Caracterizacion de Grasas y Aceites

 

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD EXPERIMENTAL DE CIENCIAS DIVISIÓN DE ESTUDIOS BÁSICOS SECTORIALES DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

CARACTERIZACIÓN DE GRASAS Y ACEITES

Br.: Jhoemy Urdaneta C.I.: 23.893.428

Maracaibo, Abril 2018

 

2

CONTENIDO Pág. Resumen…………………………………………………………………………………………  (3) Introducción……………………………………………………………………………………..  (3) Parte experimental………………………………………………………………………………  (5) Índice de acidez………………………………………………………………………………….  (5) Índice de saponificación………………………………………………………………………...  (6) Índice de peróxidos……………………………………………………………………………...  (7) Índice de refracción……………………………………………………………………………... (9)  (9) Resultados……………………………………………………………………………………...  (10) Análisis de resultados…………………………………………………………………………. (12)  (12) Conclusión…………………………………………………………………………………….. (13) Referencias Bibliografía………………… Bibliografía…………………………………………… ……………………………………………………. …………………………. (14) Anexos…………………………………………………………………………………………  (15)

 

3

RESUMEN En la presente investigación se determinaron los índices de acidez, saponificación y de  peróxidos de las diferentes muestras de aceites analizadas, en este caso el virgen y el usado. El aceite es una grasa líquida a temperatura ambiente y las grasas son sólidas a esta misma temperatura. Finalmente, la caracterización de los aceites que consumimos diariamente debe ser una interrogante que nos despierte curiosidad y es lo que se tratará de responder sobre las  posibles causas que alejen los resultados experimentales del límite de máximo de permisividad de la calidad de las mismas.

Palabras Claves: Grasa, Aceite, Caracterización. INTRODUCCIÓN Un aceite es una grasa líquida a la temperatura ambiente, por lo que aceites y grasas tienen composiciones básicamente iguales. Siendo ambos nutrientes los representantes más importantes de los lípidos en la alimentación, debido a que representan la fuente principal de energía  procedente de los alimentos, garantizan la absorción y transp transporte orte de las vitaminas A, D, K, E, y de sustancias con actividad antioxidante, como los carotenoides y compuestos fenólicos, que se encuentran disueltas en ellas. La mayor proporción de un aceite la constituyen los triglicéridos (también llamados triacilgliceroles), que son el resultado de la combinación de los tres grupos alcohólicos del glicerol (glicerina) con tres ácidos grasos igual o distinto (Figura 1). 8  En la composición de los aceites vírgenes se distinguen dos fracciones principales con los siguientes elementos:  1.  Fracción Saponificable (98-99%)   Triglicéridos (96%)



 



Diglicéridos (2%)

  Ácidos grasos libres (0.5%)



2.  Fracción No Saponificable (1-2%)   Compuestos relacionados con los ácidos grasos: fosfolípidos (40- 135 mg/kg);



ceras (250 mg/kg aprox) y ésteres de esteroles.   Compuestos no relacionados con los ácidos grasos: hidrocarburos (escualeno



(8000 mg/kg) y β-Caroteno, precursor de la Vitamina A (4 mg/ kg))   Alcoholes grasos (1500-2000 mg/kg)



  Esteroles (1000-2000 mg/kg)



  Tocoferoles, Vitamina E (50-300 mg/kg)



 

4   Pigmentos (40 mg/kg)



  Polifenoles (50-800 mg/kg)



  Volátiles y aromáticos



El aceite está formado principalmente por la fracción saponificable, es decir, por grasas. La mayor parte de esta grasa está formada por triglicéridos como todos los aceites vegetales, pues es la manera en que los vegetales sintetizan las grasas. Los diglicéridos y los ácidos grasos libres serían piezas que se han quedado a medio montar, o son el resultado de la descomposición de los triglicéridos. 10  La fracción insaponificable es muy pequeña en relación a la saponificable. Contiene gran número de compuestos en pequeñas cantidades. Aún así, estos compuestos son responsables de algunas de las características más importantes del aceite de oliva virgen desde el punto de vista culinario como el color, sabor y el aroma, pasando por propiedades antioxidantes y antiinflamatorias beneficiosas para la salud. Las cantidades de cada compuesto de la fracción insaponificable pueden variar de forma importante, ya que dependen de muchos factores. La mayor parte de la fracción insaponificable se pierde en el proceso de refinado. Los aceites reutilizados, son altamente cancerígenos. Además, son agentes contaminantes que con un solo litro es suficiente para contaminar 1.000 litros de agua, por lo que son una  preocupación ambiental de primer orden. Cada hogar produce prod uce anualmente una media de 12 litros y el coste del tratamiento de las aguas contaminadas con ellos asciende. 6 Una de las razones por la que no es bueno recalentar el aceite viene de que hace algunos años se supo que las altas temperaturas degradaban los ácidos grasos dando lugar a la formación de aldehídos tóxicos que, en un principio, se pensaba que eran volátiles y se liberaban a la atmósfera pero que, a día de hoy, se sabe que permanecen en el aceite y se transfieren a los alimentos que se cocinan en aceites que ya se han utilizado antes. Otra razón por la que no es bueno recalentar el aceite es que con la temperatura también se degradan los antioxidantes, los polifenoles (responsables de los aromas y sabores característicos de cada tipo de aceite) y el Oleocanthal (responsable del picor característico de los aceites de oliva vírgenes y que tiene propiedades anti-inflamatorias). 12  Los investigadores han indicado que dependiendo de la fuente oleaginosa pueden obtenerse  productos lipídicos que pueden ser usados como: detergentes, jabones, cosméticos, pinturas y

 

5 lubricantes para la industria textil, del cuero, papel, metales, caucho, entre muchas otras. Sin embargo, están conscientes de que el desarrollo exitoso para la elaboración de productos a base de lípidos depende de la eficacia y la competitividad de costos.

PARTE EXPERIMENTAL 

  Índice de acidez

Fundamento La acidez de las sustancias grasas es muy variable. Generalmente las grasas frescas o recién  preparadas no contienen ácidos grasos libres o si los contienen los tienen en muy pequeñas cantidades, al envejecer, especialmente sino han estado protegidos de la acción del aire y la luz su acidez crece lentamente al principio y con cierta rapidez después. La acidez tiene importancia tanto para aceites comestibles como para los lubricantes, porque ni unos ni otros pueden contener ácidos grasos libres más allá de un límite dado. Se considera como impureza en las grasas. 10  El índice de acidez se define como los miligramos de NaOH o KOH necesarios para neutralizar los ácidos grasos libres presentes en 1 gramo de aceite o grasa, y constituye una medida del grado de hidrólisis de una grasa. La acidez puede expresarse en varias formas. Cuando se expresa como porcentaje, los cálculos se hacen generalmente bajo el supuesto de que el peso molecular del ácido libre es igual al del oleico (Ecuación 1). Sin embargo no toda la acidez resultante de la hidrólisis es oleína, ni tampoco el peso molecular medio de los ácidos grasos libres es equivalente al ácido oleico. Puede expresarse el porcentaje de acidez en el ácido graso que predomine en el aceite.   =

0,28 0,282 2 ×  ×  × 100 100 

 

1 

Donde; 0,282 (expresada como ácido oleico), A = acidez expresada como ácido oleico, laurico o plamitico, en porcentaje, V = volumen de la solución de hidróxido de sodio gastados en la valoración de la muestra en mililitros, N = normalidad de la solución de hidróxido de sodio, G = masa de la muestra en gramos. Todos los aceites y las grasas tienen ácidos grasos libres y algunos los tienen en grandes cantidades. La causa de la existencia de ácidos grasos libres es la actividad enzimática de las

 

6 lipasas. Todas las semillas y los frutos oleaginosos tienen presentes algunas de estas enzimas lipolíticas que se encuentran tanto en el embrión como en el mesocarpio del fruto. Por este motivo, el aceite de arroz y el de palma, por lo general, tienen una acidez muy alta. Los aceites extraídos de semillas descompuestas tienen acidez alta, al igual que los aceites almacenados durante mucho tiempo.

Procedimiento Primeramente, se revisó que las porciones de muestras a ensayar estuvieran bien homogeneizadas y completamente líquidas. Se pesó una cantidad necesaria con respecto a las especificaciones de la tabla 1, se añadió la cantidad de alcohol neutralizado correspondiente y varias gotas del indicador fenolftaleína y finalmente se valoró con álcali (KOH) vigorosamente hasta alcanzar el punto de equivalencia.   Índice de saponificación



Fundamento La saponificación la síntesis del jabón. Es una reacción química de grasas y aceites, que consiste en la hidrólisis en medio básico de las grasas o lípidos, que se descomponen en sales de potasio o sodio (jabones) y glicerina (Figura 1). La misma ocurre con desprendimiento de calor, elemento muy necesario para lograr un producto de calidad, por ello mientras mayor sea el calor producido por la reacción mayor calidad tendrán los jabones producidos (transparencia y limpieza), aunque esta reacción rara vez produce el calor necesario por lo que se hace muy conveniente suministrárselo para que la neutralización de los ácidos grasos ocurra completamente lográndose así una mayor calidad en el producto. 9 

Figura 1. Reacción de hidrólisis.

 

7 El índice de saponificación, es el número de miligramos de hidróxido de potasio necesarios  para saponificar por completo 1g de aceite o grasa. Este valor da la medida del peso molecular  promedio de los glicéridos mixtos que constituyen una grasa o aceite dado, ya que si estos contienen ácidos grasos de bajo peso molecular, el número de moléculas presentes en 1g de muestra será mayor que si los ácidos grasos son de alto peso molecular (Ecuación 2). La grasa o aceite con bajo peso molecular presentará entonces un alto valor en su índice de saponificación. Por ejemplo, la mantequilla, que contiene gran cantidad de ácido butírico, posee un índice de saponificación alto.  =

56,1 ( −  ) 

 

2 

Donde, VS = valor de saponificación,    = volumen de solución HCl gastado en la valoración del ensayo en blanco en mililitros,   = volumen de solución HCl gastado en la valoracion de la muesta en mililitros, N = normalidad de la solución HCl, G = masa de la muestra en gramos.

Procedimiento Se pesaron cantidades de muestras necesarias y se agregaron 25 mL de la solución alcohólica de KOH. Se calentaron a ebullición en una plancha de calentamiento con un condensador de reflujo durante aproximadamente una hora. Se desconectaron del condensador y se añadió el indicador fenolftaleína a cada una de las muestras. Luego, se valoraron en caliente con HCl 0,1M hasta llegar al punto de equivalencia.  

  Índice de peróxidos

Fundamento Los ácidos grasos no saturados son capaces de tomar oxigeno a la altura de sus dobles enlaces para dar origen a la formación de peróxidos. Estos peróxidos son altamente reactivos y  pueden ser estimados yodométricamente. El índice de peróxido de una grasa es un medida de d e su contenido en oxigeno activo. Se basa en la determinación de las sustancias, en términos de miliequivalentes de oxigeno activo por 1000gr. De muestra, que oxidan al yoduro de potasio bajo condiciones de prueba. Las sustancias que oxidan el yoduro de potasio se supone son los  peróxidos u otros productos similares de oxidación de la grasa. La reacción de oxidación del

 

8 aceite consiste en la incorporación del oxígeno en el doble enlace del ácido graso insaturado (ya sea libre o incorporado en un acilglicérido) para formar peróxidos e hidroperóxidos (Figura 2).

Figura 2. Reacción de oxidación . El índice de peróxidos mide el estado de oxidación inicial de un aceite, se expresa en miliequivalentes de oxígeno activo por kilo de grasa (Ecuación 3). Los peróxidos o compuestos de oxidación inicial, se originan si la aceituna se maltrata, si el aceite no se protege de la luz y el calor, o no se guarda en envases adecuados, como consecuencia de ello, a mayor índice de  peróxidos menor será la capacidad antioxidante antioxidan te de un aceite. 7 La causa de la alteración de los aceites y las grasas puede ser el resultado de una reacción tanto química como bioquímica pero la oxidación de las grasas es más frecuente por efecto de reacciones químicas. Lo esencial es que los dobles enlaces de sus ácidos grasos constituyentes, reaccionan con el oxígeno del aire formando compuestos que al descomponerse originan otros, a los cuales se les atribuye el olor y sabor desagradables característicos de las grasas oxidadas, y es esto lo que se conoce con el nombre de rancidez.  =

 ( − ) 

 1000

3 

Donde, Ip = índice de peróxido, expresado como miliequivalente de oxígeno por kilogramos de muestra, N = normalidad de la solución de tiosulfato de sodio, V = volumen de solución de tiosulfato de sodio gastada en la titulación, en mililitros,  = volumen de solución de tiosulfato de sodio gastado en la titulación del blanco, en mililitros, p = peso de la muestra, en gramos.

Procedimiento Se pesaron cantidades de muestras necesarias, provisto de un tapón esmerilado y se añadieron 30 mL de una mezcla de ácido acético y cloroformo, (18 mL y 12 mL), respectivamente. Luego, se agitaron, y se adicionó aproximadamente 1 mL de yoduro de potasio

 

9 y 30 mL de agua a cada una de las muestras. Se valoraron con la solución de tiosulfato de sodio 0,1M empleando como indicador aproximadamente 1 mL de solución de almidón. Las muestras se agitaron vigorosamente para liberar el yodo de la capa de cloroformo, y se continuó con la valoración de las muestras, hasta que se observó una decoloración de la capa acuosa.   Índice de refracción



Fundamento El uso de la refractómetro en diversos procesos productivos se ha hecho cada vez más necesaria debido a las exigencias en las normativas de calidad vigentes, las cuales incluyen a toda la cadena de producción desde el cultivo de las materias primas, su recepción y la elaboración de  productos finales en las industrias del rubro químico, agroalimentario a groalimentario y farmacéutico, entre otros. La determinación del índice de refracción (una propiedad física fundamental de cualquier sustancia) se usa, por ejemplo, para conocer la composición o pureza de una muestra, a través de un instrumento llamado refractómetro. El fenómeno de la refracción consiste en la desviación de trayectoria que sufre un haz de radiación monocromática al pasar desde el vacío a otro medio material de distinta densidad. A nivel molecular este fenómeno se debe a la interacción entre el campo eléctrico de la radiación y los electrones de las moléculas, originándose temporalmente momentos dipolares inducidos. 5  Se ha observado que la velocidad de la luz no es la misma en todos los medios. La velocidad de la luz en el vacío es exactamente 299 792 458 metros por segundo, pero es inferior cuando la luz atraviesa otro medio. Para describir cómo de diferente es la velocidad de la luz en un cierto medio respecto a la velocidad en el vacío, se introduce el llamado, índice de refracción n: =

 

 

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío y v la velocidad de la luz en el medio en cuestión. Dado que la velocidad de la luz en cualquier medio es siempre menor que en el vacío, el índice de refracción será un número siempre mayor que 1. En el vacío: n=1 En otro medio: n>1.

3

 

10

Procedimiento Se empleó un refractómetro, en muestras de aceite a temperatura ambiente entre 20-25°C. Colocándose la muestra en los prismas del refractómetro, adecuadamente calibrado. Posteriormente se cerró la tapa, suavemente, la muestra debe cubrir completamente la superficie del prisma. Para a continuación mirar la escala a través de la “mirilla”. Leer en la escala, en l a

intersección de los campos. En caso de que la separación de los campos no sea clara, ajustar moviendo la base del objetivo. Eliminar la muestra del prisma, utilizando un algodón con acetona.

RESULTADOS El aceite es uno de los productos más utilizados en todas las cocinas del mundo. En casi todas sus variedades se usa para freír y facilitar la elaboración de diversas recetas que en cierta medida requieren grasa para poder cocinarse. Muchas personas consideran que sí pero, en realidad, el hecho de provenir de ciertos vegetales no quiere decir que estén libres de compuestos dañinos para la salud. Lo cierto es que así como existen algunos que le pueden aportar grandes  beneficios al cuerpo, también hay otros que por su composición química pueden resultar  perjudiciales cuando se consumen en exceso. El objetivo de controlar la calidad de las grasas o aceites es la eliminación o reducción de los constituyentes perjudiciales para la salud humana y el bienestar de la comunidad. De esta forma se asegura que los consumidores del agua obtengan un recurso en condiciones de ser utilizado. Para establecer en qué estado se encuentra las muestras de grasas y aceites analizados se evaluaron la siguiente serie de parámetros:  

Índice de acidez

 

Índice de saponificación

 

Índice de peróxidos

 

Índice de refracción

En la tabla 2, se pueden observar los resultados obtenidos del ííndice ndice de acidez. La acidez, el parámetro que viene en las etiquetas, mide la cantidad de ácido graso oleico libre, el más abundante en el aceite de oliva. La acidez es el porcentaje en peso del ácido oleico libre respecto

 

11 a la cantidad total de aceite. En las etiquetas debería expresarse en tanto por ciento (%), pero por alguna razón que desconocemos siempre se ha expresado en grados (º).

Tabla 2. Resultados obtenidos de la determinación del índice de acidez. Muestras

Porcentaje de Acidez (%)

Usado (1)

0,000282

Usado (2)

0,000282

Nuevo (1)

0,000188

Nuevo (2)

0,000282

Por otro lado, en la tabla 3, se pueden observar los resultados de los índices de refracción medidos experimentalmente. El índice de refracción es característico dentro de ciertos límites  para cada aceite por lo que es un indicador de pureza del aceite. Este valor está relacionado con el grado de saturación, con la razón cis/trans de los dobles enlaces y puede estar influenciado por el daño que sufre el aceite tras la oxidación.

Tabla 3. Resultados del índice de refracción medido experimentalmente. Muestras

Índice de Refracción

Usado (1)

1,464

Usado (2)

1,464

Nuevo (1)

1,467

Nuevo (2)

1,467

 

12

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Cuando se analiza una grasa o aceite con el objetivo de conocer su grado de pureza, es necesario revisar previamente los parámetros que determinen su calidad. Estos parámetros se clasifican, en cuatro grupos: físicos, químicos, biológicos, y radiológicos. Es importante destacar que en el caso de este proyecto, únicamente abordaremos parámetros fisicoquímicos. La acidez, como ya se explicó anteriormente, es un parámetro muy importante, debido a que por ellos, se puede conocer si las grasas y aceites son consumibles. La acidez de un aceite aumenta conforme está expuesto a ambientes oxidantes y agresivos. En un principio los triglicéridos están protegidos dentro de la aceituna del oxígeno de la atmósfera por la piel. Si la piel se rompe, el oxígeno entra en el cuerpo de la aceituna y comienza a descomponer los triglicéridos, con lo que la acidez se eleva. La piel se puede romper por muchos motivos: por la picadura de plagas, por granizos, por caer al suelo, porque se aplastan en las tolvas y en los remolques, entre otros. Por lo tanto, los aceites procedentes de aceitunas sanas, sin picaduras y recién cogidas del árbol tendrán una baja acidez. Por otra parte, otro paso delicado es el almacenamiento de la aceituna previamente a su molienda. La aceituna llega a la almazara se descarga en tolvas. Allí la aceituna de la parte baja se aplasta por el peso de las de arriba, con lo que el oxígeno vuelve a atacar. Si pasa mucho tiempo allí antes de la molienda la acidez sube ssignificativamente ignificativamente e incluso pueden darse reacciones de fermentación. Este problema, llamado atroje de la aceituna, se ve acentuado por la madurez de la aceituna, ya que la aceituna madura es mucho más blanda y susceptible de aplastarse. Una vez elaborado el aceite y almacenado en la bodega, éste puede seguir oxidándose, si los depósitos no son estancos, o, aún siendo estancos, si el depósito no está completamente lleno tendrá aire en la parte superior. Algunas almazaras eliminan este aire e introducen nitrógeno para que el aceite se conserve perfectamente. Todos los aceites de oliva vírgenes (los que provienen del zumo de la aceituna) tienen unos límites máximos de acidez, de forma que el tope para el aceite de oliva virgen extra está en 0,8% y para el virgen en el 2%. Cualquier otro aceite que pase del 2% de acidez no se puede consumir y se envía a una fábrica para su refinación.

 

13 Entonces, las grasas y aceites medidos experimentalmente, se puede decir que están dentro de los límites máximos de acidez, es decir, un bajo grado de acidez en el aceite de oliva significa que ese aceite se ha elaborado a partir de frutos sanos y que todo su proceso de fabricación se ha desarrollado en condiciones óptimas. Por otro lado, el índice de saponificación tiene como función conocer, exactamente cuanta sustancia alcalina necesitas para saponificar el aceite que deseas utilizar, y por ello, que de este dependerá que puedas fabricar un jabón en óptimas condiciones. En la tabla 4, se pueden apreciar los distintos parámetros basados en los valores medios de los índices de saponificación reales de cada grasa o aceite. En la parte experimental, se obtuvo valores favorables del índice,  pero debido a que no se midió un blanco, no sé pudo realizar los cálculos, por lo tanto, sus valores se descartaron. En el índice de peróxidos, experimentalmente, las valoraciones gastaron un volumen mucho mayor a lo esperado, pudieron ser tomados otros volúmenes para las preparaciones de las soluciones o algún otro factor, como que haya reaccionado con alguna otra sustancia. Sin embargo, se pueden observar, en la tabla 5, los valores permitidos de este índice y que dependen del tipo de aceite. Finalmente, el índice de refracción de las muestras está dentro del rango y son aceptables debido a que el índice de las sustancias grasas oscila entre 1,4600 y 1,5000 a más o menos 15 o 20 grados centígrados. Como es una constante es importante tanto para identificar como para el análisis cuantitativo. Además está relacionado con el peso molecular y la instauración. Es un índice rápidamente determinable y es muy útil para seguir un proceso de hidrogenación.

CONCLUSION  A través de esta investigación, aprendimos que las grasas y aceites tienen un alto contenido de en ácido oleico, una grasa monoinsaturada, nos ayuda a reducir la tasa de colesterol malo y a  prevenir enfermedades cardiovasculares, cardiovascu lares, por eso es tan recomendable recomen dable consumirlo crudo. Además, "el virgen extra es rico en vitaminas A, D, K y especialmente en E (antioxidante). El consumo diario de 40 mililitros de aceite de oliva virgen o virgen extra, reduce los riesgos de padecer una trombosis, según un estudio del Servicio de Medicina Interna del Hospital Universitario Reina Sofía de Córdoba. 

 

14 El grado de riesgo de éstos y otros factores puede variar, entre otros, según: el tipo y nivel de consumo de ácidos grasos, el porcentaje de energía que aporta el total de las grasas, el colesterol presente en los alimentos, los niveles de lipoproteínas, el consumo de antioxidantes y de fibra, los niveles de actividad y el estado de salud. Una alimentación de bajo contenido de grasas suele tener un contenido reducido de colesterol y un contenido elevado de antioxidantes y fibra. En los adultos, el consumo de alimentos ricos en grasas no presenta ninguna ventaja nutritiva una vez que se han satisfecho las necesidades energéticas y nutritivas esenciales.  

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15 9.  Hidalgo

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Aceites:

Tablas

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ANEXOS Tabla 1. Especificaciones para las cantidades de la muestra a analizar. Ácidos Grasos

Masa de la muestra

Volumen alcohol

Normalidad (N)

Libres (%)

(g)

(mL)

0,00 a 0,02

30,0 ± 0,2

50

0,1

0,2 a 1,0

28,2 ± 0,2

50

0,1

1,0 a 0,02

10,0 ± 0,05

75

0,25

30,0 a 50,0

7,05± 0,05

100

0,25 a 1,0

50,0 a 100,0

3,525 ± 0,2

100

1,0

Tabla 4. Valores básicos de saponificación. 9 Aceites

Índice de saponificación (%)

Oliva

0,134

Coco

0,190

Palma

0,141

Girasol

0,134

Ricino

0,128

 

16

Almendras

0,136

Aguacate

0,133

Soja

0,135

Maíz

0,136

Sésamo

0,133

Jojoba Palmiste

0,069 0,156

Germen de Trigo

0,132

Tabla 5. Índice de peróxidos que se pueden encontrar en los aceites. 12 Aceites

Índice de peróxidos (%)

Oliva Extra Virgen

≤ 20

Oliva Virgen Oliva Lampante

≤ 20

-  (Aceite que no se puede consumir)

Refinado

≤ 5

Oliva (Refinado y Virgenes)

≤ 15

Orujo de Oliva Refinado

≤ 5

Orujo de Oliva

≤ 15