Investigación - Sobre los grados Brix PDF

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Investigación química

Refractometria ¿En qué medida varían los grados Brix dependiendo de la variedad de las frutas?

Química NS

1. Introducción: Todas las frutas son dulces, ya que contienen azúcar en su interior. Este azúcar no es el azúcar que nosotros conocemos, el industrial, que ponemos en el café, sino que es un azúcar natural que se encuentra dentro de cada fruta. La técnica de la refractometría, nos permite ver la cantidad de azúcar, en concreto la sacarosa ( C12H22O11), que hay en cada fruta, mediante un experimento químico. El objetivo de mi investigación es determinar la concentración de C12H22O11 en diferentes variedades de manzanas y peras mediante la técnica de la refractometría. Para ello, he escogido cuatro variedades distintas de manzanas y tres variedades de peras para exprimirlas y sacarles su jugo y mediante un refractómetro encontrar la concentración de sacarosa de la fruta. Esta concentración se encontrará en grados Brix, que significa que cada 100g de esa fruta hay tantos gramos de sacarosa. Haré el experimento con dos manzanas de cada variedad, para ajustar más los resultados. He escogido este tema porque un día leí en un artículo1 la importancia de los grados Brix en las frutas, el azúcar que estas tienen, y que aparte de decir la cantidad de azúcar de la fruta se puede ver si se ha cuidado correctamente y si está en su punto de maduración o todavía le queda. Me pareció un tema interesante, ya que yo muchas veces cuando como fruta no pienso en el azúcar que lleva. Entonces, yo me he propuesto ver cómo varia el azúcar en diferentes tipos de manzanas y en peras, para ver si hay alguna similitud en ellas. La técnica de la refractometría, se basa en que la luz tiene una velocidad de propagación diferente dependiendo del medio por el que se propaga, y que esta diferencia de la velocidad2 se puede relacionar con la diferencia de concentración de sacarosa, ya que como más denso es el medio más lenta es la velocidad de la luz. La forma para medir la cantidad de C12H22O11 presente en una fruta son los grados Brix3, ya que cuanto mayor son estos grados, mayor es el dulzor de la fruta, y mayor es el ángulo refractado.

1 Interbenavente.es - ComarcaBenavente.es Interbenavente.es. (2018, 29 noviembre). ¿Por qué son importantes los grados brix? Recuperado 19 enero, 2020, de https://interbenavente.es/art/29741/porque-son-importantes-los-grados-brix 2 Velocidad de la luz en el medio. 3 Los grados Brix y su relación con la fruta. (2019, 24 septiembre). Recuperado 1 diciembre, 2019, de https://www.naranjaslamotilla.com/grados-brix-fruta/

2. Base teórica: Los grados Brix es un parámetro que se usa para medir la cantidad de azúcar que tiene un alimento, pero el término Brix en realidad hace referencia a medir materia seca en solución. Como más elevado es el valor en grados Brix, más dulce será el alimento, y es que esta escala nos muestra los gramos de azúcar que hay en cada 100g de ese alimento. También sirven para estudiar el estado de maduración de frutas y verduras.4 Para encontrar los grados Brix se debe usar un refractómetro, que mediante la refractometría encuentra la velocidad de la luz en este nuevo medio y así encuentra la concentración en grados Brix. La refractometría sucede cuando un rayo que se propaga por un medio incide en otro medio diferente y se refracta, es decir, pasa al otro medio con un ángulo diferente. El ángulo con el que sale refractado (r) varía gracias al índice de refracción (n), que es diferente en cada medio y depende de su densidad: sin i v 1 n2 = = sinr v 2 n1 El refractómetro usa una muestra líquida de aquello de lo que queremos encontrar la concentración de azúcar para proyectar la curva que produce la luz en una retícula que contiene una escala, permitiéndonos conocer el ángulo (r) que forma la luz5. Esta escala con la que determinamos el ángulo ya tiene el valor en grados Brix, y solo hace falta leerlo.

Ilustración 1. Escala de grados Brix que se ve en un refractómetro. Google Afbeeldingen resultaat voor https://http2.mlstatic.com/refractometro-0-a-90-grados-brix-brixometro-azucar-D_NQ_NP_784201MLM20302927779_052015-F.jpg. (s.f.-c). Recuperado 19 enero, 2020, de JM&docid=erHXpVY5tLxOkM&tbnid=Am17FPirxPJEIM:&vet=1&w=675&h=675&source=sh/x/im

4 Agromática. (2018, 27 agosto). Los grados Brix en la agricultura moderna - Agromática. Recuperado 19 enero, 2020, de https://www.agromatica.es/los-grados-brix-en-la-agricultura-moderna/ 5 Thebeertimes. (2020, 8 enero). ¿Qué es un refractómetro y cómo utilizarlo? Recuperado 19 enero, 2020, de https://www.thebeertimes.com/que-es-un-refractometro-y-como-utilizarlo/

3. Metodología: Para realizar mi investigación primero de todo he escogido que variedades de manzanas y peras iba a usar. He decidido realizar mi investigación con cuatro variedades de manzanas y tres de peras.

Ilustración 3. Manzana Granny Smith Ilustración 2. Manzana Golden

Ilustración 5. Manzana Fuji Ilustración 4. Manzana Royal Gala

Ilustración 6. Pera Ercolina

Ilustración 7. Pera Conference

Para poder encontrar los grados Brix en cada una de las frutas necesitaba líquido, jugo, pero sin que tuviera nada más, es decir, no podía tener ni

Ilustración 8. Pera de Roma

agua. Para ello, primero de todo he decidido triturar la manzana, pero como he visto que no salía jugo he optado por rallarla y luego comprimirla hasta que saliera el jugo necesario.

Entonces, con una probeta he cogido el jugo que he conseguido obtener de cada fruta y he puesto dos gotas en la pantalla del refractómetro. Luego, enfocando el refractómetro hacia la luz, para poder ver bien la escala de grados Brix, he mirado a través del ocular, i mediante la escala6(Ilustración 1) y la lente primaria7 he enfocado la escala para ver el resultado (Ilustración 9).

Ilustración 9. Refractómetro que he usado para realizar la práctica. Se muestran las partes del refractómetro.

Al hacer este procedimiento, veía la escala de grados Brix, y allí donde se encontrase la separación entre los dos medios era el grado Brix que tenía la fruta. Este procedimiento lo he realizado tres veces con la misma fruta, para ajustar los resultados y disminuir el error aleatorio, pero aun así seguro que hay un error, ya que siempre existe el error sistemático8 que no se puede evitar. En los datos que se encuentran en la Tabla 1 ya se ha realizado la mediana aritmética de los tres valores obtenidos con cada fruta. Fruta Manzana Golden Manzana Fuji Manzana Royal gala Manzana Granny Smith Pera de Roma Pera Conference

Grados Brix 13,5 17,5 10,8 12,4 10,4 12,3

Error sistemático 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10

6 Ruleta que nos ayuda a enfocar la escala de grados Brix, nos la hace más clara o más borrosa. 7 Ruleta que ayuda a definir la separación de colores en el momento de visualizar la refracción. 8 Error que proviene de un problema en el método experimental. En este caso puede aparecer a causa de una mala calibración del refractómetro o por diferentes variables de contorno como puede ser un error al mirar por el lente la escala de grados Brix.

Pera Ercolina

14,0

0,10

Tabla 1. Tabla con los valores obtenidos gracias al refractómetro de los grados Brix de las diferentes frutas.

Con estos datos podemos ver que cada 100g de una manzana Golden hay 13,5g de sacarosa, y así sucesivamente con todas las demás frutas. Luego he realizado un gráfico de barras para ver la variación de estos grados Brix de forma visual (Ilustración 10). Aunque no se vea muy bien también he añadido las barras de error que hacen referencia a cada fruta, que es ± 0,1 grados Brix. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Royal gala Granny smith

Golden

Fuji

Pera de roma Conference

Ercolina

Ilustración 10. Gráfico de barras donde se puede visualizar la variación de los grados Brix en las diferentes frutas.

Como se puede ver en el gráfico, se han tenido en cuenta unos errores, en este caso el sistemático. No se ha tenido en cuenta el error aleatorio porque al realizar las diferentes prácticas los resultados obtenidos eran muy similares, y el error casi imperceptible, por eso no se le ha dado tanta importancia como al posible error sistemático que nos puede estar dando el refractómetro. Gracias a este gráfico podemos ver que las peras, que normalmente parece que tengan una concentración de azúcar mayor a la de las manzanas, por su gusto dulce, tienen una concentración menor. El gusto es una propiedad organoléptica, que se encuentra relacionada con la cantidad de azúcar de una sustancia, que sería una composición química. En este caso, no se cumple la relación de que cuanta más cantidad de azúcar hay más dulce es el alimento, por eso, determinaré el pH de estas frutas, para ver si esta propiedad química afecta al gusto. Es decir, en mi opinión el pH puede influir en el gusto y hacer que una fruta con alto contenido de azúcar no la percibamos dulce, ya que nos distorsiona esta percepción. Por eso, he decidido investigar si esto sucede, calculando la concentración de pH en las frutas. Fue una investigación que solo pude realizar con las peras, ya que con la

manzana no podía realizar suficiente líquido para que la sonda de pH pudiera obtener los datos correctamente. No he usado el papel indicador universal de la escala de pH porque la diferencia entre el pH de las frutas va de décimas, entonces con el papel no se podría llegar a observar la diferencia.

Ilustración 11. Sonda de pH del laboratorio usada para realizar la medida del pH https://images.app.goo.gl/JQchALhhpT9Jw21 M6

Antes de intentar medir el pH de cualquier fruta se debe calibrar con pH de 7 y de 4,01. Es decir, primero se debe poner la sonda en agua pura y luego en un pH de 4,01, para así calibrarla y que los resultados sean lo más certeros posibles. Luego se seca y ya se puede empezar a medir el pH de cada fruta. Una vez se acaba de medir cada pH se debe limpiar la sonda con agua y secarla, entonces ya está lista para volver a ser usada. Se van midiendo consecutivamente cada pH y anotando los resultados en una hoja para luego realizar el grafico y ver si hay relación. Los datos que obtuve en esta práctica fueron: Peras Conference Pera de roma Ercolina

Ph 4,65 4,07 4,17

Tabla 2. Valores del pH de las peras obtenidos al realizar la pràctica

Error sistemático 0,01 0,01 0,01

pH

4.7 4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4 3.9 3.8 3.7 Conference

Pera de Roma

Ercolina

Peras

Ilustración 12. Gráfico de barras donde se ilustran los diferentes valores de pH de las peras de forma visual.

Como he comentado anteriormente, determinar el pH de las manzanas de forma experimental me iba a resultar muy complicado, por la dificultad en extraer jugo de ellas, pero he podido encontrar el intervalo de pH entre el que se encuentran las diferentes clases de manzanas, que es entre 3,4 y 3,9.9 Con estos valores de pH se puede resolver la duda de por qué percibimos más dulce la pera que la manzana cuando su concentración de azúcar es menor. Ya se sabía desde un principio que los grados Brix y el pH de una fruta no tienen relación alguna, porque mientras el primero mide la concentración de sacarosa del alimento, el segundo mide la concentración de iones hidrogeno que hay. Pero esta concentración de iones sí que nos distorsiona la percepción del gusto, haciéndonos creer que una fruta tiene una concentración menor de azúcar que otro, cuando en realidad esta concentración es mayor, como el número de iones hidrógeno. Así que, en resumen se puede decir que en las peras hay menos concentración de azúcar que en las manzanas, pero el pH de las manzanas compensa esta dulzor, haciendo que se perciban las peras como más dulces que las manzanas. En este caso, también se han cometido errores aleatorios i sistemáticos, por eso se ha realizado la prueba de pH tres veces con cada fruta, para que el error aleatorio disminuya. El error sistemático que se puede encontrar en esta parte experimental es la calibración de la sonda de pH.

9 El pH de los alimentos en la elaboración de conservas. (2015, 1 julio). Recuperado 31 marzo, 2020, de https://gastronomiasolar.com/ph-alimentos/

4. Conclusiones: Gracias a esta investigación he visto que los grados Brix de cada fruta son diferentes, ya que dos manzanas diferentes no tienen los mismos grados. Pero sí que se puede observar que ninguna fruta tiene unos grados Brix inferior a 10 ni superior a 20, por lo que, si pudiera ampliar mi investigación, realizaría esta práctica con más frutas, como con naranjas, fresas, cerezas, uva, para así ver cuál es aproximadamente el número de grados Brix que puede llegar a tener una fruta, igual que el mínimo. En todo momento se ha tenido en cuenta el error sistemático, que es aquel que no se puede evitar y que es el mismo todo el rato, ya que surge por la imprecisión del aparato que se usa para medir, en este caso el refractómetro. Pero también se deben tener en cuenta los errores aleatorios, que es la razón por la cual he realizado la práctica tres veces con la misma fruta. Estos errores son aquellos que hacen que cada vez que midamos algo nos dé un valor distinto y por eso debamos realizar la media. Pero como ya se ha comentado, este error no lo he tenido en cuenta, ya que era muy pequeño e imperceptible. Al realizar esta práctica me ha sorprendido mucho que la manzana Granny Smith tenga más grados Brix que la Royal Gala, ya que normalmente encontramos esta segunda manzana más dulce que la primera, por lo que decidí ver si el pH de las frutas tenía alguna relación con la percepción del gusto. Gracias a esto se ha encontrado que el pH distorsiona la percepción de azúcar de las frutas, haciéndonos creer que su concentración de azúcar es menor, cuando en realidad no lo es. En esta práctica también se han cometido errores sistemáticos y aleatorios, pero al igual que en el caso anterior, el error aleatorio es muy pequeño, por lo que no se ha tenido en cuenta. Haciendo referencia a lo que me llevó a realizar la prueba del pH, descubrí que, aunque los grados Brix y el pH no tengan relación alguna en cuanto a sus concentraciones, su complementación puede hacer que notemos algo con menos azúcar más dulce que algo con más azúcar, ya que ésta segunda puede tener un valor de pH más elevado y hacer que la notemos ácida. Esta investigación se podría ampliar viendo la variación de grados Brix de una misma fruta dependiendo de su estado de madurez, es decir, analizar los grados Brix de una fruta cuando está verde, madura y pasada, para ver su variación y como aumentan o disminuyen. Esto se sabe gracias a una tabla de intervalos de grados Brix sobre los que se debe mover cada fruta, entonces si al calcular los grados Brix de una fruta el valor supera este intervalo, la fruta se encontrará demasiado madura, en cambio sí es inferior se encontrará verde. Y como he comentado al principio, se podría ampliar realizando la práctica con un número mayor de frutas y ver cuál es el máximo de grados Brix que tienen las frutas en general.

5. Bibliografía: Agromática. (2018, 27 agosto). Los grados Brix en la agricultura moderna - Agromática. Recuperado 19 enero, 2020, de https://www.agromatica.es/los-grados-brix-en-laagricultura-moderna/ Thebeertimes. (2020, 8 enero). ¿Qué es un refractómetro y cómo utilizarlo? Recuperado 19 enero, 2020, de https://www.thebeertimes.com/que-es-unrefractometro-y-como-utilizarlo/ Interbenavente.es - ComarcaBenavente.es Interbenavente.es. (2018, 29 noviembre). ¿Por qué son importantes los grados brix? Recuperado 19 enero, 2020, de https://interbenavente.es/art/29741/por-que-son-importantes-los-grados-brix Los grados Brix y su relación con la fruta. (2019, 24 septiembre). Recuperado 1 diciembre, 2019, de https://www.naranjaslamotilla.com/grados-brix-fruta/ Por Catherine Martinez, D. (2017, 23 octubre). Los 7 Tipos de Errores de Medición Más Relevantes - Lifeder. Recuperado 7 marzo, 2020, de https://www.lifeder.com/tipos-errores-medicion/ El pH de los alimentos en la elaboración de conservas. (2015, 1 julio). Recuperado 31 marzo, 2020, de https://gastronomiasolar.com/ph-alimentos/...