universidad nacional mayor de san marcosfacultad de quimica ing quimica ing agroindustrial eap ingenieria agroindustrial

UNMSM - ING AGROINDUSTRIAL

CONTENIDOI.INTRODUCCIN2II.OBJETIVOS2III.MARCO TERICO3IV.MATERIALES Y REACTIVOS8a.ESPECTROFOTMETRO VISIBLE GENESYS 20, THERMO SCIENTIFIC8V.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL11VI.CLCULOS12VII.RESULTADOS13VIII.DISCUSIN DE RESULTADOS18IX.CONCLUSIONES19XI.BIBLIOGRAFIA21XII.GLOSARIO22XIII.ANEXOS23

I. INTRODUCCIN

La obtencin de informacin tanto cuantitativa como cualitativa acerca de la composicin y estructura de la materia, es una de las necesidades ms urgentes de Ingenieros y Cientficos vinculados al campo de las ciencias exactas como la Qumica, Biologa o Fsica. Para esto han sido creadas una serie de herramientas para suplir estos requerimientos. Estos instrumentos han conseguido ser cada vez ms avanzados y proporcionar informacin mucho ms confiable, adems de facilitar el trabajo para el analizador y brindar mayor credibilidad en sus resultados.Siendo estudiantes de Ingeniera Agroindustrial, el conocimiento de estas herramientas se hace necesario no slo como parte de la formacin sino adems como parte de la vida profesional, donde se ve enfrentado a diversos problemas analticos, para los cuales se debe tener los mejores criterios para desarrollarlos con satisfaccin. La espectrofotometra de absorcin en las regiones ultravioleta y visible del espectro electromagntico es, posiblemente, la ms utilizada en la prctica del anlisis cuantitativo de todas las tcnicas espectroscpicas. Asimismo, puede resultar de utilidad como tcnica auxiliar para la determinacin de estructuras de especies qumicas. Para que un compuesto pueda ser analizado mediante espectrofotometra debe absorber luz, y esta absorcin debe ser distinguible de otras absorciones de especies presentes en la muestra.En la presente prctica no se pretende profundizar los aspectos relacionados con cada tcnica, si es importante ser muy puntual en los aspectos ms importantes de cada una teniendo en cuenta su fundamento y sus aplicaciones que pueda tener para el campo cientfico en general y en especial en el campo agroindustrial, que nos concierne; adems del reconocimiento de algunos pigmentos que se encuentran en el maz morado.La industria alimenticia con el objetivo de obtener productos que presenten los colores propios de los alimentos frescos o para presentar productos llamativos para los consumidores utiliza diversos colorantes naturales o artificiales (Yufera, 1995).

II. OBJETIVOS Identificar compuestos bioqumicos (antocianinas) y determinar el espectro de absorcin del maz morado natural y producto elaborado (chicha morada en sobre). Aplicar y familiarizarse con conceptos tericos (Ley de Lambert-Beer).

III. MARCO TERICO

La espectrofotometra se refiere a los mtodos cuantitativos de anlisis qumico que utilizan la luz para medir la concentracin de las sustancias qumicas. Se conocen como mtodos espectrofotomtricos y segn sea la radiacin utilizada como espectrofotometra de absorcin visible (colorimetra), ultravioleta e infrarroja.

Es una tcnica analtica que permite determinar la concentracin de un compuesto en solucin. Las molculas absorben las radiaciones electromagnticas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende de forma lineal de la concentracin. Las longitudes de onda de las radiaciones que una molcula puede absorber y la eficiencia con la que se absorben dependen de la estructura atmica y de las condiciones del medio (pH, temperatura, fuerza inica, constante dielctrica), por lo que dicha tcnica constituye un valioso instrumento para la determinacin y caracterizacin de biomolculas. Para hacer este tipo de medidas se emplea un espectrofotmetro, en el que se puede seleccionar la longitud de onda de la luz que pasa por una solucin y medir la cantidad de luz absorbida por la misma.La cantidad de calor disipado es muy pequeo, por lo que el mtodo tiene la ventaja de originar un trastorno mnimo en el sistema que se estudia.Generalmente la absorcin de luz en el ultravioleta cercano =(325-420 nm) y en el visible =(420-900 nm) absorbe un fotn en este intervalo espectral, se excita pasando un electrn de un orbital del estado fundamental a un orbital en estado excitado de energa superior. de esta manera la molcula almacena la energa del fotn.Se basa en la absorcin de radiacin ultravioleta y visible por el analito, como consecuencia de lo cual se origina un estado activado que posteriormente elimina su exceso de energa en forma de calor, en un proceso que esquemticamente puede representarse as: X + h > X* > X + calor

RADIACIN ELECTROMAGNTICA

ESPECTRO DE LA RADIACIN ELECTROMAGNTICA

Principio de la medicin espectrofotomtrica.Cuando una muestra absorbe luz, la potencia radiante del haz de luz disminuye. La potencia radiante P (intensidad de la radiacin despus de pasar por un medio), se evala como energa por segundo en una unidad de tiempo por unidad de rea del haz de luz.La grfica muestra que la luz se hace pasar por un monocromador (un prisma, una rejilla de difraccin o un filtro) para aislar una sola longitud de onda. Esta ltima de potencia radiante Po,incide sobre una muestra de espesor b. La potencia radiante del haz emergente es P; la muestra puede absorber una fraccin de la luz, de manera que .

ATENUACIN DE UN HAZ DE RADIACIN POR UNA SOLUCIN ABSORBENTE

La transmitancia T, se define como la fraccin de la luz incidente que sale de la muestra.

Por lo tanto, Tvaraa de cero a uno ( ).La absorbancia A se define como: Cuando no se absorbe luz, y entonces . Cuando se absorbe 90% de la luz, 10% de ella se transmite y . Con esto se tiene. Cuando solo se transmite el 1%de la luz,.La absorbancia tambin se llama a veces densidad ptica, que se abrevia DO y en ocasiones se representa por E. Tambin conocida como la fraccin o trozo de potencia radiante incidente que absorbe la muestra.La importancia de la absorbancia estriba en que es directamente proporcional a la concentracin de la especie absorbente en la muestra: (Ley de Beer) = Constante de proporcionalidad denominada absortividad molar = longitud del camino ptico = concentracin de la muestra

Parmetros visibles

ANTOCIANINASLas antocianinas son antioxidantes abundantes en la naturaleza, presentes especialmente en frutas y vegetales. Wao et al. (2006) presentaron una tabla en la que demuestran todos los alimentos en los que estn presentes las antocianinas.A medida que la antocianina contiene ms grupos OH en su anillo benzoilo (B), su coloracin va a ser ms azulada (Delgado y Paredes, 2003). Segn Miguel (2011) se puede diversificar que las coloraciones para cada antocianina pueden variar, dando la amplia gama de colores en la naturaleza. La cianidina y la peonidina generan una coloracin naranja a roja, la delfinidina, petunidina y malvidina generan una coloracin azul a roja y por ltimo la pelargonidina da un color naranja. Estos compuestos Antocianina pueden estar presentes en diversas frutas y vegetales, usualmente en una mezcla de varias antocianinas, sin embargo suele siempre predominar una.

IV. MATERIALES Y REACTIVOSMateriales Espectrofotmetro visible GENESYS 20, Thermo Scientific 02 Beaker de 50 ml.Reactivos Cloruro de cobalto HCl Etanol Agua destiladaMuestras Maiz morado Chicha morada de sobre

a. ESPECTROFOTMETRO VISIBLE GENESYS 20, THERMO SCIENTIFICGENESYS 20 es un espectrofotmetro adecuado para anlisis de rutina en laboratorios de formacin, de control de calidad y de produccin. Teclado de membrana con proteccin contra salpicaduras, de fcil limpieza Pantalla LCD multilinge Visualizacin clara y directa Teclado de 10 teclas fcil de usar

GENESYS 20

ESPECIFICACIONES

Fuente de LuzLmpara de wolframioTungsteno-Halgeno (1000 hr)

PantallaLCD con 2 lneas y 20 caracteres

Soporte de cubetas estndarSoporte para cubetas de 10 mm y tubos

Memoria de mtodosParmetros en memoria fija

Memoria de datosNo

Peso4,5 Kg

Diseo opticoHaz simple

Rango longitud de onda325 - 1100 nm

Exactitud de Longitud de onda

Repetibilidad de Longitud de onda

Ancho de banda espectral

MonocromadorRejilla de difraccin. 1200 lines/mm

Rango fotomtrico0, 12, 5A, 0125% T, 01999C, absorcin, transmisin, concentracin, factores

Exactitud Fotomtrica desde 0.0-0.3A; desde 0.301 a 2.5A

Requerimientos Elctricos100-240V, 50-60HZ

El principio del Espectrofotmetro est basado en la Ley de Lambert-Beer, que relaciona la intensidad de luz incidente y la de la luz transmitida, cuando es atravesada una longitud de onda de un medio que absorbe. Si se registra la transmitancia cuando lo que realmente se desea es la absorbancia, se puede utilizar la ecuacin de definicin anteriormente dada para convertir una en otra y obtener la medida que se desea.

Maz MoradoLa coloracin morada que presentan las plantas, son el resultado del trabajo realizado por genes, lo que da como resultado la formacin de pigmentos antocinicos de diferente color, los mismos que al combinarse forman el color morado (combinacin de pigmentos rojos y azules) (Manrique 2000).Los colorantes naturales presentan demanda considerable en la industria alimentaria, cosmtica y farmacutica para reemplazar a los colorantes sintticos, debido a su naturaleza qumica, inocuidad y funcionalidad. Entre estos colorantes naturales se encuentran las antocianinas que se distribuyen ampliamente en el reino vegetal y estn presentes en races, tallos, hojas, flores y frutos de las plantas superiores. El maz morado es una variedad pigmentada del Zea mays L., cuyos granos y coronta presentan color morado. Investigaciones recientes han revelado la presencia de compuestos tales como: un dmero de cianidina, derivados mono y di-glicosidados de cianidina, pelargonidina, peonidina y otros fenlicos. Las caractersticas estructurales de las antocianinas, su relativa estabilidad en medio acuoso segn el pH, con la presencia de estructuras tales como el catin flavilium, una base quinoidal, una pseudo base carbinol y una chalcona , determinan una mayor estabilidad frente a cambios de pH, temperatura y exposicin a la luz, debido a procesos de copigmentacin y asociacin intermolecular e intramolecular que se desarrollan en el medio , convirtiendo a estos compuestos en fuentes potenciales de colorantes naturales.

Chicha morada NEGRITA

Mezcla en polvo para preparar chicha morada.Ingredientes:Azcar, acidulante, sabor artificial a chicha morada, acidulante, edulcorantes artificiales, regulador de acidez, anti humectante, estabilizante y colorantes artificiales.

Colorantes(max) nm

Rojo allura645

Azul brillante465

Azul indigotina450

Rojo carmoisina675

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. Espectro de absorcin del CoCl2

Se realiza este procedimiento para la calibracin del equipo, con los datos obtenidos va a construirse una curva de %T vs (nm) y Absorbancia vs (nm), ambas sern comparadas con las curvas proporcionadas por el fabricante en el catlogo del producto. .Se toman dos celdas, la primera de CoCl2 en HCl al 1% y la otra de HCl al 1% que funcionar como blanco. Se inicia la medicin con longitud de onda 450 nm hasta 700nm, las indicaciones de uso son:Para cada nueva longitud de onda, se coloca primero el blanco y luego la solucin de CoCl2. Se toman los datos de (nm) y %T que son proporcionados por el equipo, se construye un grfica y con los valores transmitancia se obtiene la absorbancia y se construye una segunda grfica.

B. Espectro de absorcin del maz morado Determinacin del espectro de absorcin del maz morado y del sobre de chicha morada. Solvente (Agua)Se prepar en un beaker una solucin que contena agua y granos de maz morado con un trozo de mazorca, esto se llev a la cocinilla y luego a reposo.Se coloca esta solucin en una celda, y se preparara otra celda con agua destilada para que funcione como blanco. el rango de longitud de onda es el mismo que para la calibracin. Los valores a anotar son los mismos y las grficas a realizar tambin. La solucin con la chica en sobre se prepara en un beaker con agua destilada y se realizan todos los paso anteriores. Determinacin del espectro de absorcin del maz morado y del sobre de chicha morada. Solvente (Alcohol)La preparacin de la solucin se realiz una semana antes de la experiencia, con solvente etanol para la mejor extraccin de la antocianina. La solucin de chicha en sobre se hizo al instante en el laboratorio con un poco de etanol y unos cuantos gramos de muestra de chicha en sobre. Los procedimientos a seguir para la obtencin de datos son similares al de la calibracin y las grficas a realizar son de %T vs (nm) y Absorbancia vs (nm).

*Todas las grficas se presentan en papel milimetrado.

VI. CLCULOS

Tabla N 1: Pigmentos presentes en el maz morado

Pigmentomax (nm)

Pelargonidina520

Pelargonidina 3-glucsido505

Cianidina535

Cianidina 3-glucsido523

Delfinidina544

Delfinidina 3-glucsido534

Tabla N2: pH de las soluciones

SolventeSolutopH

AguaMaiz morado6.5

Chicha en Sobre (NEGRITA)3.5

AlcoholMaiz morado7

Chicha en Sobre (NEGRITA)4.5

Ejemplo de clculo para la obtencin de la Absorbancia:

Para construir la grfica de la absorbancia y transmitancia se utilizar. Los datos obtenidos en el espectrofotmetro fueron porcentajes de transmitancia para cada longitud de onda escogidas, y con la relacin anterior calculamos la absorbancia. Ejemplo de clculos: para el CoCl2 = 450 nm el %T = 73.8

VII. RESULTADOS

Tabla 3: Porcentajes de transmitancia y absorbancia para el CoCl2

(nm) %TA(nm) %TA

45073.80,13255072.10,142

460660,1856080.60,094

47061.40,21257087.30,059

48057.90,23758090.70,042

49054.90,2659094.70,024

500520,28460093.20,031

50550.70,295610950,022

50850.00,30962095.20,021

51049.70,30463095.50,02

51249.60,30564095.60,02

51449.90,30265095.90,018

51650.10,366096.80,014

51850.40,29867097.90,009

52050.90,29368097.50,011

53055.30,25769098.10,008

540630,20170098.50,007

Tabla 4: Porcentajes de transmitancia y absorbancia para maz morado en agua

(nm) %TA (nm) %TA

45023.10,63655035.30,452

46024.60,60956038.40,416

47025.70,5957042.40,373

48026.40,57858047.10,327

49026.80,57259052.70,278

50027.30,56460058.70,231

50527.90,55461065.70,182

51028.40,54762072.60,139

51524.10,61863078.10,107

52029.70,52764083.10,08

52530.40,51765086.10,065

53031.20,50666088.50,053

535320,49567090.30,044

54032.90,48368092.20,035

545340,469

Tabla 5: Porcentajes de transmitancia y absorbancia para chicha morada de sobre en agua

(nm) %TA(nm) %TA

45030.40,51756027.10,567

46021.50,66857044.50,352

47013.60,86658061.50,211

4808.31,08159070.40,152

4905.81,23760076.10,119

5004.71,32861071.20,148

5054.61,33762063.10,2

5104.51,34763059.40,226

5154.91,3164065.40,184

5205.11,29265078.10,107

5255.61,25266088.50,053

5306.41,19467094.20,026

5357.51,12568097.70,01

54091,04669098.30,007

54511.50,93970098.70,006

55015.10,821

Tabla 6: Porcentajes de transmitancia y absorbancia para maz morado en alcohol.

(nm)%TA(nm)%TA

45044.60,351560340,469

460450,34757036.90,433

47044.50,35258040.80,389

48043.30,36459045.60,341

49041.40,38360052.40,281

50039.10,40861062.20,206

50537.80,42362072.10,142

51036.60,43763080.60,094

51535.50,4564085.70,067

52034.30,46565089.50,048

52533.60,47466091.70,038

53032.80,48467093.50,029

53532.50,488680950,022

54031.90,49669096.50,015

54531.80,49870096.90,014

55032.10,493

Tabla 7: Porcentajes de transmitancia y absorbancia para chicha morada de sobre en alcohol.

(nm)%TA(nm)%TA

45058.30,23456044.80,349

460510,29257032.60,487

47040.80,38958076.90,114

480330,48159085.20,07

49026.80,57260088.10,055

50022.50,64861086.90,061

50521.60,66662082.30,085

51020.40,6963079.90,097

51520.10,69764083.30,079

52020.30,69365089.70,047

52520.70,68466094.70,024

53021.20,67467097.60,011

53522.30,652680990,004

54024.10,61869099.60,002

54526.90,5770099.80,001

550310,509

VIII. DISCUSIN DE RESULTADOS

*Para cada una de las tablas se tienen 2 grficas, adjuntas al final del presente informe se encuentran 10 curvas correspondientes a %T vs (nm) y %A vs (nm).

Para todas las muestras se realiz un barrido entre longitudes de onda de 450 nm a 700 nm, de acuerdo a Wrolstad (2004) indica que las antocianinas tienen una banda de absorcin entre 490 nm y 550 nm de regin de espectro visible.

Grfica N1En esta grfica determinamos para el CoCl2 una longitud de onda mxima de 512 nm para un porcentaje de transmitancia y absorbancia de 49.6 y 0.305 respectivamente, con lo cual logramos constatar la operatividad del espectrofotmetro , ya que segn el catlogo del fabricante la longitud de onda mxima viene a ser 510 nm.

Grfica N2En esta grfica obtuvimos una longitud de onda mxima de 515 nm con un porcentaje de transmitancia y absorbancia de 24.1 nm y 0.618 respectivamente, lo cual indicaria la presencia de la antocianina pelargonidina (=520 nm). Sin embargo segn Vasco et al (2009) , las antocianinas del tipo cianidinas tienen un rango mximo de absorcin de 516 a 520 nm, lo que permite mencionar que las antocianinas mayoritarias en el extracto del maz morado son las cianidinas , posiblemente la cianidina 3-glucsido el cual pertenece a las denominadas antocianinas, pigmentos que dan color a las flores, frutas, vegetales (Callejo 2002).

Grfica N3En esta grfica se observa 2 picos para longitudes de onda de 510 y 630 nm con porcentajes de transmitancia y absorbancia de %T = 4.5 , A = 0.1347 y %T= 59.4 , A= 0.226 respectivamente. Para la longitud de onda de 510 nm corresponde segn nuestra fuente a la antocianina Pelargonidina 3-glucsido (=505 nm).Las antocianinas tienden a cambiar de color a medida que cambia el pH, sin embargo estas son ms estables en medio cido que bsico (Rein, 2005).

Grfica N4En esta grfica hallamos una longitud de onda mxima de 545 nm para un porcentaje de transmitancia y absorbancia de 31.8 y 0.498 respectivamente ; de acuerdo a la literatura corresponde a la antocianina delfinidina(=544 nm). Segn Giusti(2004) la longitud de onda para la delfinidina dio 546 nm ; podemos ver que no hay mucha variacin entre las fuentes consultadas y el dato obtenido en esta prctica.Pero segn Stanciuc (2011), reporta en su tratado, que obtuvo de un anlisis por espectrofotometra UV Visible del colorante extrado de las corontas de maz morado (Zea mays L.) una absorcin mxima a una longitud de onda = 537 nm,el cual corresponde a las cianidina-b-glucsido.

Grfica N5

En esta grfica se pueden observar tres picos, en primera instancia (nm), %T, A, 515, 20.1, 0.697 la presencia de la antocianina pelargonidina (=520 nm); 570, 32.6, 0.487 ; 630, 79.9, 0.097, estos dos ltimos puntos que se encuentran ubicados fuera de los rangos de longitud de onda que tenemos nosotros para las antocianinas presentes en el maz morado.IX. CONCLUSIONES

No se aplic la ley de beer pues no contamos con el dato de la concentracin de las soluciones estudiadas Se escogi el etanol como solvente, pues es altamente selectivo y de baja viscosidad (Ibarz 2005). Las antocianinas son estables bajo condiciones cidas (pH=2), pero bajo condiciones normales de procesamiento y almacenamiento de transforman en compuestos sin color y luego en pigmentos de color caf que son insolubles. Un nmero de factores influencian en la estabilidad de estos pigmentos como pH, temperatura, luz, oxgeno, enzimas, presencia de cido ascrbico, azcares, sales, iones metlicos y copigmentos (Kopjar y Pilizota, 2011). En las grficas 2 y 4 se observan slo un pico por cada una, esto se explicara como resultado del valor de pH, en comparacin con las grficas 3 y 5. Cuando se incrementa el pH, el catin recibe un ataque nucleoflico generando el carbinol, que es incoloro. Esto se da ya que el carbinol pierde el doble enlace entre el anillo central y el que est localizado a la derecha, y con esto no absorbe luz visible (Brouillard, 1982). Mientras el pH sube, su forma carbinol se va transformando a la chalcona que tambin es incolora (Mazza y Brouillard, 1987). Si se quiere revertir la forma incolora, se puede bajar el pH; sin embargo, si es que ya se han formado chalconas inicas inestables entonces no se podr regresar a un color determinado en la forma de catin flavilio (Brouillard, 1982). El pH ha demostrado ser el factor que mayor efecto tiene sobre el cambio de color de las antocianinas. Ya que el catin flavilio, domina el color y es el ms susceptible, es ms estable en valores de pH bajos (