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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGÍA
QUÍMICA Y FUNCIONALIDAD DE LOS
ALIMENTOS
PRÁCTICA 1
DETERMINACIÓN DE HUMEDAD POR EVAPORACIÓN Y POR EL
MÉTODO DE BIDWELL
1. OBJETIVOS
a) Conocer los fundamentos de métodos de laboratorio de determinación de
humedad: evaporación (estufa), termobalanza y Bidwell.
b) Aplicar estos métodos en la determinación de humedad de dos tipos
diferentes de alimentos.
c) Distinguir los casos en los cuales debe emplearse cada método.
d) Evaluar las ventajas y desventajas de cada una de las técnicas.
2. INTRODUCCIÓN
El agua es una sustancia ubicua, abundante y es la única que se encuentra en
los tres estados físicos en el planeta Tierra. Es un compuesto esencial para
todos los procesos de los seres vivos, pues es el dispersante universal de
compuestos inorgánicos y orgánicos, vehículos de nutrimentos y sustancias
catabólicas, reactante y medio para reacciones, estabilizador tanto de la
temperatura corporal como de la conformación de biopolímeros y facilitador del
comportamiento dinámico de las macromoléculas, incluyendo catalíticas.
El agua presenta características físicas inusualmente elevadas (puntos de fusión
y ebullición, conductividades térmica y eléctrica, constante dieléctrica, etc.) en
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QUÍMICA Y FUNCIONALIDAD DE LOS ALIMENTOS
comparación con otros hidruros, debido a la estructura molecular en forma de V
y a la polaridad del enlace O-H. Lo cual permite fuertes asociaciones entre las
moléculas del agua conocidas como puentes de hidrógeno.
Al ser el componente mayor de gran número de alimentos y determinar las
propiedades organolépticas (apariencia, sabor y textura) y la susceptibilidad al
deterioro por reacciones químicas, enzimáticas de los propios alimentos y de los
microorganismos, es muy importante su cuantificación. Dentro del grupo
alimentos con bajo contenido de humedad (<0.5%) están los aceites, grasas,
azúcar y sal. Una ligera mayor cantidad de agua (2-5%) presentan leches y
chocolates en polvo, rodajas de manzana deshidratadas, ciruela pasa, frutas
secas (nueces, almendras, avellanas, cacahuates, etc.) y algunas galletas. Los
granos secos de los cereales y sus productos intermedios y finales (pastas,
galletas saladas y cereales para desayuno) contienen entre el 7 y 13% de
humedad. En cambio los productos de panificación, quesos maduros, embutidos
secos, miel y orejones alcanzan porcentajes del 20 al 50%. La carne de los
animales terrestres contiene 70 a 75% de humedad, mientras que los pescados
tienen un poco más (75-85%). Cantidades elevadas de agua (80-96%) presentan
las verduras y frutas. Entre mayor sea la cantidad de humedad en los alimentos
más propensos serán al deterioro. Sin embargo, la cantidad de humedad no da
una idea completa sobre la relación existente con el deterioro, por lo tanto se
creo en 1944 y se emplea desde 1953 el concepto de actividad acuosa, Aw, el
cual implica una mayor relación del agua no sólo con la disponibilidad para las
reacciones de deterioro, sino también con su distribución y grado de unión con
los otros componentes que lógicamente modifican sus propiedades físicas.
Matemáticamente la Aw se expresa como la relación de la presión de vapor en
equilibrio del sistema (p) y la del agua pura a una misma temperatura (p o). Esto
significa el establecimiento del equilibrio entre el alimento y el medio ambiente y
a la humedad relativa entre cien. Alimentos con alto contenido de humedad
poseen un 95% del agua total en forma menos ligada y más disponible para
reacciones de deterioro, lo cual corresponde a 0.8-0.98 de Aw. Estos valores
descienden a <0.6 cuando los alimentos se deshidratan y son más estables.
El contenido de humedad de un alimento se puede determinar por métodos
directos e indirectos. Los primeros se basan en la remoción de agua y son los
siguientes:
Evaporación (método de estufa), destilación (Bidwell-Sterling), reacción química
(Kart Fisher), irradiaciones de microondas e infrarrojo. Los segundos cuantifican
una propiedad eléctrica como la conductancia o capacitancia, la cual está
determinada por la cantidad de agua en el alimento. Estas técnicas son ideales
para análisis de rutina por ser rápidos, pero son menos exactas que las directas.
En la técnica de estufa se calienta el alimento apara evaporar el agua
(correspondiente a la fracción menos ligada y más disponible para el deterioro
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del alimento) por ciertos periodos. Entre éstos se pesa la muestra. Una vez que
no haya variación del peso, se determina la cantidad de humedad por diferencia
de pesos de la muestra inicial (húmeda) y de la seca.
El método de Bidwell-Sterling comprende una destilación de la muestra húmeda
más un disolvente inmiscible en agua y de menor densidad como el tolueno o
benceno para productos termolábiles. Al tener diferentes puntos de ebullición un
disolvente arrastrara a otro durante la evaporación. Ambos líquidos se recolectan
en la trampa que es un tubo graduado, quedando el agua en la parte inferior.
3. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR
a)
Explicar el concepto de humedad en los alimentos y su importancia en
los seres vivos y la tecnología.
b)
Explicar la diferencia entre humedad y actividad acuosa de los
alimentos.
c)
Explicar los fundamentos de los diferentes métodos existentes para la
determinación del porcentaje de humedad en los alimentos.
d)
Explicar las ventajas y desventajas de cada uno de los métodos.
e)
Explicar un método para determinar actividad acuosa en alimentos.
4. MATERIALES Y REACTIVOS
Balanza analítica
Bomba de recirculación
Espátulas
Desecador
Estufa
Mangueras
Matraces balón de fondo plano
Parrilla o manta eléctrica
Perlas de ebullición
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Pesafiltros de boca ancha
Pinzas de sujeción
Pinzas para pesafiltros
Refrigerante
Trampas de Bidwell
Fruta fresca de temporada
Harina de cualquier cereal y de soya entera.
Tolueno o xileno
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5. DESARROLLO EXPERIMENTAL
5.1.
MÉTODO DE EVAPORACIÓN
a) Pesar 5g de harina homogeneizada en un pesafiltros previamente puesto
a peso constante.
b) Colocar el pesafiltros destapado en la estufa a 100-105°C durante 2
horas.
c) Taparlo y colocarlo en el desecador por 20 minutos para enfriarlo.
Pesarlo.
d) Repetir todos estos pasos hasta obtener peso constante (los números
enteros y por lo menos los tres primeros decimales deben coincidir).
Realizar la determinación por triplicado.
% Humedad = muestra húmeda (g) – muestra seca (g) x 100
muestra húmeda
5.2.
MÉTODO DE LA TERMOBALANZA
a) En el platillo de la termobalanza se colocan 10g de harina perfectamente
esparcida y se calibra a cero la escala.
b) Se enciende la termobalanza y cuando no exista variación en la posición
de la aguja se lee directamente el porcentaje de humedad en la escala.
Se realiza por triplicado.
En caso de emplear otra cantidad hacer el cálculo correspondiente.
5.3.
MÉTODO DE BIDWELL-STERLING
a) Colocar en el matraz de bola y fondo plano 3g de fruta, varias perlas de
ebullición y añadir 100 mL de tolueno o xileno.
b) Colocar el matraz sobre una parrilla y conectar la trampa de Bidwell en la
boca del matraz. Sujetar la trampa a un soporte universal por medio de
pinzas.
c) Colocar las mangueras al refrigerante y la inferior se conecta a la bomba
de agua circulante, mientras que la superior a la palangana con agua.
d) Calentar a ebullición a una velocidad de dos gotas por segundo hasta
recoger en la trampa el mayor volumen de agua; aumentándose la
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velocidad a 4 gotas por segundo. Al aparecer una capa clara de tolueno
en la parte superior de la trampa, continuar la destilación por 5 minutos
más.
e) Suspender el calentamiento, limpiar el refrigerante con tolueno y arrastrar
las gotitas de agua adheridas al refrigerante con un cepillo de nylon. Leer
el volumen de agua conectada con una precisión de 0.01 mL, y a
temperatura ambiente.
f) Lavar todo el equipo primero con agua y después con etanol;
posteriormente secar. Realizar la determinación por triplicado.
% Humedad = Agua extraída (g) x 100
muestra húmeda
donde:
Agua extraída de la fruta (g) = El volumen de la parte inferior de la trampa
6. INFORME DE RESULTADOS
a) Reportar en un cuadro la media de las determinaciones de cada método,
su desviación estándar y coeficiente de variación y de acuerdo a esto
discutir la reproducibilidad de los resultados, así como lo adecuado de las
determinaciones considerando sus fundamentos.
b) Comparar los resultados de humedad de la harina por los métodos de
estufa y termobalanza considerando los fundamentos de cada técnica.
c) Comparar los porcentajes de humedad de la harina y de la fruta con los
reportados en la literatura. Explicar posibles discrepancias.
d) Discutir las ventajas y desventajas de cada método.
e) Realizar observaciones y recomendaciones a la práctica.
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