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Pruebas generales para lípidos. Rengifo Ospina S; Rosero Villaquiran K. N [email protected] // [email protected] Departamento de Química, Universidad del Cauca

RESUMEN Se realizaron una serie de pruebas generales para lípidos como la prueba de solubilidad, índice de acidez de un aceite, prueba de insaturacion de grasas y la hidrólisis de un aceite vegetal (saponificación), en estas se trabajó con distintos lípidos como fueron: aceite vegetal, manteca, colesterol, lecitina, ácido oleico y ácido palmítico y algunos solventes como éter etílico, acetona, glicerina, cloroformo, solución yodada y bromo. Estas pruebas realizadas permitieron determinar la solubilidad en éter etílico, acetona y glicerina en todas las muestras, la cantidad de hidróxido de potasio (2,50 mL con manteca y 2,70 mL con aceite) necesaria para reaccionar con el etanol restante, arrojando un índice de acidez de 0.3830 y 0.2475 respectivamente, el volumen de ácido clorhídrico gastado (0,8 mL) para reaccionar con el hidróxido de potasio no consumido con la manteca y se obtuvo un índice de saponificación de 125,22 mg KOH/ g de aceite, y finalmente se midió el tiempo de aparición de color en aceite vegetal, ácido oleico y colesterol en presencia de una solución yodada y en otra de bromo, arrojando una coloración roja en la primera y una coloración amarilla solo en la muestra de colesterol para la segunda prueba. ABSTRACT

GRAPHICAL ABSTRACT

INTRODUCCIÓN Los lípidos son biomoléculas que se caracterizan por ser bastante insolubles en agua, además de servir como la forma principal de almacenamiento de energía en

algunos organismos, dentro de los lípidos se encuentran unos compuestos llamados ácidos grasos, estas son moléculas de ácidos carboxílicos con cadenas hidrocarbonadas de 4 a 36 carbonos, la longitud de estas cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos son las que le confieren la insolubilidad a estas moléculas, entre más larga sea su cadena cada vez más apolar será el compuesto y por tanto más insoluble en agua, por otro lado, existen dos tipos de ácidos grasos, los insaturados y los saturados, entre menor sea el número de insaturaciones en una molécula será también mas insoluble en agua. (Lehninger, Nelson, & Cox, 2005) Dentro de los ácidos grasos se encuentran los triglicéridos, estos compuestos son esteres de tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, un ejemplo de estos compuestos son las grasas y los aceites, la diferencia entre una grasa y un aceite por lo general es el estado en el que se encuentra a temperatura ambiente, así pues las grasas son aquellas que se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente y que en su mayoría tienen en su estructura ácidos grasos saturados, por su parte los aceites son aquellos que se encuentran líquidos a temperatura ambiente y se caracterizan porque en su mayoría tienen en su estructura ácidos grasos insaturados. (Ramírez, 2018) El punto de fusión de un aceite o una grasa depende en gran medida del grado de insaturacion de los ácidos grasos que lo componen, y esto se explica por su estructura, ya que los ácidos grasos saturados se pueden empaquetar más fácilmente en una red cristina solida haciendo que su punto de fusión sea más alto con respecto a los ácidos grasos insaturados.(Ramírez, 2018) METODOLOGÍA En esta práctica se realizaron 4 pruebas generales para lípidos

● Solubilidad de lípidos: Se tomaron 2 mL de muestra para las líquidas o 0,5 g para las sólidas (aceite vegetal, manteca, colesterol, lecitina, ácido oleico, ácido palmítico) y 2 mL de solvente ( éter etílico, acetona y glicerina) se mezcló y se anotó el resultado; adicionalmente en dos tubos de ensayo se agregaron 3 mL de agua destilada y 3 gotas de aceite, al tubo 1 se le añadieron dos perlas de lecitina, se mezcló y se anotaron resultados (Tabla 1) ● Hidrólisis de un aceite vegetal (saponificación): Se pesó 1 g de manteca y se le añadió 10 mL de una solución de hidróxido de potasio (KOH), se sometió a un reflujo con agitación constante y ebullición lenta hasta que no se observó turbidez, se procedió a enfriar el balón y posteriormente se tituló con HCl 5N y como indicador fenolftaleína, igualmente se realizó un blanco contando con las mismas condiciones de trabajo. ● Índice de acidez de un aceite: se midieron 5 mL de aceite vegetal y se pesaron 5,1270g de manteca, que después fueron depositados cada uno en un Erlenmeyer de 250mL respectivamente, posteriormente se agregaron 20 mL de etanol neutro a cada Erlenmeyer y se colocaron en baño María hasta que ambas soluciones se encontraran a 60°C, al llegar a esta temperatura, se le agregaron 3 gotas de fenolftaleína a ambas soluciones respectivamente y

se titularon rápidamente con KOH 0.05N hasta obtener una solución de color rosada permanente durante al menos 15 segundos, finalmente se realizó un blanco de titulación con agua y se reportaron los resultados en la Tabla 3.. ● Pruebas de insaturacion de grasas. Se tomaron 3 gotas de aceite vegetal, ácido oleico y 0,2 g de colesterol y se depositaron en 3 diferentes tubos de ensayo, a cada solución se le agrego 1mL de cloroformo respectivamente y se mezcló, posteriormente se adicionaron 3 gotas de solución yodada a cada tubo, se mezcló y se esperaron 12 minutos al cambio de color para finalmente registrar el resultado. El mismo procedimiento se realizó en otros 3 tubos de ensayo con las mismas muestras pero en esta ocasión se agregaron 4 gotas de agua de bromo en lugar de la solución yodada, y por cada gota adicionada se mezcló y se registró el cambio de color (Tabla 4)

RESULTADOS ● Prueba de solubilidad: Tabla 1. Resultados de la prueba de solubilidad Muestra

Éter etílico

Acetona

Glicerina

Manteca

Soluble

Soluble

Insoluble

Aceite de oliva extra virgen

Soluble

Soluble

Insoluble

Ácido oleico

Soluble

Soluble

Insoluble

Ácido palmítico

Soluble

Insoluble

Insoluble

Lecitina

Soluble

Parcialmente soluble

Insoluble

Colesterol

Soluble

Soluble

Insoluble

Figura 1. Prueba de solubilidad con acetona

Figura 2. Prueba de solubilidad con éter etílico

Figura 3. Prueba de solubilidad con glicerina

Figura 4. Prueba de solubilidad agua con lecitina y aceite ● Hidrólisis de un aceite vegetal ( Saponificación) Tabla 2. Resultados de la prueba de hidrólisis de un aceite vegetal Peso de manteca (g)

Volumen gastado muestra (mL)

Volumen gastado blanco (mL)

1,008

0,8

1,25

Índice de saponificación.

Para calcular el índice de saponificación se utilizó la siguiente ecuación.



Índice de acidez de un aceite.

Tabla 3. Resultados de la prueba del índice de acidez del aceite. Muestra

Volumen / Peso

Volumen de KOH

Índice de

muestra (mL/g)

gastado en la

Acidez (IA)

titulación (mL) Blanco (agua)

5 mL

1,80

-

2,70

0,2475

2,50

0.3830

Aceite de oliva extra virgen Manteca

5mL 5,1270 g

Para calcular el Índice de Acidez (IA) se utilizó la siguiente ecuación. IA=

V x [ KOH ] M

Donde: V = mL de KOH gastados en la titulación [KOH] = Concentración del KOH M = g o mL de muestra empleada. Ecuación 2. Calculo para determinar el Índice de Acidez (IA). Nota: A cada volumen de titulación de las muestras se le resto el volumen de titulación del blanco para realizar los cálculos correspondientes. 

Pruebas de insaturacion de grasas.

Tabla 4. Resultados pruebas de insaturacion de grasas Muestra

Coloración de la solución

Coloración de la solución con

con solución yodada

agua de Bromo

Aceite de oliva

Rojo intenso

Blanco

Ácido Oleico

Rojo con superficie amarilla

Blanco

Colesterol

Rojo

Amarillo claro

extra virgen

Figura 5. Prueba de insaturacion de grasas con solución yodada

Figura 6. Prueba de insaturacion de grasas con agua de Bromo.

ANÁLISIS DE RESULTADOS ● Solubilidad de lípidos Los lípidos son sustancias orgánicas que presentan una nula solubilidad en agua, por lo cual estos presentan solubilidad exclusivamente en disolvente orgánicos como son el benceno, hexano, cloroformo, entre otros. Cabe resaltar que hay lípidos que presentan solubilidad en agua como lo son los gangliósidos, una característica básica de la mayoría de los lípidos presentan un carácter hidrofílico, por lo cual se da el carácter de baja solubilidad en solventes polares, debido a que en su estructura es básicamente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), los enlaces presentes en estos compuestos son de tipo C-H y C-C, lo cual son netamente covalentes con un momento dipolar mínimo. (González, 2010) Para las muestras problemas que se adicionaron en éter etílico se obtuvo un resultado de solubilidad total en todas debido a que el solvente presenta una gran afinidad por las grasas, el éter etílico es una sustancia apolar ya que presenta un átomo central de oxígeno (Imagen 1) el cual extrae carga a las cadenas carbonadas, por lo tanto la sumatoria de los vectores se anulan entre sí. Esta solubilidad total se puede justificar debido a que el éter y las grasas no forman

puentes de hidrógeno, sino que entre estas sustancias se presentan unas fuerzas débiles de atracción o fuerzas de Van der Waals (Wade, Pedrero, & García, 2004)

Imagen 1. Estructura del éter etílico La acetona presenta una mayor polaridad si es comparada con el éter etílico, esto se debe a que la posición del oxígeno dirige las cargas en un sentido lo cual resulta imposible que se cancelen entre sí, pero esta polaridad existente en la acetona no es lo suficientemente fuerte por lo cual puede disolver cierto tipo de ácidos grasos como es el caso del ácido oleico, pero no el ácido palmítico, el cual presenta una solubilidad nula, esto es debido a que al ser una cadena alifática sin insaturaciones no logra interaccionar de manera adecuada con las partes apolares de la acetona formando así dos fases en la mezcla. Finalmente, en el caso del glicerol o glicerina se obtuvo en todas las muestras un resultado insoluble, debido a que este es un alcohol con tres grupos hidroxilos, los cuales le confieren una naturaleza polar mayor a los solventes usados anteriormente. ● Hidrólisis de un aceite vegetal ( saponificación) Las mantecas comerciales son catalogadas como triglicéridos, es decir tres ácidos grasos unidos al glicerol, por ello se puede determinar el peso molecular de los ácidos grasos presentes en la muestra, siendo menor cantidad de KOH para ácidos de cadena larga. Para calcular el índice de saponificación de una grasa se utiliza la siguiente fórmula PONER AQUÍ LA FORMULA Donde B representa el valor de HCl requerido para la titulación del blanco, M la cantidad de HCl requerido para la muestra, N la normalidad de HCl y P es el peso en gramos de la muestra titulada. Entonces para la manteca de origen vegetal se tiene que: PONER RESULTADOS Las grasas que contienen ácidos grasos de cadena corta consumen más KOH en su saponificación mostrando IS más grandes y las que poseen ácidos grasos de cadena larga consumen menos KOH exhibiendo valores pequeños de Índice de saponificación.(Nature, 2014) Considerando que, en la reacción de saponificación, un mol de grasa reacciona con tres moles de KOH, cada mol de grasa consumirá 125,22 mg de KOH, además este índice nos puede ayudar a identificar qué tipo de ácido graso se encuentra en la

muestra ya que se tienen tablas con dichos valores (Manrique, 2017), en este caso este valor es muy bajo con respecto a los reportados para los distintos tipos de grasas, lo que se puede deber a que la manteca trabajada no se encontraba en condiciones óptimas para la prueba pues llevaba mucho tiempo almacenada y puede que haya perdido algunas de sus propiedades. 

Índice de acidez de un aceite.

De acuerdo a los resultados obtenidos para esta prueba, el aceite de oliva extra virgen presenta un Índice de Acidez más bajo que el de la manteca (Tabla 3), el valor obtenido para el aceite de oliva extra virgen concuerda con la literatura pues este valor es ≤ 0,8 que es el rango del grado de acidez en el que suele encontrarse este tipo de aceites, (García Martínez, Fernández Segovia, & Fuentes López, 2014) además es importante tener en cuenta que este tipo de índices puede variar de una muestra a otra, por ejemplo de una marca de aceite a otra, por la diferencia en el procesado del aceite y las diferentes condiciones de la materia prima del que se elabora cada aceite. por su lado la manteca de cerdo obtuvo un valor superior al del aceite de oliva como se mencionó anteriormente, mas sin embargo según algunos estudios realizados a este tipo de grasa, su índice debería estar alrededor de los 0,54 (Ramírez, 2018) y el resultado experimental está por debajo de este valor (0,3830) esto podría ser por posibles procesos degradativos de la grasa por factores como lo son el almacenamiento, además de la grasa trabajada en cada estudio, pues las condiciones de extracción pudieron variar, además de la condición del animal del que se extrajo cada grasa, dichos factores logran evidenciar una varianza en los resultados. 

Prueba de insaturacion de grasas

Esta es una prueba cualitativa típica de alquenos, o como bien se conoce una adición de halógenos a alquenos, de esta manera, la muestra que resulta ser incolora al reaccionar ya sea con la solución yodada o con la solución de bromo que son coloreadas, deberá, al pasar unos minutos, de convertir las soluciones coloreadas en soluciones incoloras, lo que indica que los halógenos reaccionaron con las insaturaciones que estuvieran presentes en el ácido graso, (Morrison & Boyd, 1994) como se muestra en la siguiente reacción.

Esquema 1. Reacción para la prueba de insaturaciones. Por lo tanto de acuerdo a este fundamento teórico se esperaría que el ácido oleico quien en su estructura presenta una saturación en su carbono 9 (Imagen 2) al

reaccionar con las soluciones coloreadas de yodo y bromo cambiara su coloración a incoloro, sin embargo, los resultados obtenidos con respecto a la reacción con la solución yodada dan negativos, pues la coloración seguía roja, aunque como se ve en la Figura 5, la coloración de esta solución respecto a la del colesterol y el aceite de oliva es un poco más clara, además como se reporta en la Tabla 4, esta solución tenía una leve coloración amarilla en la superficie, lo que indica que probablemente con un mayor tiempo de reacción o una concentración más elevada de la solución yodada se podría haber visto el cambio de color a incoloro.

Imagen 2. Estructura del ácido oleico.

Imagen 3. Estructura del colesterol. Al analizar los resultados obtenidos por la reacción con agua de Bromo, en esta al igual que la anterior se esperaría que el colesterol no cambiara la coloración del agua de Bromo pues su estructura es de un ácido graso saturado (Imagen 3) y que por su lado el ácido oleico si cambiara su coloración, como se ve en la Figura 6 y en la Tabla 4, la solución con colesterol y Bromo permaneció con un color amarillo tenue, mientras que el ácido oleico si cambio la coloración a blanco, aunque no es el color exactamente esperado, si realizo un cambio en la coloración y es más claro que el de las demás soluciones, en este caso al igual que con el yodo, el cambio a totalmente incoloro no se observó probablemente porque se necesitaba un tiempo de reacción mayor y a pesar de esto, la prueba con esta solución de Bromo presento mayores cambios respecto a la solución yodada, lo que indica que esta prueba resulta más óptima con este reactivo de Bromo. Finalmente al observar la respuesta del aceite de oliva en ambas pruebas, se observa que este aceite podría presentar insaturaciones ya que en la prueba de Bromo logro hacer un cambio de color, mas sin embargo es menos notorio respecto al ensayo con ácido oleico y esto podría explicarse con el hecho de que este aceite puede ser una mezcla entre diferentes ácidos carboxílicos saturados e insaturados. CONCLUSIONES



Factores como el almacenamiento de las grasas, tiempo de reacción y condiciones de la materia prima son de relevante importancia para una óptima respuesta a las pruebas de caracterización de lípidos.

BIBLIOGRAFIA.

García Martínez, E. M., Fernández Segovia, I., & Fuentes López, A. (2014). Determinación del enranciamiento hidrolítico de un aceite de oliva mediante el grado de acidez. González, C. (2010). Lipidos. Retrieved from https://botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LosCompuestosOrganicos/1111/Lipidos.htm Lehninger, A. L., Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2005). Princípios de bioquímica: Ediciones Omega. Manrique, G. J. U. N. d. C. d. l. P. d. B. A. F. d. I. L. e. T. d. A. (2017). Caracterización de grasas y aceites. Morrison, R. T., & Boyd, R. N. (1994). Química orgânica. Retrieved from Nature, S. (2014). La saponificación y sobreengrasamiento de los jabones. Retrieved from https://silvanature.wordpress.com/2014/06/10/la-saponificacion-ysobreengrasamiento-de-los-jabones/comment-page-1/ Ramírez, N. J. Q. C. (2018). Evaluación de las propiedades fisicoquímicas de aceites y grasas residuales potenciales para la producción de biocombustibles. Wade, L. G., Pedrero, Á. M., & García, C. B. (2004). Química orgánica: Pearson Educación Madrid....