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DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE AZÚCAR EN UNA BEBIDA EMPLEANDO POLARIMETRÍA

RESUMEN

Se determinó la concentración presente en dos distintos tipos de refrescos transparentes por medio de polarimetría, con el método de adiciones patrón, la concentración obtenida fue de 0.86 g/ml y 1 g/ml, valor que está muy próximo a lo reportado en la etiqueta del refresco Los azúcares comunes, como la glucosa y la sacarosa, contienen carbonos asimétricos y, por lo tanto, sus disoluciones presentan actividad óptica.Se puede estimar el contenido de azúcar . Así como también se obtuvo la medición de la desviación de esta luz polarizada de la sacarosa. Sustancia que será nuestra solución madre y de la cual partiremos para realizar disoluciones más y obtener la cantidad de azúcar que posee. Dichos datos obtenidos se compararon con lo que se obtuvieron teóricamente por medio de los cálculos realizados. ABSTRACT

The concentration present in two different types of transparent soft drinks was determined by means of polarimetry, with the method of standard additions, the concentration obtained was 0.86 g /ml and 1 g/ml , a value that is very close to that reported on the label of soda Common sugars, such as glucose and sucrose, contain asymmetric carbons and, therefore, their solutions have optical activity. The sugar content can be estimated. As well as measuring the deviation of this polarized light from sucrose. Substance that will be our stock solution and from which we will start to make further solutions and obtain the amount of sugar it has. These data obtained were compared with what was theoretically obtained through the calculations performed. INTRODUCCIÓN Las sustancias ópticamente activas son aquellas que hacen rotar el plano de la luz polarizada y éstas pueden ser desviadas hacia la derecha o izquierda con un determinado ángulo; las sustancias que desvían la luz en sentido de las manecillas del reloj son llamadas dextrógiro (+) y por otro lado las que giran en dirección contrarias son llamadas levógiras(-). La sacarosa forma parte de los disacáridos, está compuesta por una molécula de D- glucosa y una de D-Fructosa, unidas mediante enlace O-glucosídico. Frente a la luz polarizada la sacarosa tiene un comportamiento dextrógira al igual que la D-glucosa, pero la fructosa es levógira. Si esta se hidroliza la sustancia quedará como levógira, se le denomina como azúcar invertido. En la química existen diferentes nomenclaturas para las estructuras como la nomenclatura D/L que significa dextrógira o levógira, esta consiste en que el enantiómero contiene un carbono asimétrico y contiene dos formas estereoisomería y no son superponibles. En la R/S se utiliza la R(rectus) si la estructura gira en sentido de las manecillas del reloj, en s (siniestro) si gira en dirección contraria, este se identifica superponiendo el grupo de menor prioridad se encontrará atrás y el grupo funcional de mayor prioridad será el que sobresale. Para las posiciones alfa está se referirá a el primer átomo unido a el grupo funcional y por otra parte la posición beta a el segundo átomo. Todos los diastereoisómeros son ópticamente activos, no tienen la misma respuesta ni la misma excitación a la cierta longitud de onda pero los puedes diferenciar.

Un compuesto meso es aquel que aunque contienen carbonos asimétricos es AQUIRAL, por lo que su imagen especular es el mismo compuesto, carece de actividad óptica a pesar de contener centros estereogénico; Los compuestos meso contienen un plano de simetría que divide la molécula en dos, de tal forma que una mitad es la imagen especular de la otra. El ojo humano no está diseñado para distinguir luz polarizada de luz no polarizada las ondas que caen sobre la retina del ojo, a determinados límites no producen impresión visual, nuestros ojos son sensibles a la polarización. La luz polarizada crea un dibujo modelo muy débil cerca del campo visual, que se llama cepillo de Haidinger. Este dibujo es muy difícil de ver, pero supuestamente con la práctica uno puede aprender a descubrir la luz polarizada a simple vista. La luz polarizada puede ser definida como un conjunto de ondas luminosas que vibran todas ellas en un solo plano, mientras que en la luz no polarizada el plano de vibración varía rápidamente, a razón de cien millones de veces por segundo, quiere decir que éstas ondas son muy superiores a las que la retina del ojo puede captar como la luz no polarizada (luz normal) Para cuantificar azúcares se puede realizar con muchos métodos diferentes, los más usados Son: ● Determinación de azúcares por la Medición de los grados Brix. ● Se puede usar en jugos de frutas y bebidas azucaradas. ● Se mide con un refractómetro. Los grados Brix corresponden al porcentaje de sólidos solubles presentes en el jugo de fruta. Este valor Indica la cantidad de azúcares presente en jugos de frutas y bebidas de Frutas azucaradas. ● Así por ejemplo, un jugo que tenga 15 grados Brix, significa que tiene 15 g de azúcares + 85 g de agua. ● Este método se usa mucho en la industria y es importante para cada Producto validar la correlación entre este método y el método de HPLC O el método del DNS según el caso, así el control rutinario se puede Hacer con Grados Brix, y si hay dudas o cambio de fórmula se Corrobora con la técnica del DNS o HPLC según corresponda ● Azúcares por HPLC perfil de azúcares y por Sumatoria se obtiene los azúcares totales Determinación de azúcares por HPLC Perfil de Az. ● El método se basa en la extracción de los azúcares presentes en la Muestra con una mezcla etanol: agua proporción 1:1 y posterior Determinación por HPLC, utilizando acetonitrilo y detector IR (HPLC-IR) ● Este método permite separar y cuantificar los azúcares 1. Fructosa 2. Glucosa 3. Sacarosa 4. Maltosa 5. Lactosa Y por sumatoria de estos se obtiene los azúcares totales En este método hay que tener la precaución de usar columnas nuevas, Para evitar las interferencia que se producen por ej. Por la presencia de Polioles es importante conocer la cantidad de azúcar que contiene un producto para mantener una dieta balanceada así como para la prevención y control de enfermedades relacionadas con esta, como la diabetes y la obesidad. Mediante la siguiente práctica se comprender el efecto de la desviación sobre un plano de luz polarizada que tienen las sustancias ópticamente activas, determinando el valor de rotación específica de la sacarosa así como la concentración de azúcar de algunos refrescos de consumo comercial.

EXPERIMENTACIÓN Materiales, Reactivos, Equipo y Muestras: ● ● ● ● ● ●

Vaso de Precipitado de 50 mL Matraces Aforados de 10 mL Pipetas Graduadas de 5 y 10 mL Termómetro Agitador Magnético Sacarosa de grado reactivo

● ● ● ● ●

Polarímetro Balanza analítica Azúcar Refinada. Refresco de Color Transparente. Refresco de Dieta Color Transparente

METODOLOGÍA Ajuste a 0 del Polarímetro con Agua como Blanco: Se encendió el polarímetro para preparar la lámpara de Sodio y se llenó la celda con agua destilada y al cerrarla (de tal manera que no se llegue a tocar las partes donde pasa la luz) se aseguro que no existieran fugas ni burbujas que se interpongan en la medición. Ajustar la escala del micrómetro a 0 grados, mirar por el analizador y girar la perilla de control hasta que la intensidad luminosa sea la mínima. Curva de sacarosa en función de la rotación óptica: En un vaso de precipitado de 50 mL preparar una disolución concentrada de sacarosa a 24% (m/v) y aforar a 16%M, 12%M, 8%M y 0%M; Tal y como se muestra en la Tabla 1. 1. Agitar las soluciones hasta homogeneizar y empezar la medición de menor a mayor concentración. 2. Llenar la celda con la disolución, asegurarse de que no haya fugas, ni burbujas que obstruyan el paso de luz, colocar la celda en el polarímetro y cerrar la tapa. 3. Observar a través del analizador si hubo o no un cambio en la intensidad luminosa, Girar la perilla de control al sentido de las manecillas del reloj hasta que se iguale al mínimo de la intensidad luminosa, anotar el ángulo que nos da la escala del micrómetro y reajustar el polarímetro a 0. Concentraciones de azúcar en bebidas (Refrescos Transparentes): Para realizar esta medición se debe tomar en cuenta las siguientes consideraciones: 1. Con un Agitador Magnético desgasificar las bebidas hasta que ya no hayan burbujas. 2. Las celdas deben enjuagarse al menos 2 veces con agua destilada. Repetir los pasos 1 a 3 mencionados anteriormente en la medición de la curva de sacarosa. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Tabla 1. Disoluciones de Sacarosa Tubo

Disolución Concentrada (mL)

Agua (mL)

Volumen Total (mL)

Sacarosa (g/100 mL)

Blanco

0

0

25ml

0

1

8

16

25ml

8

2

13

11

25ml

12

3

17

7

25ml

16

4

21

3

25ml

20

5

24

0

25ml

24

Una vez preparadas las soluciones patrón, se disolvieron para realizar las mediciones de rotación. Posteriormente midió la señal de cada sistema y se construyó la curva de calibración. Las muestras problemas, se prepararon tomando x ml de la disolución y de un refresco respectivamente, de tal manera que las concentraciones se pudieran estimar por interpolación de la curva de calibración, estas cantidades se aforaron con 25 ml de agua. Valores teóricos de la sacarosa Los valores teóricos de la sacarosa se obtuvieron a partir del despeje de la siguiente fórmula λD [ α ]❑20 ° =

[α ]|❑❑| (C)( I )

a la siguiente fórmula

Cálculo de valores teóricos concentración de sacarosa

por

λD [ ] ❑20° ( C) (I) [ α ] ❑¿

|¿|= α

Valores obtenidos en el polarímetro por concentración de sacarosa

8%: (66.5)(0.08)(1.1)=5.85

8%: 6.3

12%: (66.5)(0.12)(1.1)=8.77

12%:7.9

16%: (66.5)(0.16)(1.1)=11.70

16%:10.4

20%: (66.5)(0.20)(1.1)=14.63

20%: 13.1

24%: (66.5)(0.24)(1.1)=17.55

24%: 16.55

siendo X= seria el ángulo de rotación de la sustancia Y= la concentración de azúcar en la sustancia Tabla 2. Valores de los refrescos obtenidos por el polarímetro Refresco

Ángulo 8

Temperatura C°

Sprite

73.15

18°

Jarrito de Limón

62.95

19°

Concentración de azúcar en los refrescos concentración de sacarosa en Sprite según el ángulo de rotación: Los valores teóricos de la sacarosa se obtuvieron a partir del despeje de la siguiente fórmula ❑|¿| [α ]|❑❑| [α ] λD λD [ α ]❑20 = a la siguiente fórmula C = [ α ]❑20° (I ) ° (C)( I ) ¿ C=

73.15 (66.5 )( 1.1)

C = 1g/ml

concentración de sacarosa en Jarrito de limón según el ángulo de rotación: C=

62.95 (66.5 )( 1.1)

C = 0.86 g/ml

Los resultados obtenidos experimentalmente como teóricamente se han comparado y se observa que aunque son parecidos no son exactos. Estos resultados puede ser causa de

factores que afectan la polarización de dichas sustancias. Como el no llenar completamente el tubo y dejar burbujas , ya que la presencia de estas, da como consecuencia un mal enfoque y por lo tanto un error en la observación del ángulo de rotación . La temperatura debe ,mantenerse en su rango de 20ºC , si esta bajo o aumenta considerablemente afecta el ángulo de rotación obtenido. Y por ende afecta la concentración de azúcar y su resultado no es preciso. CONCLUSIONES Como resultado de este procedimiento podemos definir la polarimetría como una técnica que sirve para analizar sustancias ópticamente activas, es decir, la medición del giro que ocasiona al plano de vibración de un rayo de luz polarizada. Cuando un rayo polarizado atraviesa ciertas sustancias, ocurre una interacción entre las radiaciones y las moléculas de la sustancia ocasionando un giro del rayo fuera de su plano de oscilación. Por lo tanto las sustancias ópticamente activas son aquellas que hacen que este plano gire. Sin embargo , este procedimiento no solo tiene esa aplicacion , como bien se determinó , podemos calcular la concentración de azúcar que posee cualquier sustancia de interés. ANEXO A: Tabla 3. Rotación específica de algunos azúcares Sustancia

[a]20D

Glucosa

+52,7

Fructosa

-90,72

Sacarosa

+66,5

Lactosa

+52,53

Galactosa

+83,88

Maltosa

+138,3

BIBLIOGRAFÍA Moléculas.derechas,e.izquierdas-Revista-Ciencias.(n.d.). https://www.revistaciencias.unam.mx/es/175-revistas/revista-ciencias-27/1623-moléculasderechas-e-izquierdas.html Gómez, M. (2008). Sustancias ópticamente activas. El Rincón de La Ciencia, 47, 2–6. https://doi.org/1579-1149 Dolores del Carmen Huacuz Elias, Facultad de Biología, U. (2008). Pagina nueva 1. Programa de manejo y conservación de Ambystoma dumerili, el achoque del lago de Pátzcuaro. http://ovillano.mayo.uson.mx/Estructurasmeso.htm...