MATEMÁTICAS PARA QUESEROS-8

En la determinación analítica del contenido de caseína en la leche empleando el método publicado anteriormente en este blog (ver entrada del 24/2/2014, 5:26 horas) se cuantifica la cantidad de proteína tras su precipitación a pH igual a 4,6, expresada en porcentaje en peso, aplicándose el correspondiente factor de corrección.

-Concepto: Primeramente, se determina el nitrógeno total de la leche empleando el método de Kjeldahl (ver entrada del 21/2/2014, 4:25 horas). A continuación, se precipita la caseína con una solución tampón acético-acetato y se filtra, determinándose seguidamente la cantidad de nitrógeno del filtrado. Se debe realizar siempre un ensayo en blanco para comprobar los reactivos que precipitan la caseína, añadiendo agua destilada en vez de leche.

-Expresión numérica: Una vez calculados los porcentajes de nitrógeno total de la leche y del nitrógeno del filtrado (nitrógeno no caseínico), con tres cifras significativas, se calcula la cantidad de caseína por diferencia entre ambos porcentajes (% en peso), utilizando el mismo factor de conversión que en la fórmula de la proteína, mediante la siguiente expresión:

porcentaje de caseína = 6,38 (multiplicar) |NT (restar) NNC|

siendo estos valores los siguientes:

NT = porcentaje, en gramos, de nitrógeno total de la leche analizada.
NNC = porcentaje, en gramos, de nitrógeno no caseínico del filtrado.
Factor de conversión (de nitrógeno total a proteínas) = 6,38.

-Recomendaciones: La cifra obtenida en la determinación del NNC debe corregirse de acuerdo con el volumen del precipitado, multiplicando el valor obtenido por 0,994. Los reactivos y soluciones utilizadas en este análisis no deben contener sustancias nitrogenadas. La homogeneización previa de la muestra de leche debe ser correcta para la obtención de resultados fiables. Para que los valores obtenidos por este procedimiento sean válidos la diferencia entre los resultados de dos análisis repetidos no sobrepasará el 0,04% de caseína. En el caso de emplear el procedimiento descrito en muestras de leche desnatada el factor de corrección será diferente. 

José Luis Ares (docente)

MATEMÁTICAS PARA QUESEROS-7

En la determinación analítica del contenido de proteínas de la leche empleando el método publicado anteriormente en este blog (ver entrada del 21/2/2014, 4:25 horas) se halla la cantidad de nitrógeno, expresado en porcentaje en peso, aplicándose el correspondiente factor de corrección.

-Concepto: La determinación del nitrógeno total de la leche se realiza empleando el método de Kjeldahl, que consiste en tratar la muestra con ácido sulfúrico en presencia de óxido de mercurio como catalizador, con objeto de transformar las sustancias nitrogenadas en nitrógeno amoniacal, que es liberado por la adición de hidróxido sódico, y tras su destilación, se recoge en una solución de ácido bórico, procediendo seguidamente a la valoración del amoníaco con ácido clorhídrico. Se debe realizar siempre un ensayo en blanco, añadiendo agua destilada en vez de leche.

-Expresión numérica: Los contenidos de nitrógeno total y proteínas de la leche se suelen calcular en porcentaje (% en peso) mediante las siguientes expresiones:

porcentaje de nitrógeno total = 1,40 (multiplicar) N (multiplicar) |V1 (restar) V0| (dividir) P

porcentaje de proteínas = 1,40 (multiplicar) N (multiplicar) |V1 (restar) V0| (multiplicar) 6,38 (dividir) P

siendo estos valores los siguientes:

N = normalidad del ácido clorhídrico.
V1 = volumen, en mililitros, de ácido clorhídrico utilizado en la determinación analítica.
V1 = volumen, en mililitros, de ácido clorhídrico utilizado en el ensayo en blanco.
P = peso, en gramos, de la cantidad de muestra de leche utilizada en la determinación analítica.
Factor de conversión (de nitrógeno total a proteínas) = 6,38.

-Recomendaciones: Los reactivos y soluciones utilizadas en este análisis no deben contener sustancias nitrogenadas. La homogeneización previa de la muestra de leche debe ser correcta para la obtención de resultados fiables. Durante el proceso de destilación hay que evitar la formación de espuma. Para que los valores obtenidos por este procedimiento sean válidos la diferencia entre los resultados de dos determinaciones repetidas no sobrepasará el 0,005% de nitrógeno.

José Luis Ares (docente)

MATEMÁTICAS PARA QUESEROS-6

En la determinación gravimétrica del contenido de materia grasa de la leche empleando el método publicado anteriormente en este blog (ver entrada del 19/2/2014, 4:39 horas) se realiza la extracción de la grasa de una solución alcohólica-amoniacal mediante el uso de éter etílico y éter de petróleo, la consiguiente evaporación de los disolventes y el pesado del residuo final.

-Concepto: La extracción de la grasa de la leche requiere una correcta homogeneización de la muestra, así como la realización de un ensayo en blanco siguiendo el procedimiento ya indicado. Para que se considere correcto el resultado del ensayo en blanco no deberá exceder de 0,5 miligramos. Si la materia extraída es totalmente soluble en éter de petróleo, la masa de materia grasa será igual a la diferencia entre las pesadas efectuadas, con una aproximación de 0,1 mg. 

-Expresión numérica: El contenido de grasa extraída de la leche se puede calcular en peso (gramos) o en porcentaje (% en peso) mediante las siguientes expresiones:

gramos de materia grasa = |M1 (restar) M2| (restar) |B1 (restar) B2|

porcentaje de materia grasa = 100 (multiplicar) |M1 (restar) M2| (restar) |B1 (restar) B2| (dividir) S

siendo estos valores los siguientes:

M1 = masa, en gramos, del matraz M, que contiene la materia grasa después de desecar hasta peso constante.

M2 = masa, en gramos, del matraz M, sin materia grasa, o en el caso de presencia de materias insolubles, después de extraer completamente la materia grasa.

B1 = masa,, en gramos, del matraz B, del ensayo en blanco, después de desecar hasta peso constante.

B2 = masa, en gramos, del matraz B, o en el caso de presencia de materias insolubles, después de extraer completamente la materia grasa.

S = masa, en gramos, de la cantidad de muestra de leche utilizada en la determinación analítica.

-Recomendaciones: Los valores obtenidos por este procedimiento serán válidos si la diferencia entre los resultados de dos determinaciones repetidas, hallados en pruebas simultáneas o realizadas una inmediatamente después de otra, por el mismo analista o técnico de laboratorio, no sobrepasa los 0,03 gramos de materia grasa de 100 gramos de producto analizado.

José Luis Ares (docente)

LABORATORIO: CALCIO EN LECHE-1

Continuando con los métodos oficiales de análisis de los productos lácteos, se expone seguidamente la metodología analítica para la determinación del contenido de calcio en la leche.

Principios y fundamentos metodológicos.

Se entiende por contenido en calcio de la leche la cantidad total de calcio, expresada en porcentaje en peso, y determinada por el procedimiento expuesto a continuación, que corresponde a la norma FIL-36: 1966 de la Federación Internacional de Lechería (FIL). Este método se aplica a todas las leches líquidas normales, así como a las leches reconstituidas por dilución o disolución de leches concentradas o de leches desecadas.
El calcio total presente en la muestra se lleva a disolución por precipitación de las materias proteicas de la leche mediante el ácido tricloroacéico, el calcio contenido en el filtrado es precipitado bajo forma de calcio oxalato, que se separa por centrifugación y se valora con potasio permanganato.

Material y aparatos utilizados.
-Balanza analítica.
-Matraz aforado de 50 ml.
-Pipeta para leche de 20 ml.
-Papell de filtro sin cenizas para filtración lenta.
-Centrífuga que pueda desarrollar una aceleración de 1.400 g (aceleración de la gravedad).
-Tubos de centrífuga, cilíndricos, con fondo redondo de 30 ml, aproximadamente, y marcados a 20 ml.
-Pipetas de 2 y 5 ml.
-Dispositivo de sifón por succión, provisto de un tubo capilar.
-Baño de agua, a temperatura de ebullición.
-Bureta graduada.

Reactivos necesarios.
-Ácido acético glacial (PA).
Ácido sulfúrico al 96% (PA).
-Ácido tricloroacético solución al 20% (p/v).
-Agua destilada (PA).
-Alcohol etílico del 96% (v/v).
-Amonio hidróxido al 25% (en NH3).
-Amonio oxalato 1-hidrato (PA).
-Potasio permanganato 0,05 N.
-Rojo de metilo, indicador de pH.

Todos los reactivos deben de ser puros para el análisis (PA).
Se utiliza el ácido tricloroacético en solución al 20% (p/v), o bien se prepara a partir del ácido tricloroacético en solución acuosa al 12% (p/v), usando el ácido tricloroacético en solución al 20% (p/v), y se diluye convenientemente.
El amonio oxalato 1-hidrato (PA) se prepara en solución acuosa saturada en frío.
El rojo de metilo se prepara en una solución al 0,05% (p/v) en alcohol etílico al 96% (v/v).
El ácido acético se usa en una solución acuosa al 20% (v/v), a partir de ácido acético glacial (PA), y diluyendo convenientemente.
En cuanto al empleo del amonio hidróxido, en primer lugar, se prepara en una solución acuosa obtenida mezclando volúmenes iguales de amonio hidróxido al 25% (en NH3) y de agua destilada (PA). Y posteriormente, se diluye esta solución acuosa a partir de 2 ml de amonio hidróxido al 25% con agua destilada hasta alcanzar un volumen de 100 ml.
El ácido sulfúrico al 96% se prepara en una solución acuosa añadiendo 20 ml de ácido sulfúrico del 96% (PA) a 80 ml de agua destilada (PA).
Para preparar el potasio permanganato 0,02 N se introducen, en un matraz aforado de 250 ml, un volumen de 100 ml de potasio permanganato 0,05 N; a continuación, se diluye y se enrasa con agua destilada (PA), determinándose finalmente el factor de la solución 0,02 N resultante.

Procedimiento analítico.
1.Preparación de la muestra: Antes del análisis, atemperar la muestra a 20 ± 2 ºC, y mezclar con cuidado; en el caso de no obtenerse una dispersión homogénea de la materia grasa, se recomienda calentar lentamente la muestra a 40 ºC, mezclar suavemente y dejar enfriar a 20 ± 2 ºC.
2.Defecación de la muestra: En un matraz aforado de 50 ml pesar exactamente alrededor de 20 g de leche, con una aproximación de 10 mg. Añadir poco a poco mientras se agita una solución acuosa de ácido tricloroacético al 20% (p/v), completando con este reactivo hasta los 50 ml. Agitar fuertemente durante algunos segundos, y dejar reposar 30 minutos. Filtrar sobre papel de filtro sin cenizas. El filtrado obtenido debe ser límpido.
3.Precipitación del calcio en forma de oxalato y separación del oxalato: En un tubo de centrífuga cilíndrica, de fondo redondo, se introducen 5 ml del filtrado límpido, y seguidamente 5 ml de ácido tricloroacético al 12%, 2 ml de una solución acuosa saturada de amonio oxalato 1-hidrato (PA), 2 gotas de solución alcohólica de rojo de metilo, y 2 ml de ácido acético al 20%. Mezclar mediante agitación circular y añadir poco a poco solución de amonio hidróxido al 25% (en NH3) hasta conseguir una coloración amarillo pálido; después, se añaden algunas gotas de ácido acético al 20% hasta coloración rosa. Dejar reposar durante 4 horas a la temperatura ambiente. Diluir hasta 20 ml con agua destilada (PA), y centrifugar 10 minutos a 1.400 g. Mediante un dispositivo de succión, decantar el líquido límpido sobrenadante. Lavar las paredes del tubo de centrifugación (sin remover el depósito de calcio oxalato) utilizando 5 ml de solución de amonio hidróxido diluido siguiendo el segundo paso expuesto en el apartado correspondiente (reactivos necesarios). Centrifugar 5 minutos a 1.400 g, decantar el líquido sobrenadante mediante el dispositivo de succión, y realizar tres lavados sucesivos.
4.Valoración del oxalato: Después de haber extraído el agua del último lavado mediante el uso del sifón, se añaden 2 ml de solución acuosa de ácido sulfúrico, y 5 ml de agua destilada sobre el precipitado de calcio oxalato. Poner el tubo en baño de agua hirviendo y, una vez que el oxalato esté completamente disuelto, se procede a valorar con solución de potasio permanganato 0,02 N, hasta conseguir una coloración rosa persistente, manteniendo la temperatura durante la valoración por encima de los 60 ºC.
5.Ensayo en blanco: Efectuar un ensayo en blanco con todos los reactivos descritos, excepto que se sustituye la muestra de leche por 20 ml de agua destilada (PA).

Expresión de los resultados.

El contenido de calcio en la leche se calcula mediante las fórmulas siguientes:

Contenido en calcio (en %) = 0,0004 x (V - v) x K x 1.000/ P = 0,4 x (V - v) x K/ P
teniendo en cuenta la siguiente nomenclatura:

V = volumen en ml de MnO4K (0,02 N) gastados en la valoración de la muestra.
v = volumen en ml de MnO4K (0,02 N) gastados en el ensayo en blanco.
P = peso en gramos de la muestra inicial (alrededor de 20 g).
K = coeficiente de corrección del volumen del precipitado resultante de la precipitación tricoloroacética. Según el tipo de leche analizada este coeficiente tiene distintos valores numéricos:

K = 0,972, para muestras de leche entera (de 3,5 a 4,5% de materia grasa).
K = 0,976, para leche con 3% de grasa.
K = 0,980, para leche con 2% de grasa.
K = 0,985, para leche con 1% de grasa.
K = 0,989, para leche desnatada.
La diferencia entre los resultados de dos determinaciones efectuadas simultáneamente o una inmediatamente después de otra por el mismo analista, no debe ser mayor de 0,002 g de calcio por 100 g de leche.

Referencias.

-Norma Internacional FIL-IDF 36: 1966.

-Métodos Oficiales de Análisis en Alimentaria: Leche y Productos Lácteos. Montplet & Esteban, 1987.

José Luis Ares Cea (coordinador de la Planta Piloto de Lácteos, Consejería de Agricultura y Pesca)