoya

Director:

Carlos Humberto Montoya Navarrete

UTP Facultad de Tecnología

Escuela de Tecnología Química 2007

AGRADECIMIENTOS Gracias a la Universidad Tecnológica de Pereira por las herramientas y fuentes de

conocimiento puestas a disposición para la realización de este trabajo, a la escuela de

química y a sus profesores por la educación y formación recibida durante estos años. Se

agradece de forma particular a:

Carlos Humberto Montoya Navarrete: Jefe de laboratorios de la escuela de química y

docente.

Liliana Bueno: Analista de laboratorio de análisis de suelos.

Así mismo a todas las personas que de una u otra forma contribuyeron en la realización de

este trabajo.

DEDICATORIA Al superar una etapa tan importante en mi vida quiero dedicar este logro a:

Mi padre JEHOVÁ y a su hijo JESUCRISTO por que me dieron la oportunidad de estudiar

para salir adelante y hacer un sueño realidad al permitirme alcanzar este triunfo.

A mis seres queridos por que me han apoyado siempre en los momentos difíciles y a mis

amigos y profesores

Daniel

NOTA DE ACEPTACION DE TRABAJO DE GRADO

Documentación y estandarización de la técnica para la determinación de fibra en productos alimenticios para el laboratorio de análisis de aguas y alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira

Presentado por: Daniel Alejandro Silva Montoya Los suscritos director y jurado del presente trabajo de grado, una vez realizada la versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar la nota de: Con la connotación: Para la constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy El director:

Nombre: Carlos Humberto Montoya Navarrete

Jurado: Nombre: Olga Inés Vallejo

TABLA DE CONTENIDO Pg LISTA DE TABLAS I LISTA DE FIGURAS II RESUMEN III

1. JUSTIFICACIÓN 1 2. OBJETIVOS 3

OBJETIVO GENERAL 3 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3

3. MARCO REFERENCIAL 4

3.1 Fibra dietaria 4 3.2 Clasificación de fibra dietaria 4 3.2.1 Fibra soluble 4 3.2.2 Fibra insoluble 5 3.3 Fuentes de fibra soluble e insoluble 5 3.4 Localización de los compuestos que forman la fibra dietaria 6 3.5 Composición química 6 3.5.1 Celulosa 6 3.5.2 Hemicelulosa 7 3.5.3 Lignina 8 3.5.4 Pectina 8 3.6 Propiedades y usos de la fibra dietaria 9 3.6.1 La función intestinal 10 3.6.2 Los niveles de glucosa en la sangre 10 3.6.3 El colesterol sanguíneo 11 3.6.4 El cáncer gastrointestinal 11 3.6.5 Otros efectos 11 3.7 Solubilidad y fermentabilidad de la fibra dietaria. 12 3.7.1 Efectos de la fibra insoluble, no fermentable 13 3.7.2 Efectos de la fibra soluble fermentable 13 3.8 Estructura celular 15 4. MARCO TEORICO 17 4.1 Introducción al análisis cuantitativo 17 4.1.2 Método gravimétrico 17 4.2 Introducción a la bromatología y el análisis de alimentos 17

4.2.1 Método gravimétrico para determinar humedad 18 4.2.2 Método gravimétrico para determinar cenizas 18 4.2.3 Método para determinar grasa con extracción por soxhlet 18 4.2.4 Método para determinar fibra bruta 19 4.2.5 Análisis por micro Kjeldhal para la determinación de proteína 19 5. METODOLOGIA 20 5.1 Descripción de la muestra 20 5.2 Preparación de la muestra 20 5.3 Métodos utilizados 21 5.4 Ensayos adicionales 22 5.5 Estudio estadístico de los resultados 22 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 23 6.1 Resultados determinación de fibra insoluble 23 6.1.1 Primer método 23 6.1.2 Segundo método 24 6.1.3 Repetición primer método 26 6.2 Resultados determinación de pectina 27 6.2.1 Primer método 27 6.2.2 Segundo método 28 6.3 Resultados determinación de fibra soluble e insoluble a productos comerciales. 30 6.3.1 All bran de Kelloggs 30 6.3.2 Avena Quaker 31 6.3.3 Starbien 32 6.3.4 Hit vital 33 6.4 Procedimiento para la determinacion de fibra insoluble 34 6.5 Procedimiento para la determinacion de pectina 42 7. DISCUSIÓN GENERAL 50 7.1 Comparación entre los datos de fibra insoluble obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura 50 7.2 Comparación entre los datos de pectina obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura 51 7.3 Comparación entre los datos de fibra soluble e insoluble obtenidos en el laboratorio para productos comerciales y los datos de la literatura. 52

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES ANEXOS BIBLIOGRAFIA

I. LISTA DE TABLAS

Pg

Tabla 1. Determinación del contenido de fibra insoluble primer método 24 Tabla 2. Determinación del contenido de fibra insoluble segundo método 25 Tabla 3. Determinación del contenido de fibra insoluble repetición primer método 26 Tabla 4. Determinación del contenido de pectina primer método 27 Tabla 5. Determinación del contenido de pectina segundo método 28 Tabla 6. Determinación del contenido de fibra insoluble al all bran mediante primer método 30 Tabla 7. Determinación del contenido de pectina al all bran mediante segundo método 30 Tabla 8. Determinación del contenido de fibra insoluble en la avena mediante primer método 31 Tabla 9. Determinación del contenido de pectina a la avena mediante segundo método 31 Tabla 10. Determinación del contenido de fibra insoluble en starbien mediante primer método 32 Tabla 11. Determinación del contenido de pectina en starbien mediante segundo método 32 Tabla 12. Determinación del contenido de pectina en Hit vital mediante segundo método 33 Tabla 13. Reactivos utilizados en la investigación 55

II. LISTA DE FIGURAS

Pg

Figura 1. Fuentes de fibra soluble e insoluble 5

Figura 2. Estructura química de la celulosa 6 Figura 3. Estructura química de los azucares presentes en la hemicelulosa 7 Figura 4. Estructura química de la lignina 8 Figura 5. Estructura química de la cadena de pectina 9 Figura 6. La solubilidad en agua y la fermentabilidad de las fibras 12 Figura 7. Pared celular primaria 16 Figura 8. Fotomicrografía electrónica de microfibrillas de celulosa 16 Figura 9. Preparación de la muestra 20

Figura 10. Métodos utilizados 21

III. RESUMEN

Debido a la importancia que tiene desde el punto de vista nutricional, conocer el contenido

de fibra dietaria en un alimento. Y teniendo en cuenta que en el etiquetado exigido por la

legislación colombiana, se debe declarar el contenido en fibra dietaria. Es necesario

disponer de métodos analíticos relativamente sencillos que permitan determinar fibra en un

alimento. Por esta razón en este trabajo se hizo una revisión bibliográfica de cuales de los

métodos conocidos para la determinación de fibra soluble e insoluble se pueden realizar de

manera práctica y sencilla en el laboratorio. Y que a la vez por medio de esos métodos se

pueda obtener unos valores acertados del contenido en fibra total presente en los alimentos,

de esta manera los métodos seleccionados se podrán seguir realizando en los análisis de

rutina del laboratorio de análisis de aguas y alimentos de la Universidad Tecnológica de

Pereira abriendo una nueva opción para posibles empresas de alimentos externas que

necesiten conocer el contenido de fibra en sus productos, y para poder enseñar a los

estudiantes de química que estén cursando la materia análisis de alimentos una nueva

determinación de un componente tan importante como lo es la fibra dietaria.

1. JUSTIFICACIÓN

La fibra dietaria o dietética es un componente importante de los alimentos, que consiste de

material de origen vegetal resistente a la acción hidrolitica de las enzimas endógenas del

tracto digestivo de los mamíferos.(1)

La fibra dietaria , no es digerida por las enzimas del sistema digestivo humano pero cumple

un papel importantísimo en este proceso dada su gran capacidad de retención de agua

produciendo heces de mayor volumen y mas blandas facilitando su eliminación, y

disminuyendo las posibilidades de diverticulitis, apendicitis y hemorroides.

Es importante anotar que esta disminución del transito intestinal de las heces, disminuye el

tiempo de contacto con sustancias potencialmente cancerigenas y por ello se les atribuye la

disminución en la incidencia del cáncer de colon. (2)

Hace 30 años, Dennis P. Burkit medico en el servicio de la salud publica de África, lanzo

una hipótesis que no fue bien recibida por sus colegas. Fue el primero en hablar de una

conexión entre fibra dietaria y enfermedad. El Dr. Burkit encontró que los nativos africanos

cuya dieta natural era rica en fibra dietaria presentaban baja incidencia de enfermedades

digestivas como apendicitis y cálculos biliares, así como bajo nivel serico de colesterol y

baja incidencia de diabetes. Dennis postulo que estas condiciones eran asociadas al alto

consumo de fibra en la dieta.

Ha tomado casi treinta años, y se ha trabajado gran cantidad de datos para que la

comunidad medica y de nutrición acepte a la fibra como un componente valioso de la dieta

y que su consumo diario es indispensable para promover y conservar la salud.(3)

En los tiempos actuales la gran preocupación por la salud, ha llevado al estudio profundo

del contenido y composición de la fibra dietética presente en los alimentos, un campo de

investigación antiguo que hoy es nuevamente retomado.(2)

1

La demanda para los productos con alto contenido de fibra dietaria ha crecido y las

compañías productoras de alimentos intentan satisfacer esta necesidad con una variedad

amplia de alimentos adicionados de fibra.

La preparación de fibras a partir de subproductos y residuos de origen vegetal se presenta

como una alternativa tanto para un manejo adecuado de los desechos sólidos, reducción de

los niveles de emisión y la disminución de la degradación del medio ambiente, como para

la obtención de nuevas fuentes de fibra dietaria con características únicas, y muchas

aplicaciones interesantes, ya sea en la preparación de alimentos funcionales o para formas

farmacéuticas, ofreciendo así a la población colombiana una oportunidad de aumentar el

consumo diario de fibra dietaria, (las referencias de valores de fibra que se deben consumir

se calcula en 23 g por cada 2000 calorías ingeridas), además de contribuir a disminuir los

desechos sólidos resultantes del proceso, con el consecuente mejoramiento de la calidad del

medio ambiente favoreciendo la participación en un desarrollo sostenible buscado por todos

los gobiernos a nivel mundial.(4)

La fibra dietética en realidad es definida por el método utilizado para su medida, de los

cuales existen varios. Tanto los materiales insolubles de las paredes celulares de las plantas,

entre ellos celulosa y lignina, como algunos polisacáridos solubles distintos del almidón,

son considerados componentes de la fibra dietética.(5)

Teniendo en cuenta que en el etiquetado exigido por la legislación colombiana, se debe

declarar el contenido en fibra dietaria. y que desde el punto de vista nutricional la fibra

tiene mucha importancia (6). Es necesario disponer de métodos analíticos relativamente

sencillos que permitan determinar el contenido en fibra dietaria total en los alimentos.

2

2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general Documentar y estandarizar la técnica para la determinación de fibra en el laboratorio de análisis de aguas y alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira. 2.2 Objetivos específicos

• Cuantificar los contenidos de fibra dietética soluble e insoluble en los alimentos.

• Determinar la exactitud de los métodos utilizados haciendo una comparación entre

los datos obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura.

• Determinar la reproducibilidad de los métodos utilizados haciendo uso de la desviación estándar.

• Determinar cual de los dos métodos utilizados en cada fracción de fibra resulta

mejor.

• Elaborar los protocolos para la determinación de las dos fracciones de fibra dietaria.

3

3. MARCO DE REFERENCIA

3.1 Fibra dietaria La fibra dietética se define como “la porción comestible de plantas o de los carbohidratos

análogos que son resistentes a la digestión y a la absorción en el intestino delgado con

completa o parcial fermentación en el intestino grueso”, estos carbohidratos no son

hidrolizados por las enzimas endógenas del tracto digestivo humano, no pueden ser

digeridos por nuestro organismo ya que no tenemos las enzimas necesarias para poder

llevar a cabo esta función, Las clases químicas principales de la fibra dietética son celulosa,

hemicelulosas, pectinas, gomas, y ligninas. Son todos polisacáridos excepto la lignina. Y

se determinan según el método convenido. Promueve efectos fisiológicos beneficiosos tales

como laxación, y/o atenuación del colesterol de la sangre, y/o la atenuación de la glucosa

de la sangre (7)(8)(9)(10).

3.2 Clasificación de fibra dietaria

Según su solubilidad y grado de fermentación, las fibras se pueden dividir en solubles e

insolubles. En la composición de las fuentes de fibra dietaria, la solubilidad tiene profundos

efectos en la funcionalidad de la fibra. La fibra dietaria soluble ejerce principalmente

actividad metabólica y la insoluble, mecánica. La fibra soluble se encuentra en alimentos

tales como el salvado de avena, la cebada, las nueces, las semillas, los fríjoles, las lentejas,

los guisantes y algunas frutas y hortalizas. Entre tanto la fibra insoluble se encuentra en

alimentos tales como el salvado de trigo, las hortalizas y los granos enteros (11)(12)(13).

3.2.1 Fibra soluble

El efecto de la fibra dietaria soluble en el tubo digestivo del hombre está relacionado con su

mayor capacidad para retener agua y formar geles, se vuelve gel durante la digestión e

igualmente retarda la digestión y la absorción de nutrientes desde el estómago y el

intestino. Las fibras solubles comprenden gomas, mucílagos, pectina y algunas

hemicelulosas. Fermentan rápidamente por la acción de las bacterias colónicas y son

4

viscosas. además, es un sustrato adecuado para la fermentación que efectúan las bacterias

en el colon, lo que ayuda a mantener su estructura y adecuado funcionamiento (11)(12)(13).

3.2.2 Fibra insoluble

Las fibras insolubles están compuestas principalmente por celulosa y lignina (se incluyen

también algunas hemicelulosas), son poco fermentadas por la acción de las bacterias del

colon, no son viscosas (poca capacidad de formar geles) y se excretan prácticamente

íntegras en las heces. La fibra insoluble promueve la función intestinal normal mediante la

absorción de agua, acelera el paso de los alimentos a través del estómago y los intestinos y

le agrega peso al volumen de la masa fecal aumentando la velocidad del tránsito de las

heces a través del colon (11)(12)(13).

3.3 Fuentes de fibra soluble e insoluble

La fibra alimentaria se encuentra en las frutas (pera, fresa, mora, frambuesa, grosella y

naranja), las verduras (col de Bruselas, alcachofa, cebolla, ajo, maíz, guisantes, judías

verdes y brécol, etc), las legumbres (lentejas, garbanzos, alubias, etc.) y los granos de cereal

enteros (salvado de trigo, de avena, pan de cereales integrales o multi-cereales, etc.) (14).

Figura 1. Fuentes de fibra soluble e insoluble

5

3.4 Localización de los compuestos que conforman la fibra dietaria

Los compuestos que conforman la fibra dietaria se localizan en la pared de las células

vegetales e intracelularmente en los plastidios, vacuolas, o en el citoplasma (5).

3.5 Composición química

Los componentes principales de la pared celular son la celulosa, hemicelulosa, pectinas y

lignina (5).

3.5.1 Celulosa

La celulosa es un polímero lineal de unidades de anhidroglucosa unidas entre ellas por

junturas glicosidicas de tipo β-1,4. el grado de polimerización es del orden de 10000

unidades por molécula. En el estado natural estas moléculas están asociadas en una

estructura compleja a la vez fibrilar y cristalina, es el componente más abundante de las

paredes de las células vegetales donde se encuentra asociado con la hemicelulosa y la

pectina. La celulosa es el componente principal de la madera, al algodón y el papel en todos

sus tipos. Se encuentra en zanahorias, col, verduras y cereales integrales. (6)(15).

Figura 2. Estructura química de la celulosa

6

3.5.2 Hemicelulosa

Las hemicelulosas son heteropolisacaridos cortos, ramificados, fácilmente hidrolizables

enzimáticamente, con este nombre se agrupa a una serie de moléculas formadas por

polímeros de hexosas y/o pentosas, las cuales se hallan íntimamente asociadas a la celulosa

(de ahí el nombre de hemicelulosa). Entre los más conocidos se encuentran los polímeros

llamados xiloglucanas, arabinogalactanas y ramnogalacturonanas cuyos monosacáridos

principales son: xilosa y glucosa, arabinosa y galactosa y en el último caso ramnosa y ácido

galacturónico.Se les encuentra en cereales integrales y verduras en general, las de caña de

maíz contiene 70% de xilosa, 9% arabinosa, 14.5% de glucosa y 5.9% de otros. Los

azucares C5 (xilosa y arabinosa) son mayoritarios, la glucosa siempre esta presente y los

otros están constituidos por los ácidos uronicos y otros azucares en menor proporción

(6)(15).

D- Xilosa D-Arabinosa

D-Glucosa D- Galactosa

Figura 3. Estructura química de los azucares presentes en la hemicelulosa

7

3.5.3 Lignina

Las ligninas son polímeros tridimensionales de origen fenolico, sintetizados por la

deshidrogenacion radical de tres alcoholes fenilpropenoicos: El alcohol cumarilico, el

alcohol coniferilico y el alcohol sinapilico; las uniones entre moléculas basales son de

diferentes tipos, muchas de las cuales no son hidrolizables, es el principal componente no

carbohidrato de la pared celular de las plantas. Tiene mínima capacidad para absorber agua.

Se le encuentra principalmente en la cascarilla de los cereales y en la alfalfa (6)(15).

Figura 4. Estructura química de la lignina

3.5.4 Pectina

La pectina nativa presente en la planta, denominada también protopectina, esta formada por

ácidos poligaracturonicos, cuyos grupos carboxílicos están esterificados en parte con

metanol. La gran longitud de la cadena y a la vez su pequeño grosor hacen que se origine

una red tridimensional que se mantiene unida por fuerzas de van der waals relativamente

fuertes y por en laces iónicos (Ca2+). La transformación en el laboratorio del grupo

carboxilo del ácido galacturónico en metil ester, da lugar al polímero que recibe el nombre

de ácido pectínico, siendo esta forma, la llamada pectina soluble, que se usa para hacer

mermeladas y jaleas en combinación con adecuadas cantidades de fruta, ácido orgánico y

azúcar. Las pectinas se encuentran en las paredes celulares y la porción carnosa de la fruta,

8

verduras y plantas comestibles. La parte carnosa y blanca de la cáscara de cítricos como la

toronja y la naranja, así como en la manzana, el membrillo y el tejocote; contienen

abundantes cantidades de pectina (cerca del 20%de su peso seco). La pectina comercial

proviene de estas fuentes (15)(16).

Figura 5. Estructura química de la cadena de pectina

3.6 Propiedades y usos de la fibra dietaria

La fibra alimentaria ingerida avanza por el intestino grueso, donde es fermentada parcial o

totalmente por las bacterias intestinales. Durante el proceso de fermentación, se forman

diversos subproductos, ácidos grasos de cadena corta y gases. Los efectos beneficiosos para

la salud de la fibra alimentaria se derivan de la acción combinada del proceso de

fermentación y de los subproductos resultantes (14).

La fibra dietética aumenta el poder de saciedad, disminuye la densidad energética de los

alimentos. La fermentación de algunos tipos de fibra, libera ácidos grasos de cadena corta

que son absorbidos determinando una mayor sensación de saciedad.

Produce retardo en el vaciamiento gástrico y por consiguiente disminuye la glicemia e

hiperinsulinemia postprandial.

Las fibras dietéticas son higroscópicas, por lo que suavizan el bolo fecal, aumentan su

volumen y facilitan su transito por el intestino y la defecación. Esto reduce o evita el

9

estreñimiento en niños y adultos. En los adultos también reducen el riesgo de diverticulosis

de colon.

Hay una asociación epidemiológica entre la ingestión de dietas ricas en fibra y una menor

incidencia de cáncer de intestino grueso. Esto puede ser porque la fibra liga algunas

sustancias cancerígenas y porque aumenta la velocidad del transito intestinal, reducen la

posibilidad de una interacción de los cancerígenos con la mucosa intestinal. Esa capacidad

de ligar ciertas moléculas y no permitir su absorción intestinal hace que también, ciertos

tipos de fibra, contribuyan a reducir el riesgo de hipercolesterolemia (17).

3.6.1 La función intestinal

La fibra alimentaria, especialmente la fibra insoluble, ayuda a prevenir el estreñimiento al

incrementar el peso de las heces y a reducir la duración del tránsito intestinal. Este efecto es

aun mayor si el consumo de fibra se acompaña de un aumento de la ingesta de agua.

Los ácidos grasos de cadena corta, producidos cuando la fibra fermenta por la acción de las

bacterias intestinales, son una fuente importante de energía para las células del colon y

pueden inhibir el crecimiento y la proliferación de células cancerígenas en el intestino.

Al mejorar la función intestinal, la fibra alimentaria puede reducir el riesgo de

enfermedades y trastornos, tales como la enfermedad diverticular o las hemorroides y

puede tener un efecto protector frente al cáncer de colon (14).

3.6.2 Los niveles de glucosa en la sangre

La fibra soluble puede ralentizar la digestión y la absorción de hidratos de carbono y, por

consiguiente, reducir la subida de la glucosa en la sangre que se produce después de comer

(postpandrial) y la respuesta insulínica. Esto puede contribuir a que las personas diabéticas

tengan un mejor control de la glucemia (14).

10

3.6.3 El colesterol sanguíneo

Los resultados de varios estudios epidemiológicos revelan otra función de la fibra

alimentaria en la prevención de la enfermedad cardiaca coronaria (ECC), la de mejorar los

perfiles de lípidos en la sangre. Los ensayos clínicos confirman los resultados de dichos

estudios. La fibra de consistencia viscosa, como la pectina, el salvado de arroz o el de

avena, reducen el colesterol sérico total y el nivel de colesterol LDL (de lipoproteína de

baja densidad o colesterol malo). Entre tanto, las investigaciones siguen demostrando que

una dieta con un elevado contenido de fibra alimentaria de origen mixto también protege

contra la ECC (14).

3.6.4 El cáncer gastrointestinal

Desde hace varios años se ha asociado el consumo de fibra con la disminución de la

incidencia de cáncer, principalmente colorectal. Estudios prospectivos publicados en las

últimas 2 décadas no han observado esta asociación. Sin embargo, un estudio reciente que

involucró 10 países europeos demostró una reducción del 25% en el riesgo de desarrollar

cáncer colorectal asociado a un alto consumo de fibra (18).

3.6.5 Otros efectos

Aunque la prevención del estreñimiento, la mejora de los niveles de glucosa en sangre y los

perfiles de lípidos en la sangre son los principales efectos beneficiosos derivados de una

dieta rica en fibra alimentaria, no hay que olvidar otras consecuencias positivas. Por

ejemplo, dado que la fibra aumenta el volumen de la dieta sin añadir calorías, puede tener

un efecto saciante y ayudar así a controlar el peso. Para beneficiarse de todos los efectos de

la fibra es importante variar las fuentes de fibra en la dieta. Las dietas con frutas, verduras,

lentejas o alubias y cereales integrales no sólo proporcionan fibra alimentaria, sino que

aportan además otros nutrientes y componentes alimentarios fundamentales para una salud

óptima (14).

11

3.7 Solubilidad y fermentabilidad de la fibra dietaria.

No todas las sustancias conocidas como “fibra dietética” se comportan de igual forma

cuando llegan al intestino grueso. Este comportamiento depende de dos propiedades de las

fibras (no equivalentes, pero sí estrechamente relacionadas): su solubilidad en agua y su

capacidad de ser fermentadas por las bacterias presentes en el intestino grueso (flora

intestinal) (Figura 2). En general, cuanto más soluble, más fermentable es una fibra. Tal es

el caso de las gomas, mucílagos y pectina que son muy solubles y también muy

fermentables. Las hemicelulosas tienen un grado de solubilidad y fermentabilidad

intermedia. La lignina es un tipo de fibra totalmente insoluble y no es fermentable en

absoluto, mientras que las celulosas son insolubles pero algunas pueden ser parcialmente

fermentadas (hasta un 40-50%). A efectos prácticos, sin embargo, es útil clasificar la fibra

dietética como “fibra insoluble, no fermentable” o “fibra soluble, fermentable” (Figura 2)

(19).

Figura 6. La solubilidad en agua y la fermentabilidad de las fibras

12

3.7.1 Efectos de la fibra insoluble, no fermentable

Las acciones principales de la fibra insoluble a su llegada al intestino grueso son 1) la

formación de residuo fecal, constituido por la propia fibra, y 2) el atrapamiento de agua en

su seno. De hecho, cuando hablamos de una “dieta rica o pobre en residuos”, nos estamos

refiriendo a una dieta “rica o pobre en fibra insoluble”. Las consecuencias de estas acciones

son el aumento del volumen de las heces y la aceleración de los movimientos del colon.

Ello hace que el consumo de alimentos ricos en fibra insoluble sea particularmente útil para

prevenir y tratar el estreñimiento crónico. Sin embargo, la fibra insoluble no debe

administrarse a personas que tienen estrecheces (estenosis) en el intestino (ya sea en el

intestino delgado como en el colon) como algunos pacientes (no todos) con enfermedad de

Crohn ya que el acumulo de residuos puede favorecer la obstrucción intestinal. Asimismo,

la fibra insoluble, sobre todo la lignina (del latín, lignum=leña) contenida en alimentos

integrales, puede dañar la mucosa frágil y ulcerada del colon en un brote grave de colitis

ulcerosa, por lo que también debe evitarse en estos casos (no en la colitis inactiva o en

remisión)(19).

3.7.2 Efectos de la fibra soluble fermentable

Los efectos fisiológicos de la fibra dietética soluble provienen en gran medida de su

fermentación colónica. La fermentación de la fibra soluble por la flora bacteriana intestinal

es un proceso que debemos considerar en términos generales beneficioso para la salud.

Como resultado de esta fermentación bacteriana, se produce hidrógeno, dióxido de carbono,

gas metano y “ácidos grasos de cadena corta”, de los cuales el butirato es el más

importante. El butirato es importante porque:

1) Es una sustancia que es utilizada como alimento específico de las células del colon. Esto

parece obviamente interesante en los casos de colitis ulcerosa, donde la mucosa del colon

se encuentra dañada. De hecho, se sabe que las células del colon de los pacientes con colitis

13

ulcerosa activa no aprovechan bien el butirato que les llega, de manera que proporcionarles

mayores cantidades de ese alimento podría ser, al menos en teoría, útil.

2) La absorción del butirato por las células del colon favorece, de manera indirecta, la

absorción de agua desde la luz intestinal. De esta manera, el consumo de fibras

fermentables puede contribuir a aliviar (al menos en parte) la diarrea de los pacientes con

enfermedad inflamatoria intestinal.

3) Estudios recientes, llevados a cabo en el laboratorio, sugieren que el butirato podría

disminuir la inflamación intestinal en la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn. Aunque

este efecto antiinflamatorio intestinal no se demostrado aún de forma inequívoca en

enfermos, de ser cierto sería un argumento importante a favor del consumo de fibra

fermentable en estos casos.

4) En animales de experimentación, el butirato previene el desarrollo de cáncer de colon.

De hecho, el consumo de frutas y verduras forma parte de los hábitos de vida que se han

demostrado eficaces en la prevención de ese cáncer tan frecuente en los países

industrializados. Teniendo en cuenta que los pacientes con colitis ulcerosa y enfermedad de

Crohn del colon extensas y de muchos años de evolución tienen un mayor riesgo de

padecer cáncer de colon, el consumo de fibra fermentable en estos casos debe considerarse

un hábito saludable.

Desafortunadamente, sin embargo, no todas las consecuencias de la fermentación de la

fibra dietética son agradables. Además de ácidos grasos de cadena corta (butirato), también

se producen gases, que pueden causar hinchazón, molestias abdominales e incluso dolor.

Habitualmente, estos síntomas no revisten gravedad (más allá de la molestia que producen)

por lo que el consumo de fibra soluble sólo debería limitarse por este motivo si los síntomas

son muy intensos. Los brotes graves de colitis ulcerosa o enfermedad de Crohn del colon

constituyen una situación particularmente delicada respecto al consumo de fibra

14

fermentable. En estas circunstancias, la flora intestinal puede modificarse de tal forma que

la fermentación de la fibra produzca otras sustancias (por ejemplo, ácido láctico) que

pueden lesionar aún más la mucosa del colon. Aunque no hay evidencias inequívocas de

que esto ocurra en todos los casos, la prudencia aconseja evitar el consumo de fibra

fermentable durante los brotes graves de enfermedad inflamatoria intestinal del colon

(19)(20).

3.8 Estructura celular

En la figura 7, se puede observar la pared celular primaria engrosada irregularmente, no

lignificada. Formada por celulosa, mucha pectina y hemicelulosas y ricas en agua (21).

La celulosa es un componente fibrilar presente en las paredes celulares vegetales,

constituída por un polímero lineal de glucosas unidas por enlaces β-1,4. La ausencia de

cadenas laterales y la estructura lineal permite la formación de agregados moleculares: las

microfibrillas (Fig. 8). La estabilización se da por puentes de hidrógeno intermoleculares.

La deposición microfibrilar de la celulosa permite la existencia de espacios entre las

microfibrillas, que están ocupados por la matriz, que puede presentar entre otras moléculas

suberina y lignina (22).

15

Figura 7. Pared celular primaria

Figura 8. Fotomicrografía electrónica de microfibrillas de celulosa

16

4. MARCO TEORICO

4.1 Introducción al análisis cuantitativo

El análisis químico cuantitativo tiene por objeto determinar la cantidad relativa de uno o

varios componentes de una sustancia o mezcla. Aunque las reacciones químicas del análisis

cuantitativo, así como los principios que las fundamentan, son en su mayoría las que se

emplean en el análisis cualitativo, en el análisis cuantitativo se debe medir exactamente la

cantidad de muestra que se toma y la del reactivo que reacciona con ella, o en algunos casos

la cantidad de uno de los productos de la reacción (23).

El análisis cuantitativo es indispensable en una amplia variedad de operaciones técnicas y

comerciales: agricultura, alimentos, medicamentos, minería, metalurgia, suministro de

aguas, aprovechamiento de desperdicios, productos manofacturados de variedad casi

infinita, etc. (24).

4.1.2 Método gravimétrico

La cantidad de sustancia buscada se determina mediante el peso de la propia sustancia pura,

o de algún compuesto químico que la contiene o equivale químicamente a ella (24).

4.2 Introducción a la bromatología y el análisis de alimentos

La palabra Bromatología viene del griego “Bromatos” que quiere decir Alimentos y

“logos”, enseñanza, conocimiento; siendo por lo tanto, la ciencia que se ocupa del

conocimiento de los alimentos (25).

Se relaciona con ciencias como la química, la biología y la física, igualmente con la

nutrición, la bioquímica, la farmacología y la toxicología (26).

La investigación básica de los alimentos y de sus materias primas comprende no solo la

determinación de sus principales componentes, tales como grasas, proteínas, carbohidratos

y compuestos especiales. Se trata de parámetros globales de componentes mayoritarios y

minoritarios que se determinan de manera sencilla por métodos fisicoquímicos y que se

utilizan para la evaluación y caracterización de los distintos productos (16).

17

En la evaluación fisicoquímica de alimentos se realiza la determinación del contenido de

humedad y cenizas utilizando el método gravimétrico, grasa o extracto etéreo siguiendo el

método soxhlet, fibra cruda o insoluble por digestión acida y alcalina, y proteína mediante

el análisis por micro kjeldhal(27)(28).

4.2.1 Método gravimétrico para determinar humedad

La determinación de humedad o volátiles a 100 oC se basa en la perdida de peso que sufre

el alimento al calentarlo a 100 oC. Este valor incluye además del agua propiamente dicha,

las sustancias volátiles que acompañan al alimento (6).

La muestra se seca directamente, o tras triturarla, en una estufa a 100 oC de temperatura

hasta pesada constante, calculándose el residuo por diferencia de peso (16).

4.2.2 Método gravimétrico para determinar cenizas

El concepto de residuo de incineración o de cenizas se refiere al residuo que queda tras la

combustión (incineración) completa de los componentes orgánicos de un alimento, este

residuo corresponde entonces con el contenido en minerales, partículas de carbono

procedentes de una combustión incompleta, y otras posibles impurezas de los alimentos.

Se calcina/incinera la muestra a 550 oC en la mufla y se calcula el residuo de incineración

por diferencia de peso (16).

4.2.3 Método para determinar grasa con extracción por Soxhlet

Las grasas verdaderas o triglicéridos son compuestos orgánicos carentes de nitrógeno, que

se forman en el metabolismo animal y vegetal y que poseen desde el punto de vista

fisiológico un elevado valor calorífico. Son los nutrientes con mayor poder energético (1g

de grasa = 9.3 cal = 38.9 KJ ). Las grasas, por lo general, se encuentran asociadas con

numerosas sustancias acompañantes (lipoides), estrechamente relacionadas

biogenéticamente unas con otras. Las grasas y sus sustancias acompañantes, que en

conjunto se denominan también lípidos, se diferencian entre si básicamente por su

18

estructura química, aunque presentan en su totalidad propiedades quimico-fisicas similares,

como por ejemplo la solubilidad en disolventes orgánicos.

La muestra se extrae con éter dietilico o éter de petróleo en un aparato soxhlet, cuyo

recipiente haya sido previamente tarado, se recupera la mayor parte del solvente por

destilación, después se determina gravimétricamente el extracto seco.

4.2.4 Método para determinar fibra bruta

La fibra bruta es el residuo orgánico lavado y seco que queda después de hervir

sucesivamente el material desengrasado con acido sulfúrico e hidróxido sódico diluidos

(29).

Se filtra, el residuo se lava con etanol y éter, se seca y se pesa. Después de incinerado, se

resta el contenido en cenizas del peso que se había obtenido (16).

4.2.5 Análisis por micro kjeldhal para la determinación de proteínas

Las proteínas son compuestos altamente polimerizados, que están formados por α-

aminoácidos de configuración L. también se denominan proteicos. Las proteínas se

encuentran entre los nutrientes más importantes, junto con los lípidos y los carbohidratos.

Esto es así no por su función energética (1g de proteína = 4.1 Kcal = 17.2 KJ), sino porque

son necesarias por su naturaleza nitrogenada para la síntesis de compuestos propios del

organismo (16).

Para esta determinación se efectúa una digestión sobre la muestra para destruir la materia

orgánica en medio de acido sulfúrico, el N orgánico se transforma en NH4+ con ayuda de un

catalizador. Luego se destila en medio básico donde se desprende el NH3, el cual se captura

en una solución de acido bórico. Posteriormente se determina volumétricamente el NH3

capturado, al titular con HCl de Normalidad conocida. El contenido en proteína de la

muestra se calcula teniendo en cuenta el contenido medio en nitrógeno de la proteína en

cuestión (16)(30).

19

5. METODOLOGIA

5.1 Descripcion de la muestra

El trabajo se realizo utilizando dos tipos de muestra para la fraccion fibra insoluble se

utilizo un concentrado para animales llamado enerfibra un producto de la agropecuaria

pastos y ganados Ltda, el cual fue obtenido en el laboratorio de analisis de suelos de la

Universidad Tecnologica de Pereira, donde previamente se le habia determinado la cantidad

de fibra insoluble utilizando un equipo para dicha determinacion. y para la fraccion fibra

soluble se utilizo una mezcla a base de fructosa con vitaminas llamada Starbien un producto

de Omnilife, este producto contiene fibra de manzana y tiene reportado en la tabla de

informacion nutricional el contenido de fibra soluble.

5.2 Preparacion de la muestra

Llegada la muestra al laboratorio el material seco se pulveriza obteniéndose partículas de

igual tamaño. Si es necesario se seca la muestra en estufa a 60 0C durante el tiempo

suficiente para lograr peso constante, si la muestra es muy grasa se realiza una extracción

tipo Soxhlet con hexano, posteriormente se empaca la muestra en bolsa de polietileno con

cierre hermético y se rotula. (figura9)

Figura 9. Preparación de la muestra

20

Extraer en soxhlet con hexano

Empacar

Rotular

Secar en estufa a 600C

Pulverizar

5.3 Métodos utilizados

Figura 10. Métodos utilizados

Se tomo como base la realización de 10 ensayos por técnica, son cuatro técnicas, por lo cual

da un total de 40 ensayos.

21

El material seco y molido el cual contiene el adicionado de fibra se almacena en un recipiente

plástico hasta su evaluación analítica.

Métodos utilizados para determinar fibra insoluble

Métodos utilizados para determinar fibra soluble

Método 1 La fibra insoluble se analizo por tratamiento de las muestras secas y desengrasadas con soluciones acida y alcalina diluidas y posterior calcinación del residuo insoluble según el método propuesto en el libro Análisis de alimentos. (Inés Bernal de Ramírez)(6). Método 1

La pectina se analiza por medio de la precipitación etanolica en medio acido para posteriormente filtrar y pesar.

Método 2

También se analizo por el método adoptado en el libro Análisis de los alimentos. (fundamentos, métodos, aplicaciones). Matissek, schnepel, steiner.(16) en el que se hace una digestión de la muestra con una mezcla de ácidos para la posterior calcinación del residuo.

Método 2 En el otro metodo la pectina se analiza haciendo una precipitación con cloruro de calcio en medio acido para posteriormente filtrar y pesar.

Para determinar el contenido en fibra soluble se analizo también la pectina según los dos métodos propuestos en el libro Análisis de alimentos. (Inés Bernal de Ramírez)(6).

5.4 Ensayos adicionales

Posteriormente se escogieron cuatro productos comerciales a los que se les determino fibra

soluble e insoluble mediante los métodos convenidos. Los cuatro productos fueron All-

Bran de kelloggs, Avena Quaker, Starbien de Omnilife y Hit Vital.

Los resultados obtenidos de fibra soluble e insoluble se compararon con los datos

reportados en la tabla de contenido de los productos.

Las cantidades de fibra soluble e insoluble se determinaron por triplicado para cada

producto, al Hit vital solo se le determino fibra soluble, lo cual da un total de 21 ensayos.

5.5 Estudio estadístico de los resultados

El estudio estadístico de los resultados se hizo mediante la estadística descriptiva, se realizo

un numero de diez ensayos por método, posteriormente a los diez datos obtenidos para cada

método se les calculo la media (X) para evaluar exactitud y la desviación estándar (S) para

evaluar reproducibilidad.

22

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

6.1 Resultados determinación de fibra insoluble 6.1.1 Primer método Datos obtenidos en el primer método utilizado, propuesto por el libro Análisis de alimentos.

Inés Bernal de Ramírez (6). En el cual La fibra insoluble se analiza por tratamiento de las

muestras secas y desengrasadas con soluciones acida y alcalina diluidas y posterior

calcinación del residuo insoluble.

Como se muestra en la tabla 1 el contenido de fibra insoluble fue de 0.55 g con una

desviación estándar de 0.093 indicando que el método utilizado es reproducible.

Los datos erróneos obtenidos en el primer método son debidos a que hubo pérdida de

muestra por transferir el residuo que queda en la segunda filtración a otro papel filtro que se

había tarado previamente. En el momento de transferir el residuo al papel de filtro tarado

para la cuantificación, no fue imposible hacerlo totalmente dado que una cantidad de

materia insoluble se quedaba adherida al papel filtro utilizado en dicha filtración. Luego el

papel filtro junto con el residuo se calcinaba en un crisol que también se había tarado

previamente, lo que también pudo generar interferencias puesto que el papel filtro utilizado

no era libre de cenizas.

23

No ensayos Peso fibra (g) % fibra Peso muestra (g) 1 0.41 17.83 2.3

2 0.48 20.87 2.3

3 0.55 23.81 2.31

4 0.46 20.00 2.3

5 0.54 23.48 2.3

6 0.75 32.61 2.3

7 0.49 21.30 2.3

8 0.58 25.00 2.32

9 0.65 28.14 2.31

10 0.56 24.24 2.31

Media 0.55 23.73 Desviación estándar 0.093 Porcentaje obtenido con el equipo

40.05

Tabla 1. Determinación del contenido de fibra insoluble primer método

6.1.2 Segundo método Datos obtenidos en segundo método utilizado, propuesto por el libro Análisis de los

alimentos. (fundamentos, métodos, aplicaciones). Matissek, schnepel, steiner (16). En el

cual La fibra insoluble se analiza haciendo una digestión de la muestra con una mezcla de

ácidos para la posterior calcinación del residuo.



Al comparar el porcentaje de fibra obtenido mediante el segundo método con el porcentaje

obtenido mediante la utilización del equipo se encuentran diferencias significativas, lo cual

no quiere decir que el segundo método esta mal, lo que pasa es que los dos métodos

manejan principios diferentes, y la mezcla de ácidos utilizada para la digestión en el

segundo método puede solubilizar por oxidación o nitración ciertos componentes de la

fracción insoluble de fibra como por ejemplo la lignina, posiblemente por esta razón

porcentaje de fibra obtenido mediante el segundo método es menor al porcentaje obtenido

mediante la utilización del equipo.

24

No ensayos Peso fibra (g) % fibra Peso muestra (g) 1 0.5 21.74 2.3

2 0.58 25.11 2.31

3 0.39 16.88 2.31

4 0.71 30.74 2.31

5 0.37 16.02 2.31

6 0.33 14.29 2.31

7 0.36 15.65 2.3

8 0.35 15.22 2.3

9 0.46 20.00 2.3

10 0.47 20.43 2.3

Media 0.45 19.61 Desviación estándar 0.114 Porcentaje obtenido con el equipo

40.05

Tabla 2. Determinación del contenido de fibra insoluble segundo método

Analizando los datos reportados anteriormente de fibra insoluble, se puede decir que ambos

métodos son reproducibles, pero hubo diferencias significativas al comparar con los datos

reportados con el equipo, por lo que se repitieron los ensayos para el primer método

aplicando algunas mejoras, como hacer la segunda filtración con papel filtro libre de

cenizas en un crisol gooch, el papel filtro y el crisol se tararon en conjunto previamente, el

primer método se encontró como mas apropiado para dicha repetición puesto que maneja el

mismo principio que el equipo del laboratorio de suelos lo que hace que los dos métodos

sean casi iguales.

25

6.1.3 Repetición primer método



No hay diferencias significativas entre el porcentaje de fibra obtenido, y el porcentaje

obtenido mediante la utilización del equipo, teniendo en cuenta que con el equipo no se

calcina después de las digestiones, por lo cual no se restan las cenizas al residuo final, es

por esta razón que el porcentaje de fibra obtenido mediante el primer método es un poco

menor. Si se observa en la tabla 3 el porcentaje sin restar el contenido en cenizas se acerca

mucho mas al porcentaje obtenido con el equipo.

No ensayos Peso fibra (g) % fibra Peso muestra(g) 1 0.38 29.23 1.3

2 0.36 27.69 1.3

3 0.37 28.46 1.3

4 0.37 28.46 1.3

5 0.41 31.54 1.3

6 0.35 26.92 1.3

7 0.37 28.46 1.3

8 0.49 37.69 1.3

9 0.37 28.46 1.3

10 0.38 29.23 1.3

Media 0.38 29.61 Desviación estándar 0.038 Media porcentaje sin restar cenizas

31.58

Porcentaje obtenido con el equipo 33.67

Tabla 3. Determinación del contenido de fibra insoluble repetición primer método

26

6.2 Resultados determinación de pectina 6.2.1 Primer método Datos obtenidos en primer método utilizado, propuesto por el libro Análisis de alimentos.

(Inés Bernal de Ramírez) (6). En el cual La pectina se analiza por medio de la precipitación

etanolica en medio acido para posteriormente filtrar y pesar.

Como se muestra en la tabla 4 el contenido de pectina fue de 1.07 g con una desviación

estándar de 0.385 indicando que el método utilizado es reproducible.

Al comparar la cantidad de pectina obtenida mediante el primer método con la cantidad de

fibra soluble reportada en la tabla de contenido de la muestra, se encuentran diferencias

significativas, esto es por que la precipitación etanolica además de precipitar la pectina

también puede precipitar otros compuestos (31). Posiblemente por eso la cantidad obtenida

mediante la utilización del primer método es mayor a la cantidad de fibra soluble reportada

en la tabla de contenido del producto.

No ensayos Peso pectina (g) Peso muestra (g) 1 1.10 20,07 2 0.89 20,02 3 0.80 20,01 4 0.92 20.00 5 1.19 20,01 6 0.72 20,50 7 0.97 20,05 8 2.16 20.00 9 0.98 20.00 10 0.97 20,01 Media 1.07 Desviación estándar 0.385 Cantidad de fibra soluble reportada en tabla de contenido 0.45

Tabla 4. Determinación del contenido de pectina primer método

27

6.2.2 Segundo método Datos obtenidos en segundo método utilizado, propuesto por el libro Análisis de alimentos.

(Inés Bernal de Ramírez) (6). En el cual La pectina se analiza haciendo una precipitación

con cloruro de calcio en medio acido para posteriormente filtrar y pesar.

Como se muestra en la tabla 5 el contenido de pectina fue de 0.16 g con una desviación

estándar de 0.064 indicando que el método utilizado es reproducible.

La cantidad de pectina obtenida mediante el segundo método es menor que la cantidad de

fibra soluble reportada en la tabla de contenido de la muestra, esto hace pensar que

posiblemente la pectina no sea el cien por ciento de la fibra soluble ya que esta aparte de

pectina también se conforma de otras sustancias como gomas, mucílagos y otra serie de

sustancias como agar, goma guar, utilizados en la industria alimentaría.

No ensayos Peso pectina (g) Peso muestra (g)

1 0.11 20.00 2 0.31 20,02 3 0.07 20,01 4 0.17 20,04 5 0.15 20,01 6 0.13 20,07 7 0.21 20.00 8 0.17 20,04 9 0.13 20,03 10 0.10 20,03 Media 0.16 Desviación estándar 0.064 Cantidad de fibra soluble reportada en tabla de contenido 0.45

Tabla 5. Determinación del contenido de pectina segundo método

28

Los datos reportados de pectina muestran que ambos métodos son reproducibles, pero se

escoge como mas conveniente para la determinación el segundo método, dado que la

utilización de cloruro de calcio para precipitar la pectina en forma de pectato cálcico puede

hacer que el método sea mas selectivo para pectinas teniendo en cuenta que ellas

naturalmente se encuentran unidas por enlaces iónicos (Ca2+).

29

6.3 Resultados determinación de fibra soluble e insoluble a productos comerciales

6.3.1 All Bran de kelloggs En la tabla 6 se muestra que la cantidad de fibra insoluble para el All Bran de Kelloggs, la

cual fue determinada mediante el primer método es 0.080 g, con una desviación estándar

de 0.0017 indicando nuevamente la reproducibilidad del método.

Se encuentra que la cantidad de fibra insoluble determinada mediante la utilización del

primer método y la cantidad reportada en la tabla de contenido del producto no coincide,

pero nuevamente esto no quiere decir que el método utilizado este mal lo que pasa es que el

método utilizado por Kelloggs para determinar fibra insoluble puede ser diferente.

Estos resultados también se habían encontrado en una investigación en la que se hizo un

estudio comparativo de características fisicoquímicas de cereales kellogg's. Y se encontró

para el all bran que las cantidades de fibra determinadas eran menores a las reportadas

según kellogg's (32).

No ensayos Peso fibra Peso muestra 1 0.081 2.0035

2 0.082 2.002

3 0.078 2.0026

Media peso fibra 0.080 Desviación estándar 0.0017 Cantidad reportada en tabla para 2g de muestra 0.43 Tabla 6. Determinación del contenido de fibra insoluble al all bran mediante primer método

Como se observa en la tabla 7 no se encontró pectina en el All Bran de Kelloggs mediante

la utilización del segundo método esto no indica que el All Bran no tiene pectina,

posiblemente la cantidad que contiene este cereal es muy poca y la sensibilidad del método

no es suficiente para cuantificarla.

No ensayos Peso muestra Peso pectina 1 10.0052 0 2 10.0102 0 3 10.0254 0

Tabla 7. Determinación del contenido de pectina al all bran mediante segundo método

30

6.3.2 Avena Quaker En la tabla 8 se muestra que la cantidad de fibra insoluble para la Avena Quaker, la cual fue

determinada mediante el primer método es 0.055 g, con una desviación estándar de 0.0012

indicando otra vez la reproducibilidad del método.

También se encontró que la cantidad de fibra obtenida mediante la utilización del primer

método no concuerda con la cantidad reportada en la tabla de contenido del producto, la

explicación a esto es que posiblemente la determinación de fibra se esta haciendo por un

método diferente.


2 0.057 2.0215

3 0.054 2.0324

Media peso fibra 0.055 Desviación estándar 0.0012 Cantidad reportada en tabla para 2g de muestra 0.087

Tabla 8. Determinación del contenido de fibra insoluble en la avena mediante primer método

Nuevamente no se pudo determinar el contenido de pectina a la avena, como se observa en

la tabla 9, posiblemente la pectina presente en la avena es muy poca para poderse

cuantificar.

No ensayos Peso muestra Peso pectina 1 10.0023 0 2 10.0110 0 3 10.0034 0

Tabla 9. Determinación del contenido de pectina a la avena mediante segundo método

31

6.3.3 Starbien

En la tabla 10 se muestra que la cantidad de fibra insoluble para el Starbien, la cual fue

determinada mediante el primer método es 0.043 g, con una desviación estándar de 0.0009

indicando la reproducibilidad del método.

Tampoco concuerda la cantidad de fibra insoluble obtenida mediante la utilización del

primer método con la reportada en la tabla de contenido, los métodos utilizados para la

determinación no son los mismos.


2 0.042 2.0775

3 0.042 2.0061

Media peso fibra 0.043 Desviación estándar 0.0009 Cantidad reportada en tabla para 2g de muestra 0.016

Tabla 10. Determinación del contenido de fibra insoluble en starbien mediante primer método

En la tabla 11 se muestra que la cantidad de pectina para el Starbien, la cual fue

determinada mediante el segundo método es 0.17 g, este dato es muy similar al obtenido

cuando se hicieron los diez ensayos para la estandarización, con una desviación estándar de

0.037 se indica la reproducibilidad del método.

No ensayos Peso pectina Peso muestra 1 0.12 20.0015

2 0.21 20.0038

3 0.17 20.0580

Media peso pectina 0.17 Desviación estándar 0.037 Cantidad reportada en tabla para 20g de muestra 0.45

Tabla 11. Determinación del contenido de pectina en starbien mediante segundo método

32

6.3.4 Hit vital Como se muestra en la tabla 12 el contenido de pectina para el Hit vital, la cual fue

determinada mediante el segundo método fue de 6.47 g con una desviación estándar de

0.79 indicando que el método utilizado es reproducible.

La cantidad de pectina obtenida se acerco mucho a la cantidad reportada de fibra en la tabla

de contenido.

No ensayos Peso pectina

Volumen muestra

1 5.97 400 ml 2 5.86 400 ml 3 7.58 400 ml Media peso pectina 6.47 Desviación estándar 0.79 Cantidad reportada en tabla para 400ml de muestra 7.26g

Tabla 12. Determinación del contenido de pectina en Hit vital mediante segundo método

33

6.4 Procedimiento para la determinación de fibra insoluble

1. OBJETIVO

2. ALCANCE

3. DEFINICIONES

3.2 ABREVIATURAS EMPLEADAS

4. CONTENIDO

4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO

4.2 RECOLECCIÓN Y PRESERVACIÓN DE LA MUESTRA

4.3 DESCRIPCIÓN DE MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS

4.4 NORMAS DE SEGURIDAD Y PRECAUCIONES

4.5 FLUJOGRAMAS

4.6 CALCULOS Y RESULTADOS

34

1. OBJETIVO

Establecer el procedimiento para cuantificar la fibra insoluble en productos alimenticios

para el Laboratorio de Análisis de Aguas y Alimentos de la Universidad Tecnológica de

Pereira.

2. ALCANCE

Este procedimiento se aplica a todas las muestras de alimentos concentrados en fibra

(cereales, suplementos, concentrados para animales, y cualquier alimento de origen vegetal)

sometidas al ensayo de fibra insoluble en el Laboratorio de Análisis de Aguas y Alimentos

de la Universidad Tecnológica de Pereira.

3. DEFINICIONES

Fibra insoluble: la fibra insoluble es el residuo orgánico lavado y seco que queda después

de hervir sucesivamente el material desengrasado con acido sulfúrico e hidróxido de sodio

diluidos.


Fi : Fibra insoluble

4. CONTENIDO


4.1.1 Fundamento: El material a investigar una vez homogeneizado y en su caso

desengrasado se trata sucesivamente con acido sulfúrico e hidróxido de sodio diluidos, se

filtra, el residuo se lava con etanol y éter, se seca y se pesa. Después de incinerado, se resta

el contenido en cenizas del peso que se había obtenido.

4.1.2 Principio: El método empleado para la determinación consiste en efectuar dos

digestiones. La primera con H2SO4 y la segunda con NaOH. La finalidad del

35

método es la de eliminar las proteínas, carbohidratos solubles, residuos de grasas, vitaminas

y otros compuestos que interfieren en su determinación. El principio del método es

asemejar este proceso al que desempeña el organismo humano.

4.1.3 Interferencias: Las muestras muy grasas pueden ocasionar problemas al momento de

filtrar, extraer en soxhlet antes de empezar las digestiones.


Llegada la muestra al laboratorio el material seco se pulveriza obteniéndose partículas de

igual tamaño. Si es necesario se seca la muestra en estufa a 600C durante el tiempo

suficiente para lograr peso constante, si la muestra es muy grasa se realiza una extracción

tipo Soxhlet con hexano, posteriormente se empaca la muestra en bolsa de polietileno con

cierre hermético y se rotula. (figura).

Preparación de la muestra

36

Extraer en soxhlet con hexano

Empacar

Rotular

Secar en estufa a 600C

Pulverizar


4.3.1 Materiales

• Matraz aforado 100 ml

• Pipeta graduada 10 ml

• Balón 250 ml

• Condensador para reflujo

• Soporte y pinza para soporte

• Espátula

• Papel filtro banda negra

• Papel filtro libre de cenizas (GF/C)

• Embudo Buchner

• Crisol gooch

• Desecador

4.3.2 Reactivos

• Solución 0.255 N de H2SO4 = 1.25 g / 100 ml

• Solución 0.313 N de NaOH = 1.25 g / 100 ml • Alcohol isoamilico o amílico (antiespumante) • Etanol de 95 % • Éter etílico

4.3.3 Equipos

• Manta

• Bomba de vacio

• Estufa

• Mufla

37

1

FIN


Utilizar guantes y protección facial para manipular el ácido sulfúrico concentrado, en caso

de accidente seguir el procedimiento descrito en el Manual de Higiene y Seguridad

Industrial código LAA-POR-001.

Trabajar en cabina extractora.

4.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

4.5.1 Preparación de reactivos

4.5.1.1 Solución de Acido Sulfúrico 0.255 N

4.5.1.2 Solución de Hidróxido de sodio 0.313 N

38

Inicio

Pesar 1.25 g de H2SO4 concentrado

Transferir a un matraz volumétrico de 100 ml que contenga 80 ml de agua

destilada

Aforar utilizando agua destilada

Inicio

Pesar 1.25 g de NaOH

Pesar de 1 a 2 g de muestra

Transferir a balón de 250 ml

Adicionar 1 ml de alcohol amílico

Adicionar 100 ml de H2SO4 0.255 N

1

1

FIN

4.5.2 Análisis de la muestra

Se recomienda antes de empezar el análisis secar un papel filtro libre de cenizas, por 2

horas a 100 oC utilizando un crisol gooch, Desecar y pesar el conjunto anotar este peso

como (C).

39

Diluir en 80 ml de agua destilada con baño de hielo

Transferir a un matraz volumétrico de 100 ml

Aforar utilizando agua destilada

Conectar inmediatamente al condensador y calentar, manteniendo la ebullición durante 30 minutos exactos.

girar el balón poco a poco cada 5 o 10 minutos para que no haya material fuera de contacto con la solución.

1

Retirar del calor y filtrar inmediatamente a través de un papel filtro banda negra y con ayuda de vacío.

Lavar con agua caliente hasta fin de la acidez

2

40

Se transfiere nuevamente el residuo al recipiente de digestión y se lava el papel filtro adicionando 100 ml de

solución de hidróxido sódico por medio de un frasco lavador reservar todos los lavados en el balón.

Llevar a ebullición bajo reflujo y mantener en ebullición durante 30

minutos exactos.

Mientras tanto preparar un crisol gooch seco, y tarado en conjunto con el papel

filtro libre de cenizas.

2

FIN

4.6 Cálculos y resultados 4.6.1 porcentaje de fibra insoluble en la muestra (A – C) = Peso del resido (E – C) = Peso de las cenizas FI = Fibra insoluble

100*Muestra de Peso

cenizas) las de peso - residuo de (PesoFI % =

41

Terminados los 30 minutos filtrar a través del crisol gooch

Después se lava el residuo dos veces con 10 ml de alcohol y tres con 10 ml

éter etílico

Secar el crisol y su contenido durante 1 hora en una estufa a 110° C, Enfriar en desecador y

pesar (A).

Calcinar el crisol en una mufla a 550° C durante 1 hora, Enfriar en el

desecador y pesar (E).

6.5 Procedimiento para la determinación de pectina

1. OBJETIVO

2. ALCANCE

3. DEFINICIONES


4. CONTENIDO





4.5 FLUJOGRAMAS

4.6 CALCULOS Y RESULTADOS

42

1. OBJETIVO

Establecer el procedimiento para cuantificar la pectina en productos alimenticios para el

Laboratorio de Análisis de Aguas y Alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira.

2. ALCANCE

Este procedimiento se aplica a todas las muestras de alimentos a base de frutas las cuales

son la fuente de fibra (suplementos, jugos, y cualquier alimento que contenga pulpa de

frutas, o que se produzca a partir de frutas como naranja, limón, pera, manzana, grosellas y

ciruelas) sometidas al ensayo de pectina en el Laboratorio de Análisis de Aguas y

Alimentos de la Universidad Tecnológica de Pereira.

3. DEFINICIONES

Pectina: Esta formada por ácidos poligaracturonicos, cuyos grupos carboxílicos están

esterificados en parte con metanol. Las pectinas se hallan en las paredes celulares,

combinadas con celulosa. La pectosa de la que se deriva la pectina, abunda en los frutos

agrios, manzanas, peras, grosellas y ciruelas. La principal fuente para la fabricación de

pectina es la manzana exprimida (bagazo).


PC : Pectato cálcico

4. CONTENIDO


4.1.1 Fundamento: Las pectinas se solubilizan en agua caliente, para su posterior

precipitación con una solución de cloruro de calcio anhidro en medio acido.

43

4.1.2 Principio: Las pectinas en la célula se mantienen unidas por fuerzas de van der waals

relativamente fuertes y por en laces iónicos (Ca2+). Estas pueden separarse por hidrólisis

suave u otros medios, transformándose en pectinas solubles, cuando se adiciona cloruro de

calcio a estas pectinas solubles se precipitan en forma de pectato cálcico.


Llegada la muestra al laboratorio el material seco se pulveriza para obtener partículas de

igual tamaño. Después de homogeneizar la muestra se empaca en bolsa de polietileno con

cierre hermético y se rotula.


4.3.1 Materiales

• Vaso de precipitado de 1000 ml

• Vaso de precipitado de 600ml

• Matraz volumétrico de 500 ml

• Matraz volumétrico de 100 ml

• Pipeta volumétrica de 50 ml



• Vidrio de reloj

• Crisol

• Embudo Buchner

• Espátula

• Desecador

• Papel filtro (Wathman No. 4 u otro similar)

44

FIN

4.3.2 Reactivos

• Acido acético 1 N.

• Cloruro de calcio 1.0 N aprox.

• Hidróxido de Sodio. Solución al 10 % P/V 4.3.3 Equipos • Placa de Agitación Magnética

• Estufa a 110 v

• Bomba de vacio

• Estufa

• Mufla


Utilizar guantes y protección facial para manipular el ácido acético concentrado, trabajar

con este acido en lo posible bajo cabina extractora.

4.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

4.5.1 Preparación de reactivos

4.5.1.1 Solución de Acido Acético 1 N

45

Medir 30 ml de acido acético glacial

Transferir a un matraz volumétrico de 500 ml y completar a volumen con agua

Inicio

FIN

FIN

4.5.1.2 Solución de Cloruro de calcio 1.0 N aprox.

4.5.1.3 Solución de Hidróxido de Sodio 10% P/V

4.5.2 Análisis de la muestra

Se recomienda antes de empezar el análisis tarar un papel filtro (Wathman No. 4 u otro

similar), secar por 2 horas a 100 oC y utilizar un crisol, Desecar y pesar el conjunto anotar

este peso como (P1).

46

Disolver 27.5 g de CaCl2 anhidro en una porción de agua


Inicio

Disolver 10 g de NaOH en una porción de agua

en baño de hielo

Inicio


Pasar a un vaso de precipitados de 1000 ml con 400 ml de agua.

Traspasar cuantitativamente a un matraz volumétrico de 500 ml. Dejar enfriar y completar a volumen.

Hervir por una hora remplazando el agua perdida por evaporación.

1

Agitar bien y filtrar a través de un papel filtro seco (Wathman No. 4 u otro similar), recibir el filtrado en un erlenmeyer

de 500 ml.

Tomar una alícuota de 100 ml, en un vaso de precipitados de 600 ml

Diluir con 300 ml de agua

Introducir una barra de agitación magnética y llevar a una placa

Añadir 10 ml de solución de hidróxido de sodio, agitar constantemente

Pesar de 20 a 50 g de muestra

47

Dejar en reposo durante la noche.

Añadir 50 ml de acido acético, con agitación y dejar en reposo 5 minutos

Añadir 25 cm3 de solución de cloruro cálcico, con agitación.

Calentar a ebullición y dejar hervir por un minuto

Filtrar la solución a través del papel previamente tarado.

Pasar el precipitado en el papel de filtro al crisol original.

Secar durante la noche a 100 °C . Enfriar en el desecador y pesar (P).

FIN

1

48

4.6 Cálculos y resultados 4.6.1 porcentaje de pectato calcico en la muestra (P – P1) = Peso del pectato cálcico en 100 ml de solución (P – P1) x5 = Peso del pectato cálcico en 500 ml iníciales PC = Pectato cálcico

100*Muestra de Peso

) 5 * P1) - (P (PC % =

49

7. DISCUSIÓN GENERAL

7.1 Comparación entre los datos de fibra insoluble obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura. Haciendo una comparación entre el porcentaje de fibra insoluble obtenido mediante los dos

métodos propuestos, y el porcentaje obtenido mediante la utilización del equipo (tablas 1 y

2), se encuentra que hay un alejamiento significativo entre el dato obtenido con los métodos

de los libros y el dato obtenido por medio del equipo.

El segundo método para fibra insoluble propuesto en el libro Análisis de los alimentos.

(fundamentos, métodos, aplicaciones). Matissek, schnepel, steiner (16), resulto ser menos

exacto puesto que el dato de porcentaje obtenido mediante su utilización, se alejo

demasiado del dato de porcentaje obtenido mediante el equipo.

Los datos obtenidos mediante los dos métodos son reproducibles por que las desviaciones

estándar encontradas en ambos son menores que 1, pero se puede decir que el método en el

que se encontro mas reproducibilidad fue el primer método propuesto en el libro Análisis

de alimentos Inés Bernal de Ramírez (6). Teniendo en cuenta que de los dos métodos fue el

que presento la menor desviación estándar. Como también maneja el mismo principio que

el equipo (FIBERTEC SYSTEM M1020 Hot Extractor TECATOR), utilizado en el

laboratorio de suelos, se escoge para mejorarlo y repetir los ensayos.

El porcentaje obtenido después de mejorar el primer método y repetir los ensayos, (tabla

3), se acerca demasiado al porcentaje obtenido con el equipo, lo que indica que el método

fue mas exacto, también la desviación estándar disminuyo en comparación con la que se

había obtenido primero, lo que indica que hubo mayor reproducibilidad en los datos.

50

7.2 Comparación entre los datos de pectina obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura. Se encontró que el dato obtenido mediante el primero de los dos métodos propuestos en el

libro Análisis de alimentos. (Inés Bernal de Ramírez)(6). Para determinación de pectina, se

alejo significativamente del dato de fibra soluble reportada en la tabla de contenido del

producto (tabla 4). La precipitación etanolica puede precipitar otros compuestos (31). por

esto el dato obtenido fue mayor.

La cantidad de pectina determinada mediante el segundo de los dos métodos propuestos en

el libro Análisis de alimentos. (Inés Bernal de Ramírez)(6). Para determinación de pectina,

fue menor a la cantidad de fibra soluble reportada en la tabla de contenido del producto

(tabla 5). posiblemente la pectina no sea el cien por ciento de la fibra soluble ya que esta

aparte de pectina también se conforma de otras sustancias como gomas, mucílagos y otra

serie de sustancias como agar, goma guar, utilizados en la industria alimentaría.

Las desviaciones estándar encontradas mediante ambos métodos son menores que 1,

indicando la reproducibilidad de los datos, pero se puede decir que el método en el que se

encontro mas reproducibilidad fue el segundo por que tuvo la menor desviación estándar.

El método que resulto mejor para la determinación de pectina fue el segundo de los dos

métodos propuestos en el libro Análisis de alimentos. (Inés Bernal de Ramírez)(6). En el

que se utiliza cloruro de calcio para precipitar la pectina en forma de pectato cálcico.

51

7.3 Comparación entre los datos de fibra soluble e insoluble obtenidos en el laboratorio para productos comerciales y los datos de la literatura. Las cantidades de fibra soluble e insoluble determinadas a los productos comerciales

mediante los dos métodos escogidos, no coincidieron con las cantidades reportadas en la

tabla de contenido de los productos.

Los datos de fibra soluble e insoluble tienen desviaciones estándar menores que 1,

indicando nuevamente que los datos son reproducibles, para la fibra insoluble los datos

mostrados en las tablas de contenido de los productos posiblemente se determinaron por

métodos diferentes al utilizado en este trabajo, por otra parte como la pectina en muchos

casos no es el 100% de la fibra soluble, por eso se determinan cantidades menores a las

reportadas como fibra soluble en las tablas de contenido de los productos.

52

CONCLUSIONES

1. Se determinó fibra en las muestras por métodos diferentes y se encontró que las cantidades no son las mismas.

2. Después de hacer una comparación entre las medias de los datos obtenidos en el laboratorio y los datos de la literatura, se encuentra como más exacto el primer método para fibra insoluble por que hubo un acercamiento significativo entre el dato experimental y el dato real.

3. Se encontró reproducibilidad en todos los métodos por que las desviaciones estándar

encontradas fueron menores que 1.

4. Después de evaluar exactitud y reproducibilidad se encontró que el mejor método para determinar fibra insoluble fue el primero y para determinar pectina el mejor fue el segundo.

5. Cuando se mejoro el primer método para determinación de fibra insoluble, se

encontraron datos reproducibles y más cercanos a los reportados por el equipo del laboratorio de suelos, esto es porque los dos métodos trabajan bajo el mismo principio.

6. Se compararon los datos de pectina obtenidos con los dos métodos, y se encontró que la cantidad obtenida mediante el primer método fue mayor que la obtenida con el segundo método, aunque los datos obtenidos por ambos métodos son reproducibles se escoge el segundo método, que determina pectina en forma de pectato cálcico, porque en el primer método la precipitación etanolica puede precipitar otros compuestos diferentes a la pectina.

7. Al comparar los datos de pectina obtenidos con el segundo método, con los datos de fibra soluble reportados en la tabla de contenido de los productos, se encuentra que las cantidades de las tablas son mayores, esto es por que en muchos casos la pectina no es el 100 % de la fibra soluble en un alimento.

8. Los datos obtenidos de fibra insoluble determinada a productos comerciales nuevamente fueron reproducibles, pero no se acercaron a los datos reportados en las tablas de contenido de dichos productos, esto es por que el método utilizado en este trabajo puede ser diferente al utilizado en los laboratorios donde analizan los productos.

53

9. Solo se determino pectina en los productos comerciales con fibra a base de frutas que es donde esta abunda, los datos obtenidos igualmente fueron reproducibles, en los cereales quizás la pectina presente no sea suficiente para ser determinada por el método utilizado en este trabajo.

10. Para el producto hit vital la cantidad de pectina obtenida se acerco mucho a la cantidad reportada de fibra en la tabla de contenido, teniendo en cuenta que el producto proviene de pulpa de fruta se puede concluir que la mayor parte de la cantidad reportada de fibra en la tabla de contenido del producto es pectina.

54

RECOMENDACIONES

• Es importante en el tratamiento de la muestra, desengrasarla mediante una extracción tipo soxhlet para evitar interferencias en el momento de filtrar.

• Teniendo en cuenta que estos son los primeros analisis comparativos de la fibra realizados en esta universidad, es importante continuar con la investigación en la determinación de la fracción fibra soluble puesto que en este trabajo solo se determino el contenido en pectina y en la fibra soluble también pueden haber gomas y agar.

• Como en algunas tablas de contenido la fibra dietaría se encuentra como fibra dietaría insoluble y fibra dietaría total, se recomienda realizar otra investigación con un método gravimétrico enzimático para determinar fibra dietaría total, para esto se recomienda buscar los metodos propuestos por la AOAC (association of official analytical chemist).

55

ANEXOS ANEXO 1 REACTIVOS UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN

REACTIVOS

CANTIDAD

Acido sulfúrico 98 % 18 ml

Hidróxido de sodio 38 g

Acido clorhídrico 38 % 303 ml

Etanol 96 % 1700 ml

Alcohol amílico 10 ml

Éter etílico 600 ml

Acido tricloroacetico 25 g

Acido acético 70 % 880 ml

Acido nítrico 65 % 124 ml

Acido acético glacial 30 ml

amoniaco 20 ml

Cloruro de calcio anhidro 13.75 g

Tabla 13. Reactivos utilizados en la investigación

56

ANEXO 2 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN -Equipo de extracción tipo soxhlet -Matraz erlemeyer de 1.000 ml -Manta -Embudo Buchner -Tela de algodón -Papel filtro adecuado -Equipo de filtración al vacío -Mufla -Crisol -Mechero Bunsen -Condensador para reflujo -Matraz fondo plano apropiado para la digestión a reflujo -Embudo de vidrio -Papel de filtro libre de cenizas -Pesa sustancias -Papel indicador de Ph -Vasos de precipitado de 250 cm3

-Probeta graduada -Vidrio de reloj -Vasos de precipitados de 800 cm3

-matraz volumétrico de 500 cm3

57

ANEXO 3 DETERMINACIÓN FOTOMÉTRICA DEL CONTENIDO EN PECTINA

Aplicaciones:

- alimentos en general Fundamento: Las pectinas se aislan del alimento por precipitación con metanol, extrayéndose el residuo restante con hidróxido sodico diluido. Tras la adición de carbazol y de acido sulfúrico al extracto, se forma tras varias etapas sucesivas (acido 5-formilpiromúcico,2,5-diformilfurano) un producto de condensación rojo-anaranjado que se mide fotométricamente a 525 nm (el máximo de absorción a 525 nm se mantiene estable durante dos horas). Aparatos y materiales:

- espectrofotómetro - cubetas de vidrio (d = 1 cm) - centrifuga y vasos de 50 ml - baño de agua con termostato para mantener la temperatura a 85°C - Pipeta automática de 500µl - Pipetas volumétricas de 1ml, 5ml, 6ml, 10ml, 15ml, 20ml y 50ml - Matraces de 100ml y 1.000ml - Probeta de 25ml - Tubos de ensayo de unos 20ml - Embudo de unos 7cm Ø y filtro de pliegues - Varilla de vidrio

Reactivos:

- Carbazol C12H9N sublimado - Acido galacturónico monohidratado C6H10O7

. H2O Se seca con P2O5 a 20°C - Etanol 96% (vol) (purificado):

Se calientan 1.000 ml de etanol 96% Vol con 4 g de polvo de cinc y 2 ml de ácido sulfúrico a reflujo durante 24 h, se destila y se vuelve a destilar a través de 4 g de polvo de cinc y 4 g de hidróxido potasico

- Etanol 63%: Se mezclan 100 ml de agua destilada. Con 200 ml de etanol destilado 96% (Vol)

- Disolución de hidróxido sodico 1 mol/l - ácido sulfúrico 98% (d = 1.84) (no debe dar reacción de color con la disolución de

carbazol) - Disolución etanolica de carbazol 0.1%:

58

Se mezclan 0.1 g de carbazol con etanol 96% (Vol) destilado en un matraz de 100 ml y se enrasa.

- Disolución madre (c = 100 mg/l) de anhídrido galacturónico (GA): Se mezcla 120.5 mg de ácido galacturónico monohidratado en un matraz de 1.000 ml con 0.5 ml de disolución de hidróxido sodico (1 mol/l), se enrasa con agua destilada; se mezcla y se deja reposar durante la noche

- Disolución patrón de GA (c = 10 a 70 µg/l): Se pipetean 10-70 ml de la disolución madre de anhidro galacturónico a un matraz de 100 ml y se enraza con agua

Determinación:

a) Aislamiento de las pectinas

o Se calientan 15 ml de zumo o 4,0 g del alimento conteniendo pectinas en un vaso de centrifuga de 50 ml con unos 12 ml de agua dest. Y 12 ml de etanol 96% (Vol) caliente destilado (75°C; cuidado: al calentar: ¡el etanol se inflama fácilmente!) hasta un volumen aproximado de 40 ml y se mantiene en un baño de agua a 85°C durante 10 min.

o El precipitado se agita ocasionalmente con una varilla de vidrio (enjuagarla con etanol) y finalmente se completa el volumen hasta 50 ml con etanol. Después de centrifugar (15 min) y decantar, el sobrenadante se desecha.

b) Extracción de las pectinas totales

o El precipitado obtenido se pasa con ayuda de agua dest. a un matraz de 100 ml, se mezcla con 5 ml de disolución de hidróxido sodico (1 mol/l), se enrasa con agua destilada.

o se mezcla bien y se filtra después de invertir ocasionalmente el matraz después de 15 minutos.

c) Reacción de color

o Se pipetean en dos tubos de ensayo de a 1 ml de filtrado obtenido. o A uno de ellos se añaden 0,5 ml de etanol 96% (Vol) (= disolución patrón) y

al otro 0,5 ml de la disolución de carbazol (= disolución problema). o En ambos vasos se añaden, a la vez que se agita, 6 ml de ácido sulfúrico

(98%), debe realizarse en 7 segundos, para alcanzar en las disoluciones una temperatura de 85°C.

o Los tubos de ensayo se colocan inmediatamente en un baño de agua (85°C), se enfrían después a temperatura ambiente en el plazo de 15 min y finalmente se lleva a cabo la fotometria de la disolución problema frente a la disolución patrón.

59

d) Curva patrón

o Para trazar la curva patrón se tratan y miden fotométricamente las disoluciones patrón GA (c = 10 a 70 µg/l) según las condiciones descritas en c).

Cálculos: El contenido en pectinas P se expresa en GA/l zumo o en GA/Kg de alimento con pectina y se calcula como sigue: Para zumo: P(mg GA/l) = G

. 100 / 15 Para un alimento con pectinas: P(mg GA/Kg) = G

. 100 / 4 G µg de ácido galacturónico monohidratado/ml filtrado (tomado a partir de la curva de calibrado) 100 factor de conversión a Kg o l de muestra y mg de pectina (GA) 15 muestra de zumo en ml 4 muestra de alimento con pectinas en g

60

ANEXO 4

ANALISIS DE FIBRA DIETARIA TOTAL EN ALIMENTOS

Reactivos

• Bufer de fosfato de sodio pH 6.0 • HC1 0.2 M • HC1 5 M • HC1 0.01 M • Na 8H 5M • NaOH 1.0 M • Etanol 76% • Acetona R. A.

Enzimas

Pepsina: 200 FIP U/g Merck No.7190. Pesar 10.0 g. y disolver en agua destilada. Llevar a un volumen final de 100 ml.

Pancreatina: Fluka AG No. 76190 Pesar 10.0 g y disolver en agua destilada. Llevar a un volumen final de 100 ml.

Termamyl 120 L NOVO Celita 545, Fluka AG.

Equipo

Crisoles de vidrio para filtración con vidrio sinterizado

Porosidad media (40 – 60 um)

Equipo para filtrar a vacío

Baño de María a 40 grados Centígrados

Baño de María a 90 grados Centígrados

61

Potenciómetro

Micropipetas 100 y de 1000

Vasos de precipitados

Agitador magnético

Procedimiento

La determinación de cada una de las fracciones de fibra dietaria en los diferentes alimentos debe hacerse al menos por duplicado con el fin de cuantificar el contenido de proteína bruta y cenizas que permanece en el residuo y poder obtener los valores de fibra dietaria corregidos.

Simultáneamente se determina el residuo que dejan los reactivos utilizados en el análisis, para lo cual se procede a efectuar una serie de análisis sin adicionar la muestra (blanco).

a. Preparación de los crisoles para filtrar

Para cada determinación se requiere un crisol.

Lavar los crisoles, secarlos a 105 grados Centígrados y pesarlos

b. Digestión de las muestras

Pesar 1.0000 g de muestra para cada determinación en un vaso de precipitados y adicionar 25 ml. de buffer de fosfatos y 100 _1 de Termamyl. Mezclar usando preferiblemente un agitador magnético.

Cubrir los vasos con papel de aluminio y colocarlos en un baño de maría 90 grados C (agua hirviendo) durante 20 minutos.

Adicionar 20 ml. De HC1 0.2 M y esperar hasta que el contenido del vaso llegue a temperatura ambiente, ajustar pH de solución a 1.5 con HC1 5M.

A cada muestra adicionar 1.0 ml. de solución de pepsina y colocar en un baño de maría a 40 grados C. durante 1 hora con agitación continua y suave.

Retirar las muestras del baño, adicionar 1.0 ml de NaOH 5 M y ajustar el pH a 6.8.

62

Agregar 1.0 ml de solución de pancreatina a cada muestra e incubar nuevamente a 40 grados C. durante 1 hora con agitación contínua y suave

Retirar las muestras del baño y ajustar el pH a 4.5.

c. Fibra dietaria total

Terminada la digestión de las muestras, adicionar agua hasta llevar a un volumen de 100 ml. agregando posteriormente 400 ml. de etanol del 95% precalentado a 60 grados C. Dejar en reposo durante 1 hora y luego filtrar al vacío.

Lavar el residuo inicialmente con 15 ml de etanol al 75% y luego con 10 ml de acetona.

d. Corrección de los valores de fibra

Para valorar el contenido de cenizas, se coloca uno de los crisoles en una mufla a 530 grados C. al menos por 4 horas.

La cantidad de proteína en la muestra se calcula por el método de Kjeldahl para lo cual se transfiere el residuo del otro crisol a un matraz de digestión.

e. Cálculos

Muestra

Peso de la muesra en miligramos

Fibra ano corregida en miligramos (A)

Peso (Crisol + celita + residuo) - Peso (crisol + celita)

Ceniza no corregida en miligramos (B)

Peso (crisol + celita + ceniza) - peso (crisol + celita)

% Ceniza en la muestra (C)

(B/A) x 100

Proteína no corregida en miligramos (D)

ml. de HCl X N del HCl X 14.007 X 6.25

63

% proteína en la muestra (E):

(D/A) X 100

Blanco

Residuo de fibra en el blanco (G)

Peso (crisol + celita + residuo) – peso (crisol + celita)

Ceniza en el blanco en miligramos (H)

Peso (crisol + celita + ceniza) – Peso (crisol + celita)

% Ceniza en el blanco (1)

(H/G) X 100

Proteína en el blanco en miligramos (L)

Ml de HCl X N del HCl X 14.007 –x 6.25

% Proteína en el blanco (M)

(L/G) X 100

Blanco corregido

G – ((M + 1) / 100) x G

% de fibra dietaria en la muestra

A – [ (C+E)/100 x A] – blanco corregido _____________________________________ X 100

Peso de la muestra

64

BIBLIOGRAFIA

1. La fibra dietética y su efecto gastrointestinal, alimentaria, vol.7 No.35/ alimentaria(1992), p. 16-17.

2. Ester Lucia Gutiérrez E.- Gladys Ramírez López, Comparación entre los

contenidos de fibra dietaria total y Fibra cruda de los alimentos descritos en la tabla de composición de alimentos colombianos, vitae, vol.6 No.1(1999), p. 19-26.

3. Mónica Helena Bernal García, Fibra Dietaria, alimentaria, vol.11 No.50/

alimentaria(1996), p. 5-9

4. Ester Lucia Gutiérrez, Gilma Beatriz Medina, Maria Orfilia Román, Oscar A. Florez, Olga Lucia Martinez, Obtención y Cuantificación de fibra dietaria a partir de residuos de algunas frutas comunes en Colombia, vitae vol.9 No.1(2002), p. 5-13.

5. Owen R. Fennema, Química de los alimentos, Editorial Acribia, S.A, p. 262-

264, 1122

6. Inés Bernal de Ramírez, Análisis de Alimentos, Academia Colombiana de ciencias exactas, físicas y naturales colección Julio Carrizosa Valenzuela No. 2, Tercera edición, Santafe de Bogota Colombia(1998) p. 2-48-101-102- 107.

7. Carrie Lynn Gibson, La fibra dietaria, disponible en la pagina:

http://www.telemedik.com/articulos/La%20fibra%20dietaria.htm 8. Fibras Dietarias disponible en la pagina:

http://www.granotec.com/libs/art_tecnicos/9_Fibra_Dietaria.pdf

9. Gwinn, Robert P; Norton, Peter B; Goets, philip W, The New Encyclopædia Britannica, Vol 25, dietary fibre, p. 68.

10. Directrices sobre etiquetado nutricional, pag. 2 disponible en la pagina:

http://www.codexalimentarius.net/search/advancedsearch.do

11. Enciclopedia médica en español, Fibra soluble e insoluble, disponible en la pagina: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/esp_imagepages/19531. Htm

65

12. José Luis Sánchez Rodríguez, José Manuel Ribera Casado, La fibra en la Alimentación, Geriatría, vol 6 (2005) p.1-10.

13. Oscar Flórez A, Orfilia Román M , Olga L. Martínez, Lucía Gutiérrez E. y Gilma B. Medina, Optimización de un preparado sólido de fibra dietaria a partir de diferentes residuos de frutas, VITAE, Revista de la facultad de química farmacéutica, Universidad de Antioquia, Medellín – Colombia, Volumen 13 número 1, año 2006, págs. 10-15.

14. Fibra alimentaria – su función en una dieta sana, disponible en la pagina:

http://www.eufic.org/article/es/nutricion/fibra/artid/fibra-alimentaria-funcion-dieta-sana/

15. M. Álvaro Miranda Román, La fibra dietaria en la nutrición disponible en la pagina:http://www.uaemex.mx/fmedicina/articulos/fibra.pdf

16. Matissek, schnepel, steiner, Análisis de los alimentos. (fundamentos métodos, aplicaciones), Editorial Acribia.S.A, Pags. 1-11-15-16-31-32-33-89-90-96-157.

17. Martha Gonzales, Graciela Herwig, Amelia Secondo, María de las Mercedes

Traverso, Joseline Martínez, Luisa Saravia, Laura Banomi, Laura Pereyra, manual para la promoción de practicas saludables de la alimentación en la población uruguaya, programa nacional de nutrición grupo interinstitucional de trabajo para las guias alimentarias basadas en alimentos de Uruguay(2005) p. 56-57.

18. Pierart Z, Camila y Rozowsky N, Jaime. Papel de la nutrición en la prevención

del cáncer gastrointestinal. Revista chilena de nutrición, abril. 2006, vol.33, no.1, p.8-13.

19. Eduard Cabré Gelada, Recomendaciones para pacientes con Enfermedad

Inflamatoria Intestinal, Información conjunta GETECCU / ACCU España, ¿Dieta alta o baja en fibra en la Enfermedad Inflamatoria Intestinal?,vol nº 11 año 2005,p 3-7.

20. Andrea Valenzuela B, Alberto Maiz G, El rol de la fibra dietética en la nutricion

enteral , Revista chilena de nutrición, Vol. 33, Suplemento Nº2, Noviembre 2006, pags: 342-351.

66

21. Tejido colenquimatico disponible en la pagina: http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ww/ciencias_agronomicas/anatomia-vegetal/pagweb-espana/materias/crecimientoprimariomateria/tejido-colenquimatico-materia/caracteristicas.htm

22. Pared celular vegetal: una estructura dinámica, disponible en la pagina: http://www.fagro.edu.uy/~bioquimica/docencia/guias/Pared%20Celular.

23. Alberto Henao Campuzano, Análisis químico cuantitativo practicas de

laboratorio, Publicaciones U.T.P, pág. 1.

24. Gilbert H. Ayres, Analisis quimico cuantitativo, Oxford University press, pags 14-16.

25. Alcibiades Reyes S, Iniciacion en la bromatologia y el analisis de algunos alimentos, Disponible en la biblioteca de la Universidad Tecnologica de Pereira.

26. Gladys Ramírez, Introducción a la Bromatología y Nociones de Nutrición,

Universidad de Antioquia, Facultad de Química Farmacéutica, Departamento de Farmacia, Curso de Bromatología , p. 1

27. María O. Román M, Francia E. Valencia G, Evaluación de galletas con fibra de cereales como alimento funcional, VITAE, Revista de la facultad de química farmacéutica, Universidad de Antioquia, Medellín – Colombia, Volumen 13 No 2, año 2006, pág. 37.

28. Francia E. Valencia G, María O. Román M, Caracterización fisicoquímica y

funcional de tres concentrados comerciales de fibra dietaria, VITAE, Revista de la facultad de química farmacéutica, Universidad de Antioquia, Medellín - Colombia., Vol 13 No 2, año 2006, pág. 55.

29. D. Pearson, Técnicas de laboratorio para análisis de alimentos, Editorial Acribia

Zaragoza-España, p. 60.

30. Nubia Johana Torres Cambindo, Yuli Andrea Lopez Giraldo, Determinacion de nutrientes en el suelo del cultivo de aloe vera y analisis bromatologico al mucilago procedente de la hacienda napoles en el municipio de montenegro quindio, Tesis, Disponible en la biblioteca de la Universidad Tecnologica de Pereira.

31. E. Mañas and F. Saura-Calixto, Ethanolic precipitation: A source of error in

dietary fibre determination, Food Chemistry, Volume 47, Issue 4, 1993, Pages 351-355.

67

32. Judith Prieto, María A. Méndez, Alma D. Román y Francisco Prieto, Estudio comparativo de características físicoquímicas de cereales kellogg's, Rev Chil Nutr Vol. 32, N°1, Abril 2005, p. 48-59.

68

Documentación y estandarización de la técnica para la ...

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