Articulo Cromatografia Ftir Aceite Soya y Margarina Español 1

June 15, 2019 | Author: Jorge Esquerre | Category: Margarine, Vegetable Oil, Helium, Hydrogenation, Isomer
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IDENTIFICACIÓN DE TRIENO MENOR C18 E ISÓMEROS DE DIENO CONJUGADO EN ACEITE DE SOJA HIDROGENADO Y MARGARINA POR GC-MI-FT-IR GC-MI-FT-IR ESPECTROSCOPÍA Abstracto Los aceites vegetales se hidrogenan parcialmente para producir productos sabrosos de plasticidad adecuada. Los componentes de estos nuevos productos dietéticos son mezclas complejas de isómeros de ácidos grasos con diferentes propiedades nutricionales. Se describe un método rápido para separar e identificar isómeros de éster metí!"# $e %"!$#s &r's#s (FAME) de ácido linolénico (octadecatrienoico, !"#$ % de ácido octadecadienoico conjugado (!"&$, especies menores encontradas en aceite de soja hidrogenado % margarina, por capilaridad 'romatografa de gases ) aislamiento de matriz ) espectroscopa infrarroja por transformada de *ourier (+' ) - ) * ) -/$. 0or este método se identificaron *A1s de isómeros ácidos !"# en margarina, aceite de soja hidrogenado en nuestro laboratorio % ácido linolénico isomerizado, % se presentan por primera vez espectros -)*)-/ -)*)-/ de isómeros geométricos geo métricos *A1 *A1 de ácidos octadecatrienoico % octadecadienoico octad ecadienoico conjugado. 'inco grandes picos '! trieno +' se encuentran encuen tran en cromatogramas de isomerized metil linolenate, 2ue representan especies con configuraciones tri)cis % tri)trans % tres especies con configuraciones mi3tas cis)trans. Los isómeros *A1 *A1 con estas configuraciones también se encue ntran para un aceite de soja hidrogenado 2ue tiene un ndice de %odo de . 1l linolenato de metilo (tri)cis$ %a no se encuentra cuan do el aceite de soja se hidrogena adicionalmente a un valor de %odo de 45. 4 5. Se obtienen espectros -/ caractersticos de un isómero tri)trans para dos muestras de ensa%o con valores de %odo de  % 45. Además Además del linolenato de metilo, Sólo se encuentran isómeros con una configuración mono)trans di)cis para la margarina analizada. ambién ambién se encuentran encu entran isómeros *A1 !"& conjugados cis)trans % trans)trans en todos los aceites de soja hidrogenados % margarina analizados. -ntroducción 1l aceite de soja es la ma%or fuente de aceite vegetal en el mundo de ho%. iene la ventaja de 2uedar l2uido en un intervalo de temperaturas relativamente amplio % se puede usar como una grasa plástica (semisólida$ después de la hidrogenación parcial. 6ebido a 2ue es sabroso, el aceite de soja procesado se utiliza en grasas, g rasas, margarinas % aceites de ensalada. Sin embargo, debido a su alto contenido de d e '7#'7&'7 8 '7'7&'7 8 '7'7&'7 8 '7 ('7&$ 9'::7, ácido linolénico (ácido cis)4, cis)&, c);)octadecatrienoico de catalizador, 9; (J;$ K ', ? h$. Los *A1s del aceite de soja % de la grasa en una margarina comercial se prepararon p or transesterificación con trifluoruro de boro)metanol de acuerdo con el método A:A' oficial (;" s 454.##$. 1l éster metlico de á cido linolénico (Cuche 0rep$ se isomerizó con ácido p)toluenosulfinico (0SA$ (1astman oda$ de acuerdo con el procedimiento descrito por c 6onald et al. (dieciséis$. -nstrumentación. Las separaciones por cromatografa de gases se realizaron en un instrumento 7eMlett)0acard odelo ;[email protected] e2uipado con un detector de ionización de llama (*-6$ % un integrador 70 odelo ##4&A. A;@ ) m;@. Se utilizó una columna capilar '0)Sil)!! de & & mm (i.d.$ ('hrompac$ con una pelcula de fase estacionaria de @,4 Nm. Se utilizó helio con un ,;> de argón (atheson +as 0roducts$ a apro3imadamente &9 cm D s de velocidad lineal como gas portador % se utilizó helio (44,44;>$ a #@ ml D min como gas de formación para el detector. Las temperaturas del in%ector % del detector fueron &;@E % #@@E', respectivamente. La mezcla de gas portador se purificó usando un filtro 7%dro)0urge - (Alltech Associates$ % un filtro purificador de gas calentado (Supelco$. 1 l modo de in%ección fue splitless % se utilizó una jeringa 7amilton [email protected] -C de @ NL. -n%ecciones de apro3imadamente  NL se hicieron 5 s después del inicio de una carrera, % el tiempo de in%ección total fue de ; s. 1l in%ector se purgó  min después del inicio de una carrera. La temperatura inicial del horno en la columna era de 9; O ' con una retención de & minutos, seguido de un aumento de [email protected] O D min a !; O ', % el horno se mantuvo a esta temperatura hasta 2ue el análisis se completó. Se calculó una relación de separación de efluente de columna de ?" , -/" +', a partir de los factores de respuesta *-6 (recuentos de área D nanograma in%ectado$ encontrados con la columna conectada directamente al detector % posteriormente a la interfase +')-. A attson -nstruments odelo Se utilizó el espectrómetro Sirius @@ *)-/ e2uipado con una interfaz 'r%olect (*igura $ 2ue funcionaba a &E' bajo vaco. 1ste sistema se ha descrito en detalle (#, ?$. 1l método  - implicaba la adición de argón (,;> Polumen$ al gas portador + (helio$ % atrapando el efluente sobre el

 borde e3terno de un disco de oro de rotación lenta (a apro3imadamente # mm D min$ mantenido a temperaturas criogénicas. 6urante una operación, el helio fue eliminado por las bombas de vaco, % las moléculas de analito rodeadas por un grupo de átomos de argón fueron congeladas en una matriz sólida. Los analitos aislados en la matriz de argón transparente de -/ se analizaron posteriormente mediante espectroscopia -/. La posición de cada pico del analito en el disco de recolección de 'r%olect se inde3ó por su tiempo de retención de +' observado. Los procedimientos se detallaron previamente (9$ para localizar de forma reproducible un má3imo de pico en el disco de recogida % para optimizar el rendimiento del sistema.

F!&/r' 4* Cr#m't#&r'm's GC-FID tr/"'$#s +'r' FAME $er!5'$#s $e (') éster metí!"# $e %"!$# !#é!"# !s#mer!3'$# (0) '"e!te $e s#6' +'r"!'mete 7!$r#&e'$# ' 5'#res $e .#$# $e 14 (") 111 . ($) 9:* T!em+#s $e rete"!, . %re' #rm'!3'$' ; Se $' e ' T'0' I* C#2!&/r'"!, $e !s,mer#s tr!e#s< A ttt = tt"> C tt" . t""> D t""> E """* IS ? est%$'r !ter#* Aster!s"# (@) $e#t' GC +!"# (rt 19B m!) +'r' $#s FAMEs $e "e/!3'"!,< 4B< B . "!s "!s 18< 4 es+e"!es* #s +!"#s F G .  s# $e0!$#s ' FAMEs "#6/&'$#s* 44< B FAME $!# /&'r ' +!"# I* 1stos Hltimos procedimientos, 2ue inclu%en la alineación óptica, pueden minimizar la e3tensión del ensanchamiento del pico después de la columna. 'on la interfaz 'r%olect, los lmites de detección para algunos compuestos están en el rango de picogramos (partes por trillón$ (9$. Son inferiores a los obtenidos con las interfaces de tubo de luz de muestreo dinámico, %a 2ue con la interfaz -, los espectros -/ se miden después de 2ue la separación del +' ha terminado (post)+'$ % cada componente se atrapa en un punto compacto (@,; mm de diámetro $ 1n la matriz de argón sólido. +')-)*)-/. rescientos interferogramas de analito fueron coadded (& min ?# s a ? c m )  de resolución$, % el fondo (#@@ scans$ se recogió generalmente justo antes o después del pico del analito. Su tiempo de retención de +' observado. Los procedimientos se detallaron previamente (9$ pa ra localizar reproduciblemente un pico má3imo en el disco de recolección % para optimizar el rendimiento del sistema.

1stos Hltimos procedimientos, 2ue inclu%en la alineación óptica, pueden minimizar la e3tensión del ensanchamiento del pico después de la columna. 'on la interfaz 'r%olect, los lmites de detección para algunos compuestos están en el rango de picogramos (partes por trillón$ (9$. Son inferiores a los obtenidos con interfaces de tubo de luz de muestreo dinámico, %a 2ue con la -nterfaz -, los espectros -/ se miden después de 2ue la separación del +' ha terminado (post)+'$ % cada componente está atrapado en un punto compacto (@,; mm de diámetro $ 1n la matriz de argón sólido. +')-)*)-/. rescientos interferogramas de analito fueron coadded (& min ?# s a ? c m )  de resolución$, % el fondo (#@@ scans$ se recogió generalmente justo antes o después del pico del analito.

RESUTADOS Y DISCUSIÓN 1l cromatograma obtenido para el éster metlico del ác ido linolénico (c4, cl&, cl;)!" #$ % sus productos de isomerización presentaron cinco picos marcados con A, B, ', 6 % 1 (*igura &a$, cuatro de los cuales Los mismos tiempos de retención 2ue los encontrados para los diversos aceites de soja hidrogenados (*iguras &b ) &d$ % la margarina analizada. Los cromatogramas de la *igura & muestran 2ue el pico 6 presenta un hombro, es más amplio 2ue los otros picos de trieno %, por tanto, es probablemente el resultado de más de un analito. Qna lista de los tiempos de retención observados a  !; K ' para estos cinco picos * A  1 se da en la abla -. 1l tiempo de retención observado para el pico R coincide con el del estándar de linolenato de metilo. La isomerización de ácidos grasos cis con 0SA no altera la posición de los dobles enlaces (!$. Sin embargo, la hidrogenación cataltica de aceites convierte la configuración de algunos de los dobles enlaces de cis a trans % conduce a la formación de isómeros de posición en los 2ue las posiciones de doble enlace %a no pueden ser las mismas 2ue en los materiales de partida. 0or lo tanto, cada pico de '+ para el aceite de soja hidrogenado (*igura &$ o la margarina puede ser posiblemente debido a dos o más isómeros posicionales de co)elución con la misma configuración. ambién es posible 2ue dos isómeros geométricos puedan coeluir. Se obtuvieron hasta cuatro picos de trieno *A1 +' (marcados B, ', 6 % 1$ para los diferentes aceites de soja (*igura &, abla -$ % la margarina analizada. Se obtuvo el linolenato de metilo (pico 1$ para aceites de soja 2ue se hidrogenaron a valores de %odo de &# %  (*iguras &b % &c, respectivamente$ % para margarina. Ga no se encontró (*igura &d$ en un aceite de soja más altamente hidrogenado (valor de %odo 45$. 1l pico  estuvo ausente del cromatograma de la margarina. 6e los picos de trieno *A1, sólo B, ' % 6 eran comunes a los cromatogramas de las cuatro muestras de prueba mostradas en la *igura &. Los espectros -/ obtenidos para los picos +' A ) 1 (*igura #, abla --$ eran consistentes con las estructuras trieno ) *A1. La inspección de estos espectros reveló variaciones graduales en caractersticas espectrales entre  pares ad%acentes. 1specficamente, la intensidad relativa de las vibraciones de deformación fuera del plano cis 8 '7 aumentó de los espectros A a 1, donde como la deformación trans 8 '7 fuera del plano las vibraciones disminu%eron. 1stas tendencias son consistentes con un aumento progresivo en el carácter cis % disminución en el carácter trans, % sugieren 2ue los picos A % R se deben a isómeros *A1 tri)trans (ttt$ % tricis (ccc$ !, #, respectivamente. Los picos intermedios B, ' % 6 son consistentes con especies de trieno 2ue tienen configuraciones cis % trans. 1l espectro de -/ para el pico R igualó el del estándar de metil linolenato. 1stos resultados demuestran 2ue +')-)*)-/ puede discriminar entre isómeros geométricos.

+' picos  % 6 fueron atribuidos a *A1s con di)trans mono)cis (ttc$ % mono)trans di)cis (tcc$ *A1, respectivamente, sobre la base de la intensidad de la 8 '7 vibración deformación fuera del plano de un rans, relativo al de la banda carbonilo (abla --$. Se observa 2ue el éster metlico del ácido eicosenoico ([email protected]" $, un constitu%ente menor del aceite de soja (4$, se coiluó con las especies de pico 6 bajo nuestras condiciones e3perimentales. 1sto se confirmó mediante la coin%ección del estándar & @"  con las muestras de ensa%o. 0or lo tanto, para la margarina se obtuvo el espectro -/ para el pico 6 substra%endo espectralmente la contribución ([email protected]>$ del estándar *A1 [email protected]"  del espectro observado al tiempo de retención del pico 6. 1l espectro de diferencias coincidió con el del pico 6 obtenido para 1stándar de linolenato de metilo isomerizado. 1l hecho de 2ue la substracción espectral no se re2uiriera para los aceites de soja hidrogenados investigados implica 2ue el nivel de & @"  era despreciable en estos materiales.

La intensidad de la banda trans a 49 cm T U) V para las especies de pico ' del +' en el metil linolenato isomerizado % en los aceites de soja hidrogenados caa dentro del intervalo de valores encontrados para las especies  % 6, lo 2ue sugiere la presencia de una mezcla de isómeros de trieno 2ue tienen tc % tec. La coelución de estos dos isómeros geométricos es consistente con los resultados de +randgirard et al. ([email protected]$ % /atna%ae % Beare)/ogers (;$, 2uienes isomerizaron el ácido linolénico % caracterizaron los productos de reacción. Se observa 2ue para la margarina analizada, la evidencia de - / observada para el pico ' es consistente con la presencia de sólo especies d e tcc. 6ebido a 2ue la reacción de isomerización de c4, cl&, cl;)!" # produce isómeros de trieno con enlaces dobles en las posiciones de carbono 4, & % ; (!,[email protected]$, el hecho de 2ue los tiempos de retención de trieno *A1 obtenidos para aceite de soja hidrogenado % margarina fueron Los mismos 2ue los encontrados para e l metil linolenato isomerizado indican probablemente 2ue los productos de hidrogenación de trieno más abundantes encontrados en estos materiales son también insaturados en '4, '& % ';.

0erins % Smic (?$ identificaron tentativamente tres triene *A1 -sómeros de c4, cl&, cl;)!" # para un aceite de soja parcialmente hidrogenado a partir de aceite de ensalada comercial como t4, t&, cl;)!" #, c4, cl&, tl;) !" # % t4, cl&, cl; ) !" #. Se informaron estructuras de trieno probables con configuraciones di)trans mono)cis % mono)trans di)cis para algunos de los cuatro tipos de margarina analizados por /atna%ae % Beare)/ogers (;$. 1stas configuraciones son consistentes con nuestros hallazgos. 0ara los aceites de soja hidrogenados (*iguras &b)&d$ o la margarina analizada no se encontró el pico A del +' (*igura &a$ para el linolenato de metilo isomerizado, 2ue e3hiba un espectro -/ atribuido a una *A1 de ttt)l!" #. Bajo nuestras condiciones e3perimentales, el tiempo de retención del pico A (;,4; min$ difirió por # s de la de otro pico (;,[email protected] min, marcado con asterisco en la *igura &$ observado para todas las muestras de ensa%o analizadas. 1ste pico del +' se debió a dos especies de celulización" éster metlico de ác ido ara2udico ([email protected]" @$, 2ue es un componente menor del aceite de soja (4$, % una *A1 insaturada c, c)!" &. Qna bHs2ueda -/ de la matriz de argón al tiempo de retención conocido del pico A (;,4; min$ reveló la presencia de especies trans

 para dos de los aceites de soja hidrogenados (con valores de %odo de  % 45$. La substracción espectral (factor @,?$ del espectro obtenido a ;,[email protected] min de la obtenida en el tiempo de retención del pico A produjo el espectro de diferencia mostrado en la figura ?a. 1l espectro de diferencia era caracterstico de una especie ttt)!" # (por ejemplo, banda Hnica a #@#; cm T U) V$. Los espectros presentados en la *igura ; son otra evidencia de 2ue +')-)*)-/ puede  proporcionar especificidad estructural para isómeros geométricos en mezclas complejas. Se observaron cuatro picos de +' adicionales (* ) -$ en cromatogramas de aceite de soja hidrogenado (*iguras &b ) &d$ % margarina (abla -$. Los compuestos 2ue dieron origen a los tres primeros de estos picos de +' presentaron espectros de -/ (*iguras 5 ) !$ caractersticos 6e estructuras conjugadas. 1n la *igura 9 se muestran diferencias sutiles en las posiciones e intensidades relativas de las bandas de vibración de estirado débil 8 '7 en *A1s conjugadas. Las bandas a 4!5 % 4;@ cm ) (trans$ % 9# cm ) (cis$ (*igura !a$ fueron Atribuido a cis)trans !" & conjugado (picos +' % +$ % la banda a [email protected] cm ) (*igura !b$ se debió a especies de ácidos grasos trans, trans !" & (+'  pico 7$ (&$. Los ácidos grasos conjugados en margarina % mante2uilla fueron determinados por espectroscopia ultravioleta (4$. Se determinó 2ue el compuesto 2ue elua en Hltimo lugar (+' pico -$ era &&" @ *A1 por2ue su espectro observado coincida e3actamente con el de un estándar. La grasa de cerdo (&&$, la carne molida frita % los productos lácteos (&#, &?$ también contienen isómeros de ácido octadecadienoico conjugado. 1stas especies se acumulan en las grasas depot % triglicéridos cardacos de humanos % otros primates (&&$, % se han aislado de suero humano, bilis % jugos duodenales (&;$. :tras fuentes dietéticas deben investigarse para los isómeros conjugados de ácido octadecadienoico, %a 2ue se ha informado 2ue estos compuestos son anticarcinógenos % antio3idantes (@,&5$.

'onclusiones 1l +')-)*)-/ capilar demostró ser una potente técnica con hfenes para identificar rápidamente ésteres metlicos de trieno de ')! % ésteres de ácidos grasos de dieno conjugado menores en aceite de soja hidrogenado % margarina. La sustracción espectral computarizada, o preferiblemente el uso de +'  bidimensional, puede mejorar adicionalmente la capacidad de esta técnica. 'uando se dispone de normas, +') -)*)-/ puede utilizarse para cuantificar los niveles de *A1 en mezclas complejas ($. Los constitu%entes trieno)feno '! del aceite de soja parcialmente hidrogenado dependan de las condiciones de hidrogenación. 'on un valor de %odo de , se identificaron metil linolenato % sus isómeros geométricos tri)

trans, di)trans mono)cis % mono)trans di)cis. A un valor de %odo ma%or de &#, no se observó el isómero tri) trans, mientras 2ue a un valor de %odo más bajo de 45, no se encontró metil)linolenato de tri)cis. Se encon traron configuraciones WX)cis % mono)trans di)cis para la margarina analizada. Las posiciones de do ble enlace en isómeros !" # son probablemente las mismas 2ue en c4, cl&, cl; )!" #. Se confirmaron las identidades de *A1s de cis)trans % trans, trans)'! diénicos % *A1 de &&" @ en los aceites de margarina % de soja hidrogenados analizados.

Re"##"!m!et# Los autores agradecen al 6r. 6. *irestone para muchos comentarios Htiles % . * arren por asistencia técnica.

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