ANÁLISIS DE HIERRO EN ALIMENTOS

Universidad de caldas, Facultad de Ingenierías, Programa Ingeniería de Alimentos

Abril - 2015

RESUMEN

La presente práctica tuvo como objetivo determinar la presencia de Hierro en diferentes tipos de alimentos, en este caso Lentejas, a partir de espectrofotometría UV-Vis y comparar esto con lo reportado teóricamente. Para esto se utilizó una solución madre con una concentración de 200 ppm y a su vez se prepararon cinco patrones en concentraciones de 0, 10, 40, 70, 100 y 130 ppm, a los cuales se les adicionaron Clorhidrato de Hidroxilamina, Acetato de Sodio y Ortofenantrolina con el fin de estabilizar la solución y dar un color característico, posteriormente se lleva a cabo el barrido espectral y se determina la longitud de onda de trabajo para el Hierro (510 nm). Seguido a esto se realiza la curva de calibración generando como resultado la ecuación Y = 0,0013X + 0,0025, a continuación se mide la absorbancia de la muestra problema para hallar la concentración en la curva de calibración respectiva, dando como resultado -0,0213, con lo cual se obtiene la concentración de Hierro en la muestra problema la cual se realizó por triplicado y a lo cual le corresponde a 18,3 - 15,76 y 13,5 ppm.

ABSTRACT

This practice was to determine the presence of iron in different types of food, in this case Lentils, from UV-Vis spectrophotometry and compare this with that reported theoretically. For this a stock solution with a concentration of 200 ppm and in turn five standards were prepared at concentrations of 10, 30, 50, 70 and 100 ppm, to which were added hydroxylamine hydrochloride and sodium acetate was used with orthophenanthroline To stabilize the solution and to give a characteristic color then takes place and the spectral scanning the working wavelength for the Iron (510 nm) is determined. Following this calibration curve is performed by generating as a result the equation Y = 0,0020X + 0.0050, then the absorbance of the sample is measured to find the concentration in the respective calibration curve, resulting in 0,044, whereby the concentration of iron in the test sample corresponding to 19.5 ppm is obtained.

INTRODUCCION

El hierro es uno de los minerales fundamentales para el buen funcionamiento de nuestro organismo. Por ello, un déficit del mismo podría acarrear graves consecuencias para la salud. Además de complementos vitamínicos, la ingesta de hierro a través de la dieta es otra de las fórmulas más comunes para combatir la anemia.

Además de tomar alimentos ricos en hierro (ya sean de origen vegetal o animal), hay que seleccionar también otros que favorezcan la absorción de

ese hierro. Por ejemplo, los cítricos y otros alimentos ricos en vitamina C ayudan a que el hierro se absorba mejor.

El hierro favorece una correcta respiración al facilitar el transporte de oxígeno a los tejidos y hace que la sangre circule a un ritmo adecuado. Sirve para activar el grupo de vitaminas B, y estimula la inmunidad y la resistencia física, ya que una de sus funciones principales es la de oxidar la glucosa para convertirla en energía. Además, es imprescindible para la formación de proteínas de los

músculos, las células rojas y los huesos. (1)

Un método muy sensible para la determinación del hierro se basa en la formación de un complejo rojo-naranja de hierro (II) con o-fenantrolina. La o-fenantrolina es una base débil y en disolución ácida, la principal especie es el ión fenantrolina, PhH+.

La reacción de formación del complejo se describe según la ecuación:

Fe2+ + 3PhH+ ↔ Fe (Ph) 3 2+ + 3H+

K= 2.5x106 a 25°C.

Previo al acomplejamiento, las soluciones de Fe deben ser tratadas con un reductor para asegurar que todo el hierro se encuentre como ión Fe+2. Para ello se emplea un exceso de hidroquinona o clorhidrato de Hidroxilamina en solución:

2Fe3+ + 2NH2OH + 2OH- ⇒ 2Fe2+ + N2

+ 4H2O

La formación cuantitativa del complejo se observa en el intervalo de pH 2-9. Se recomienda un pH próximo a 4 para evitar la precipitación de diversas sales de hierro como puede ser el fosfato. Una vez formado el color del complejo es estable durante largos períodos de tiempo. Se debe esperar 10 minutos para que se desarrolle la máxima intensidad de color antes de realizar la medición de la absorbancia. La lectura de la absorbancia se realiza en el intervalo de 500 a 520 nm.

Determinados iones interfieren en el análisis del hierro, y por tanto, no interesan que estén presentes. Estos generalmente comprenden iones coloreados, la plata y el bismuto que precipitan con el reactivo y el cadmio, mercurio y zinc que forman complejos solubles incoloros con el reactivo y rebajan la intensidad del color. En ciertas condiciones el molibdeno, tungsteno, cobre, cobalto, níquel y estaño pueden también interferir. (2)

La lenteja es un alimento con una alta concentración de nutrientes. Los hidratos de carbono son los más abundantes y están formados fundamentalmente por almidón. Sus proteínas vegetales, aunque en buena cantidad, son incompletas, puesto que son deficitarias en metionina (aminoácido esencial).

No obstante, si se combinan las lentejas con cereales como el arroz, alimento rico en dicho aminoácido, se convierten en proteínas de alto valor biológico, equiparable a las que aportan los alimentos de origen animal. El contenido en lípidos es muy bajo. El aporte de fibra, aunque importante, es también inferior al de otras leguminosas.

En cuanto a vitaminas, son ricas en B1, B3 y B6, y no lo son tanto en ácido fólico. Abunda el zinc y el selenio, pero sobre todo en hierro. El selenio es un mineral antioxidante que protege a las células del organismo humano de la oxidación provocada por los radicales libres.

Una característica común a todas las leguminosas es la presencia en las raíces de unos nódulos que encierran bacterias del género Rhizobium, capaces de transformar el nitrógeno atmosférico, que las plantas no pueden utilizar, en nitrógeno orgánico (nitrato), que sí pueden utilizar. Por ello, las leguminosas son ricas en proteínas, nutriente que contiene moléculas de nitrógeno en su composición. A menudo se plantan legumbres con el fin de reponerlo.

MATERIALES Y METODOLOGIA

Disolución de las cenizas y Preparación

de la muestra problema (MP).

A las cenizas añadir 2 mL de HCl concentrado

hasta disolver, posteriormente filtrar

Realizar 2 o 3 lavados al Beaker que contiene la solución de cenizas y

depositar en un balón de 25 mL.

Preparación de los patrones

A partir de una solución madre a 200

ppm

De los patrones preparados tomar, de cada uno, alícuotas de 0,5 mL y depositar en

tubos de ensayo

Tomar 0,5 mL de Agua destilada y depositar en un

tubo de ensayo.

Aforar con agua destilada

Tomar 0,5 mL de esta solución y depositar

en un tubo de ensayo.

Adicionar 0,25 mL de Clorhidrato de

Hidroxilamina, 2 mL de Acetato de Sodio y 2,5 mL Ortofenantrolina (en

este orden estricto).

Adicionar 0,25 mL de Clorhidrato de

Hidroxilamina, 2 mL de Acetato de Sodio y 2,5 mL Ortofenantrolina (en

este orden estricto).

Preparación del Blanco

Hacer barrido espectral y determinar longitud de

onda de trabajo

Tomar en balón de 5mL: 0,5; 1,5; 2,5;

3,5; 5 mL de la muestra anterior y

aforar.

CALCULOS

Preparación de patrones

A partir de la solución madre a 200 ppm se preparan los siguientes patrones:

C1V1=C2V2

C1 = 100 mg/L

C2 = 10 mg/L

V2 = 5 mL

V1 = V 2∗C2C1

V1 = 5mL∗10mg /L100mg /L

V1 = 0,5 mL

Así sucesivamente con cada uno de los patrones

Tabla 1. Concentración y volumen de las soluciones patrón a preparar a partir de la solución estándar de Hierro.

Concentración (mg/L)

Volumen (mL)

0 010 2540 170 1,75

100 2,5130 3,25

RESULTADOS

Determinación de longitud de onda de trabajo

Por medio de un barrido espectral se determinó la longitud de onda de trabajo para el desarrollo de la curva de calibración del Hierro (510 nm)

Tabla 2. Datos para la curva de calibración del Hierro.

Concentración

(mg/l)

Absorbancia MTC

0 0,003 0,006 0,004 0,004

10 0,0070

0,0078

0,0076

0,0074

40 0,059 0,058 0,059 0,0586

70 0,071 0,0709

0,0708

0,0709

100 0,1264

0,1263

0,1263

0,1263

130 0,1784

0,1784

0,1787

0,1785

Mp1 -0,021

-0,021

-0,022

-0,0213

Mp2 -0,018

-0,017

-0,019

-0,018

Mp3 0,178 0,179 0,177 0,178

r2= 0,975

Y = 0,0013X + 0,0025

X1 = −0,0213−0,0025

0,0013=18,30%

X2= −0,018−0,0025

0,0013=15,76%

X3= 0,178−0,0025

0,0013=13,5%

Adicionar 0,25 mL de Clorhidrato de Hidroxilamina, 2 mL de Acetato de Sodio y 2,5 mL Ortofenantrolina (en este

orden estricto).

Leer A en el espectrofotómetro a la longitud de onda hallada y

hacer curva de calibración para el Hierro.

Leer A en el espectrofotómetro a la longitud de onda hallada para la

MP.

0 50100

1500

0.050.1

0.150.2

C.C Hierro

Series2Linear (Series2)

Concentración (mg/L)

Abso

rban

cia

Fig. 1. Curva de calibración para el Hierro.

Tabla 3. Datos arrojados para la muestra problema.Muestra

(lentejas)Absorbancia (mtc)

Concentración (mg/L)

1 -0.0213 18,302 -0,018 15,76

3 0,178 13,5

ANALISIS DE RESULTADOS

El barrido espectral realizado para determinar la longitud de onda de trabajo arrojo como resultado 510 nm, correspondiente al intervalo establecido teóricamente que oscila entre los 500 nm y 550 nm, longitudes de onda apropiadas para trabajar en el Ultravioleta Visible.

Se evidencio el fundamento del orden estricto para adicionar cada uno de los reactivos utilizados, este orden con el fin de generar primero que todo estabilidad en la solución de trabajo y segundo un color característico que pueda ser captado por el espectrofotómetro, es decir en el Ultravioleta Visible.

De acuerdo a lo establecido teóricamente en donde se reporta que la concentración de Hierro en lentejas oscila entre 10 ppm – 100 ppm, se evidencia que el contenido de hierro presente en este producto analizado es bajo (18,30 ppm), por lo que se puede inferir que el producto cuenta con los

requerimientos nutricionales esperados y necesarios para los consumidores.

El valor negativo de la absorbancia de 2 de las 3 muestras problema puede inferir en que el blanco posiblemente está absorbiendo más que las muestras problemas y por esto arrojo este valor en el momento del analisis de la absorbancia en el equipo, pero también se pudo haber debido a que tal vez hallan habido errores a la hora de la preparación de la muestra.

En cuanto a la curva de calibración se tomó una concentración de valor 0 como valor del blanco ya que los valores que manejábamos no cubrían la muestra problema

CONCLUSIONES

El desarrollo de nuevas metodologías instrumentales ha facilitado el análisis de algunos compuestos presentes en diferentes matrices, permitiendo obtener resultados mucho más seguros y verídicos.

Para el adecuado desarrollo de la técnica utilizada durante el avance de la práctica es necesario tener en cuenta diferentes variables que podrían alterar los resultados como lo son el pretratamiento de la muestra, la temperatura, la adición de reactivos y su concentración, asegurando con el control de estas un adecuado análisis con ayuda de técnicas instrumentales apropiadas.

Existen otros métodos adecuados para el análisis de elementos traza como lo son la volumetría, la gravimetría, electro gravedad y colorimetría, a pesar de que estos métodos son muy exactos y precisos es difícil implementarlos, por lo que se determinó otro método de análisis que fuera más factible y cumpliera con los mismos requisitos de exactitud y precisión necesarios para un correcto análisis.

BIBLIOGRAFIA

(1). ABC, Sevilla digital; Alimentos ricos en Hierro; http://sevilla.abc.es/tusrecetas/reportajes/salud-y-alimentos/alimentos-ricos-en-hierro.html

(2). Guía de análisis mediante métodos de espectrometría molecular en el UV-Visible; Determinación de Hierro como complejo con O-Fenantrolina; Universidad central de Venezuela; http://www.ciens.ucv.ve:8080/generador/sites/LIApregrado/archi

vos/Guia%20Foto%20Modificacion%20mayo%202013-2.pdf