Análisis físico-químicode la materi

Análisis físico-químico y microbiológico de

los alimentos.

Análisis físico-químico y microbiológico de

los alimentos

Manual Técnico para la(s) carrera(s): Profesional Técnico y Profesional Técnico Bachiller en la carrera Procesamiento industrial de alimentos

Capítulo 1 Operación del laboratorio de alimentos

Capítulo 2 Análisis fisicoquímico de los alimentos

Capítulo 3 Operación de equipo de labratoro

Análisis físico-químico y microbiológico de

los alimentos

Índice

Presentación

Introducción general

Capítulo 1. Operación del laboratorio de alimentos.

Introducción

Unidad 1. Clasificación de materiales de laboratorio

1.1 RAP* Clasifica los materiales de laboratorio de forma

física a través de cartas de control, aplicando las técnicas de

limpieza de acuerdo con el uso específico de cada uno de ellos.

1.1.1 Equipos y materiales utilizados en los procesos

de un laboratorio de química.

1.1.2 Cartas de control.

1.1.3 Limpieza de materiales de laboratorio

1.1.4 Técnicas de limpieza

1.2 RAP * Maneja los materiales de laboratorio para

optimizar su empleo en los análisis físico-químicos del proceso

alimenticio mediante indicaciones e instructivos

1.2.1 Manejo de materiales de laboratorio

1.2.2 Manuales de operación

1.2.3 Uso y manejo del microscopio

1.2.4 Uso y manejo de hornos y estufas

Unidad 2. Preparación de diluciones y soluciones

2.1 RAP* Prepara diluciones y soluciones empíricas y

valoradas para su aplicación en los análisis físico-químicos del

proceso alimenticio mediante especificaciones establecidas.

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*RAP Resultado de aprendizaje

2.1.1 Montaje de dispositivos y sistemas para

destilación, evaporación, titulación, filtración, extracción de gases

y determinación de nitrógeno proteico.

2.1.2 Métodos de separación.

2.1.3 Métodos de filtración

2.1.4 Métodos de destilación

2.1.5 Relación de equipos y fundamentos químicos.

2.1.6 Preparación de soluciones

2.1.7 Equilibrio químico

Unidad 3. Operación de equipo de laboratorio

3.1 RAP* Maneja equipo del laboratorio de alimentos para

optimizar su empleo en los análisis físico-químicos del proceso

alimenticio mediante instructivo.

3.1.1 Principios y fundamentos para la operación de

equipo.

3.1.2 Equipo complementario de fruta y hortaliza,

cárnicos, aceites y derivados de la leche.

3.1.3 Maquinaria en un laboratorio de alimentos,

obtención de páprika.

3.1.4 Unidad de concentración y obtención del

producto.

Capítulo 2. Análisis fisicoquímico de los alimentos

Introducción

Unidad 1. Identifica equipo e instrumental del laboratorio de

alimentos para el análisis de muestras.

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RAP* 1.1 Identifica las Normas de seguridad e higiene de un

laboratorio de alimentos.

1.1.1 Higiene personal en un laboratorio de alimentos.

1.1.2 Equipo de protección personal.

1.1.3 Señalización y codificación en un laboratorio.

1.1.4 Legislación en materia de alimentos NOM.

1.1.5 Ley general de salud.

RAP* 1.2 Prepara el material, equipo e instrumentos de

laboratorio de acuerdo con el tipo de análisis a realizar.

1.2.1 Instrumentos de laboratorio.

1.2.2 Clasificación del instrumental por el tipo de

material.

1.2.3 Clasificación del instrumental por su tolerancia.

1.2.4 Clasificación del instrumental de acuerdo a su

uso.

1.2.5 Manejo y utilización de equipo de laboratorio.

1.2.6 Equipo de laboratorio

1.2.7 Mantenimiento, calibración y reparación de

equipos de laboratorio.

1.2.8 Material de laboratorio

RAP* 1.3 Selecciona y prepara la muestra de alimento de

acuerdo con las especificaciones técnicas.

1.3.1 ¿Qué es una muestra?

1.3.2 Muestras varias

1.3.3 Toma de muestras

1.3.4 Muestra aleatoria y representatividad

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1.3.5 Etapas en el muestreo

1.3.6 Plan o procedimiento de muestreo

1.3.7 Estimación del muestreo

1.3.8 Tratamiento de las muestras

1.3.9 Conservación de la muestra.

Unidad 2. Aplicación de los métodos de análisis.

RAP* 2.1 Interpreta los métodos de análisis aplicados a los

alimentos de acuerdo con sus especificaciones técnicas.

2.1.1 Métodos de análisis

2.1.2 Métodos de análisis químicos

2.1.3 Métodos espectrométricos

2.1.4 Análisis fisicoquímico

2.1.5 Análisis sensorial

Capítulo 3. Análisis microbiológico de los alimentos.

Introducción

Unidad 1. Preparación de muestras de alimentos para su análisis

microbiológico.

RAP* 1.1 Prepara el material, equipo e instrumentos de

laboratorio mediante los procedimientos establecidos para el

análisis microbiológico.

1.1.1 Generalidades

1.1.2 Definición de microbiología.

1.1.3 Organismos estudiados por la microbiología.

1.1.4 importancia de la microbiología en la industria

alimentaria.

1.1.5 Esterilización.

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1.1.6 Métodos de esterilización.

1.1.7 Desinfectantes y antisépticos.

1.1.8 Cuidados para el guardado del microscopio.

RAP* 1.2 Selecciona y prepara la muestra de alimento

de acuerdo con las especificaciones técnicas para su análisis

correspondiente.

1.2.1 Clasificación de los medios de cultivo por su

origen, por su composición, por su aplicación

1.2.2 Selección de muestras para análisis micro

bacteriológico.

1.2.3 Preparación de las muestras

Unidad 2. Aplicación de métodos de análisis microbiológicos a

los alimentos.

RAP* 2.1 Identifica los microorganismos presentes en los

alimentos de acuerdo con sus características para su evaluación

en los procesos de transformación.

2.1.1 Principios del análisis de alimentos.

2.1.2 Clasificación de los microorganismos.

2.1.3 Importancia de la calidad microbiológica en los

alimentos.

2.1.4 Origen de la contaminación microbiana en los

alimentos.

2.1.5 Microorganismos patógenos causantes de

toxiinfecciones.

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2.2 RAP* Realiza los análisis microbiológicos a los

alimentos de acuerdo con las especificaciones técnicas para

determinar la calidad de los mismos.

2.2.1 Análisis microbiológico de los alimentos.

2.2.2 Control de microorganismos en los alimentos.

2.2.3 Métodos de preservación de alimentos.

2.2.4 Legislación en materia de alimentos en México.

Glosario

Bibliografía

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Presentación

Te invito a explorar este manual técnico que contiene un índice que te proporcionará un panorama general del contenido de cada capítulo. Al leerlo encontrarás un apoyo a tu aprendizaje. El manual contiene los temas más representativos en el desarrollo de tus competencias.

Este material contiene actividades que te invitan a reflexionar, repasar, tomar decisiones, proponer innovaciones; en las prácticas pondrás a prueba tus conocimientos, que te ayudarán a identificar posibles problemas y soluciones. La autoevaluación te permitirá comprobar tu aprendizaje; tus respuestas las puedes verificar al término de cada capítulo o bien tendrás que volver a revisar los temas estudiados para encontrar la respuesta y así llegar a conocer la estructura del manual técnico. Lo anterior no se presenta en el índice porque es parte del contenido.

Recuerda, tú eres quien decide si estás aprendiendo o no. El manual contiene lo esencial; por ello está conformado para que investigues y refuerces tu formación académica.

En la última parte cuentas con un glosario que te ayudará a comprender la idea; puede estar al final del manual o intercalado en el texto. La bibliografía es el último apartado de este manual técnico.

Bienvenido a este espacio del saber

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Introducción general

El presente manual técnico “Análisis físico-químico y microbiológico de los alimentos” corresponde al núcleo de formación profesional de las carreras de Profesional Técnico (PT) y Profesional Técnico-Bachiller (PT-B) en Procesamiento industrial de alimentos. Tiene como finalidad proporcionarte los elementos que te auxilien en la preparación y acondicionamiento de los insumos para llevar a cabo el proceso industrial de alimentos, el análisis físico-químico y microbiológico, durante y después del proceso de los mismos, además de, operar la maquinaria de transformación de la industria de alimentos, controlar la calidad de los procesos y productos, y supervisar los procesos de producción, proponiendo condiciones de seguridad e higiene laboral para la disminución de riesgos de trabajo en las empresas del ramo alimenticio.

El manual está conformado por tres capítulos: el primero “Operación del laboratorio de alimentos” te apoya en el desarrollo de competencias laborales que te permitan operar los materiales, instrumentos y equipos de planta y laboratorio; preparar diluciones y soluciones empíricas y valoradas, además de identificar los aspectos de organización del laboratorio, las prácticas de higiene y de seguridad.

El segundo capítulo, “Análisis físico químico de los alimentos” te brindan la oportunidad de desarrollar las competencias que te permitan seleccionar, preparar y analizar los alimentos mediante las técnicas y procedimientos establecidos, evaluando los componentes nutritivos que lo componen, asegurando la calidad de los procesos de transformación y de consumo, apoyándote en el manejo de materiales y maquinaria que facilite la interpretación de los resultados obtenidos en su análisis.

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El tercer capítulo, “Análisis microbiológico de los alimentos” contribuye a que desarrolles las competencias que te permitan identificar, seleccionar y realizar los análisis microbiológicos a los alimentos, para determinar sus características de calidad mediante técnicas y procedimientos establecidos.

La formación profesional PT y el PT-B está diseñada con un enfoque basado en el desarrollo de competencias profesionales, lo cual implica realizar trabajo con eficiencia y calidad, considerando que el conocimiento, actitudes, aptitudes, consistencia y, por ende, el compromiso de generar calidad en las acciones; utilizando de manera constante métodos definidos, procedimientos escritos y detallados, documentación y medición, de acuerdo con los requerimientos del sector productivo y los indicadores del desarrollo tecnológico en el área industrial y comercial, así logras una actualización y mejora continua garantizando la competitividad y excelencia en el campo profesional.

Adquirir estas competencias fortalece tu formación integral y te prepara para comprender los procesos productivos en los que estarás involucrado para resolver problemas, tomar decisiones y desempeñarte en diferentes ambientes laborales con una actitud creadora, crítica, responsable y propositiva.

Al estudiar este manual recuerda siempre, que estás rodeado de compañeros y compañeras que te pueden ayudar a comprender mejor los contenidos. Es necesario que dediques un tiempo a la recapitulación de los aprendizajes logrados, con el propósito de verificar que alcanzaste los resultados de aprendizaje (RAP).

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Capítulo 1

Capítulo 1Operación del laboratorio

de alimentos

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Capítulo 1

Introducción

El presente capítulo, tiene como propósito que logres identificar y manipular los diferentes materiales, instrumentos y equipos de planta y laboratorio de alimentos, además de que aprendas a realizar la preparación de diluciones y soluciones empíricas que te permitan valorarlas, además de lograr enriquecer los aspectos de organización de un laboratorio de alimentos, considerando los requerimientos de seguridad e higiene en el trabajo.

Para lograr lo anterior se te proporcionan contenidos que te apoyan en el desarrollo de competencias que te permitirán seleccionar y preparar material y equipo de laboratorio de acuerdo a las especificaciones establecidas, identificando, las sustancias químicas de acuerdo a sus características y preparar soluciones según especificaciones técnicas.

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Capítulo 1

Unidad 1 Clasificación de materiales de laboratorio

1.1 RAP Clasifica los materiales de laboratorio de forma física a través de cartas de control, aplicando las técnicas de limpieza de acuerdo con el uso específico de cada uno de ellos

1.1.1 Equipos y materiales utilizados en los procesos de un laboratorio de química

Por lo general, el material de laboratorio, se dice que es sencillo pero complejo, ya que aunque tengamos la idea de que en los laboratorios solo existen tubos de ensayo, pipetas, embudos y escobillas, entre otras cosas, también existen otros elementos que son mucho más frágiles, por lo que el correcto manejo de ellos requiere de un acertado conocimiento de los mismos.Un laboratorio es el lugar en el que son aplicados los diversos conoci-mientos teóricos, llevándolos a la práctica, por esta razón, es muy impor-tante que este lugar esté bien equipado, con los instrumentos y materiales adecuados para que los procesos de experimentación funcionen como debe ser. Al mismo tiempo, toma gran relevancia el que el material de laboratorio de haya utilizado, sea higienizado de acuerdo a las políticas de higiene del laboratorio, con la finalidad de que su contaminación no influya en experimentaciones futuras. Por otro lado, si se requiere de trabajar con fuego o gases tóxicos se hace necesario tomar las medidas de seguridad pertinentes, por lo que en caso de quemaduras con objetos calientes, o frío, se debe contar con los medicamentos y sustancias ne-cesarias para ayudar a confortar al lesionado de forma inmediata, hasta que lleguen los servicios de emergencia.

El material de laboratorio por lo general se encuentra fabricado con vidrio óptico, de Jena o duro, por lo que debido a su composición son muy resistentes a la acción de reactivos químicos y a los cambios bruscos de tempe-ratura, dentro de ellos se encuentran los que se muestran en la figura 1, como son el matraz de fondo plano, matraz de Erlenmeyer, matraz de destilación, vaso de precipitados y el tubo de ensayo.

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Capítulo 1

El soporte o sujeción, excepto la gradilla, todos los demás están hechos de metal, entre ellos se encuentran el soporte universal con anillo de fierro, pinzas para bureta y tela de alambre; pinzas de crisol, pinzas de 3 dedos con nuez, gradilla para tubos de ensayo y pinzas para tubos de ensayo, ejemplos de estos se muestran en la figura 3.

Existen algunos materiales que se emplea para medir volúmenes, estos pueden ser de vidrio o de plástico transparente y se encuentran graduados, algunos de ellos se muestran en la figura 2.

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Capítulo 1

En muchas ocasiones al material de laboratorio como el que se muestra en la figura 4, se le cataloga como infinito debido a que en esta área por lo general se establecen innovaciones, dentro de ellos, los más utilizados son: el mortero con pistilo, tubo de ensayo, espátula, tapones, escobillas, embudo, vidrio de reloj, pipeta, probeta, cuba hidroneumática y frascos goteros.

Figura 4. Ejemplo de algunos

materiales de laboratorio

Otros materiales son aquellos que sirven para realizar mediciones, ejem-plo de ellos son: las balanzas, termómetro, barómetro, brújula, flexómetro, vernier y la regla. Cada material de laboratorio es preponderante para que los resultados de las experimentaciones sean los esperados.

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Capítulo 1

1Identifica cada elemento del laboratorio y relaciónalo con su respectivo nombre en la siguiente tabla de comparación

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Capítulo 1

1.1.2 Cartas de control

Una herramienta importante en el control estadístico de los procesos de un laboratorio, son las cartas de control; básicamente, una carta de control sirve para llevar a cabo la recolección de datos, de una forma sencilla, de los equipos de monitoreo y medición utilizado en proceso industriales y el aseguramiento de las mediciones de laboratorios de ca-libración y prueba, representando el comportamiento de los valores de: mediciones directas, magnitudes de influencia, resultado y cálculos de medición o las características metrológicas de un instrumento.

Un laboratorio debe estar equipado con los instrumentos necesarios para la realización correcta de pruebas, por lo que en estos deben estar insta-lados y/o calibrados de una forma correcta, lo cual, debe estar registrado por escrito en un informe, o carta de control, que forma parte del expe-diente de los instrumentos, estas cartas se implementan, con la finalidad de asegurar el buen funcionamiento de los equipos e instrumentos de laboratorio, además de mantener su historial.

Todo laboratorio debe contar con las respectivas cartas de control de los equi-pos e instrumentos con los que cuente, dentro de estas cartas se debe incluir: Nombre, marca, Nº de inventario, Nº de serie, modelo y año, localización, costo aproximado, fecha de adquisición, prestación del servicio y nombre del inspector.

Todo equipo o instrumento, debe contener los datos generales, registro, y de ser posible, anexar los reportes de mantenimiento preventivo, correcti-vo, calibración y verificación.

Por tanto para poder realizar la calibración de los instrumentos, se debe realizar preparaciones de pruebas, con el fin de garantizar la uniformidad en la determinación de la actividad, por tanto, al adquirir un nuevo ma-terial o instrumento, esto debe estar a cargo de un profesional calificado responsable de la compra, recepción y distribución del instrumental.

De ahí que el encargado deba mantener un registro central o archivo que contenga, el nombre del material de referencia, proveedor o impor-tador, origen, lote, la fecha de análisis para la adquisición si cumple los requisitos estipulados, pero en el caso de que cualquier material deba ser rechazado se identificará claramente y se destruirá o devolverá al provee-

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Capítulo 1

dor lo antes posible, además el registro debe contar con el lugar y las condiciones de almacenamiento y la fecha de vencimiento. Este registro deberá contener toda la información relativa a las propiedades del mate-rial de referencia ver figura 5. Sin embargo, también es necesario verificar la calidad del material de referencia cuando las condiciones hayan sido alteradas, o de manera rutinaria por lo menos una vez al año.

Figura 5. Registro de la

información del mate-

rial recibido

Para el caso de los reactivos de un laboratorio, los cuales son materiales de origen químico o biológico utilizados en los análisis en el laboratorio, estos deben ser de calidad apropiada, por lo que deben ser adquiridos a proveedores certificados, en sus envases originales, con su respectivo registro de compra, recepción y distribución para garantizar la continui-dad, sobre todo en lo que respeta a sustancias que deben adquirirse con anticipación.

Por si fuera poco, para el caso de la adquisición de reactivos, se debe te-ner certeza de que los sellos están intactos cuando se reciben en la bode-ga del laboratorio, por lo que, debe existir un registro de la(s) persona(s) a cargo de la inspección y la fecha en el rótulo o etiqueta.

Si por algún motivo se nota que los reactivos han sido manipulados inde-bidamente, estos deberán ser rechazados, salvo en aquellos casos en que pueda comprobarse su identidad y pureza, deben existir también un ade-

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Capítulo 1

cuado manejo de reactivos y eliminación de desechos químicos, además de que debe haber espacios destinados a sustancias inflamables, ácidos, sustancias que producen emanaciones, y otros reactivos, debidamente equipados con base en las normas contra incendios ver figura 6.

Figura 6. Manejo ade-

cuado de sustancias

contaminantes

Con el propósito de dar seguridad a los seres humanos y reducir la contaminación del laboratorio, los reactivos no deben almacenarse en el laboratorio, a menos que haya razones de peso para ello. Los reactivos de utilización rutinaria deben mantenerse en el laboratorio, por ejemplo el agua es considerada como reactivo, por lo que debe cumplir especifica-ciones técnicas para su utilización en el laboratorio.

Se debe considerar que los reactivos elaborados en el laboratorio deben ser preparados con base en procedimientos escritos o de acuerdo a far-macopeas u otros textos oficiales, por lo que deberá existir también una carta de control en la que se indique: la identificación del reactivo, con-centración, factor de normalización, fecha de preparación y vencimiento, condiciones de almacenamiento y las iniciales del técnico responsable.

Por si fuera poco, los equipos o instrumentos deben contar con un ma-nual de operación en el idioma local. El instructivo de operación debe describir de manera general los pasos a seguir para el manejo del equipo y debe estar colocado en un lugar visible cerca del equipo.

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Capítulo 1

Cada equipo deberá tener su registro de uso y/o su carta de control que debe colocarse cerca del equipo, por lo que deben establecerse progra-mas de mantenimiento preventivo específico para cada equipo, así como también programas de calibración o verificación de instrumentos para que éstos operen de tal forma que aseguren que las mediciones efectuadas sean trazables de acuerdo con patrones nacionales de medición y si es factible con aquellos especificados por el Comité Nacional de Pesas y Medidas.

En el caso de que un equipo se encuentre fuera de especificaciones se debe realizar acciones correctivas, mientras tanto, se debe poner fuera de servicio dicho aparato, pero para el caso de instrumentos, estos de-ben demostrar mediante calibraciones que se encuentran en condiciones satisfactorias para operar, aquí se sugiere realizar calibraciones periódicas en servicio

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Capítulo 1

1.1.3 Limpieza de materiales de laboratorio

Son utensilios que te permiten sujetar algunas otras piezas de laboratorio, ver figura 7 a,b,c,d.

Material de sostén

Material de recipiente

Utensilios usados como contenedores de sustancias, ver figura 8.

Figura 7. Material de soporte

a) Gradilla b) Pinzas para sujetar tubos de ensayo

d) Nuez para sujetar.c) Soporte universal.

Figura 8. Material contenedores, vasos de precipitados y matraces.

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Capítulo 1

Son utensilios que permiten medir volúmenes, ver figura 9.

Material volumétrico

Figura 9. Pipetas y probetas para la medición de líquidos

Material de uso específico

Son utensilios que te permiten realizar algunas operaciones específicas y solo se pueden utilizar para ello, ver figura 10.

Soluciones químicas de limpieza

Un análisis químico se realiza comúnmente por duplicado o triplicado, por eso es importante marcar cada vaso que contenga una muestra de manera que pueda identificarse su contenido. Los matraces, vasos y algunos crisoles tienen pequeñas áreas grabadas sobre las que se pueden hacer marcas semipermanentes con un lápiz; recuerda que antes de utilizar cada vaso, matraz o crisol que vaya a contener una muestra, debe limpiarse perfectamente. El material debe lavarse con una solución de detergente caliente y después debe enjuagarse, primero con agua corriente y finalmente con porciones pequeñas de agua desionizada. El material de vidrio apropiadamente limpio debe cubrirse con una película uniforme y continua de agua y ponerse en un escurridor. En casos muy raros es necesario secar la superficie interior del material de vidrio antes de utilizarlo; el secado es, en el mejor de los casos, un desperdicio de tiempo y, en el peor, una fuente potencial de contaminación.

Para el lavado, puede utilizarse un detergente orgánico como el benceno o acetona para eliminar películas de grasa, aunque en ocasiones las soluciones se preparan con aldehídos que son agentes alquilantes que

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Capítulo 1

actúan sobre las proteínas, provocando una modificación irreversible en enzimas que inhiben la actividad enzimática, estos compuestos destruyen las esporas.”

Glutaraldehído

Es un desinfectante que tienen un amplio espectro de acción, se activa con la presencia de material orgánico y no es corrosivo, ya que dependiendo del tiempo de exposición se puede alcanzar diferentes grados de desinfección, este proceso se muestra en la figura 11 y consiste en preparar una solución alcalina al 2 % y sumergir el material a esterilizar de 20 a 30 minutos, y luego un enjuague de 10 minutos, este método tiene la ventaja de ser rápido, además de ser el único esterilizante efectivo en frío.

Formaldehído

En este proceso se utilizan pastillas de paraformaldehido, que se colocan en el fondo de una caja, se encuentran envueltas en gasa o algodón, después pueden ser expuestas al calor para una rápida esterilización (acción del gas formaldehído). Tiene aplicación en estufas de formol, las cuales consisten en unas cajas de doble fondo, donde son colocan las pastillas y se calienta a 60° C, con lo cual se puede esterilizar materiales de látex, goma o plásticos, sin embargo, las pastillas de formalina esterilizan en 36 horas a temperatura ambiente, un ejemplo de este proceso se muestra en la figura 12.

Potasa alcohólica

Este proceso es utilizado para eliminar residuos de grasas, como pueden ser las de silicón, para ello, se sumerge en la potasa tibia de 10 a 15 minutos, después se enjuaga con agua corriente y destilada, por último se seca. Para obtener la solución, de debe preparar disolviendo 20g de Hidróxido de Potasio (KOH) por cada 100ml de alcohol etílico de 96º.

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Capítulo 1

Esterilización por gas-plasma de Peróxido de Hidrógeno

Este proceso de esterilización se lleva acabo a baja temperatura, consiste en la transmisión de peróxido de hidrógeno en fase plasma (estado entre líquido y gas), que ejerciendo una acción biocida.

Técnicas de limpieza general

Limpieza simple

1. Lavar con agua simple, jabón y tallar con un escobillón.

2. Enjuagar con agua simple.

3. Enjuagar con agua destilada.

4. Secar con calor directo, en un escurridor o con sustancias químicas.

Técnica de limpieza química de las buretas

1. Lavar con agua y jabón.

2. Sujetar la bureta a un soporte universal con ayuda de las pinzas para bureta.

3. Estando cerrada la bureta llenarla de solución limpiadora.

4. Dejar actuar.

5. Enjuagar.

6. Secar.

Figura 13. Escurridor de material de vidrio en un laboratorio común de aná-lisis químico

Técnica de limpieza química de las pipetas

1. Lavar con agua y jabón.

2. Colocar en un recipiente adecuado alas pipetas (de polipropileno).

3. Cubrir perfectamente con la solución limpiadora.

4. Dejar actuar.

5. Enjuagar.

6. Secar.

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Capítulo 1

Técnicas para la eliminación de microorganismos

Métodos de esterilización física

Para poder entender lo que es la esterilización por métodos físicos, hay que comprender que es la esterilización, pues ésta consiste en la destrucción o eliminación de cualquier tipo de vida microbiana de los objetos inanimados, incluyendo las formas esporuladas de hongos y bacterias. Significa el nivel más alto de seguridad y, por tanto, de letalidad (o eficacia biocida). Teniendo esto en cuenta podemos entrar en detalle con los métodos antes mencionados.

Calor

La utilización de este método y su eficacia depende de dos factores: el tiempo de exposición y la temperatura. Todos los microorganismos son susceptibles, en distinto grado, a la acción del calor. Provoca la desnaturalización de proteínas, fusión y desorganización de las membranas y/o procesos oxidantes irreversibles en los microorganismos.

Esterilización por calor seco:

Estufa

Este método utiliza aire caliente seco y la operación se realiza en aparatos que reciben el nombre de esterilización por aire caliente o estufas.

Ventajas de este método: Facilidad de instalación, manejo y la disposición de poder esterilizar material dentro de recipientes cerrados.

Desventajas: Son necesarias altas temperaturas, con lo cual los instrumentos a esterilizar pueden ser deteriorados por el excesivo calor.

Además no hay una distribución homogénea de la temperatura por lo que existe la posibilidad de un excesivo gasto de funcionamiento por consumo de energía eléctrica. La acción destructiva del calor sobre proteínas y lípidos requiere mayor temperatura cuando el material está seco, o cuando la actividad

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Capítulo 1

Autoclave:

En este método, el calor y la presión actúan de forma combinada, aquí el calor húmedo es producido en forma de vapor de agua a presión y el mecanismo de destrucción se realiza a través de la coagulación de la proteína bacteriana, destruyendo los microorganismos más resistentes como las esporas.

En este método, todos los organismos vivos pueden ser rápidamente destruidos en presencia del vapor de agua a presión, la figura 14 es un ejemplo de una autoclave para la eliminación de microorganismos.

de agua del medio es baja.

Estufas doble cámara

Este sistema de limpieza, consiste en un equipo con doble cámara, en el cual el aire caliente generado en su interior por una resistencia, circula por la cavidad principal y por el espacio entre ambas cámaras a temperatura de 170º C para el instrumental metálico y a 140º C para el contenido de los tambores.

Se mantiene una temperatura estable mediante termostatos de metal, que al dilatarse por el calor, cortan el circuito eléctrico.

Desventajas

Requiere mayor tiempo de esterilización, respecto al calor húmedo, debido a la baja penetración del calor.

Esterilización por calor húmedo:

En este método, el calor es el que produce la desnaturalización y coagulación de proteínas, estos efectos se deben a dos razones: El primero es que el agua es una especie química muy reactiva y muchas estructuras biológicas son producidas por reacciones que eliminan agua; el vapor de agua posee un coeficiente de transferencia de calor mucho más elevado que el aire por último el agua hierve a 100°C. El segundo es que no constituye un método esterilizante, ya que permite la supervivencia de muchas esporas.

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Capítulo 1

Ventajas del calor húmedo

Rápido calentamiento y penetración, destrucción de bacterias y esporas en corto tiempo, no deja residuos tóxicos, hay un bajo deterioro del material expuesto, y por último y no menos importante, es económico.

Desventajas: No permite esterilizar soluciones que formen emulsiones con el agua.

Operación de la autoclave:

Se coloca agua en la caldera, procurando que su nivel no alcance a los objetos que se disponen sobre una rejilla de metal. Se cierra asegurando la tapa, sin ajustar los bulones y se da calor, dejando abierta la válvula de escape hasta que todo el aire se desaloje y comience la salida de vapor en forma de chorro continuo y abundante.

2Relaciona las siguientes afirmaciones, que hacen referencia a los métodos de limpieza de microorganismos.

Afirmación

A. Este método utiliza aire caliente seco

B. En este método el aire caliente generado por una resistencia circula a través de una cavidad principal.

C. Este método produce una desna-turalización y coagulación de pro-teínas.

D. Este método destruye los micro-organismos más resistentes como las esporas.

Método referido

( ) Estufas de doble cámara

( ) Esterilización por calor húmedo.

( ) Autoclave

( ) Estufa

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Capítulo 1

1Realiza una solución química de limpieza

Material- 300 ml de ácido clorhídrico.- 100 ml de ácido nítrico- 600 ml de agua destilada

Procedimiento

1. En un recipiente de vidrio de 1500 ml, en primer lugar coloca los 600 ml de agua destilada.

2. Colócate los lentes de protección y agrega los 100 ml de ácido nítri-co y los 300 ml de ácido clorhídrico al agua destilada, muy lentamente.

Nota: Nunca deberás agregar el agua a los ácidos, ya que esto provo-caría una ebullición de las sustancias y podrías sufrir quemaduras.

3. Agita muy levemente la solución.

4. Ahora podrás sumergir los instrumentos de vidrio en esta solución, para poderlos limpiar.5. Al término del lavado en la solución, puedes lavar con abundante agua y poner en el escurridor.

6. Realiza un reporte de tu práctica.

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Capítulo 1

2

Realiza una mezcla crómica

Material6.5 g Dicromato de Potasio10 ml Agua destilada 100 ml de Ácido sulfúrico

Procedimiento1. Utiliza los lentes de protección y guantes de plástico para realizar este experimento.2. Disuelve dicromato de potasio en los 10 ml de agua destilada.3. Calienta la solución ligeramente y déjala enfriar por unos minutos.4. Agrega poco a poco, el ácido sulfúrico, y mezcla la solución con mucho cuidado.5. Realiza un reporte de la práctica realizada

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Capítulo 1

Los materiales de laboratorio pueden estar construidos con sustancias de diferentes características pero que sin embargo, sirven para nuestro propósito, por lo que las sustancias utilizadas de manera frecuente en el laboratorio, como ya es de tu conocimiento, pueden estar hechas con base a vidrio borosilicatado, porcelana o cerámica y metálicos.

Por tanto, el material de laboratorio será todo aquel que está construido con sustancias que soportan el tratamiento o que su uso adecuado así lo requiere, de tal forma que si el material es de vidrio, este debe estar construido con paredes finas, o eventualmente paredes gruesas con llaves o cierres, por lo que debe ser utilizado con suma precaución.

En lo que respecta al vidrio borosilicatado o Pirex, este es utilizado por su bajísimo coeficiente de dilatación, además de que al romperse, forma astillas o fracciones muy cortantes que pueden llegar a provocar al ma-nipulador del material, heridas dolorosas.

Se recomienda que al utilizar el material de vidrio y especialmente cuando se encuentre caliente, se debe manipular con un trapo o guantes de fibra amiantados o de lana ya que de esta forma se logra disminuir situaciones de riesgo.

En el caso de los metales y los materiales de cerámica, estos también deben ser tratados con sumo cuidado en su uso cotidiano, debido a su peso y a su alta conductividad de calor, por lo que al manipularlos se debe hacer con algún trapo a guantes diseñados para soportar tempera-turas altas.

Sin lugar a dudas el plástico ha estado ganando terreno en la fabrica-ción de diferentes instrumentos en varios de los campos, siempre con las adecuaciones a los requerimientos de dichas áreas, ejemplos de estos materiales son los polietilenos, el PVC y el teflón (o politetrafluoretileno).

Dentro del laboratorio, y al utilizar fibra de vidrio o amianto en cualquie-ra de sus presentaciones es recomendable o imprescindible hacerlo con

1.2 RAP Maneja los materiales de laboratorio para optimizar su empleo en los análisis físico-químicos del proceso alimenticio mediante indicaciones e instructivos

1.2.1 Manejo de materiales de laboratorio

44

Capítulo 1

guantes de fibra y además se puede utilizar barbijo, de forma general, todo material que se encuentre caliente no debe ser mojado con agua y cuando se lo coloque sobre alguna superficie se debe de tener cuidado de hacerlo sobre una superficie de madera o de cartón.

Sin las razones antes mencionadas, se puede determinar que el material de laboratorio podría clasificarse en las siguientes categorías, esta clasificación se encuentra de acuer-do a la funcionalidad y frecuencia de su uso en el laboratorio

1. Material calentable2. Material no calentable3. Material de intermedio o de conexión4. Material de medición o de comparación5. Material de fuentes de calor

Material CalentableSon considerados materiales de la-boratorio calentables aquellos cuyo uso así lo requiere, por lo que están construidos con sustancias que so-portan altas temperaturas. Un ejem-plo de estos materiales son los tubos de ensayo, los cuales son utilizados para realizar pequeños ensayos, ca-lentamientos o contener o fluidos, la figura 15 muestra este tipo de materiales.

Material no calentableEste tipo de material se caracteriza por poseer paredes de vidrio gruesas, además de concentraciones de material o llaves de cierre. Este tipo de material si se llega a calentar sufre un fenómeno físico llamado culpa, de-bido a que la pared exterior se calienta más rápido que la pared interior, por lo que se genera una dilatación que como consecuencia hace que el material se rompa, es por esta razón que este tipo instrumentos están construidos con materiales que no soportan el calentamiento, ejemplo de estos se muestra en la siguiente figura 16.

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Capítulo 1

Material Intermedio o de conexiónPor lo general todas la herramientas auxiliares del laboratorio son consideradas materiales intermedios o de conexión, ejemplo de ellos son el soporte universal, el cual consta de una barra metálica que se atornilla sobre la base, esta puede ser trípode o tener una for-ma rectangular, sobre esta barra se sujetan y fijan los aros pinza u otros soportes, con la ayuda de diferentes nueces, aunque existen otros utensilios que no tienen nueces para fijar, por lo que proporcionan la posibilidad de modificar la distancia al soporte, ejemplo de este mate-rial se puede observar en la figura 17.

Materiales de medición o de comparaciónEn el laboratorio también podemos encontrar materiales que nos permiten hacer una evaluación de magnitudes ponderables de una sustancia o ma-terial, las magnitudes que comúnmente se emplean en un laboratorio son: Longitud, Masa, Superficie, Tiempo, Estado térmico y Volumen.

Para medir la longitud, se puede emplear una regla o cinta graduada, las unidades más utilizadas son: 1 metro = 101 dm = 102 cm = 103 mm = 106 micras = 109 milimicrasPara medir masa, se emplea la balanza, como pueden ser una báscula, sus unidades son: 1 Kilogramo = 103 gramos = 106 miligramosPara medir superficie, estas pueden ser calculadas debido a que son mag-nitudes derivadas, cuyas unidades son:1 metro cuadrado ( m2) = 102 dm2 = 104 cm2 = 106 mm2

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Capítulo 1

Para llevar a cabo la medición del tiempo, se utiliza el reloj y el cronómetro, sus unidades son: 1 hora = 6.101 minutos = 3,6.103 segundos = 3,6.104 segundos/10

La probeta, la bureta y la pipeta graduada, son ejemplos de materiales de medición o comparación, estos se pueden observar en la figura 18.

Fuentes de CalorDentro de las fuentes de calor se pueden tener los aparatos con llama, al utilizar estos aparatos, los cuales son de llama abierta, pueden existir riesgos de incendio y explosión por la presencia de gases comburentes y combustibles o de productos inflamables en el ambiente próximo donde se utilizan, ejemplo de ellos se muestra en la figura 19.

1.2.2 Manuales de operaciónLos manuales de operación deben estar dirigidos a todo aquel personal que opera o proporciona mantenimiento preventivo a equipos y material de laboratorio, en este se describen algunos de los equipos más co-múnmente usados y sus principales funciones. Algunos de estos son de funcionamiento sencillo tales como: el Microscopio binocular, Centrífuga, Balanza, Analítica, Baño de María, Rotador Serológico, Autoclave, Horno y Estufa; además de otros que requieren de sistemas más sofisticados como: Espectrofotómetro, y Pipetas automáticas.

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Capítulo 1

Es importante hacer notar que el manual de operación no debe sustituir el manual del fabricante, por lo que es considerado como un complemento de él. El objetivo de los manuales de operación es, describir la opera-ción de los equipos e instrumentos que son utilizados en los ambientes de laboratorio, mostrando al operador el uso adecuado de los equipos e instrumentos, fomentando el seguimiento de las recomendaciones del fabricante, además de mostrar los procedimientos para el adecuado man-tenimiento y cuidado de los equipos e instrumentos.

1.2.3 Uso y manejo del microscopioPara obtener un funcionamiento continuo del microscopio, es importante tomar muy en cuenta las siguientes recomendaciones:

1. Debe ser cubierto con cobertores de tela, y no plásticos, ya que estos podrían producir deformaciones debido al calor que producen, además de formación de hongos en los lentes.2. Jamás debe ser expuesto a los rayos del sol de forma directa, ni cer-ca de sustancias tóxicas y menos cerca de donde existan equipos que producen vibración.3. Es importante considerar que el polvo se encuentra prácticamente en todo lugar, lo que ocasiona problemas en las partes mecánicas que se deslizan sobre guías con extrema precisión, si estas guías están sucias, el polvo con la lubricación hace las veces de esmeril o lija, ocasionando desajustes en los movimientos, debido a esto es necesario limpiar y lubri-car periódicamente estos mecanismos.

1.2.4 Uso y manejo de hornos y estufasTanto los hornos como las estufas, tienen el mismo diseño, se diferencian una de otra en el control de temperatura que utilizan. La estufa como la que se muestra en la figura 20, es un equipo indispensable en la sección de bacteriología, se utilizan a una temperatura de 37°C , para realizar cultivos de bacterias, hongos, a una temperatura igual a la del cuerpo humano.

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Capítulo 1

Algunas estufas especiales al vacío, son utilizadas para cultivos de anae-robios, en ellas, el aire de la estufa se elimina mediante una bomba de vacío y se sustituye por nitrógeno; luego éste se elimina y se sustituye por otro, repitiéndose este procedimiento hasta obtener una atmósfera pura. La admisión de nitrógeno se regula mediante una válvula dosificadora. Por lo general, los hornos son utilizados en el laboratorio para el secado de material y para secar sales químicas, regularmente sus temperaturas osci-lan de 60ºC a 300ºC, en ellos, la circulación del aire asegura una intensa transmisión del calor y, por tanto, un secado más rápido, la renovación del aire, se realiza a través de un orificio de salida de aire, en el techo.

Para la operación de las estufas se debe cuidar que se encuentren co-locadas sobre una superficie nivelada, la separación mínima entre estos equipos y la pared debe ser de aproximadamente 20 cm, con lo cual se asegura la circulación del aire. Se debe tener cuidado de encender el equipo con el interruptor de encendido y marcar la temperatura deseada, con el control de temperatura, para el caso del secado de sales quími-cas, esto se debe hacer a una temperatura entre 70°C a 80°C, se debe esperar un tiempo prudente para que el equipo alcance la temperatura seleccionada.

Se debe tener cuidado, de no colocar dentro del horno material que no soporte temperaturas elevadas, ya que éste puede derretirse o quemarse produciendo malos olores, además de contaminar las muestras o el mis-mo material, se debe cuidar que durante el proceso sus diferentes indica-dores se encuentren funcionando perfectamente. Dentro de los cuidados en este aparato, se encuentra el asegurar un calentamiento homogéneo de todo el material colocado en la estufa o en un horno de secado, por lo que se recomienda colocarlo en los estantes de forma que no impida la circulación del aire, no debe utilizarse para procesos de secado donde se originen vapores, ni tampoco utilizarlo para secar o esterilizar material descartable, no se debe limpiar el interior de un horno o una estufa utili-zando objetos punzantes, ya que puede dañar la cámara interna.

Los manuales de operación contienen un apartado en el que se propor-cionan tablas que especifican el tipo de aparato, su posible falla y su posible solución, un ejemplo de esto se muestra en la siguiente tabla 1.

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Capítulo 1

Aparato Posible falla Posible solución

MicroscopioBinocular

a) La luz no enciende. Revisa que el cordón está bien conectado a toma-corriente.Remueve el foco, ins-peccione visualmente si está quemado, si es así reemplácelo.

b) La luz parpadea La base está floja, cambiar

c) Hongos en los len-tes del prisma.

Si no están muy daña-dos limpiar con líquido a base de alcohol o éter.

Puedes ampliar más tus conocimientos sobre este tema si visitas la siguiente página web:http://www.gruposaludgtz.org/proyecto/mspas-gtz/Downloads/Laborato-rio-Clinico.pdf

Tabla 1.

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Capítulo 1

Título

Este punto deberá dar una indicación clara del fenómeno estudiado y además contener palabras claves para los sistemas de búsqueda bibliográfica en el idioma nativo y en inglés.

Introducción

Esta área del informe se deberá señalar el marco teórico o enfoque que se le dio al estudio, con las razones del porqué y el para qué del mismo. Esta sección acompañada con el título se adjunta en idioma nativo y en inglés para las publicaciones.

Métodos

Aquí es donde se darán los detalles experimentales y las mediciones que se efectuaron en formas tabuladas o en correspondencias proporcionales a gráficos, los materiales empleados y las condiciones metodológicas que se utilizaron a fin de dar una acabada explicación de las actividades y de los resultados. Estas descripciones les permitirán a otros investigadores poder repetir la experiencia en estas condiciones o modificarlas.

Resultados y discusión

Esta sección se deberá presentar ajustada a un orden de argumentación que permita llegar a una conclusión lógica y ordenada, apoyada en los comentarios que él o los autores realizan para fundamentar el marco teórico utilizado en su desarrollo.

Nunca se deberá presentar un resultado de un trabajo de investigación sin un comentario formal de presentación y deberá proveer los resultados, según el tratamiento estadístico o de correcciones que le permita visualizar las conclusiones.

Todo manual debe contar con una serie de apartados dentro de los cuales se pue-den tener los siguientes:

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Capítulo 1

3Reconoce e identifica el material de laboratorio

MaterialDiferentes tipos de materiales e instrumentos utilizados en el laboratorio.

Procedimiento1. Sobre la mesa de laboratorio reconoce y agrupa, los diferentes mate-riales proporcionados. 2. Observa los materiales e identifica las sustancias con las que han sido construidos.3. Una vez identificado el material de laboratorio, deberás reconocer su uso y sus posibles limitaciones que no pongan en riesgo su vida útil.4. Planifica alguna actividad que cumpla con las condiciones de seguri-dad en el trabajo del laboratorio, y que sea simple, en la que se pueda usar este material.5. Elabora un informe de la práctica realizada.

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Capítulo 1

4

Separación de líquidos de diferentes densidades

MaterialBalanzaMatraz aforado de 200 mlMatraz ErlenmeyerEmbudo de decantaciónSoporte universal1 gramo de yodo150 ml de agua destilada10 ml éter

Procedimiento1. Pesa 0,1 gr. en balanza +/- 0,001gr de yodo no sublimado y disol-verlo en 100ml de agua destilada, en matraz aforado.2. Observa las características de la solución, de ella se reservarán 10 ml en un matraz de Erlenmeyer.3. Coloca el embudo de decantación, en un aro sujeto en un soporte universal o de Bunsen, y agrégale 10 ml de éter o tetracloruro de car-bono.4. Tapa el embudo de decantación, inviértela, abre la llave para el esca-pe de gases que se pudieran formar, efectúa movimientos de rotación.5. Coloca nuevamente el embudo de decantación en el aro y observa lo que ocurre.6. Enuncia una hipótesis de lo ocurrido, luego colócala en un matraz de Erlenmeyer a 10 ml de la solución acuosa final.7. Titular las soluciones acuosas de yodo con una solución 0,1 molar de tri sulfito de sodio y una solución de almidón como indicador.8. ¿A qué se deben los diferentes volúmenes de solución titulante gasta-dos? 9. Realiza un reporte de la práctica realizada.

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Capítulo 1

2.1.2 Métodos de separación

Los métodos de separación se basan en las diferencias entre las propiedades físicas de los componentes de una mezcla, tales como: Punto de ebullición, densidad, presión de vapor, punto de fusión, solubilidad, etc. Los métodos más conocidos son:

• Filtración.

• Decantación.

• Evaporación.

• Cristalización.

• Sublimación.

• Destilación.

• Extracción.

• Cromatografía.

Unidad 2 Preparación de diluciones y soluciones

2.1 RAP Prepara diluciones y soluciones empíricas y valoradas para su aplicación en los análisis físico-químicos del proceso alimenticio mediante especificaciones establecidas

2.1.1 Montaje de dispositivos y sistemas para destilación, evaporación, titulación, filtración, extracción de gases y determinación de nitrógeno proteico

Contar con el conocimiento de la composición de los alimentos, su contenido en nutrientes, de determinados parámetros que nos informan de su calidad o de la presencia de determinados contaminantes es una información fundamental para la gestión de la calidad y la seguridad de los mismos, requieren del soporte expertos para el diseño y montaje de dispositivos con base en un plan de control, para la realización del mismo, en la obtención de resultados totalmente fiables, de ahí que el conocer diferentes métodos de preparación y análisis de diferentes componentes que constituyen a los alimentos, permitirá proporcionar la información necesaria a partir de dichos procesos, por lo que todos los productos a analizar, deben ser interpretados, para poder cuantificar los nutrientes o contaminantes y en la resolución de sus problemas relacionados con la química de los alimentos, algunos métodos son:

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Capítulo 1

Figura 22.

(1) (2)

(3) (4)

2.1.3 Métodos de filtración

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas de ingeniería química.

La industria alimenticia y de la bebida, la separación precisa de partículas resulta necesaria e importante, por ejemplo en la producción de cerveza, zumo de manzana y muchos productos lácteos, para lo cual se utiliza la filtración por membrana, la cual es utilizada para la clarificación, concentración, fraccionación (separación de componentes), desalación y purificación de toda una serie de bebidas, además de ser aplicada para aumentar la seguridad de algunos productos alimentarios, sin tener que recurrir a tratamientos térmicos.

Otros ejemplos de elaboración de alimentos que requieren de la técnica de filtración por membrana se muestran en la figura 21, y son los zumos de fruta y verdura, como el de manzana o zanahoria; los quesos, los helados, la mantequilla o algunas leches fermentadas; los productos lácteos desnatados o bajos en lactosa; la cerveza, el vino y la sidra sin alcohol, entre otros.

También es recomendado, para mejorar los procesos de filtración, como el que se muestra en la figura 22, en la cual se observa que para filtrar usando vacío primario es ideal usar embudos Buchner

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Capítulo 1

2.1.4 Métodos de destilación

El método mostrado en la figura 23, consiste en separar los componentes de las mezclas basándose en las diferencias en los puntos de ebullición de dichos componentes. Cabe mencionar, que un compuesto de punto de ebullición bajo se considera volátil en relación con los otros componentes de puntos de ebullición mayor. Los compuestos con una presión de vapor baja tendrán puntos de ebullición altos y los que tengan una presión de vapor alta tendrán puntos de ebullición bajos.

En muchos casos, al tratar de separar un componente de la mezcla por destilación en la fase gas, se forma una especie de asociación entre las moléculas llamada azeótropo el cual puede presentar un cambio en el punto de ebullición al realizar la destilación.

Por ejemplo, para determinar humedad (% de agua) en residuos sólidos se puede hacer uso de una destilación del azeótropo agua−tolueno. Se agrega una cantidad de tolueno al sólido pulverizado y se destila, se colecta el destilado en una trampa y al enfriarse se puede medir la cantidad de agua que queda en el fondo de la trampa (el tolueno es menos denso que el agua y es insoluble en ésta).

Los tipos de destilación más comunes son: Destilación simple, destilación fraccionada, la destilación por arrastre con vapor y la destilación a presión reducida.

Figura 23. Montaje del dispositivo general de destilación.

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Capítulo 1

Figura 24. Montaje de un equipo para llevar a cabo la destilación sim-ple.

Destilación simple

Para llevar a cabo la destilación simple, se requiere que los materiales y dispositivos se monten tal como se muestra en la figura 24, aquí, se logra que el líquido se destile desde el matraz de destilación, a través de un primer paso que es la vaporización lo que establece el equilibrio líquido-vapor. Posteriormente, parte del vapor se condensa en las paredes del matraz, pero gran parte de éste pasa por la salida lateral condensándose debido a la circulación del agua fría por el tubo refrigerante, el resultado obtenido se llama “destilado”, y la porción restante o que queda en el balón de destilación se llama “residuo”, es necesario mantener un ritmo de destilación, a través de un goteo continuo de condensado en el bulbo del termómetro. Con la finalidad de evitar sobrecalentamiento de los líquidos, es necesario introducir en el balón núcleos de ebullición y mantener constante el ritmo de destilación. La destilación simple, es aplicable en los sistemas que contienen líquidos orgánicos de puntos de ebullición bastante diferenciados, como por ejemplo el sistema butano-etanol o agua-metanol.

La siguiente dirección te muestra un video de cómo se lleva a cabo este proceso:

http : / /w w w.yo ut ube.com/watch?v = W7Vlx n4e 2v 0& fe at ure =player_embedded

Destilación fraccionada

Cuando se requiere de la realización de una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua que

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Capítulo 1

utiliza el equipo montado de la figura 25. En este montaje, una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en las condiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el líquido (condensado) que desciende. El resultado es una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Cuando el condensado en algún punto de la columna toma calor del vapor, una parte se evapora de nuevo y lo demás, es decir el vapor restante forma el más rico en el componente más volátil (el de menor ebullición). De forma paralela, cuando el vapor cede calor al condensado, parte del mismo se condensa, siendo éste el más rico en el componente menos volátil (el de mayor punto de ebullición). Con base a lo anterior, se afirma que a medida que aumenta la altura aumenta el enriquecimiento del componente más volátil e inversamente con el componente menos volátil. También se establece a lo largo de la columna un gradiente de temperaturas, que varían desde el punto de ebullición del componente X hasta el punto de ebullición

del componente Y. Existe una influencia adicional al equilibrio termodinámica liquido-vapor, y éste es el intercambio de energía (pérdida) que se verifica la columna de fraccionamiento.

Cabe mencionar que este tipo de destilación es mucho más eficiente que una destilación simple y que mientras más etapas involucre, mejor separación se obtiene de los componentes.

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Capítulo 1

Agitador magnético con calentamiento

MSH20D/reemplazado por una mufa

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Capítulo 1

La siguiente página web, te muestra la aplicación que tiene este tipo de destilación:

http://www.yarethquimicos.uuuq.com/montaje_para_destilacion_fraccionada_o_sencilla.htm

Pinza con nuez para er-lenmeyer o refrigerante

Erlenmeyer con esme-rilado / reemplazado

por un balón

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Capítulo 1

Figura 26. Montaje de un equipo para llevar a cabo la destilación con arrastre de vapor.

Destilación por arrastre con vapor

La destilación por arrastre de vapor, es utilizada para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas. El proceso consiste en hacer pasar una corriente de vapor a través de la mezcla de reacción y los componentes que son solubles en el vapor son separados. Entre las sustancias que se pueden separar por esta técnica se pueden citar los aceites esenciales. Este método es un buen sustituto de la destilación al vacío, y tiene algunas ventajas, ya que la destilación se realiza a temperaturas bajas. El comportamiento de la destilación de un sistema de dos fases miscibles, donde cada líquido ejerce su propia presión de vapor y la suma de ambas es de la presión de operación, son independientes de las cantidades relativas de la mezcla. Estos hechos constituyen la base para la purificación de sustancias por el arrastre de una corriente de vapor. Existen varios compuestos orgánicos de punto de ebullición relativamente alto, que con agua co-destilan en una cantidad en peso lo suficientemente grande para ser destilados con cierta rapidez por debajo del punto de ebullición del agua, lo cual se debe a sus pesos moleculares relativamente elevados comparados con las del agua, la figura 26, muestra el montaje del equipo para llevar a cabo este tipo de destilación.

La siguiente página web, te muestra la forma de llevar a cabo esta destilación en el laboratorio. http://www.youtube.com/watch?v=7kGM3FZkCpc&feature=related

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Capítulo 1

Titulación volumétrica

Otro proceso de análisis cuantitativo es la valoración o titulación, el cual es utilizado para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Aquí las medidas de volumen juegan un papel fundamental, razón por la que se le llama también análisis volumétrico. En este proceso, un reactivo llamado “valorante” o “titulador”, el cual tiene un volumen y concentración conocida, es utilizada para hacer que reaccione con una solución de analito que es de una concentración desconocida.

Para añadir el valorante se utiliza una bureta calibrada, para que sea posible determinar la cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza el punto final. El punto final es el punto en el que finaliza la valoración, y se determina mediante el uso de un indicador, de forma Ideal es el mismo volumen que en el punto de equivalencia, es decir el número de moles de valorante añadido es igual al número de moles de analito, algún múltiplo del mismo.

Sin embargo, existen muchos tipos diferentes de valoraciones, en una titulación o valoración ácido-base simple, puede usarse un indicador de pH, como la fenolftaleína, que es normalmente incolora pero adquiere color rosa cuando el pH es igual o mayor que 8,2. Otro ejemplo es la naranja de metilo, de color rojo con en medio ácido y amarillo en disoluciones básicas. No todas las titulaciones requieren un indicador. En algunos casos, o bien los reactivos o los productos son fuertemente coloreados y pueden servir como "indicador". Por ejemplo, una titulación o valoración redox utiliza el permanganato de potasio como disolución estándar (rosa/violeta) no requiere indicador porque sufre un cambio de color fácil de detectar pues queda incolora al reducirse el permanganato. Después del punto de equivalencia, hay un exceso de la disolución titulante (permanganato) y persiste un color rosado débil que no desaparece, el montaje del material para este método se muestra en la figura 27.

Destilación al vacío: Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, porque se descomponen a temperaturas cercanas a su punto de ebullición normal, en otros casos la destilación requiere de inmensas inversiones o utilización de energía en gran cantidad, o finalmente poseen problemas de equilibrio líquido-vapor, en consecuencia se emplea el método de destilación al vacío o presión reducida. Sabemos que un líquido empieza a hervir cuando su presión de vapor es igual a la presión atmosférica o de operación, por lo tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas bajas, esta no incluye a la destilación fraccionada.

Evaporación: Consiste en separar los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso.

Figura 27. Montaje del Rotavapor.

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Capítulo 1

Determinación de nitrógeno proteico

Nitrógeno y proteína bruta

En el trabajo de rutina se determina mucho más frecuentemente la proteína total que las proteínas o aminoácidos individuales. En general, el procedimiento de referencia Kjeldahl determina la materia nitrogenada total, que incluye tanto las no proteínas como las proteínas verdaderas.

El método Kjeldahl consta de las siguientes etapas:

Ntotal

digestión en

H2SO4

(NH4)2SO4 / H2SO4

Destilar con exceso de NaOH

NH3 / Ácido bórico(valorar con ácido)

En la mezcla de digestión, se incluye sulfato sódico para aumentar el punto de ebullición y un catalizador para acelerar la reacción, tal como sulfato de cobre. El amoniaco en el destilado se retiene por un ácido normalizado y se valora por retroceso, o bien en ácido bórico y se valora directamente. El método de Kjeldahl no determina todas las formas de nitrógeno a menos que se modifiquen adecuadamente; esto incluye nitratos y nitritos.

La mayoría de los procedimientos de determinación de nitrógeno en alimentos pertenecen a uno de los siguientes apartados:

Extracción de gases

Montaje de dispositivo

Los gases en el laboratorio, se extraen por medio de campanas de extracción o de ventiladores de extracción que permiten mantener el área de trabajo lo más segura e higiénica posible, dejando el área libre de gases.

Hay cabinas de extracción de gases, útiles para llevar a cabo ciertas operaciones, sobretodo cuando se usan disolventes orgánicos y gases tóxicos.

En la siguiente página web, puede observar una metodología para el diseño de sistemas de extracción de gases en cocinas industriales:

http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar06/HTML/articulo04.htm

63

Capítulo 1

(a) Destilación macro- Kjeldahl.

(b) Destilación semimicro Kjeldahl.

(c) Técnica de micro difusión de Conway.

(d) Valoración al formol.

(e) Métodos (colorimétricos) de teñido.

Los métodos (d) y (e) se deben normalizar frente al método de referencia Kjeldahl.

La selección del método para determinar proteína puede realizarse de acuerdo a varias circunstancias como lo son la disponibilidad de equipo, número de muestras examinadas regularmente, urgencia en la obtención de resultados, grado de precisión deseado y homogeneidad de la muestra. Así, si tienen que examinarse con frecuencia gran número de muestras de leche de vaca procedentes de la misma ganadería, la valoración al formol o uno de los métodos de teñido proporcionan resultados satisfactorios.

Sin embargo, con muestras de homogeneidad dudosa, tales como embutidos de carnicería, es preferible el método de referencia. Por otra parte, cuando puede obtenerse una precisión razonable como por ejemplo, se digieren 2g de muestra (como en el método macro), la digestión se hace hasta 100 ml, pero se toman porciones de 10 ml para la destilación semi-micro.

4Contesta las siguientes preguntas.

1. Explica en qué consiste el proceso de destilación de manera general.2. Explica en qué consiste el método de filtración de mezclas.3. De manera general, ¿dónde es aplicable la destilación simple?4. ¿Para qué se utiliza la destilación por arrastre de vapor?5. ¿Para qué es utilizado el método de destilación de titulación volumétrica?

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Capítulo 1

Fibra crudaEl método de análisis de fibra cruda o bruta consiste en determinar la fibra cruda en los alimentos y otros productos agrícolas, el procedimiento consiste en un aparato que es un condensador de reflujo diseñado para operar con velocidad y precisión al someter una muestra a la acción simulada del sistema digestivo, aquí las muestras se hierven en ácido y se lavan, luego se hierven en álcali y se lavan de nuevo. Los sólidos restantes se aíslan y se denominan fibra insoluble o fibra cruda, como son la celulosa y otros materiales agrícolas indigeribles. El aparato para llevar a cabo el análisis de fibra cruda, requiere de las siguientes recomendaciones para el uso de la determinación de contenido de fibra cruda, por lo que se debe considerar lo siguiente:

1. Por lo general, las muestras y el reactivo deben colocarse en un vaso de precipitado de 600 ml.

2. Se sugiere que el vaso de precipitado se coloque en el calentador eléctrico, el cual se eleva hasta que se hace una conexión de compresión de resorte entre el vaso de precipitado y el condensador.

3. Posteriormente se debe aplicar calor y a medida que aumenta la temperatura, la solución de ebullición alcanza el condensador y se inicia el proceso de reflujo.

4. Se proporciona un control infinito de calor para cada calentador eléctrico, lo que permite controlar el calor progresivo para obtener la ebullición apropiada y la velocidad de reflujo.

5. Finalmente, después de un período especificado, los contenidos del vaso de precipitado se filtran, para que luego se laven repetidamente en agua hirviendo.

6. El residuo en el filtro se hierve con reactivos cáusticos y se filtra de nuevo.

7. El residuo restante se seca, enfría, pesa y registra como fibra cruda.

La figura 28, muestra el montaje de los elementos en el aparato de fibra cruda.

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Capítulo 1

2.1.5 Relación de equipos y materiales químicos

Dentro de los materiales que pueden obtenerse en un laboratorio de química se encuentran los compuestos, los cuales son sustancias formadas por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija, su característica esencial es que tienen una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de dos a uno (en volumen), por lo general, esta razón fija es debida a una propiedad intrínseca. Por tanto, un compuesto es aquel que está formado por moléculas con enlaces estables y no obedece a una selección humana arbitraria, por tal motivo, el bronce o el chocolate se denominan mezclas o aleaciones pero no compuestos, de ahí que los elementos de un compuesto no se puedan dividir o separar por métodos físicos, sino solo mediante reacciones químicas.

La siguiente pagina web, te permite profundizar aun más sobre el concepto de un compuesto: http://www.youtube.com/watch?v=VoTqMKAQL28

Las reacciones químicas son consideradas procesos en los que una o más sustancias se transforman en otra u otras con propiedades diferentes. Es importante considerar que para que se pueda establecer una reacción química se debe de contar con sustancias que reaccionan y sustancias que se forman.

Un reaccionante o reactivo, es una sustancia química que reacciona, y una sustancia que se genera debido a una reacción química se les denomina sustancia resultante o producto químico, en las reacciones químicas, los cambios químicos alteran la estructura interna de las sustancias reaccionantes, de forma general, se dice que ha ocurrido una reacción si se observa que al interactuar los "supuestos" reaccionantes se da la formación de un precipitado, algún cambio de temperatura, formación de algún gas, cambio de olor o cambio de color durante la reacción.

Al estudio de la rapidez con la que se efectúa una reacción química, consumiendo reaccionantes químicos y liberando productos químicos, se denomina cinética química. Se puede expresar la rapidez de reacción como la relación que se presenta entra la masa de reaccionante consumida y tiempo que dura la reacción. También se puede tomar la rapidez de reacción como la relación existente entre

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Capítulo 1

la masa formada de producto y el tiempo de reacción.

Existen varios factores que puede acelerar la rapidez de la reacción química. Por ejemplo, si la concentración de los reaccionantes aumenta, esto traerá como consecuencia que se incremente la rapidez de la reacción química. De forma parecida si la superficie de contacto entre los reaccionantes aumenta, también se verá un efecto de aumento de la velocidad de reacción química. Otro factor que incrementa la rapidez de la reacción química es el cambio de la temperatura. Los catalizadores positivos y los catalizadores negativos también inciden en el aumento o la disminución de la rapidez de la reacción química.

Al analizar una reacción química es muy importante tener en cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en toda reacción química la masa total de las sustancias químicas reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma.

La siguiente página web, te permite observar, la manera de llevar a cabo una reacción química: http://www.youtube.com/watch?v=2YPx2Ie5UFQ&feature=related

Soluciones

Las soluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias. Sus componentes, sin importar el estado físico en que se encuentren, no pueden ser separados por filtración debido al tamaño submicroscópico de sus partículas. El componente que está presente en mayor cantidad se llama disolvente y los otros componentes solutos. Las propiedades de una mezcla homogénea son las mismas en todos los puntos de una muestra dada, es decir, existen soluciones sólidas, líquidas y gaseosas y algunos ejemplos de éstas son el aire limpio (mezcla de nitrógeno y oxígeno), agua endulzada y algunas aleaciones de latón (cobre y zinc).

Los átomos, moléculas o iones de una solución están perfectamente mezclados y ello facilita que entren en contacto y reaccionen, en las soluciones en fase líquida o gaseosa, las partículas se mueven y chocan incrementando las posibilidades para que reaccionen entre

67

Capítulo 1

sí. Debido a que las partículas están muy juntas en las soluciones líquidas y por tanto chocan más a menudo, estas soluciones son los medios que se emplean para producir fármacos, alimentos y otros productos comerciales. También son el medio en el que se llevan a cabo las reacciones en nuestro cuerpo y en el de otros organismos vivos.

Soluciones amortiguadoras

Una disolución amortiguadora (o tampón o buffer), es una disolución de 1) un ácido débil o una base débil y 2) su sal; esto es, ambos componentes deben estar presentes. La disolución tiene la capacidad de resistir los cambios de pH cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o de base.

Una disolución amortiguadora debe contener una concentración relativamente grande de ácido para reaccionar con los iones OH- que se le añadan; y también debe contener una concentración semejante de base para neutralizar los iones H+ que se le agreguen. Además, los componentes ácidos y básicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización. Estos requerimientos se satisfacen con un par ácido-base conjugado, por ejemplo, un ácido débil y su base conjugada (suministrada por una sal) o una base débil y su ácido conjugado.

Una disolución amortiguadora siempre se puede preparar al mezclar cantidades molares semejantes de ácido acético (CH3COOH) y de su sal acetato de sodio (CH3COONa) en medio acuoso. Una disolución que contenga estas dos sustancias tiene la capacidad de neutralizar a un ácido o a una base que le sea agregada.

La capacidad amortiguadora, es decir, la efectividad de la disolución amortiguadora, depende de la cantidad de ácido y de base conjugada que tenga la disolución. Cuanto mayor sea esta cantidad, mayor será la capacidad amortiguadora.

68

Capítulo 1

2.1.6 Preparación de solucionesPreparación de una disolución

Para preparar una disolución amortiguadora, primero se selecciona un ácido débil con un pka muy cercano al pH deseado, enseguida se sustituyen los valores de pH y pka.

Se dice que se tiene un alimento alterado, cuando por algún motivo, durante su obtención, preparación, almacenamiento, manipulación, tenencia o almacenamiento, y que por causas no provocadas sufra variaciones en sus caracteres organolépticos, composición química o de valor nutritivo de tal manera que su consumo queda anulado o disminuido.

El deterioro de los alimentos puede originarse ya sea por la acción de enzimas, las cuales se encuentran normalmente presentes en los tejidos vegetales y animales, reacciones puramente químicas, tales como hidrólisis, oxidación, pardeamiento no enzimático (Reacción de Maillard ), acción de agentes físicos: calor, humedad , sequedad, etc., o por la proliferación y acción de microorganismos.

Es por eso que los alimentos pueden ser el vehículo de transmisión de diversos microorganismos y metabólicos microbianos, que en algunos casos pueden ser patógenos para el hombre. De acuerdo a su procedencia, es posible agrupar los microorganismos como de origen endógeno, es decir, los ya presentes en los alimentos antes de su obtención y de origen exógeno, los cuales llegan a los alimentos durante su obtención, transporte, industrialización y/o conservación. En los microorganismos exógenos, se destacan los que son patógenos para el hombre, ya que provocan intoxicación e infección y las especies alterantes que proliferan y ocasionan cambios bioquímicos peculiares que provocan la alteración del producto.

Dentro de las causas frecuentes de alteración de los productos alimenticios se encuentran las reacciones físicas y químicas.

69

Capítulo 1

Entre los agentes físicos alterantes se encuentran:

Acción de la luz, que es un factor de oxidación y catalizador de reacciones químicas y bioquímicas

Acción del calor, el cual entre 20 y 40ºC provoca que se aceleren los procesos de degradación, y a más de 40ºC se presentan fenómenos de evaporación y desecación, oscurecimiento, pérdida de aroma, sabor y palatabilidad. Por encima de 50ºC se produce el cambio de estado de algunas proteínas y a temperaturas superiores a los 100ºC se produce desnaturalización de proteínas, quemaduras y cambios de coloraciones, ver figura 29.

Acción del frío, la cual produce congelación (cristalización y quemaduras por congelación), oxidación y enranciamiento, decoloraciones o aparición de coloraciones anormales,

Acción de la humedad, que dentro de la evaporación y desecación produce pérdida de peso, desecación superficial, contracción de volumen, coloraciones anormales, pérdida del aroma, etc.

Figura 29. Alimentos alterados por la acción del calor

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Capítulo 1

Dentro de las reacciones químicas que causan alteraciones en los alimen-tos se encuentran: Reacciones de pardeamiento enzimático y no enzimático, en donde el pardeamiento enzimático es la transformación de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros, debida a la acción de la enzima polifenoloxidasa. Plantea importantes problemas de coloraciones con algunas frutas y legumbres (manzanas, plátanos, peras y otras frutas cortadas) en especial, cuando se alteran los tejidos de éstos vegetales o se dañan por golpes durante los procesos de pelado, corte, triturado, como se muestra en la figura 30.

Reacción al pardeamiento no enzimático, que es el resultado de reacciones originadas por las condensaciones entre compuestos carbonilos y amina-dos; o por la degradación de compuestos con dobles enlaces conjugados a grupos carbonilo. Estas reacciones conducen a la formación de polí-meros oscuros que en algunos casos pueden ser deseables, pero que en la mayoría de casos conllevan alteraciones organolépticas y pérdidas del valor nutritivo de los alimentos afectados.

Reacción a la alteración de las grasas por hidrólisis lipolítica, es decir, por la acción enzimática de lipasas y la liberación de ácidos grasos lo que produce enranciamiento y por la oxidación lipídica, la cual debido a la acción de la luz o metales las grasas insaturadas se oxidan y dan lugar a radicales peróxidos e hidroperóxidos con formación de aldehídos y cetonas.

Figura 30. Alteración de

alimentos por reacción

química

Como una forma de lograr la conservación de los ali-mentos, desde sus orígenes, los seres humanos, han utilizado métodos de conservación con los cuales se busca prolongar la vida útil de los alimentos, garanti-zando la salubridad de los mismos y, en consecuencia, la salud de los consumidores.

La conservación e higienización de los alimentos se consigue eliminando los microorganismos que conta-minan la materia prima, reduciendo la actividad meta-bólica de los microorganismos y/o reduciendo la ve-locidad de reacciones enzimáticas y químicas diversas, destruyendo los agentes de alteración.

71

Capítulo 1

Una de ellas es a través de la tecnología basada en la separación de microorganismos, la cual busca separar los microorganismos del medio de crecimiento, tales como la decantación, filtración y centrifugación, aun-que su aplicación en la industria alimentaria es limitada, este método se muestra en la siguiente figura 31.

Figura 31. Máquina

centrifugadora de

microorganismos

Otra forma es a través de la tecnología basada en la inhibición de la actividad metabólica, en la cual se busca un descenso de la actividad de agua (deshidratación, adición de solutos, etc.), el descenso de la tem-peratura (refrigeración y congelación), el descenso del potencial redox (envasado a vacío y atmósferas modificadas), el descenso del pH (adición de acidificantes diversos, fermentaciones, etc.) y la adición de agentes bacteriostáticos, esta tecnología se muestra en la figura 32.

Figura 32. Método de deshidratación t refrigeración de alimentos

72

Capítulo 1

Por último se cuenta con la tecnología basada en la inactivación micro-biana y enzimática, que utiliza al calor como forma de inactivación micro-biana, ya que la mayor termorresistencia la tienen las esporas bacterianas que cuentan con tiempos de reducción decimal a 100ºC superiores a un minuto; y la menor las células vegetativas, activas metabólicamente, con tiempos de reducción decimal del orden de 1 minuto a 60-70ºC. Tomando en cuenta lo que se requiera, los tratamientos térmicos pueden aplicarse a nivel de pasteurización o de esterilización, esto se muestra en la figura 33. La pasteurización no afecta a la viabilidad de las esporas bacterianas, mientras que la esterilización, que es un tratamiento de alta intensidad, su objetivo es la destrucción de todos los microorganismos presentes en el alimento capaces de provocar su alteración y de reducir la probabilidad de supervivencia de los patógenos hasta límites despreciables.

Por lo general, los tratamientos térmicos destruyen las enzimas endógenas y las toxinas microbianas, por lo cual, los alimentos esterilizados son estables du-rante largos períodos de tiempo, incluso a temperatura ambiente. Sin embargo, el inconveniente de los tratamientos térmicos radica en su inespecificidad, es decir, que el calor además de destruir los agentes de alteración, también afecta a las propiedades sensoriales y el valor nutritivo de los alimentos.

Figura 33. Inactivación microbiana y enzimática por medio de calor

73

Capítulo 1

2.1.7 Equilibrio químico

Es al que llega cualquier reacción reversible si no existe intervención externa, y en el cual se observa las cantidades relativas de las sustancias que intervienen en la reacción, tanto los reactivos como los productos permanecen constantes, en el estado de equilibrio químico las concentraciones de las sustancias participantes no cambian con el tiempo y de igual manera en un sistema aislado tampoco se observan cambios físicos a medida que transcurre el mismo.

Una vez iniciada cualquier reacción química pueden presentarse dos situaciones diferentes: la reacción se desarrolla hasta el agotamiento de los reactivos o bien transcurrir hasta un punto en el que, aun cuando existan reactivos en cierta cantidad, la reacción, aparentemente, se detiene. Que el comportamiento sea de una u otra forma dependerá de la constante de equilibrio de la reacción, cuando ésta es muy grande y la reacción ocurre hasta el agotamiento del reactivo que se halla en menor proporción, nos hallamos en el caso de las reacciones irreversibles, el segundo caso es el de las reacciones reversibles en el que la reacción llega a un estado de equilibrio.

A pesar de que un sistema químico en equilibrio parece que no se modifica con el tiempo, esto no significa que no está ocurriendo ningún cambio. Inicialmente, los reactivos se combinan para formar los productos, pero llega un momento en que la cantidad de producto es lo suficientemente grande para que éstos reaccionen entre sí volviendo a formar los reactivos iniciales. De esta manera transcurren simultáneamente dos reacciones: directa e inversa.

El equilibrio se alcanza cuando los reactivos se transforman en productos con la misma velocidad que vuelven a transformarse en reactivos, es decir, a una velocidad de reacción directa igual a velocidad de reacción inversa.

74

Capítulo 1

Unidad 3 Operación de equipo de laboratorio

3.1 RAP Maneja equipo del laboratorio de alimentos para optimizar su empleo en los análisis físico-químicos del proceso alimenticio mediante instructivo

3.1.1 Principios y fundamentos para la operación de equipo

Dentro de los diferentes procesos productivos de la industria de alimen-tación y bebidas se utilizan una amplia variedad de maquinaria y equipo de laboratorio, dentro de las cuales se pueden destacar:

Las FPM o Maquinaria de Proceso de Alimentos, dentro de las que se encuentran congeladores, cocinas, pasteurizadoras, esterilizadoras, mezcla-doras y prensas, y las máquinas de conformación, como son las máquinas de llenado de botellas, taponadoras y las máquinas de embalar.

En lo que se refiere a la logística interna, se cuenta con cintas transpor-tadoras y sistemas de elevación.

En los servicios generales, se cuenta con compresores de aire y de refri-geración.

Además de los sistemas de transferencia de calor y frío.

No sólo la maquinaria específica de este sector, sino toda la línea com-pleta del proceso productivo debe satisfacer las exigencias más elevadas desde el punto de vista de la higiene. La calidad y la seguridad de los alimentos elaborados en la industria dependen, en gran medida, de la forma en que los equipos, maquinaria y alimentos, hayan sido limpiados, desinfectados, esterilizados y conservados.

Los equipos y líneas de proceso se deben diseñar y construir de tal forma que el personal de mantenimiento pueda acceder con facilidad a todos los componentes que deban ser verificados de manera regular. Esto es aplicable al mantenimiento de la lubricación y a las diversas actividades que se ejecuten de forma regular en la fábrica, siempre siguiendo un plan predeterminado.

75

Capítulo 1

Por ejemplo:Verificar el nivel del aceite, rellenar y renovar el aceite de los en-granajes, sistemas hidráulicos y compresores.Lubricar los engranajes y las cadenas de transmisión.Rellenar de grasa o de aceite los depósitos de los sistemas automá-ticos de lubricación o humedecer los aparatos de lubricación.

Lubricación de la maquinaria

Lubricar los equipos de proceso es una actividad que puede ser difícil de reconciliar con los estrictos requisitos sobre higiene impuestos en el proceso de elaboración de alimentos. Sin embargo, es una actividad téc-nica inevitable que, si se realiza en el momento adecuado y en la forma correcta, ayudará a suministrar los productos terminados en el tiempo deseado y conforme a las normas de calidad aplicables.

Las máquinas incorrectamente lubricadas pueden dar lugar a:- Aumento en el desgaste de la máquina.- Paradas no planificadas en el proceso productivo.- Disminución de la calidad.- En ocasiones, un aumento incontrolable de los costes.

Es posible reducir al mínimo las operaciones de lubricación (lubricación, cambio de aceite y relleno de depósitos) utilizando diseños libres de man-tenimiento o de mantenimiento mínimo. Por ejemplo, se pueden utilizar cadenas, ruedas dentadas y engranajes lubricados "de por vida”. Deberán tenerse en cuenta estas ideas cuando se pongan en práctica los nuevos estándares de diseño.

La lubricación de máquinas y componentes es necesaria para disipar el calor, prevenir el desgaste y reducir la fricción. Cuando se utilizan lubri-cantes se puede hacer una distinción entre lubricación de consumo y lubricación de circulación.

La siguiente página web te muestra la importancia de este tipo de lubri-cación: http://www.youtube.com/watch?v=l4lzTZys4lE&feature=related

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Capítulo 1

Lubricación de consumo

Entre las aplicaciones de la lubricación de consumo se incluyen, por ejemplo, engranajes equipados con puntos de grasa que se deben volver a engrasar con una pistola de grasa o con un sistema automático de lubricación, y cintas de engranajes en máquinas envasadoras.

Las cadenas y guías de mando que están lubricadas con aceite o grasa también pertenecen a esta categoría. Con este tipo de lubricación abierta existe el peligro de que el lubricante entre en contacto con el entorno del proceso de una manera incontrolada, con el riesgo añadido de que pueda entrar en contacto con el producto final.

http://www.youtube.com/watch?v=iR6TthqGPm8&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=urQ5f3Vb1DU

3.1.2 Equipo complementario de fruta y hortaliza, cárnicos, aceites y derivados de la leche

El equipo complementario a nivel industrial para cárnicos es un molino, embutidora manual, balanza de peso, empacadora de bandejas, empacadora al vacío, nevera mixta, juego de cuchillos cárnicos, guantes de acero, tableros acrílicos, moldes para jamón y una mesa plana con pozuelo.

Para el procesamiento de fluver y lácteos, se requiere una marmita, despulpadora, licuadora, moldes de queso, termolactodensímetro, refractómetro, agitador de cantina, termómetro de punzón y termómetro de leche.

3.1.3 Ejemplo de maquinaria en un laboratorio de alimentos: Obtención de páprika

Equipo y Maquinaria por unidades de producción

Unidad de preparación de materia prima e insumos

Consiste en preparar adecuadamente la materia prima. Los principales equipos son: balanza de plataforma, mesas de trabajo, recipientes de limpieza, secador de bandejas, molino de martillos, separador de semillas, compresora, etc.

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Capítulo 1

Unidad de extracción y recuperación de solvente

Son de lo más importante de la planta química, de ella dependerá la factibilidad de la empresa. Los principales equipos son:

Extractores, cada uno con capacidad de 100 kg de materia prima por lotes, con sistema de calentamiento, aislamiento térmico; controles de nivel de líquido, temperatura, presión, vacío y visores de control del grado de extracción de los pigmentos del páprika.

Evaporadores, con sistema de calentamiento, aislamiento térmico; controles de nivel de líquido, presión, temperatura.

Intercambiador de calor para la condensación del solvente recuperado.

Tanque de recepción de solvente recuperado con indicador de nivel de líquido, temperatura y vacío.

3.1.4 Unidad de concentración y obtención del producto

Permite separar la oleorresina de páprika del solvente extractante empleado los principales equipos son:

• Un equipo de filtrado del tipo cartuchos.

• Un tanque de almacenamiento pare líquido filtrado con indicador de nivel de líquido y presión.

• Un destilador-concentrador al vacío, con registro de temperatura, presión, vacío, indicador de nivel de líquido; con sistema de calentamiento, aislamiento térmico.

• Un intercambiador de calor para la condensación del solvente a separarse.

• Otros menores.

Planta de energía

• Un caldero de 15 bhp y equipo complementario.

• Una torre de enfriamiento complementario a los intercambiadores de calor.

• Un equipo productor de vacío.

78

Capítulo 1

Equipos auxiliares

Balanza de plataforma, recipientes para descarga de páprika residual, taller de mantenimiento de equipos y maquinarias con un mínimo de herramientas, etc.

Equipo y material de laboratorio

Equipo de extracción soxhlet, balanza analítica, espectrofotómetro uv, equipo de filtrado al vacío, estufa eléctrica, cocina eléctrica, equipo de destilación; indicador de ph, temperatura; centrífuga, equipo hplc, materiales de vidrio y cerámica.

79

Capítulo 1

Relaciona las columnas:

a. Material de sostén.

b. Solución de limpieza de metales.

c. Elimina microorganismos.

d. Fibra bruta.

A. Agua regia.

B. Masa de desecho de un alimentos.

C. Tripié.

D. Secado con calor húmedo.

Subraya la respuesta correcta.

1. Es una técnica de separación de una mezcla de líquidos con diferentes puntos de ebullición.a)Destilación simple.b)Destilación fraccionada.c)Evaporación.d)Destilación por arrastre de vapor

2. Son equipos de uso en un laboratorio de cárnicos.a)Licuadora, batidora, tenedores.b)Cuchillos para carne, molino de carne manual, balanza, moldes para jamón.c)Moldes para queso, marmita, licuadora.d)Báscula

3. Es una técnica utilizada para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas.a) Destilación simple.b) Destilación fraccionada.c) Evaporación.d) Destilación por arrastre de vapor

80

Capítulo 1

4. Los materiales de laboratorio usualmente están hechos de: a) Arcillas. b) Polímetros. c) Metales, borosilicatos, cerámicos y porcelana.d) Yeso

5. La clasificación calentable, no calentable, de comparación de conexión, fuentes de calor son una forma de clasificar: a) El material de vidrio. b) El material de laboratorio en forma general. c) El material de sostén del laboratorio.d) El material de fibra de vidrio

6. El material de plástico generalmente se construye de: a) Teflón o cloruro de polivinilo. b) Polietileno. c) Etileno.d) Potasio

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Capítulo 1

Respuestas a las actividades Actividad 1 (

Actividad 2.

( B ) Estufas de doble cámara( C ) Esterilización por calor húmedo.( D ) Autoclave( A ) Estufa

Actividad 3.Respuestas 1. c), 2 b) y 3 a)

Actividad 4.Elaborar un informe de estas actividades.

Actividad 5.Respuesta a la pregunta Uno.Dependiendo de que tipo de separación va a llevarse a acabo, se elige un tipo de destilación.Respuesta a la pregunta Dos.El procedimiento de referencia Kjeldahl.

82

Capítulo 1

Práctica 1La solución que se obtenga en esta práctica debe resultar con un color amarillo muy claro, en algunas ocasiones podrá burbujear una vez terminada la preparación, dando la apariencia de estar en ebullición, y el recipiente se puede llegar a calentar, sin embargo, pasado un tiempo razonable, la solución se estabiliza.

Práctica 2Debe obtenerse una solución de color naranja o cobriza, la cual al ponerla en un material por ejemplo que contenga residuos de sales minerales, se observará un burbujeo al momento de que la solución empieza actuar..

Práctica 3 a. Reconocer y clasificar el material de laboratorioR. Conocer los diferentes tipos de material en el laboratorio.1.    Calentable. 2.    No Calentable. 3.    Intermedio o de conexión.4.    Medición o de comparación.5.    Fuentes de calor. b. Identificar las distintas sustancias con las que están construidos. Las sustancias que con frecuencia se usan en el laboratorio son: el vidrio borosilicatado, la porcelana o cerámicas y los metales. c. Destacar algunas limitaciones o precauciones en su uso. Los metales y los cuerpos cerámicos también deben ser tratados con sumo cuidado en su uso cotidiano, por su peso y su conductividad del calor. d. Proponer algunas actividades simples de uso. Los polímeros como teflón, pueden emplearse como contenedores.

Respuestas a las prácticas

83

Capítulo 1

Autoevaluación

( b ) Agua regia.( d ) Masa de desecho de un alimento.( a ) Tripié.( c ) Secado con calor húmedo.

1. Es una técnica de separación de una mezcla de líquidos con diferen-tes puntos de ebullición.

b)Destilación fraccionada.

2. Son equipos de uso en un laboratorio de cárnicos.

b)Cuchillos para carne, molino de carne manual, balanza, moldes para jamón.

3. Es una técnica utilizada para separar sustancias insolubles en agua y literalmente volátiles, de otros productos no volátiles mezclados con ellas.

d) Destilación por arrastre de vapor

4. Los materiales de laboratorio usualmente están hechos de:

c) Metales, borosilicatos, cerámicos y porcelana.

5. La clasificación calentable, no calentable, de comparación de conexión, fuentes de calor son una forma de clasificar:

b) El material de laboratorio en forma general.

6. El material de plástico generalmente se construye de:

a) Teflón o cloruro de polivinilo.

85

Capítulo 2

Capítulo 2Análisis fisicoquímico de los

alimentos

87

Capítulo 2

Introducción

En este capítulo, “Análisis físico químico de los alimentos” te apoyará a que aprendas a realizar los análisis físicos, químicos, microbiológicos y sensoriales de diferentes alimentos con el fin de que logres obtener diferentes productos alimenticios de calidad y que además, cumplan con los estándares de las leyes, normas y reglamentos para productos de consumo humano, considerando la calidad de la materia prima, el proceso de elaboración, el producto terminado y su almacenamiento.

La forma mediante la cual se pretende lograr lo anterior es proporcionándote los contenidos necesarios que te permitan seleccionar, preparar y analizar los alimentos mediante diferentes técnicas y procedimientos que te apoyen en la evaluación de los componentes nutritivos que lo componen, asegurando la calidad de los procesos de transformación y de consumo, además de apoyarte en el conocimiento para el manejo de materiales y maquinaria utilizada en el análisis de diferentes alimentos.

88

Capítulo 2

Las personas que manipulan alimentos, como las que se muestran en la figura 1, cuando trabajan en un negocio diseñado para tal fin, tienen que manipular alimentos o las superficies que puedan estar en contacto con los alimentos, como por ejemplo los cubiertos, platos y cuencos. Una persona que manipula alimentos puede realizar varias funciones relacionadas con el negocio.

Por ejemplo: confeccionar, cocinar, preparar, servir, empacar, exhibir y almacenar alimentos. Las personas que manipulan los alimentos, también pueden estar involucradas en la fabricación, producción, cosecha, extracción, procesado transporte, reparto, deshiele y conservación de alimentos.

Si una persona que manipula alimentos sufre de una enfermedad causada por los alimentos deberá informar al supervisor, o si muestra cualquiera de los siguientes síntomas mientras se encuentra en el lugar de trabajo: vómitos, diarrea, fiebre o dolor de garganta con fiebre; la única excepción será cuando la persona sabe que estos síntomas son debidos a otra causa.

Las personas que manipulan los alimentos también deberán informar a su supervisor si se les ha diagnosticado que tienen o son portadores de una enfermedad causada por los alimentos.

Las personas que manejan alimentos deben encontrarse saludables

Unidad 1 Identifica equipo e instrumental del laboratorio de alimentos para el análisis de muestras

1.1 RAP Identifica las Normas de seguridad e higiene de un laboratorio de alimentos

1.1.1 Higiene personal en un laboratorio de alimentos

Figura 1

89

Capítulo 2

Las personas que manipulan los alimentos deben informar a su supervisor sobre cualquier infección o condición, como por ejemplo un resfriado o cualquier otro problema que pudiera resultar en la salida de fluidos de las orejas, nariz u ojos, pues existe la posibilidad de que puedan elaborar alimentos peligrosos o inapropiados para el consumo humano. Si por el contrario, continúan laborando de manera normal es menester, tener los cuidados necesarios para evitar la contaminación de los alimentos. Por ejemplo, una lesión infectada puede cubrirse con un vendaje y ropa de vestir o con una cobertura impermeable si está en un área al descubierto. En el caso de los fluidos (como mucosas) podrán tomarse medicamentos para evitarlas .

Las personas que manipulan los alimentos deben informar a su supervisor si ellos saben o sospechan que hayan podido convertir cualquier alimento en peligroso o inapropiado para su consumo.

Los buenos hábitos de higiene y limpieza de las personas que manipulan los alimentos harán disminuir los riesgos de contaminación. Lo más importante que deben recordar es: hacer todo lo que sea razonablemente posible para evitar que su cuerpo, cualquier cosa proveniente de su cuerpo o cualquier cosa que lleven puesta haga contacto con los alimentos o las superficies que puedan tocar los alimentos:

Si una persona que trabaja con alimentos tiene lesiones en la piel o se encuentra mal

Si una persona que manipula alimentos sabe o sospecha que pudo haber contaminado algún alimento: encuentra mal

Sobre la higiene personal

Además de comunicar sobre la enfermedad causada por los alimentos, la persona no deberá manipularlos si existe la posibilidad de que éstos se conviertan en peligrosos o inadecuados debido a su enfermedad. Además, si el individuo que los maneja continúa trabajando o haciendo otro tipo de trabajo, deberá hacer todo lo razonablemente posible para cerciorase de no contaminar ningún alimento.

Nota: Entre las enfermedades que se pueden transmitir por medio de los alimentos están la Hepatitis A y todas las causadas por giardia, salmonella y campilobacter.

90

Capítulo 2

Cerciorarse de que cualquier vendaje en

cualquier parte expuesta del cuerpo esté tapado

con una cobertura impermeable.

Vestir ropa exterior limpia, según el trabajo que se esté haciendo.

No comer sobre los alimentos o cualquier

utensilio que pueda ponerse en contacto con los

alimentos.

No estornudar, soplar o toser sobre los alimentos sin proteger, ni sobre las superficies que puedan ponerse en contacto con los

alimentos.

No escupir, fumar o usar tabaco o

preparaciones similares donde se preparan los

alimentos

No orinar ni defecar excepto en el sanitario.

• Antes de empezar a trabajar con alimentos a punto para comer si acaban de trabajar con alimentos crudos.

• Inmediatamente después de haber usado el sanitario.

• Antes de empezar a trabajar con los alimentos, o volver a trabajar con alimentos, después de haber realizado otro trabajo.

• Inmediatamente después de fumar, estornudar, usar un pañuelo (inclusive de papel desechable) comer, beber, usar tabaco o substancias similares; y

• Después de tocarse el pelo, el cuero cabelludo o cualquier abertura corporal.

Se espera que las personas que manipulan los alimentos se laven las manos cuando exista la posibilidad de que éstas puedan contaminarlos.

Hacer todo lo que sea razonablemente posible para

evitar todo contacto con los alimentos a punto de

consumir.

El siguiente esquema de la figura 2, muestra varios de los hábitos de higiene que debe tener el personal que maneja alimentos

Figura 2

91

Capítulo 2

¿Cómo deben lavarse las manos las personas que manipulan los alimentos?

1. Usa las instalaciones provistas por el negocio para lavarse las manos.

2. Lávate las manos cuidadosa-mente utilizando jabón u otro medio efectivo.

3. Usa agua corriente tibia.

4. Sécate completamente las manos con una toalla de un solo uso o por otro método con el que no sea probable que se transfieran a las manos organismos que puedan causar enfermedad. La siguiente figura 3, muestra un ejemplo de cómo debes de realizar el lavado de manos:

El equipo de protección personal tiene como propósito, prevenir las enfermedades y accidentes que pudieran alterar la salud de los trabajadores en el desempeño de cualquier actividad laboral.

Este equipo se utilizará en áreas donde los riesgos a los que se está expuesto no puedan evitarse de otra forma. Sin embargo, es muy importante tener en cuenta que este equipo de seguridad no va a "desaparecer" los riesgos presentes, sino que junto con actitudes responsables (como el tener la información necesaria para el manejo de materiales peligrosos y manejo de equipos) y buenas instalaciones, se asegurará la seguridad y salud de los usuarios.

Los riesgos a los que se puede estar expuesto en las áreas de trabajo pueden ser:

1. Riesgos físicos como temperaturas extremas, objetos en movimiento, material punzo-cortante o abrasivo, ruido y radiaciones.

2. Riesgos biológicos como material microbiológico, fluidos biológicos o restos de animales y

3. Riesgos químicos que implica el manejo de productos químicos peligrosos como ácidos, bases, productos inflamables, explosivos y tóxicos, entre otros.

1.1.2 Equipo de protección personal

Figura 3. Cómo lavarse las manos con agua y jabón

92

Capítulo 2

Equipo de protección común, como son:• Guantes.

• Caretas.

• Lentes de protección.

• Zapatos de seguridad.

• Protectores auditivos.

• Batas de laboratorio.

Consideraciones:

• Las regaderas de emergencia y lavaojos deberán ser evaluadas regularmente (por lo menos dos veces al mes).

• Revisar en los extinguidores que la carga se encuentre vigente.

• En el botiquín de primeros auxilios verificar que el contenido éste vigente y completo.

• Contar con un programa de manejo de residuos químicos.

Figura 1. Equipo de protección de labora-torio.

Figura 2. Regadera y lavaojos.

La figura 4 muestra algunos de los equipos de protección, dentro de los cuales se encuentran:

Figura 4. Equipo de protección más común en el laboratorio

93

Capítulo 2

Limpieza e inspección

El mantener este equipo limpio y en buenas condiciones es un punto muy importante que debe tenerse en cuenta de lo contrario pueden tenerse problemas que agudicen los riesgos laborales. Así, por ejemplo, una limpieza pobre en los gógles o lentes de seguridad puede generar infecciones o alergias en los ojos o áreas alrededor de ellos. Si no se revisan constantemente las condiciones en que se encuentran los guantes utilizados al manejar productos químicos, estos pueden penetrar poco o poco y generar, a la larga, lesiones graves en las manos.

El equipo de seguridad personal a usarse en cada área de trabajo debe seleccionarse en base a los siguientes puntos:

• Identificar los riesgos en el área de trabajo y determinar si para éstos se requiere del uso de cierto tipo de equipo de protección. Debes considerar que un riesgo puede traer consigo otros, por lo que este punto tiene que analizarse con cuidado, por ejemplo, si el trabajo implica trabajar a temperaturas altas, puede incluir una exposición a cierto tipo de radiación que también debe considerarse.

• Determinar el equipo necesario.

• Elegir el equipo de seguridad establecido en el punto anterior en base a la información proporcionada por el proveedor con sus limitaciones, ya que el equipo seleccionado debe proporcionar un grado de protección mayor que el requerido. Un ejemplo a este respecto es la elección de guantes para un trabajo constante con ácido sulfúrico concentrado, deben elegirse aquellos elaborados con neopreno, nitrilo, entre otros, pero no usar guantes de cirujano o de hule natural en general, ya que este material no es resistente al ácido. De aquí la importancia de tener en cuenta que los materiales utilizados en la elaboración del equipo de seguridad tienen especificaciones muy especiales. Otro factor importante en la elección podría ser el costo de los diferentes materiales.

• El equipo debe ser lo más confortable posible, una talla inadecuada o falta de visibilidad podría causar accidentes serios o no dar la protección adecuada.

Selección

94

Capítulo 2

• Usar BATA Y LENTES DE SEGURIDAD SIEMPRE que se trabaje en un laboratorio.

• Usar las campanas de extracción de gases siempre que se trabaje con productos que desprendan vapores inflamables, tóxicos o de olor desagradable.

• Usar zapatos cerrados evitando que sean de tela. Nunca zapatos abiertos.

• Usar el equipo de seguridad proporcionado, revisándolo antes de que sea usado, para asegurarse que se encuentra en buenas condiciones.

• Cuidar el equipo de protección que se proporciona y mantenerlo limpio.

• Utilizar el equipo de protección cuidadosamente de manera que no se contamine uno mismo con él.

• El equipo de protección respiratoria sólo debe ser utilizado por personal entrenado.

• Lavarse las manos antes de salir del laboratorio.

• No comer con la ropa de protección utilizada en el laboratorio.

• No comer, beber ni almacenar alimentos en las áreas de trabajo ni en los refrigeradores que contengan sustancias peligrosas.

• No utilizar el material de laboratorio para contener alimentos.

• No usar lentes de contacto.

• Recoger el cabello largo y evitar portar anillos, pulseras, collares o ropa suelta cuando se trabaje con mecheros o equipo en movimiento.

• Mantener limpia y ordenada el área de trabajo.

• Mantener despejadas las salidas de las áreas de trabajo y las instalaciones de emergencia como extintores, regaderas y lavaojos.

• Mantener sujetos a superficies seguras los cilindros que contienen gases.

• No tirar residuos de productos peligrosos al drenaje. Para algunos de ellos será necesario un tratamiento previo, otros deben incinerarse y otros más, deberán de confinarse.

• Conocer los peligros potenciales que se tienen en las áreas de trabajo y del equipo de protección con que se cuenta. Además de lo que debe hacerse en caso de emergencia.

De manera general

95

Capítulo 2

1Instrucciones: Relaciona los conceptos con la situación que a continuación se describe:

Habito de higiene.

a) Higiene personal.

b) Personal con enfermedades en la piel.

c) Regaderas y lavaojos.

d) Bata, lentes, guantes, zapatos.

Situación.

1. Contaminan los alimentos.

2. Deben mantenerse despejados en caso de emergencia.

3. Lavar las manos, cabello recogido, no usar alhajas.

4. Equipo de seguridad personal.

96

Capítulo 2

Seguridad en el laboratorio.

Los usuarios del laboratorio necesitan seguir una orientación con respecto al equipo y procedimientos que faciliten una experiencia segura y un aprendizaje provechoso.

La seguridad de todas las personas involucradas es de suma importancia en los ejercicios de laboratorio, lo que significa que todas deban poseer los conocimientos de los principios básicos de seguridad, del trabajo atento y de soporte de unos a otros en las prácticas de laboratorio seguras. Por ello, antes de empezar cualquier trabajo de laboratorio, cada persona debe ser orientada sobre las reglas para el uso seguro del equipo de laboratorio y los procedimientos de emergencia. A continuación se da un listado sobre la orientación de seguridad en el laboratorio:

1. Identificar los lugares del equipo de seguridad:

• Extintores, mantas ignifugas, alarmas de fuego;

• Botiquín de primeros auxilios;

• Duchas de emergencia y lavaojos

2. Localizar las salidas más cercanas y las rutas de evacuación que deben utilizarse en caso de emergencia.

3. Identificar a las personas capacitadas para administrar los primeros auxilios.

4. Localizar el teléfono más cercano y los números de teléfono de emergencia.

5. Llevar gafas de seguridad con protectores laterales o protectores cuando se utilizan productos peligrosos:

• Reactivos o líquidos inflamables;

• Materiales volátiles en procesos de cortado y que desprendan chispas;

• Fluidos presurizados.

6. Llevar protector de oídos cuando se trabaja en condiciones ruidosas.

7. No llevar guantes, mangas largas o joyas cuando se está cerca de máquinas rotatorias.

1.1.3 Señalización y codificación en un laboratorio

97

Capítulo 2

8. Cubrir los cabellos largos o prendas sueltas cuando se utilizan máquinas rotatorias.

9. Llevar protección de pies en el laboratorio:

• No está permitido llevar los pies descubiertos;

• En el manejo de artículos pesados se requieren zapatos con puntera metálica.

10. Conocer las características de aquellos materiales potencialmente peligrosos comprobados en las hojas de datos de seguridad de materiales en el laboratorio antes de su utilización.

11. Informar inmediatamente de cualquier daño o herida al instructor.

12. Conocer la adecuada colocación de cualquier reactivo utilizado.

13. Conocer los peligros potenciales y las prácticas de seguridad antes de operar los equipos, leyendo las instrucciones de seguridad del equipo que va a ser utilizado.

14. Seguir las buenas prácticas mantenidas en casa:

• Mantener las áreas de trabajo libres de obstáculos que puedan causar resbalones o caídas;

• Mantener el equipo limpio para una optima operación.

La figura 5 muestra algunos de los señalamientos y codificaciones que deben existir en un laboratorio.

98

Capítulo 2

Figura 5

Una jornada de laboratorio provechosa requiere equipos e instrumentos que funcionen con toda confianza, debido a que el equipo de laboratorio se puede dañar por un manejo inadecuado y la reparación y recambios del mismo son costosos, por eso es necesario que te instruyas de manera adecuada en el manejo de los equipos que se utilizan en el laboratorio. La mayoría de los equipos e instrumentos se suministran con manuales de operación que definen las prácticas adecuadas de operación y los procedimientos de calibrado, los usuarios, es decir, tú y tus compañeros de laboratorio, deberán familiarizarse con las bases de una operación segura y comprobar junto con los técnicos de laboratorio que los instrumentos han sido bien calibrados.

Equipo de laboratorio

99

Capítulo 2

2Instrucciones: Lee con atención la pregunta y subraya la respuesta correcta:

1. Identifica el equipo de emergencia.

a. Regadera, extintores, lavaojos.

b. Vasos de precipitado, bureta, pipetas.

c. Bata, guantes, lentes, cubrebocas.

2. Los equipos e instrumentos de laboratorio

a. Sólo deberá usarlos el técnico.

b. Deben adecuarse con conocimiento y de acuerdo a los procedimientos de calibrado.

c. Los usuarios deben conocer ligeramente la operación y dar inicio de acuerdo a lo que el equipo indique.

100

Capítulo 2

Las Normas Mexicanas (NMX) son las que elabora un Organismo Nacional de Normalización, o la Secretaría de Economía y tienen como finalidad establecer los requisitos mínimos de calidad de los productos y servicios de que se trate. Su aplicación es de carácter voluntario, con excepción de los siguientes casos:

a. Cuando particulares manifiesten que sus productos, procesos o servicios son conformes con las mismas.

b. Cuando en una Norma Oficial Mexicana, se requiera la observancia de una Norma Mexicana para fines determinados y

c. Respecto de los bienes o servicios que adquieran, arrienden o contraten las dependencias o entidades de la Administración Pública Federal.

Normas Internacionales: La Comisión del Codex Alimentarius es el más alto organismo internacional en materia de normas de alimentos. La Comisión es un organismo subsidiario de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

1.1.4 Legislación en materia de alimentos NOM

Tipos de Normas:

EM: EMERGENTES.

F: VOLUNTARIA PRODUCTOS ALIMENTICIOS.

FF: PRODUCTOS ALIMENTICIOS NO INDUSTRIALIZADOS.

V: BEBIDAS ALCOHÓLICAS.

Z: NORMAS BÁSICAS Y SÍMBOLOS.

PROY: PROYECTO DE NORMA.

MOD: MODIFICACIÓN A LA NORMA.

ACLAR: ACLARACIONES.

101

Capítulo 2

Algunas definiciones según la Ley General de Salud:

Artículo 215. Para los efectos de esta Ley, se entiende por:

I. Alimento: cualquier substancia o producto, sólido o semisólido, natural o transformado, que proporcione al organismo elementos para su nutrición.

II. Bebida no alcohólica: cualquier líquido, natural o transformado, que proporcione al organismo elementos para su nutrición.

III. Materia prima: Substancia o producto, de cualquier origen, que se use en la elaboración de alimentos y bebidas no alcohólicas y alcohólicas.

IV. Aditivo: Cualquier substancia permitida que, sin tener propiedades nutritivas, se incluya en la formulación de los productos y que actúe como estabilizante, conservador o modificador de sus características organolépticas, para favorecer ya sea su estabilidad, conservación, apariencia o aceptabilidad.

V. Suplementos alimenticios: Productos a base de hierbas, extractos vegetales, alimentos tradicionales, deshidratados o concentrados de frutas, adicionados o no, de vitaminas o minerales, que se puedan presentar en forma farmacéutica y cuya finalidad de uso sea incrementar la ingesta dietética total, complementarla o suplir alguno de sus componentes.

1.1.5 Ley general de salud

3

Instrucciones: Responde con una F si el enunciado es falso y con una V si es verdadero.

1. Las Normas Mexicanas (NMX) son las que elabora un Organismo Nacional de Normalización, o la Secretaría de Economía y tienen como finalidad establecer los requisitos mínimos de calidad de los productos y servicios de que se trate. ________

2. El articulo 215 de la ley general de Salud define Alimentos, Bebidas alcohólicas, aditivos __________

3. La Comisión del Codex Alimentarius es el más alto organismo internacional en materia de Normas de alimentos.

4. Los alimentos no deben manejarse con seguridad e higiene ______

102

Capítulo 2

Vidrio

El instrumental de laboratorio puede estar constituido de diferentes materiales como lo son el vidrio, el metal o el plástico, en ocasiones pueden tener una combinación de al menos dos materiales de los antes mencionados, la figura 6, muestra varios de estos instrumentos elaborados con dichos materiales.

El material volumétrico se clasifica de tres formas:

• De acuerdo al tipo de material del que está fabricado.

• Por su tolerancia.

• Por su uso.

RAP 1.2 Prepara el material, equipo e instrumentos de

laboratorio de acuerdo con el tipo de análisis a realizar

1.2.1 Instrumentos de laboratorio

Figura 6

103

Capítulo 2

1.2.2 Clasificación del instrumental por el tipo de material

1.2.3 Clasificación del instrumental por su tolerancia

Tipo I

Material fabricado con vidrio de boro silicato, que a su vez se subdivide en:

• Subtipo Ia. Bajo coeficiente de expansión térmica.

• Subtipo Ib. Alto coeficiente de expansión térmica.

Tipo II Material fabricado con vidrio calizo.

Tipo IIIMaterial fabricado con vidrio de baja transmitancia luminosa.

Tipo I

Material para medición de precisión

y aproximada.

Clase A: Artículos volumétricos de mayor exactitud.

Clase B: Artículos de menor exactitud, ya que la tolerancia de éstos es el doble que la establecida por los de clase A.

Clase C: Se les llama material para Educación Escolar, se consideran los artículos volumétricos de menor exactitud y su uso es únicamente recomendado para escuela.

Tipo II

Material para medición aproximada.

Como son los vasos de precipitado.

Material fabricado con vidrio de baja transmitancia luminosa.

104

Capítulo 2

Usar la clase A cuando: Se requiere de alta exactitud, ya que sus especificaciones de exactitud están garantizadas y no necesita calibración.

Usar clase B y C si: una menor exactitud en los análisis no afecta. Debe almacenarse separado de la clase A.

Material para entregar.

Es aquel que se calibra durante su proceso de manufactura, para transferir una cantidad establecida de líquido con propiedades similares de viscosidad y tensión superficial al agua. El diseño de este material una vez que transfiere el líquido, le permite retener una cierta cantidad de líquido suspendido en sus paredes (en el caso de las pipetas en la punta).

Material para contener.

Cuando son llenados a su marca a la cual fueron calibrados para contener un volumen determinado. Lo anterior significa que si este material fuera empleado para entregar, éste entregaría menos del volumen deseado, debido a que cierta cantidad de líquido se retiene en las paredes del recipiente, esta diferencia es considerable para propósitos analíticos.

1.2.4 Clasificación del instrumental de acuerdo a su uso

105

Capítulo 2

Son muchas las consideraciones que se deben tener al utilizar materiales de laboratorio elaborados con vidrio, por lo que se hace necesario seleccionar el instrumental de acuerdo al material y a las necesidades que se tangan de uso, por lo que:• El material de vidrio debe ser calibrado utilizando agua tipo I; misma con la cual se puede verificar su calibración.• Debe lavarse y clasificarse de acuerdo a su uso.• Cuando se preparen soluciones en material de vidrio para determinaciones analíticas inorgánicas, no se deben mantener las sustancias el material por periodos prolongados. Transferirlas inmediatamente a recipientes de polietileno de baja densidad, pare evitar la contaminación del material de vidrio, sobre todo en el caso del material volumétrico. • Lavar tan pronto como sea posible el material que haya estado en contacto con soluciones concentradas.• Dejar separadas las juntas, llaves y válvulas esmeriladas después de su uso.• No limpiar el material de vidrio con cepillos gastados pues las partes metálicas del cepillo rayan el vidrio y aumentan las posibilidades de contaminación por la acumulación de compuestos.

1.2.5 Manejo y utilización de equipo de laboratorio

La limpieza del material, como la que se muestra en la fi-gura 7, permite que este sea utilizado en determinaciones analíticas:• La forma más simple es utilizando agua destilada y dejando escurrir y secar al aire el material de vidrio.• Los cepillos utilizados deben ser curveados para la limpieza total de los matraces.• Lavar el material con una solución detergente al 10% con agua destilada.• Enjuagar con agua corriente y después con agua destilada.• Comprobar la limpieza del material dejándolo escurrir, la formación de gotas en las paredes del material indican que se encuentra sucio en la zona que contiene las gotas (ver capitulo 1, limpieza del material de vidrio).• El material limpio debe guardarse invirtiéndolo sobre papel secante.

Figura 7. Limpieza de material a utilizar

106

Capítulo 2

Secado del material de vidrio

•Se pueden utilizar hornos secadores que operan a una temperatura entre 105º y 115ºC, para trabajo rutinario, como el que se muestra en la figura 8.

•No se debe mantener el material dentro de los hornos por periodos largos.

•Es recomendables secar sólo el material enjuagado con agua.

•Antes de colocar el material dentro del horno se debe separar cualquier junta de vidrio, tapones esmerilados y llaves. No secar llaves de teflón dentro de un horno secador.

•Nunca meter el material volumétrico clase A la estufa ya que la temperatura propicia la expansión del vidrio lo que hace que se pierda la calibración.

•El material se debe cubrir con papel aluminio cuando se introduzca a una mufla, excepto los crisoles de platino.

•Los solventes orgánicos se usan cuando sea absolutamente necesario; el material de vidrio puede secarse rápidamente, enjuagándolo con 5 – 10 ml de acetona. Utilizar siempre acetona o alcohol isopropílico para lavar.

Figura 8. Horno de secado de material de vidrio

107

Capítulo 2

4

Instrucciones: Aplicando los conocimientos adquiridos en el capitulo 1, responde correctamente las siguientes preguntas:

1. ¿De qué material está construido el material de sostén?

2. ¿Cuál debe ser el cuidado del material de porcelana?

3. Dentro del material de vidrio de medición, ¿El matraz aforado, bureta, probeta y pipetas cómo son clasificados?

108

Capítulo 2

Plástico

El material de laboratorio de vidrio también puede encontrarse en una presentación de plástico como lo son los vasos graduados, las pizetas o las probetas. Se puede emplear material de laboratorio en plástico siempre y cuando no se manejen sustancias corrosivas, o cuando se tenga que usar fuego para calentar.

En un laboratorio de química se utilizan diversos materiales de laboratorio como los que están constituidos por plástico y se les denomina material de plástico.

Ciertos materiales son creados y graduados para poder medir volúmenes con mayor precisión, en estos casos hablamos de material volumétrico. En el caso del plástico no suelen ser tan precisos como otros materiales, pero se los emplea para casos especiales (por ejemplo al manipular ácido fluorhídrico o clorhídrico que reaccionan químicamente con el vidrio), o para evitar que se rompan fácilmente.

Principios generales

Cada pieza del equipo utilizado deberá estar en buen estado de funcionamiento, que se conozca.

Los instrumentos sólo podrán ser utilizados por personal debidamente capacitado.

Se especificará la naturaleza y frecuencia de las comprobaciones del funcionamiento de cada instrumento, así como la persona encargada de llevarlas a cabo. Será preciso registrar el resultado de tales comprobaciones, las posibles medidas correctivas, el resultado de éstas, y (cuando proceda) una lista actualizada del personal capacitado para utilizar el instrumento en cuestión.

1.2.6 Equipo de laboratorio

El material de metal es mejor usado como material de soporte, el aro metálico, las gradillas, espátulas, la malla que soporta la tela de asbesto, las pinzas que sujetan a los refrigerantes y matraces para montaje de equipo de destilación, las nueces y pinzas para sujetar los diferentes vasos, buretas pipetas y demás equipo en el laboratorio.

Metal

109

Capítulo 2

Clases de equipo

Limitaciones al uso del equipo.

El equipo de un laboratorio de control de los alimentos puede clasificarse en dos categorías, a saber:

• Equipo de elaboración, como por ejemplo mezcladores y trituradores, secadores, estufas y hornos, centrífugas, refrigeradores y congeladores, placas calientes y baños de agua, agua inerte y purificadores.

• Equipo de medición, como por ejemplo balanzas, medidores de pH, espectrofotómetros (UV/visible y AA), cromatógrafos en fase líquida de alta resolución, cromatógrafos de gases, polarímetros; aunque no son necesariamente instrumentos de medición, los microscopios pueden incluirse en esta categoría.

El equipo de ambas categorías requiere cierto grado de mantenimiento, y algunos instrumentos exigen comprobaciones periódicas de la calibración. Es importante documentar la naturaleza y frecuencia de las medidas adoptadas para cada instrumento y la persona encargada de aplicarlas.

El equipo utilizado en el análisis de calidad garantizada tendrá un uso limitado. Esto significa que el equipo será utilizado exclusivamente por personal capacitado en su funcionamiento y sólo se utilizará en procedimientos reconocidos para los que sea idóneo. Únicamente las personas autorizadas para ello se encargarán de la calibración y mantenimiento de este equipo. Todo el instrumental y el equipo utilizados en el análisis de calidad garantizada llevarán una etiqueta que los identifique como tales y se incluirán en la auditoria realizada periódicamente por el Director de Calidad o su suplente.

110

Capítulo 2

1.2.7 Mantenimiento, calibración y reparación de equipos de laboratorio

Una vez que el equipo está instalado y en funcionamiento, es necesario mantenerlo y llevar un registro. El modo de hacerlo dependerá en cierta medida del sistema administrativo que se aplique en el laboratorio. En un laboratorio autónomo, habrá un programa integral de mantenimiento del equipo, en el que se especificarán los criterios aplicables al funcionamiento de cada instrumento, las medidas que habrán de tomarse si alguno de ellos no satisface esos criterios y el mantenimiento periódico que ha de efectuar el personal del laboratorio o un servicio técnico externo, así como un cuaderno en el que se registrarán las comprobaciones, los defectos de funcionamiento y las reparaciones. En este cuaderno podrá anotarse también con qué frecuencia se utiliza un instrumento y quién lo utiliza; una característica bastante evidente de este sistema es que cada instrumento está bajo la responsabilidad de un empleado determinado.

Cuando el instrumento pueda someterse a una calibración física, el cuaderno incluirá anotaciones al respecto. Estas anotaciones comprenderán, por ejemplo, las comprobaciones periódicas de la calibración de la longitud de onda y la absorbencia de los espectrofotómetros. En el caso de ciertos tipos de equipo espectroscópico, puede ser conveniente llevar a cabo comprobaciones periódicas de la sensibilidad y resolución utilizando una disolución patrón de una sustancia química apropiada. Por lo que respecta a muchas determinaciones analíticas, podrán aplicarse diariamente una serie de normas como parte de la calibración de todo el método; sus resultados permitirán una comprobación indirecta de los instrumentos.

En la mayoría de los casos se designará a una o más personas para que mantengan y calibren determinadas piezas del equipo, las cuales firmarán en el libro de registro, dando fe de cualesquiera cambios o calibraciones efectuados en el equipo. Tan pronto como se observe que un instrumento necesita una reparación o calibración, deberá

111

Capítulo 2

colocarse en él una etiqueta que indique que no ha de utilizarse para los análisis. La etiqueta que identifica al instrumento inutilizable sólo se retirará una vez que éste se haya reparado y comprobado de nuevo a satisfacción del jefe de sección o del Director de Calidad. Se hará constar el defecto y su origen, la reparación y la nueva calibración. De este modo se dispondrá de un registro básico del estado del equipo, así como de una relación actualizada de cualesquiera averías graves y sistemáticas del mismo. También se anotará el lugar donde se guardan las instrucciones de empleo y los manuales técnicos relativos al equipo.

El plan elegido para el mantenimiento, calibración y reparación del equipo dependerá de diversos factores. Se puede recurrir a la contratación de servicios extremos, pero éstos suelen ser costosos y el plazo para atender las solicitudes de reparación puede ser excesivamente largo. Si en el laboratorio se dispone de cierta pericia, puede que sea conveniente complementarla cuando se adquieren nuevos instrumentos; a menudo las condiciones de compra incluyen la capacitación intensiva en el mantenimiento y reparación, junto con el acceso a un número de teléfono para recibir asesoramiento técnico sobre detección y reparación de averías. Esto permite a menudo diagnosticar el problema y sustituir los componentes defectuosos sin el gasto y la demora que a veces implica la llamada a un servicio técnico. Al tomar decisiones relativas a la selección de los instrumentos que han de comprarse, se sopesará, por un lado, el costo y la disponibilidad de tales servicios, y por otro, el grado en que la producción del laboratorio depende de una reparación rápida en caso de que un instrumento no pueda utilizarse. También habrá que tener en cuenta la necesidad de comprar en ese momento una serie de piezas de repuesto cuidadosamente elegidas, para no tener que recabar la aprobación y esperar la entrega cuando se produce una avería.

112

Capítulo 2

Actividades programadas

En los laboratorios microbiológicos de control de los alimentos se ofrecen algunas sugerencias en relación con las comprobaciones del funcionamiento, el mantenimiento y la calibración del equipo básico y el instrumental de vidrio del laboratorio.

• Cromatógrafos de gases (inyectores, columnas, estufas, suministro de gas, detectores, evaluación de datos y curvas de calibración);

• Cromatógrafos en fase líquida de alta resolución (disolventes, bombas, columnas, detectores);

• Espectrofotómetros de absorción atómica (instrumentos ópticos, quemadores, nebulizadores);

• Espectrofotómetros (instrumentos ópticos, celdas, lámparas);

• Balanzas;

• Polarímetros.

La amplitud y minuciosidad de los procedimientos establecidos dependerán necesariamente de las actividades y objetivos del laboratorio, los cuales a su vez estarán determinados por las conclusiones a las que se haya llegado en las deliberaciones con los clientes acerca de las normas analíticas que imponen sus necesidades.

El equipo que se utilice para una amplia variedad de actividades tendrá que ser de calidad garantizada igual al nivel de rendimiento necesario en la esfera de actividad más exigente; si este nivel está muy alejado del que se alcanza en el volumen principal de trabajo, puede que sea rentable separar el equipo utilizado para el trabajo más exigente y aplicar a la mayoría de las actividades un nivel de calidad garantizada más apropiado, modesto y eficaz en función de los costos. Cuando se requiere un coeficiente de variación de ± 1 por ciento, tal vez sea conveniente trabajar con un instrumental de vidrio calibrado con exactitud, pero no tiene mucho sentido utilizarlo en algunos análisis de trazas en los que es aceptable un coeficiente de variación de ± 10 o 20 por ciento en los resultados finales.

Cualesquiera que sean las decisiones adoptadas a este respecto, en la documentación de garantía de la calidad deberá quedar claro qué medida se adoptará, quién la adoptará y cómo se verificará.

La administración deberá asegurarse de que el programa está efectivamente al servicio de los objetivos del laboratorio; no debe permitirse que sea el programa el que los determine.

113

Capítulo 2

Equipo de pesado

Figura 9 Balanza electrónica y de precisión

Balanzas

Las balanzas electrónicas como las que se muestran en la figura 9, son las más modernas y por lo tanto más exactas, de tal forma que se requieren ciertos criterio, para llevar a cabo las mediciones con la ayuda de estas:

• Deben colocarse en un lugar expuesto al menor número de vibraciones con un sólo acceso y el mínimo número de ventanas.

• La temperatura ambiente debe mantenerse con un intervalo de variación pequeño.

• Humedad: debe oscilar entre 45 y 60%.

• Evitar la radiación solar directa.

• No colocarlas cerca de aire acondicionado o ventiladores.

• No colocarlas al lado de una puerta.

• Deben estar en una mesa libre de vibraciones y protegida contra la electricidad estática (libres de plástico y vidrio).

• La mesa debe ser exclusiva para la balanza.

Cuidados de la balanza.

• Verificar que la burbuja de nivel de la balanza se encuentre centrada.

• Limpieza.

• Realización de la autocalibración diaria y si no una verificación con la pesa del 50% de la capacidad total de la balanza y 100% de la capacidad.

• Cerrar lentamente las puertas de corte de aire ya que movimientos bruscos pueden causar desajustes.

• La calibración dependerá de la frecuencia de uso.

• Deben contar con una bitácora de calibraciones realizadas, mantenimiento y toda la información relacionada con el equipo.

114

Capítulo 2

Puedes encontrar balanzas, medidores de pH, espectrofotómetros (UV/visible y AA), cromatógrafos en fase líquida de alta resolución, cromatógrafos de gases, polarímetros; aunque no son necesariamente instrumentos de medición, los microscopios como el que se muestra en la figura 10, puede incluirse en esta categoría.

Equipo de calentamiento

Hornos y muflas:

• Mantener limpios los hornos para evitar contaminación cruzada en las muestras.

• Los termómetros usados en hornos deben estar calibrados.

• Verificar la temperatura del horno diariamente.

• Para la calibración de muflas utilizar pirómetros ópticos o sondas de alta temperatura.

• Se pueden usar sales inorgánicas de alto punto de fusión, seleccionando dos puntos de referencia.

Equipo de medición - cuantificación

Figura 10. Microscopio Electrónico de Barrido, fotografía cortesía de un operador del Centro de Investigación en Química Sustentable, UAEM.

115

Capítulo 2

Equipos básicos

El equipo elemental con que se debe contar en un laboratorio es el material de vidrio, vasos de precipitado, de diferentes volúmenes, 10, 50, 100 y 250 ml son imprescindibles, las probetas para medir volúmenes, de 10, 25 y 50 ml se requieren para medir volúmenes pequeños. Las pipetas volumétricas se utilizan para medir volúmenes específicos de soluciones en cantidades pequeñas y precisas. Aro metálico para sujetar la tela de asbesto, mechero bunsen, mechero de alcohol o parrilla de calentamiento con agitación. Las pinzas para sujetar tubos o para sujetar vasos son de gran ayuda en el laboratorio de preparación de muestras.

Un mortero de porcelana para moler sólidos en el laboratorio es requerido, así como material de sostén, como lo son la gradilla para soportar tubos de ensayo, el soporte universal nos permitirá sujetar diferentes piezas en el laboratorio así como para poner el aro metálico para llevar a calentamiento alguna solución.

La figura 12, muestra algunos de los equipos básicos de un laboratorio

Equipo de separaciónDentro del equipo de separación, que existen en el laboratorio, podemos encontrar el embudo co-rriente, el cual es un instrumento empleado para canalizar los líquidos en recipientes con bocas es-trechas usado principalmente en cocina y laboratorio, el embudo analítico, el cual en su parte cónica se coloca la materia filtrante, papel de filtro, algodón, carbón vegetal, arena, etc., dependiendo de la mezcla que se vaya a filtrar, y el propiamente dicho embudo de separación, el cual tiene la forma de un globo, del cual existe en diferentes capacidades como: 250 ml, 500 ml. Y es utilizado para separar líquidos inmiscibles, la figura 11, muestra un equipo de separación.

Figura 11

Figura 12. Algunos equipos básicos de laboratorio

116

Capítulo 2

En el equipo especializado, se pueden considerar el baño ultrasónico, la balanza analítica, el rotavapor, el equipo de soxhlet para extracción sólido-sólido, el equipo Corning para purificación de sustancias.,el equipo de destilación simple, fraccionada, requiere de equipo especializado para tal efecto.

Algunos de los equipos especiales se describen a continuación:

El baño ultrasónico, que es utilizado para limpieza de instrumentos tales como jeringas hipodérmicas y tenazas, pero también para la limpieza de piezas de goma o plástico, este equipo se encuentra conformado por un sistema de calefacción regulable, con un cronómetro de 1 a 50 minutos, con botones fáciles de manipular incluso si se tiene los guantes puestos Su construcción en el caso de los de acero inoxidable, esto les proporciona una larga vida, en comparación con los de plástico, que además limpian con menor eficacia. Para aumentar la capacidad de limpieza, se añade un líquido especial al agua caliente. El tiempo de limpieza es normalmente de 5 a 15 minutos, pero para contaminación grave se puede prolongar hasta media hora más, la figura 13, muestra un ejemplo de este equipo.

El equipamiento mayor en un laboratorio como lo es el equipo destinado al análisis y estudio de diferentes materiales que se obtienen y se procesan en el laboratorio son requeridos en forma especializada. Es decir, que se solicitan de acuerdo a los requerimientos que se tienen en el laboratorio.

Otro equipo especial, es la balanza analítica, el cual es un instrumento de medida empleado en el laboratorio, en el cual sus mediciones dependen de todos los resultados obtenidos durante los análisis, por tal motivo este tipo de balanza se caracteriza, justamente, por su alto nivel de precisión, ya que un mínimo error puede comprometer enormemente el avance de una determinada investigación, la figura 14 muestra un ejemplo de balanza analítica.

El rotavapor, es un equipo especial utilizado para procesos que tienen que ver con la química orgánica, separación de componentes, destilación, recuperación de componentes, secado por vacío y, su cuerpo principal está realizado en acero pintado al horno, y posee un sistema elevador motorizado con un poder de elevación 130 mm y un ángulo de giro de 45º para el juego de vidrio, la regulación de la velocidad de rotación puede ser de entre 10 - 200 rpm,

Equipos especiales

Figura 13. Baño ultrasónico

Figura 14. Balanza analítica

117

Capítulo 2

mientras que la temperatura puede controlarse desde la temperatura ambiente, hasta los 100ºC, la figura 15, muestra un rotavapor.

El equipo de extracción Soxhlet se fundamenta en las siguientes etapas:

1) Colocación del solvente en un balón.

2) Ebullición del solvente que se evapora hasta un condensador a reflujo.

3) El condensado cae sobre un recipiente que contiene un cartucho poroso con la muestra en su interior.

4) Ascenso del nivel del solvente cubriendo el cartucho hasta un punto en que se produce el reflujo que vuelve el solvente con el material extraído al balón.

5) Se vuelve a producir este proceso la cantidad de veces necesaria para que la muestra quede agotada.

6. Por último, lo extraído se va concentrando en el balón del solvente.

La siguiente figura 16 muestra el montaje de este equipo.

Otro de los equipos especiales de laboratorio es el equipo utilizado para llevar a cabo la destilación separada, tratada en el capítulo 1 y que se muestra en la figura 17.

Figura 15. Ejemplo de un rotavapor

Figura 16. Extracción con Soxhlet en el momento en que se produce el sifonamiento del solvente

Figura 17. Equipo de destilación separada

118

Capítulo 2

Selección y manejo de reactivos y otras sustancias

La pureza de los reactivos es fundamental para la exactitud que se obtiene en cualquier análisis. Por consiguiente es importante que la calidad de un reactivo sea consistente con el uso al que se destina.

1.2.8 Material de laboratorio

Clasificación de las sustancias:

• Grado reactivo: Las sustancias grado reactivo deben ajustarse a los estándares mínimos establecidos por el Comité de Sustancias Reactivas de la Sociedad Química Americana (Reagent Chemical Committee of American Chemical Society-ACS-) y siempre que sea posible son las que se deben utilizar en el trabajo analítico. Algunos proveedores señalan en sus productos los límites máximos de impurezas permitidas según las especificaciones de la ACS; otros imprimen el ensayo hecho para las diversas impurezas.

• Grado estándar primario: Un patrón primario es un compuesto de alta pureza que sirve de referencia en todos los métodos volumétricos y gravimétricos. La exactitud de un método depende críticamente de las propiedades de este compuesto. Los requisitos más importantes que debe cubrir un patrón primario son:

1. Pureza elevada.

2. Estabilidad atmosférica.

3. Ausencia de agua de hidratación para que la composición del sólido no cambie con las variaciones en la humedad relativa.

4. Que sea barato y se pueda conseguir con facilidad.

5. Tener una solubilidad razonable en el medio de titulación.

Muy pocos reactivos cumplen con todos estos criterios, de ahí que el analista sólo tenga acceso a un número limitado de patrones primarios. Por esta razón, a veces es necesario utilizar compuestos menos puros, o patrones secundarios, en lugar de un patrón primario; teniendo que determinar la pureza de ese patrón secundario mediante análisis cuidadosos.

119

Capítulo 2

En química un reactivo es toda sustancia que interactúa con otra (también reactivo) en una reacción química que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.

Refiriéndonos a compuestos químicos, los reactivos se pueden clasificar según muchas variables:

Reactivos

• Reactivos para propósitos especiales: También se disponen de sustancias que se han preparado para alguna aplicación especial. Entre estas se incluyen los disolventes para espectrofotometría y cromatografía líquida de alta resolución. Para estos reactivos se proporciona la información pertinente según el uso que se pretende. Por ejemplo, los datos que se proporcionan con un disolvente espectrofotométrico deben incluir su absorbencia a longitudes de onda seleccionadas, así como su longitud de intercepción al ultravioleta.

En química un reactivo es toda sustancia que interactúa con otra (también reactivo) en una reacción química que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.

Refiriéndonos a compuestos químicos, los reactivos se pueden clasificar según muchas variables:

• Propiedades físico-químicas.

• Reactividad en reacciones químicas.

• Características del uso del reactivo.

Sin embargo, por tratarse del concepto de reactivo la clasificación más adecuada en este caso sería la de características de su uso, según la cual se clasifican en el uso al que están destinados los reactivos. Esta clasificación viene dada en el envase del reactivo y depende del tratamiento que se le haya dado, de su riqueza, de su pureza que determina el uso químico que se le va a poder dar, teniendo en cuenta la precisión, exactitud y error absoluto que se ha de tener en la operación química a realizar.

Los reactivos se clasifican en:

• PB: Destinado a bioquímica.

• PA: Destinados a aplicaciones analíticas.

• QP: Químicamente puro, destinado a uso general en laboratorio.

• DC: Destinados a las aplicaciones del análisis químico.

Reactivo que produce reacción. Sustancia que se emplea en química para reconocer la naturaleza de ciertos cuerpos por medio de la acción que produce sobre ellos (es casi lo mismo que sustancia reactante).

120

Capítulo 2

Cuando se requiere de la realización de un análisis se tiene que seguir una secuencia de etapas dentro de las que se encuentra la identificación del problema analítico, para posteriormente elegir un método a utilizar, procediéndose al muestreo, realizándose el procedimiento analítico, la determinación y finalmente se procede a la evalúan de los resultados para emitir el informe del dicho análisis.

En la manipulación de los alimentos es de gran importancia el muestreo apropiado para saber su composición, esto a través del análisis correspondiente, por lo que el muestreo debe coincidir con los objetivos del análisis, por tanto, una correcta colec-ción de muestras de alimentos y su adecuado tratamiento es crucial, de ahí que el cui-dado que se otorgue al muestreo debe ser por lo menos igual al análisis establecido.

Por ejemplo en el momento en el que coloca una muestra de alimento en un hor-no a una temperatura de 105 ºC durante 24 horas, es de suponerse que el agua de este alimento se evapora y el alimento seco restante se llama materia seca. De manera general, todos los alimentos contienen cantidades diferentes de agua. En sus etapas inmaduras las planta contienen entre 70 y 80% agua, lo que es lo mismo un 20 o 30% materia seca. Pero no así, las semillas, las cuales cuentan con no más de 8 a 10% de agua, es decir entre un 90 a 92% de materia seca.  Una vez terminado el proceso de deshidratación, la materia seca del alimento conser-vará todos los nutrientes sin el agua, de ahí que la composición nutricional de los ali-mentos es comúnmente expresada como porcentaje de materia seca (%MS) en lugar de porcentaje de alimento fresco (% AS) porque:

Por tanto, la materia orgánica de los alimentos ser dividida en materia orgánica con sus compuestos como el carbón (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), los cuales son clasificados como orgánicos, y la materia inorgánica, cuyos compuestos inorgánicos o minerales son los demás elementos químicos, como el calcio o el fósforo. Cuando una muestra de alimento es colocada en un horno y se le mantiene a 550 ºC por 24 horas la materia orgánica se quema mientras que la materia restante es la parte mineral, llamada ceniza.

1.3 RAP Selecciona y prepara la muestra de alimento de acuerdo

con las especificaciones técnicas

1.3.1 ¿Qué es una muestra?

121

Capítulo 2

1.3.2 Muestras varias

En el laboratorio, hay que tener cuidado con el manejo de las muestras en el laboratorio pues éstas presentan distintas características, por lo tanto lo primero que debes hacer es revisar si es tóxica, corrosiva o inflamable. Una vez que haz verificado que no representa ningún daño para la salud y conoces cuales son las condiciones para el manejo adecuado de las mismas, puedes proceder a trabajar con ellas.

Normas generales en el manejo de muestras.

Para la adecuada recolección, conservación y envío de las muestras, es indispensable tener presentes las siguientes normas:

1. Toda muestra debe ser enviada con su respectiva historia clínica, además de estar perfectamente identificada.

2. Las muestras para estudios bacteriológicos deben tomarse considerando que no haya sido administrado medicamentos. Para evitar que la muestra se seque y lograr una adecuada conservación, en algunos casos es necesario utilizar medios de transporte.

3. Para la recolección de cualquier otro tipo de muestra, utilizar material limpio y seco.

4. Los envases utilizados para el envío de muestras deben ser en lo posible irrompibles, herméticos y de dimensiones adecuadas.

Empaque y sistemas de envío de muestras

Es importante considerar que las muestras biológicas son potencialmente infecciosas, se recomienda el transporte personal o la participación directa de los médicos. Sin embargo, cuando esto no es posible, se deben enviar las muestras con las siguientes instrucciones:

1. Como medio ideal de conservación, se utiliza la refrigeración, con hielo natural, hielo seco o gel refrigerante en fundas herméticas (existen excepciones descritas en los procedimientos de recolección de muestras).

2. La totalidad de las muestras recolectadas debe enviarse utilizando un sistema de empaque en doble caja:

• La caja interna, preferentemente debe ser de un material aislante de temperatura externa, siendo las más recomendadas las cajas de espumaflex (icopor) por su bajo peso y fácil manipulación.

• Las muestras deberán ser enviadas en recipientes individuales y bien identificadas.

• La información básica que acompaña las muestras se envía debidamente protegida, dentro de un sobre y en funda plástica, entre la caja interna y la caja externa.

• La caja externa se cierra de tal manera que todas las esquinas y/o tapas queden selladas con cinta adhesiva.

• Si las condiciones lo permiten, envolver la caja externa con papel empaque, sellar con cinta adhesiva y colocar con letra grande y clara.

(Fuente: http://www.laboratorioslife.com/toma_muestras.htm)

122

Capítulo 2

5

Instrucciones

Encuentra la palabra que define los siguientes términos relacionados con los requisitos de rendimiento en los métodos de análisis.

• Resistencia, independencia relativa respecto de la destreza del analista.

• Grado en que otras sustancias (conocidas) pueden dar origen a una señal perturbadora.

• Cambio en la respuesta por unidad de concentración.

• Especificado en función de un nivel dado de confianza en detectar la presencia de una sustancia que no debería estar.

• Grado en que los resultados medios de varias determinaciones se aproximan al valor verdadero.

• Grado de coincidencia entre repetidas determinaciones.

M F ETMILKD IJ I SFSEDYE ZZ A PXBTVPT CB B ERHBAUE JA I CXUWJLC EX L ISCBAXC AY I FZCIBVI NR D IVSTSXO PF A CBCYIIN XV D IHWRZTO A

H D ARDAZTR YW R DYRPFYP J

Y N DUYLJFU T

123

Capítulo 2

1Determinación de alcohol en una bebida.

Objetivo

Aprenderás el uso del refractómetro a través de la cuantificación de etanol en una bebida alcohólica.

Fundamento

Cuando un rayo de luz pasa oblicuamente de un medio hacia otro de densidad diferente, su dirección cambia al atravesar la superficie que los separa. A esto se llama refracción. El ángulo entre el primer medio y la perpendicular de la superficie divisora se llama ángulo incidencial, mientras que el ángulo correspondiente al segundo medio se denomina ángulo de refracción. El índice de refracción varía con la temperatura y con la longitud de la luz así como con la presión cuando se trata de gases.

El índice de refracción de una sustancia está basado en la relación que existe entre la velocidad de la luz en el aire y su velocidad en la sustancia que se analiza.

Una aplicación obvia del índice de refracción es identificar líquidos. El índice de refracción es una cantidad importante al establecer la identidad de compuestos orgánicos puros. La mejor manera de realizar una comparación es medir el índice de refracción de un estándar y la muestra problema con el mismo equipo y al mismo tiempo, con lo que se eliminan algunas variaciones. También se pueden realizar análisis cuantitativos de soluciones por refractometria, si se trabaja -en primer lugar- una curva de calibración de n en función de la concentración, posteriormente se mide el índice de refracción de una muestra y se busca su concentración a partir de la curva; este método es particularmente estimable para el análisis de dos líquidos miscibles.

124

Capítulo 2

Características de la muestra

Se requiere de una muestra comercial que contenga un contenido conocido de etanol.

Muestra:

Equipo.

Refractómetro.

Materiales y reactivos.

Equipo de destilación.

Matraces volumétricos de 100 y 10 ml.

Pipetas volumétricas de 1, 2, 5 y 10 ml.

Etanol grado reactivo.

Agua destilada.

Muestra problema.

Procedimiento

Preparación de curva de concentración 10, 20, 30, 40, 50% de etanol en agua.

Alícuota de etanol (ml). % de etanol. Volumen final.1 10 10ml2 20 10ml3 30 10ml4 40 10ml5 50 10ml

125

Capítulo 2

Tratamiento de la muestra problema

Mide con exactitud 100 ml de la muestra y destila el alcohol que contiene, recibiendo el líquido en una probeta (descartando las primeras y las últimas gotas) medir el destilado y posteriormente aforar a 100 ml con un matraz volumétrico.

Lee con el refractómetro.

Cálculos

Elabora la curva de calibración con los datos obtenidos, graficando concentración vs. índice de refracción.

Interpola en la curva el valor del índice de refracción de la muestra problema.

Reporta el % de etanol en la muestra.

Concluir sobre la base de los resultados obtenidos.

126

Capítulo 2

2Destilación

Destilación de un vino, para determinar el grado de alcohol de un vino.

Resultado de aprendizajeAplicar una técnica de separación simple que se utiliza frecuentemente en los laboratorios de química y en la in dustria alimenticia, para la ob-tención de agua destilada, de licores destilados (brandy, whisky...) y en la separación de numerosos compuestos orgánicos.

Contenido TeóricoDestilación, es la operación que se lleva a cabo para separar una mez-cla de dos líquidos, o una di solución de sólido en líquido. Este proceso consiste en el calentamiento a ebullición de la mezcla, y la posterior conden sación de los vapores formados. El líquido que se obtiene en la condensación será más rico en el compo nente más volátil, que el líquido que permanece en el matraz.

Si destilamos un vino se puede observar como mínimo, la aparición de dos fracciones; alcohólica la prime ra, ya que el etanol tiene un punto de ebullición de 78ºC y otra fundamentalmente acuosa que permanece en el matraz. Por lo general esta separación no es perfecta, y siempre se obtiene una mezcla de ambas. Se obtie nen mejores resultados, realizando el fraccionamiento (separación de sustancias) con la destilación fraccio-nada o rectificación.

Material y Equipos

Equipo de destilaciónPicnómetroVino, cerveza u otra bebida alcohólicaPie, soporte y pinzasAgua Desionizada

127

Capítulo 2

Procedimiento

1. Esta determinación sirve para cuan tificar el grado alcohólico de vinos, cervezas, si-dras... sin más que tener en cuenta que para bebidas espumo sas como cerveza, cava, etc., debes eliminar previamente el CO2 libre, trasegándolas repetidamente entre dos vasos de precipitados.

2. Transfiere 100 ml de la bebida alcohólica al matraz de destilación y diluye a 150 ml con Agua Desionizada.

3. Añade unas perlas de vidrio o unos trozos de porcelana porosa, para que evites que durante la ebullición se formen borbotones.

4. Monta el equipo de destilación de la siguiente figura 1.

128

Capítulo 2

5. Mantén la calefacción de tal modo que la destilación sea lenta, pero sin interrupcio-nes.

6. Observa a qué temperatura comienza a destilar el alcohol.

7. Recoge el destilado en un matraz aforado de 100 ml, hasta las proximidades del cuello.

8. Llena a ras el matraz aforado con agua destilada y agita.

9. Pesa el picnómetro vacío y seco.

10. Llena el picnómetro de Agua Desionizada y vuelve a pesar.

11. Llena el picnómetro con la disolución alcohólica destilada y pésalo de nuevo.

12. El peso específico del destilado será el siguiente:

Peso del destilado en el picnómetroP.e. del destilado = Peso del agua en el picnómetro

13. Ahora lee en la tabla el porcentaje en volumen de alcohol en el destilado corres-pondiente a su peso específico, Este será el grado de alcohol de la muestra.

129

Capítulo 2

% C2H5OH en volumen

Peso especí-fico

% C2H5OH en volumen

Peso especí-fico

% C2H5OH en volumen

Peso especí-fico

0 1’0000 9 0’9875 18 0’97671 0’9985 10 0’9862 19 0’97562 0’9970 11 0’9850 20 0’97443 0’9956 12 0’9838 21 0’97334 0’9941 13 0’9826 22 0’97215 0’9927 14 0’9814 23 0’97106 0’9914 15 0’9802 24 0’96987 0’9901 16 0’9790 25 0’96868 0’9888 17 0’9778

130

Capítulo 2

1.3.3 Toma de muestras

Proceso que consiste en separar una pequeña porción (muestra) del total, de tal manera que represente el carácter y calidad de la masa de la cual se tomó.

Si la muestra no es representativa del total de materia, los resultados obtenidos no serán exactos.

1.3.4 Muestra aleatoria y representatividad

Es una porción de un material tomado de un lote y seleccionado de tal manera que posea características esenciales del total.

Número de muestras a ser tomadas.

Significados del tamaño de la muestra:

• Analítico: Se refiere al volumen o cantidad de muestra.

• Estadístico: Se refiere al número de unidades separadas tomadas de un gran número de unidades (lote).

La cantidad de muestra debe tomarse en base a la reproducibilidad de los requisitos de la prueba para el objetivo deseado, lo cual lo indica el método analítico.

Condiciones de las que depende el tamaño de la muestra en un material sólido:

• Variación en el tamaño de la partícula.

• Homogeneidad con respecto al componente a ser determinado.

• Grado de precisión requerida en el resultado analítico.

131

Capítulo 2

1.3.5 Etapas en el muestreo

1. Unidad de muestreo. cada una de las unidades o recipientes que van a muestrearse.

2. Incremento o porción.muestra tomada de cada una de estas unidades separadas.

3. Muestra compuesta.combinación de porciones o incrementos.

4. Sub-muestra. parte en la que se divide la muestra compuesta cuando ésta es demasiado grande.

5. Análisis de la muestra.se realiza a la sub-muestra proporcionada, la cual debe ser homogeneizada con anterioridad.

Nota: Cuando ocurre una diferencia significativa en los resultados de laboratorio que han analizado la misma muestra, puede ocurrir un problema serio, involucrando cuestiones de competencia y credibilidad.

1.3.6 Plan o procedimiento de muestreo

• Es la sucesión de pasos propuestos en una especificación, que aseguran que la muestra tomada para el análisis tendrá las características esenciales de la población. Para esto se requiere de la inspección del lote de muestreo, del uso de equipo de muestreo apropiado para un producto en particular y para el tipo de muestra deseada.

• Todos estos factores, aparte del análisis de costo-beneficio y una revisión de los objetivos del programa y requisitos de normalización, van a ser evaluados para servir como guía para administrar y para alcanzar calidad en el muestreo.

132

Capítulo 2

1.3.7 Estimación del muestreo

La estimación del muestreo se puede llevar a cabo estadísticamente, el muestreo estadístico es la herramienta que la Matemática utiliza para el estudio de las características de una población a través de una determinada parte de la misma.

La muestra de estudio debe ser lo más pequeña posible pues el hecho de que una muestra sea más grande, no se desprende necesariamente que la información sea más fiable.

Además, la muestra elegida debe serlo por un proceso aleatorio para que sea lo más representativa posible.

Términos usuales en un estudio estadístico.

• Población: Conjunto de todos los individuos que son objeto del estudio.

• Muestra: Parte de la población en la que miden las características estudiadas.

• Muestreo: Proceso seguido para la extracción de una muestra.

• Encuesta: Proceso de obtener información de la muestra.

Métodos de muestreo.

1. Muestreo no probabilístico: No se usa el azar, sino el criterio del investigador.

2. Muestreo probabilístico o aleatorio:

2.1 Muestreo aleatorio simple: Se asigna un número a cada uno de los individuos de la población, y seguidamente se van eligiendo al azar los componentes de la muestra. La elección de un individuo no debe afectar a la del siguiente, por tanto debe reemplazarse el nº una vez extraído.

2.2 Muestreo sistemático: Se ordenan previamente los individuos de la población, después se elige uno al azar y a continuación, a intervalos constantes, se eligen todos los demás hasta completar la muestra.

2.3 Muestreo estratificado: Se divide la población total en clases

133

Capítulo 2

Técnica de muestreo

Factores para desarrollar un procedimiento de muestreo efectivo.

• La muestra tomada debe ser representativa de la población.

• La cantidad de muestra debe tomarse con una frecuencia que permita la reproducibilidad de los requisitos de prueba para el objetivo deseado, como se indica en el método analítico.

• El manejo y el almacenamiento subsecuente de la muestra debe ser el adecuado.

Parámetros a considerar en un plan de muestreo.

1. Homogeneidad del lote.

2. Identificación del lote.

3. Número de muestras a tomar.

4. Método de recolección de muestras.

5. Frecuencia de muestreo.

6. Recipientes, conservación y tratamiento subsecuente.

7. Consideraciones de seguridad.

homogéneas (estratos). La muestra se escoge aleatoriamente en número proporcional al de los componentes de cada estrato.

Ejemplo: En un I.E.S. hay 120 alumnos en 2º de Bachillerato provenientes de 4 zonas o pueblos.

Zona A: 20 alumnos.

Zona B: 32 alumnos.

Zona C: 60 alumnos.

Zona D: 8 alumnos.

Hay que elegir una muestra de 20 alumnos para hacerles una serie de preguntas.

Utiliza los tres métodos de muestreo aleatorio para escoger la muestra.

134

Capítulo 2

Conservación.

¿Cuáles son los medios de conservación del analito?

• Refrigeración.

• Congelación.

• Llenado con gas inerte.

• Adición de ácido.

• Uso de recipientes de vidrio opacos o de polietileno.

• Tener un área separada para almacenar muestras ambientales de análisis de trazas.

• Usar los materiales de los recipientes adecuados para evitar la contaminación y conservar mejor el analito.

• Desarrollar técnicas de limpieza de los materiales .

Seguridad en el muestreo:

• El muestreador debe vestir siempre ropa de protección adecuada y si es posible tener un conocimiento detallado del material que va a ser muestreado.

• Bajo ninguna circunstancia se deben permitir flamas cerca del área de muestreo.

• Los recipientes deben estar limpios y construidos de un material inerte a la sustancia que va a muestrearse.

• En líquidos el peligro frecuentemente se encuentra en los inflamables y volátiles.

• Los líquidos tóxicos y los desconocidos, nunca deben succionarse con la boca de tubos o pipetas.

• Aún en muestras sólidas el analista siempre debe usar una máscara de protección hasta que se sepa que el material en polvo no es riesgoso.

135

Capítulo 2

Disposición final de las muestras.

• Las muestras no deben desecharse en la tarja, sólo en los casos en los que se tenga tratamiento de aguas residuales y que el producto no provoque algún incendio o problemas de salud como envenenamiento.

• No deben desecharse las muestras en el cesto de basura, deben regresarse al proceso si no han sido contaminadas o debe dárseles un tratamiento previo.

• Para lo anterior debe desarrollarse un procedimiento seguro de disposición de muestras, el cual debe integrarse dentro del plan de muestreo.

Distribuciones de muestreo.

Es evidente que los resultados obtenidos del estudio de una muestra no son del todo fiable, pero sí en buena medida. Los parámetros que obtienen de una muestra (estimadores estadísticos) te permitirán predecir una serie de resultados para toda la población. De estas predicciones y del riesgo que conllevan se ocupa la Inferencia Estadística.

Distribución de medias muestrales.

Si una población tiene N elementos, el nº de muestras distintas de tamaño n que se pueden elegir es

Si pueden repetirse individuos, el número de muestras será igual a

Ejemplo: Calcular el nº de muestra de tamaño 21 que pueden elegirse en una población de 120 alumnos:

• Sin reemplazamiento.

• Con reemplazamiento.

Nn

N"

136

Capítulo 2

Parámetros muestrales.

Elegida una muestra, hallaremos en ella la media

y la desviación típica S. Lo que tendremos que estudiar será la representatividad de estos parámetros muestrales con los parámetros reales de la población, es decir: la media poblacional _____________ , y la desviación típica de la población___________________________.

Si en una población de N individuos tomamos todas las muestras posibles de tamaño n, se puede demostrar que la media de las medias muéstrales coincide con la media poblacional, esto es:

Sin embargo, no se cumple lo mismo para la desviación típica de las medias muéstrales, sino que se verifica que, siendo n el tamaño de las muestras.

Teorema central del límite.

• La distribución de las medias muéstrales de tamaño n, extraídas de una población normal

se ajustan a una normal

• Si las medias muéstrales provienen de una población no normal, pero el tamaño de las mismas es n"30, la distribución de las medias muéstrales también se ajusta a una

Intervalos de probabilidad

A los intervalos simétricos respecto de la media o proporción poblacionales se les denomina intervalos de probabilidad.

Intervalos de probabilidad para la media muestral.

X=μ

√n

137

Capítulo 2

6

Instrucciones: Responde F para falso o V para verdadero.

1. La cantidad de muestra debe tomarse con una frecuencia que permita la reproducibilidad de los requisitos de prueba para el objetivo deseado, como se indica en el método analítico.____________

2. El muestreo debe ser al azar __________

3. Las muestras no deben desecharse en la tarja, sólo en los casos en los que se tenga tratamiento de aguas residuales y que el producto no provoque algún incendio o problemas de salud como envenenamiento_________

4. Para que la muestra sea representativa, se toma una porción de un material de un lote y se selecciona de tal manera que posea características esenciales del total _____________

5. Para que una muestra sea representativa debe ser tomada siempre por el mismo miembro del personal _________

138

Capítulo 2

1.3.8 Tratamiento de las muestras

• Alimentos duros

Los alimentos duros como el chocolate, tienen que rallarse.

• Alimentos secos

Los alimentos secos se deben pasar a través de un molino ajustable, manual o mecánico, y después se mezclan en un mortero. A veces es conveniente pasar el polvo a través de un tamiz de tamaño de malla adecuado. En la siguiente figura se indica esquemáticamente la técnica del cuarteo, en la cual se rechazan los dos cuartos opuestos y se mezclan los otros dos, repitiendo el proceso hasta que se obtiene la cantidad de muestra apropiada.

• Alimentos húmedos

Los alimentos húmedos, como los productos de carne, pescado y vegetales, se picaran en una capoladora mecánica y después se mezclan en un mortero. El proceso se repite por lo menos otra vez antes de pasar la mezcla a un recipiente cerrado que se conserva refrigerado.

• Alimentos líquidos

Los alimentos embebidos en líquidos, en particular los que contienen frutas y vegetales, como encurtidos, salsas y productos enlatados, se tratan mejor en una batidora de alta velocidad. Sin embargo, debe tenerse cuidado con las emulsiones como la crema de ensalada o las cremas de sopas, ya que el batido puede dar lugar a la separación de la grasa.

• Alimentos grasos

Los aceites que no estén claros se deben calentar ligeramente (a veces la estearina se separa al enfriar). Por otra parte, la muestra caliente se filtra y las grasas se filtran después de fundirlas. Los antioxidantes presentes se pueden perder si se filtra la muestra a temperatura demasiado alta. Las emulsiones o grasas, como la mantequilla o la margarina, se calientan a 35°C en un recipiente con tapón roscado y se agitan.

139

Capítulo 2

1.3.9 Conservación de la muestra

Hay diferentes tipos de conservadores y aditivos que pueden adicionarse a los alimentos, sin embargo, siempre es importante llevar a cabo estudios de vida de anaquel para tener la certeza de que los alimentos llegarán en el mejor estado hasta la mesa.

• Recipientes

Los recipientes a emplearse generalmente se pueden adquirir en la botica como frascos para conserva o recipientes mandados a fabricar especialmente para el producto en cuestión.

• Etiquetas

Los alimentos generalmente deben etiquetarse escribiendo nombre del producto, ingredientes, valor nutrimental y lo más importante la fecha límite de consumo de forma que el producto se encuentre en buenas condiciones.

• Condiciones ambientales

Las condiciones ambientales son un factor a considerar de gran importancia, esto debido a que si el clima es caluroso en exceso, los alimentos corren el riesgo de caducar más rápido.

140

Capítulo 2

Los métodos clásicos de análisis son los métodos tradicionales en química analítica y son todos aquellos métodos de análisis químicos que fueron desarrollados por primera vez en el mundo, por lo cual son los más antiguos que hay y se clasifican en dos grupos:

• Métodos Gravimétricos.

• Métodos Volumétricos.

GRAVIMETRÍA

Los métodos gravimetricos se basan en las mediciones de masa. Hay 2 tipos principales de métodos gravimetricos: métodos de precipitación y métodos de volatilización. En los primeros, el analito se convierte en un precipitado poco soluble. Este precipitado se filtra, se lava para eliminar las impurezas y se convierte en un producto de composición conocida mediante el tratamiento térmico adecuado, y finalmente se pesa.

En los métodos de volatilización, el analito o sus productos de descomposición se volatilizan a una temperatura adecuada. El producto volátil se recoge y se pesa o, como opción se determina la masa del producto de manera indirecta por la perdida de masa en la muestra.

• Los métodos gravimétricos son los métodos más exactos que hay. Por esta razón son considerados como métodos definitivos o primarios en el sistema jerárquico de las mediciones analíticas.

• Uso de la balanza de precisión que esté calibrada.

• Cada proceso gravimétrico tiene sus propios problemas técnicos que se relacionan a las transformaciones químicas usadas.

Unidad 2 Aplicación de los métodos de análisis

RAP 2.1 Interpreta los métodos de análisis aplicados a los alimentos de acuerdo con sus especificaciones técnicas

Los métodos de análisis en química analítica, son todos aquellos que fueron desarrollados por primera vez en el mundo, por lo cual son los más antiguos que hay y se clasifican en dos grupos:

• Métodos Gravimétricos.

• Métodos Volumétricos.

2.1.1 Métodos de análisis

141

Capítulo 2

De extracción.

Cromatográficos (columna, papel y capa fina) .

Separaciones cromatográficas.

La cromatografía es un método muy empleado para la separación, identificación y determinación de los componentes químicos de mezclas complejas. Ningún otro método de separación es tan poderoso ni tiene tantas aplicaciones como la cromatografía.

Descripción general de la cromatografía

Es difícil definir con rigor el termino “cromatografía” porque el concepto se aplica a una gran variedad de sistemas y técnicas. Sin embargo, todos estos métodos tienen en común el empleo de una fase estacionaria y una fase móvil. Los componentes de una mezcla se pasan a través de una fase estacionaria mediante el flujo de una fase móvil y las separaciones están basadas en las diferencias en la velocidad de migración entre los componentes de la fase móvil.

Clasificación de los métodos cromatográficos

Los métodos cromatográficos son de 2 tipos fundamentales. En la cromatografía en columna la fase estacionaria se mantiene dentro de un tubo angosto y la fase móvil se hace pasar por un tubo, con presión o por gravedad. En la cromatografía plana, la fase estacionaria esta sujeta por una placa plana o en los poros de un papel. En este caso la fase móvil se mueve a través de la fase estacionaria por acción capilar o por la influencia de la gravedad.

Separación de proteínas por cromatografía en columna. La muestra se aplica en la superficie de una columna de vidrio o plástico llena con una matriz permeable inmersa en el solvente elegido. Luego, el solvente se hace pasar lentamente por la columna y es recogido en tubos separados. La elución de las proteínas se registra por su capacidad de absorber luz en una longitud de onda de 280 nm. Abajo : Diagrama de elución de las proteínas fraccionadas.

Solvente pasandoconstantementepor la columna

AB

SOR

VEN

CIA

VOLUMEN DEL SOLVENTE

Aplicacion dela muestra

Matriz dela columna

142

Capítulo 2

2.1.2 Métodos de análisis químicos

• Volumétricos

• Destilación

La técnica de destilación es útil para separar mezclas de compuestos con diferentes puntos de ebullición y consiste en la vaporización del líquido por calentamiento, condensación de dicho vapor y recolección del condensado en otro recipiente. La recolección del condensado se hace de acuerdo con las lecturas de la temperatura en intervalos cortos; el criterio de pureza estará dado en función de la amplitud del intervalo de la temperatura; intervalos cortos de +/- 1ºC indican alta pureza,en cambio intervalos amplios de 5 ºC o más, indica que la pureza del destilado es baja, la figura 17 muestra este proceso.

143

Capítulo 2

2.1.2 Métodos de análisis químicos3

Métodos de purificación por destilación

Objetivo. Purificar reactivos mediante la destilación.

Material. Equipo Corning, Termómetro, 2 Probeta de 25 mL Matraz Erlenmeyer de 125, 50, 30 mL. (1 c/u),Tubos de vidrio, 2 Soporte universal, Anillo metálico, Tela de alambre con asbesto, 3 Pinzas para bureta, Recipiente para baño maría, Mechero de Bunsen, Tapones, Bomba de recirculación de agua, Recipiente de 20 L

Reactivos. Mezcla a purificar, Etanol agua 1 :1, Agua destilada,Tubos de vidrio, Trozos pequeños de canela, Cáscaras seca de limón, Cáscaras seca de naranja, Café en grano, Manzanilla, Pétalos de rosa (secos), Una botella de aceite Menen

SUSTANCIA PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADCloroformo PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADEtanol PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDAD

Procedimiento:

1. Destilación simple:

Monta un equipo de destilación sencilla en el matraz redondo de 50 ml de la mezcla líquida a purificar más dos cuerpos de ebullición, calienta el sistema mediante un baño de aceite. Controla la temperatura, observando que la velocidad del destilado sea de 1 a 2 gotas por segundo, las primeras se recogen por separado hasta que la temperatura permanezca constante, o sea que no varíe ± 2ºC. Recibe el destilado puro en una probeta limpia y seca. En el momento en que la temperatura sufra un cambio brusco coloca otro recipiente y suspende la destilación. Anota las temperaturas de ebullición y volumen para cada fracción e identificar las fracciones del destilado.

144

Capítulo 2

2. Destilación fraccionada: Monta un equipo de destilación fraccionada. En el matraz redondo de 50 ml de la mezcla problema a purificar más dos cuerpos de ebullición, procede a calentar el sistema como en el caso anterior. Recibe el 1er. destilado puro en una probeta limpia y seca, anotando la variación de la temperatura de destilación por cada 2 ml de destilado con base en estas variaciones, separa el primer componente, segundo componente y residuos de destilación.

3. Destilación en corriente de vapor: Monta el equipo de destilación como se muestra en la figura, coloca aproximadamente 75 ml de agua en el matraz generador de vapor y un tubo capilar; en el segundo matraz colocar 8 g de canela cortada en trozos pequeños o el producto natural solicitado. Con el mechero calienta la ebullición del matraz generador de vapor para que el vapor pase al segundo matraz donde se encuentra la canela, o el producto natural en cuestión, extrayéndose de esta manera el aceite esencial del producto natural (canela, limón, café, etc.) que inmediatamente es arrastrada por el vapor de agua en un proceso de codestilado. Suspende el calentamiento cuando el volumen del destilado sea de 25 a 30 ml.

Precaución: el etanol es inflamable, mantén alejado el matraz receptor del etanol de la llama del mechero.

145

Capítulo 2

DATOS AMBIENTALES.

Volumen: ____________________m3 del Laboratorio

NOTA.: Cada equipo deberá proporcionar, al menos, 10g del material natural del que se obtendrá su aceite esencial y una botella de Aceite Menen para uso del equipo.

SUSTANCIA CANTIDAD TLV (mg/m3) EMISIONES (mg)

Cloroformo CANTIDAD TLV (mg/m3) EMISIONES (mg)

Etanol CANTIDAD TLV (mg/m3) EMISIONES (mg)

Cuestionario

1. ¿Qué criterio seguiste para separar las diferentes fracciones durante las destilaciones que realizó en sus experimentos? Explica.

2. ¿En qué casos es recomendable utilizar la destilación simple y en cuáles la destilación fraccionada?

3. ¿Qué característica, en una sustancia, la hace susceptible de ser aislada por el método de destilación por arrastre con vapor de agua?

4. Escribe las propiedades y características de los aceites esenciales.

5. ¿En qué casos es recomendable utilizar la destilación por arrastre con vapor de agua?

6. ¿Qué finalidad tiene conectar el agua a contra corriente en el refrigerante?

7. ¿En cuál de las destilaciones se aplica la Ley de las presiones parciales de Dalton? ¿Por qué?

8. ¿En cuál de las destilaciones se aplica la Ley de Raoutl? Explica.

146

Capítulo 2

4

Métodos de separación y purificación

Objetivo. Aplicar los diferentes conceptos referidos a las técnicas más comunes de separación y purificación de compuestos orgánicos específicos, en base a la característica propia de cada uno de ellos.

Introducción

Gran cantidad de reactivos químicos comerciales deben purificarse antes de usarlos, después de realizar una reacción química, la mayor dificultad es la separación y purificación de productos deseados. Afortunadamente ha surgido una evolución tanto en el análisis instrumental como en las técnicas, entre estas últimas están las extracciones continua y discontinua, las cromatografías en papel, capa fina y columna así como la cristalización y la sublimación entre otras.

Material. Equipo Corning, Mortero, Espátula,Pipeta 10 Ml, Capa, Recipiente para baño maría, Un matraz Elermeyer de 50 mL, Un matraz Elermeyer de 25 mL, , Anillo metálico, Tela de alambre con asbesto, Mechero de Bunsen, Soporte universal, Pinzas para bureta, Embudo de vidrio, Vasos de precipitado 15 mL, Porta objetos, Micropipeta, Frascos de Gerber de 71 g, Columna de cromatografía, Algodón.

Reactivos. Acetato de etilo, Sulfato de sodio anhidro, Etanol,Gel de sílice para cromatografía en capa fina, Hexano, Cloruro de sodio, Gel de sílice 230-400 mallas para columna., Metanol, 10 tabletas de aspirinas (no efervescente), Vegetal muy colorido, Bomba de recirculación de agua.

SUSTANCIA PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADAcetato de etilo PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDAD

Ácido acetil salicil. PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADSulfato de Sodio PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADGel de Sílice PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADCloruro de Sodio PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADCarbón Activado PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDAD

Hexano PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADEtanol PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDADMetanol PM CANTIDAD Moles EQUIV P. F. (°C) P. Eb. (°C) DENSIDAD

147

Capítulo 2

Procedimiento

1. Extracción discontinua: Para separar el aceite esencial se coloca en un embudo de separación cantidades adecuadas del destilado anterior y acetato de etilo, agita el embudo correctamente, (pedir asesoría al profesor) separar la fase orgánica de la fase acuosa –no olvides desechar esta última- repite el procedimiento. Colecta todas las fases orgánicas en un recipiente y secar con sulfato de sodio anhidro, destilar el disolvente y guardar el aceite esencial.

Grasa desilicón

2. Extracción a reflujo. Pulveriza 5 tabletas de un fármaco que contenga principalmente ácido acetil salicílico en un mortero, pesar 1.5 g de polvo fino y colócalos dentro de un matraz equipado para reflujo, y suspéndelos en 7.5 mL. de etanol. Refluir el sistema por 5 minutos en baño maría, al cabo de este tiempo filtrar la solución en caliente, por gravedad, enfriar el filtrado en baño de hielo y separar los cristales por filtración al vacío.

Tubo de secado, equipado concloruro de calcio o drierita

Entrada y salida de agua

Condensador de re�ujo

Matraz de fondoredondo

Termómetro para control(no indispensable)

Cuerpos de ebullición

Fuente de calor

Re�ujo en una atmósfera seca

148

Capítulo 2

3. Cristalización. Disuelve los cristales anteriores en 5 ml de Etanol (si presentan color añade una pizca de carbono activado), calienta la solución hasta el punto de ebullición durante 1 minuto, filtrar en caliente por gravedad, al filtrado se le induce la cristalización, separar los cristales de las aguas madres por filtración al vacío, secar el producto y determinar punto de fusión (si éste presenta un rango amplio en la temperatura de fusión recristalizar los cristales). Con los cristales puros y secos calcula el rendimiento.

4. Cromatografía en capa fina

a). Preparación de las cromatoplacas.

Se colocan dos porta objeto limpios y secos en forma de sandwich, se sumergen en una suspensión de gel de silice en acetato de etilo, procurando que quede una capa uniforme en ambos lados de los porta objetos, se dejan secar al medio ambiente o en la estufa por 15 min a 70º C.

Oliva

La punta del embudo encontra de la oliva

Matraz Kitasato

Pinza

Papel �ltro

Embudo Buchner

Manguera de hulede latex gruesa

Trampa para vacío

Bomba de vacío

Pinza

Cubreobjetos

Recubrimiento

Gel de silice

Frasco Gerber

Precaución: el etanol es inflamable, mantén alejado el matraz receptor del etanol de la llama del mechero.

149

Capítulo 2

b). Preparación del pigmento.

Coloca aproximadamente 3 hojas verdes y frescas, pétalos de flores de color intenso o chile ancho seco en un mortero, agrega el disolvente adecuado (asesoría del profesor) para la maceración y posteriormente para la extracción, concentra el producto obtenido en baño maría hasta obtener un extracto de 1 mL.

c). Aplicación de la muestra:

Realizar dos aplicaciones del pigmento con una micropipeta en 3 cromatoplacas, colocar por separado las cromatoplacas en 3 cámaras de desarrollo que contengan 3 ml. de hexano, 3 mL. acetato de etilo y 3 ml metanol respectivamente, retirar la cromatoplaca de la cámara de desarrollo cuando el eluyente alcance la parte superior de la cromatoplaca. Anota tus observaciones, si el pigmento no se observa en el cromatograma, introducir éste en una cámara de revelado que contenga vapores de Yodo, calcular el Rf de cada mancha y sacar una conclusión.

5. Cromatografía en columna:

a). Preparación de la columna:

Sujetar una columna de cromatografía, en un soporte universal con las pinzas para bureta. Introducir hasta el fondo un pedazo de algodón ayudándote con una varilla de vidrio, agregar 1 g de sulfato de sodio anhidro, enseguida una suspensión que contenga 3.0 g. de sílice gel para columna y 7 mL de hexano; el algodón debe quedar colocado uniformemente y sin burbujas. Se golpea ligeramente la columna con los dedos para que el empacado

Frasco Gerber

Papel �ltro

Placa deCromatografía

Mezcla deelución

Tapón

Eluyente

Llave abierta

Divolvente

Sulfato de sodioanhidrido

Sulfato de sodioanhidrido

Gel de silice

Algodón

sea uniforme, teniendo cuidado de no dejar secar la columna. Finalmente se adiciona 1 g. más de sulfato de sodio.

b). Aplicación de la muestra.

Aplica el extracto a la columna de cromatografía con asesoría del profesor, diluir la mezcla problema con el disolvente y de acuerdo a los resultados obtenidos en la cromatografía de capa fina, recolecta las fracciones de los componentes en la mezcla problema en diferentes tubos de ensayo y saca tus conclusiones.

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Capítulo 2

DATOS AMBIENTALES.

Volumen: ____________________m3 del Laboratorio

NOTA.: Cada equipo deberá proporcional el fármaco y los vegetales coloridos.

SUSTANCIA CANTIDAD TLV (mg/m3) EMISIONES (mg)Acetato de etilo CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Hexano CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Etanol CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Metanol CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Ac acetil

salicilico

CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Sulfato de Sodio CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Gel de Sílice CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Cloruro de

Sodio

CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Carbón Activado CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)

Cuestionario

1. ¿Qué tipo de técnica de extracción se utiliza para separar el aceite esencial?

2. ¿Qué tipo de técnica de extracción se utilizó para separar el principio activo del fármaco?

3. Describe el proceso de reflujo y sus características.

4. ¿Es posible o no purificar por cristalización un compuesto que presenta impurezas coloridas? Explica tu elección.

5. Escribir las propiedades Físicas, Químicas y Toxicológicas del ácido acetil salicílico.

6. ¿Qué diferencia existe entre una cristalización y una precipitación?

7. ¿Cuáles son las propiedades que debe reunir un disolvente o un par de éstos para usarlos en una recristalización?

8. En el experimento de cromatografía en capa fina. ¿Cuál de las tres formas de elución permitió mayor separación del pigmento? ¿por qué?

9. ¿Cuál es la relación que existe entre la concentración y la intensidad

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Capítulo 2

Acetato de etilo CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Hexano CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Etanol CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Metanol CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Ac acetil

salicilico

CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Sulfato de Sodio CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Gel de Sílice CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Cloruro de

Sodio

CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)Carbón Activado CANTIDAD EQUIV P. Eb. (°C)

de color de la mancha de una sustancia en una cromatografía en capa fina?

10. ¿Qué significa que una sustancia tenga: Rf > 0.5; Rf < 0.5 y Rf = 0.5?

11. ¿Cómo encontró el eluyente adecuado para separar los pigmentos vegetales en la cromatografía en columna?

12. ¿La recuperación cuantitativa del producto principal, en una cromatografía en columna? sería más completa si se recogieran fracciones mayores o menores de 10 ml ¿Por qué?

152

Capítulo 2

La volumetría es el proceso de medición de la capacidad de combinación de una sustancia por medio de la medición cuantitativa del volumen necesario para reaccionar estequiométricamente con otra sustancia. En general, las valoraciones se realizan agregando cuidadosamente un reactivo de concentración conocida a una solución de la sustancia cuya concentración se desea determinar, hasta que se juzga que la reacción entre ambas es completa; luego se mide el volumen del reactivo empleado.

Cuando se quiere llevar a cabo lo que es la preparación de soluciones, patrón de un ácido y una base o sea volumetría de neutralización, hay varios aspectos que se deben considerar, estos son:

• Soluciones de reactivos utilizados en acidimetría y alcalimetría, idealmente las sustancias utilizadas como reactivos en los métodos de neutralización deben estar

altamente ionizados, que no sean volátiles ni oxidantes, ser estables y no formar sales insolubles durante la valoración.

• Ácidos más utilizados en este tipo de titulaciones:

Ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido perclorico, ácido oxálico (el cual sólo se utiliza para la valoración de bases fuertes) y otros.

• Bases más utilizadas para valoraciones:

Hidróxido de sodio (se debe almacenar la solución en frascos de polietileno, pues aún las soluciones diluidas atacan el vidrio y se contamina con silicatos) hidróxido de potasio y carbonato de sodio, el cual se utiliza en la valoración de ácidos fuertes, únicamente.

• Patrones primarios alcalinos más utilizados:

Carbonato de sodio (valoración de ácidos fuertes), Borax Na2B4O7 *10 H2O y otros.

• Patrones primarios ácidos mas utilizados:

Ácido oxálico, dihidratado, ácido benzóico, ácido sulfámico y ftalato ácido de potasio. El último es el patrón primario ácido más común; la sal utilizada tiene generalmente una pureza muy elevada (99.95%)

Volumetría

153

Capítulo 2

y debe secarse a temperaturas inferiores a 125°C para evitar que se componga; el indicador que se utiliza en la reacción es fenolftatelína y la valoración según la reacción:

KOOC - C6H4 - COOH+ ß a KOOC - C6H4 - COO- + H2O

• Otros aspectos importantes en volumetría de neutralización son:

Entre los factores que influyen en la posibilidad de realizar una valoración de un ácido fuerte con una base fuerte, por ejemplo, el límite inferior para la concentración de éstos es de 0.001 N pues si están más diluidos, el cambio de pH al alcanzar el punto estequiométrico se hace muy pequeño para que pueda detectarse por medio de un indicador visual. Antes de realizar una valoración de neutralización debe considerarse cuál será el pH de la solución en el punto estequiométrico para así poder escoger un indicador adecuado para el sistema.

En las titulaciones de neutralización deberá bastar, en principio, una sola solución patrón, ácido o base; en la práctica, conviene tener ambas disponibles para lograr una localización más exacta de los puntos finales. Una solución se valora contra un patrón primario; la normalidad de la otra solución se encuentra determinando la razón de volúmenes ácido-base, esto es, los mililitros de ácido requeridos para neutralizar 1.000 ml de base.

En el análisis volumétrico, la cantidad de sustancia que se busca se determina de forma indirecta midiendo el volumen de una disolución de concentración conocida, que se necesita para que reaccione con el constituyente que se analiza (analito) o con otra sustancia química equivalente. El proceso de adición de un volumen medido de la disolución de concentración conocida para que reaccione con el constituyente buscado, se denomina valoración. La disolución de concentración conocida es una solución patrón, que puede prepararse de forma directa o por normalización mediante reacción con un patrón primario. El punto final de la valoración se aprecia por un cambio brusco de alguna propiedad del sistema reaccionante, estimado mediante un indicador; este cambio debería presentarse idealmente en el momento en que se haya añadido una cantidad de reactivo equivalente a la de sustancia buscada, es decir, en el punto estequiométrico de la reacción.

154

Capítulo 2

Requisitos fundamentales.

Para que un proceso sea susceptible de ser aplicado en un método volumétrico debe cumplir con un cierto número de exigencias como las siguientes:

• La reacción entre el consituyente buscado y el reactivo debe ser sencilla; la reacción sirve de base a los cálculos.

• La reacción debe ser estequiométrica; los cálculos a efectuar con los datos exigen una reacción definida.

• La reacción debe ser rápida, con objeto de que la valoración pueda realizarse en poco tiempo.

• La reacción debe ser completa en el momento en que se han añadido cantidades equivalentes (estequiométricas) de las sustancias reaccionantes, lo cual permite que puedan realizarse cálculos.

• Debe disponer de una disolución patrón como reactivo valorante.

• Debe existir un indicador que señale el punto final de la valoración.

• Deben utilizarse aparatos de medida exactos.

Los métodos titulométricos cuantitativos son de tres tipos: volumétricos, gravimétrico y coulombimétrico siendo el primero el más utilizado.

En el análisis volumétrico se utiliza una solución patrón (o titulante patrón) de concentración conocida. La titulación se lleva a cabo añadiendo lentamente, de una bureta, una solución patrón a la solución con el analito hasta que la reacción sea completa. El volumen de reactivo requerido para completar la titulación se determina por diferencia entre las lecturas inicial y final en la bureta.

En una titulación, el punto de equivalencia se alcanza cuando la cantidad de titulante agregado es químicamente equivalente a la cantidad de analito presente en la muestra.

Algunas veces es necesario añadir un exceso de solución patrón y después valorar el exceso, por retrotitulación, con un segundo reactivo patrón. En este caso, el punto de equivalencia corresponde al punto en que la cantidad de titulante inicial es químicamente equivalente a la cantidad de analito más la cantidad de titulante añadido en la retrotitulación.

Titulaciones de ácidos y bases: La titulación es el proceso de determinación de la cantidad de una solución de concentración conocida que se requiere para reaccionar completamente con cierta cantidad de una muestra que se esta

155

Capítulo 2

analizando; a dicha muestra se le llama problema. A los procedimientos analíticos basados en una titulación con soluciones de concentración conocida se le llama análisis volumétrico.

En el análisis de soluciones ácidas y básicas, la titulación implica la medición cuidadosa de los volúmenes de ácido y base que se neutralizan entre si. Imagina que tienes una solución de ácido clorhídrico cuya concentración deseas determinar, y en el laboratorio cuentas con una solución normal de una base con una concentración 1.2 N. La titulación se efectúa como sigue. En dos buretas separadas se ponen porciones de las dos soluciones, y en vaso se mide una cantidad conveniente del ácido, digamos 15 ml, usando la respectiva bureta. Alternativamente, se puede tomar del vaso una cantidad conocida del ácido usando una pipeta calibrada, con una pera de succión. Al ácido se le añade un indicador, tornasol o fenolftaleina, y el matraz se coloca debajo de la bureta con base.

La base se va añadiendo al vaso, rápidamente al principio, lentamente después y gota a gota en la ultima etapa, hasta que una última gota cause el vire del indicador (cambio de color) dicho cambio es la señal que indica el punto final de la titulación. Al llegar a este punto se ha añadido una cantidad de base que es equivalente en reactividad química a la cantidad de ácido en los 15 ml de la solución desconocida. El volumen total de la base se lee en la bureta.

El punto de equivalencia de una titulación es un punto teórico que no se puede determinar experimentalmente, pues es el momento en el cual han reaccionado cantidades estequiométricamente equivalentes. Lo único que podemos estimar es su posición observando un cambio físico asociado a la condición de equivalencia que se le conoce como punto final de la titulación. Se debe tener mucho cuidado para asegurar que sea mínima la diferencia de masa o volumen entre el punto de equivalencia y el punto final sin embargo, siempre hay diferencias como consecuencia de cambios físicos no adecuados o de

Puntos de equivalencia y puntos finales

156

Capítulo 2

nuestra incapacidad para apreciarlos. La diferencia de volumen o masa entre el punto de equivalencia y el punto final es el error de titulación.

Con mucha frecuencia se agregan indicadores a la solución que contiene el analito para obtener un cambio físico apreciable (el punto final) en o cerca del punto de equivalencia. En las zonas del punto de equivalencia ocurren grandes cambios en la concentración relativa del analito o del titulante. Estos cambios en la concentración ocasionan cambios en la apariencia del indicador, como son la aparición o desaparición de color, cambio de color o aparición o desaparición de turbidez.

Con frecuencia se utilizan aparatos para la detección del punto final, los cuales responden a ciertas propiedades de la solución que cambian de manera característica durante la titulación

Un patrón primario es un compuesto de pureza elevada que sirve como material de referencia en todos los métodos volumétricos y gravimétricos. La exactitud del método depende de las propiedades de este compuesto. Los requisitos más importantes para un patrón primario son:

1. Máxima pureza, se debe contar con métodos establecidos para confirmar su pureza.

2. Cuando la sustancia no es absolutamente pura, todas sus impurezas deben ser inertes respecto a las sustancias que se ponen en juego en la reacción .

3. Las sustancias interferentes que acompañan como impurezas a un patrón primario deben ser susceptibles de identificar mediante ensayos sencillos de sensibilidad conocida.

1. Estabilidad atmosférica.

2. Ausencia de agua de hidratación para evitar que cambie la composición del sólido con las variaciones en la humedad relativa.

3. Que sea de fácil adquisición y bajo precio.

4. Solubilidad suficiente en el medio de titulación.

Patrones primarios

157

Capítulo 2

5. Una masa molar razonablemente grande para disminuir los errores asociados con la operación de peso y que estos sean inferiores a los errores de lectura y drenaje de las buretas.

Son muy pocos los compuestos que cumplen o reúnen estos requisitos, por lo que el químico sólo puede disponer de un numero limitado de patrones primarios. Así, la mayoría de las veces los compuestos con pureza menor son empleados en lugar de un patrón primario.

La solución patrón ideal para un análisis volumétrico deberá:

1. Ser suficiente estable modo que solo sea necesario determinar una vez su concentración;

1. Reaccionar rápidamente con el analito, con el fin de reducir al mínimo el tiempo requerido entre las adiciones de reactivo;

2. Reaccionar con el analito de manera completa, para que esta reacción pueda describirse por una simple ecuación balanceada.

Muy pocos reactivos satisfacen todos estos requisitos.

Propiedades esperadas en las soluciones patrón

La exactitud de un método volumétrico no puede ser mayor que la exactitud de la concentración de la solución patrón empleada en la titulación. Para establecer la concentración de estas soluciones se utilizan dos métodos; el primero es el método directo, en el que una cantidad de patrón primario cuidadosamente pesada, se disuelve en el disolvente adecuado y se diluye a un volumen exactamente conocido en un matraz volumétrico. El segundo método es por estandarización, en el que el titulante que se estandariza se usa para titular 1) un peso conocido de un patrón primario, 2) un peso conocido de un patrón secundario, o 3) un volumen conocido de otra solución patrón. Un titulante que se estandariza con un patrón secundario o contra otra solución patrón, se conoce como solución patrón secundaria,

Métodos para establecer las concentraciones de las soluciones patrón

158

Capítulo 2

y su concentración esta sujeta a una mayor incertidumbre. Si se puede elegir, es mejor preparar las soluciones por el método directo. Por otro lado, muchos reactivos carecen de las propiedades requeridas para un patrón primario y deben ser estandarizadas.

Métodos para expresar las concentraciones de las soluciones patrón volumétricas

Por lo general, las concentraciones de las soluciones patrón se expresan en unidades de molaridad o normalidad. La molaridad proporciona el número de moles de reactivo contenido en un litro de solución; la normalidad da el número de equivalentes de reactivo en el mismo volumen.

Curvas de titulación en los métodos titulométricos

Un punto final de una titulación es un cambio físico observable que ocurre cerca del punto de equivalencia. Los dos puntos finales más empleados consisten en 1) un cambio de color debido al reactivo, al analito o a un indicador, y 2) un cambio en el potencial de un electrodo que responde a la concentración del reactivo o del analito.

Para poder comprender las bases teóricas de los puntos finales así como el origen de los errores de titulación, se desarrolla una curva de titulación para el sistema. Esta curva de titulación consiste en una gráfica en la que el volumen de reactivo se indica en el eje horizontal, y alguna función del analito o concentración de reactivo en el eje vertical.

Las curvas de titulación son gráficas de una variable relacionada con la concentración en función del volumen de reactivo.

Las soluciones patrón de ácidos y bases fuertes se usan ampliamente para determinar analitos que por si mismos son ácidos o bases o que se pueden convertir en estas especies por tratamiento químico.

El pH al cual cambia de color un indicador depende de la temperatura y fuerza iónica, así como de la presencia de disolventes orgánicos y de partículas coloidales. Algunos de estos efectos, pueden ocasionar que el intervalo de transmisión cambie por una o más unidades de pH.

Variables que influyen en el comportamiento de los indicadores.

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Capítulo 2

La lista de indicadores ácido - base es grande, y comprende numerosas estructuras orgánicas (se pueden conseguir indicadores al intervalo que se quiera). La elección del indicador para la titulación de un ácido débil es más limitada que para la de un ácido fuerte.

Indicadores ácido/base más comunes

Las soluciones patrón que se emplean en las titulaciones de neutralización son ácidos o bases fuertes, ya que estas sustancias reaccionan completamente con un analito que las correspondientes especies débiles, de manera que se obtienen puntos finales mas definidos. Las soluciones patrón de ácidos se preparan por dilución de ácidos clorhídrico, perclórico o sulfúrico concentrados. Las soluciones patrón alcalinas por lo general se preparan de hidróxido de sodio o potasio sólidos y ocasionalmente de hidróxido de bario. Hay que recordar que cuando se manejen soluciones diluidas de estos reactivos siempre se deben usar lentes para proteger los ojos.

Cualquier disolución cuya concentración sea exactamente conocida es una disolución patrón. Pueden prepararse estas soluciones por dos métodos distintos:

1. Método directo: Se disuelve una cantidad exactamente pesada de soluto, de composición definida y conocida, y se lleva a cabo la disolución a un volumen conocido en un matraz volumétrico; la concentración se calcula a partir del peso y volumen conocidos. Para que pueda aplicarse este método el soluto debe ser una sustancia patrón primaria. Este método es especialmente adecuado para la preparación de disoluciones patrón de concentración predeterminada, como exactamente 0.1000 N, o disoluciones que tienen una equivalencia exacta expresada en términos de un constituyente determinado y especificado que se va a determinar.

2. Método indirecto: Gran parte de los compuestos que se utilizan como reactivos valorantes no pueden considerarse como patrones primarios, por lo que sus disoluciones no pueden preparase por el método directo. Por sus disoluciones se preparan medidas aproximadas del peso y del volumen, después se normalizan determinando el volumen exacto de solución necesario para valorar una cantidad exactamente

Soluciones patrón

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Capítulo 2

pesada de un patrón primario. La concentración exacta se determina a partir del volumen de disolución gastado del peso del patrón primario y del peso equivalente que corresponde a la reacción de valoración.

Las titulaciones de neutralización se usan ampliamente para determinar la concentración de analitos que por sí mismos son ácidos, bases o que pueden transformarse en estas especies con un tratamiento adecuado. El agua es el disolvente común para las titulaciones de neutralización ya que es fácil de adquirir, de bajo costo e inocua; a lo cual se suma su bajo coeficiente de expansión por cambio de temperatura. No obstante, algunos analitos no son titulables en medio acuoso debido a su baja solubilidad o porque su fuerza ácida o básica no es suficiente para dar puntos finales adecuados. Así, es frecuente que estos compuestos se titulen en un disolvente distinto del agua.

Las titulaciones de neutralización se utilizan para determinar gran cantidad de especies inorgánicas, orgánicas y biológicas que posean propiedades ácidas o básicas. Igualmente importantes son las numerosas aplicaciones en las que un analito se transforma, con un tratamiento adecuado, en un ácido o base, y posteriormente se titula con un patrón ácido o básico fuertes.

Hay dos formas principales para detectar el punto final en las titulaciones de neutralización. La primera, basada en el uso de indicadores y en la segunda el punto final es una medida potenciométrica en la cual se determina el potencial de un sistema de electrodo de vidrio/caomel. El potencial que se mide es directamente proporcional al pH.

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Capítulo 2

• Absorción de energía.

• Refracción de la luz.

• Rotación de la luz polarizada.

2.1.3 Métodos espectrométricos

Cuando la luz polarizada pasa a través de una solución que contiene un compuesto quiral, éste hace que el plano de vibración de la luz gire. La rotación del plano de polarización de la luz se denomina actividad óptica y a las sustancias que giran el plano de polarización de la luz se les denomina óptimamente activas

Rotación del plano de polarización de la luz

Un Polarímetro es instrumento que se utiliza para medir la rotación de la luz polarizada provocada por los isómeros ópticos. Consta de una celda tubular o cubeta de muestra donde se dispone la sustancia quiral (o una disolución de la misma) cuya actividad óptica se va a medir; de un dispositivo para hacer pasar la luz polarizada a través de la solución y de un sistema para medir la rotación del plano de polarización de la luz emergente. Se filtra la luz de una lámpara de sodio para que esté formada por una sola longitud de onda (monocromática), ya que la mayoría de los compuestos giran el plano de polarización a diferentes longitudes de onda con intensidad diferente. La longitud de onda que se utiliza con más frecuencia en polarimetría, es la que corresponde a la línea amarilla del espectro de emisión del sodio, denominada línea D del sodio.

La luz monocromática (de un color) de la fuente pasa a través de un polarizador y después atraviesa la celda de la muestra que contiene una solución del compuesto óptimamente activo. Cuando sale de la celda, la luz polarizada se encuentra con otro polarizador móvil. Este filtro es móvil, con una escala que permite que el operador lea el ángulo entre el eje del segundo filtro (analizador) y el eje del primero (polarizador). El operador gira el filtro analizador hasta que se

Polarimetría

162

Capítulo 2

transmite la máxima cantidad de luz, y se lee la rotación observada con el transportador a escala o escala angular. La rotación observada se simboliza por a (letra griega “alfa”).

A los compuestos que giran el plano de polarización de la luz hacia la derecha (sentido de las agujas del reloj) se les denomina dextrógiros, (del griego dexios, “hacia la derecha”); a los compuestos que giran el plano de polarización de la luz hacia la izquierda (sentido contrario al de las agujas del reloj) se les denomina levógiros “hacia la izquierda”. A veces estos términos se simplifican utilizando la inicial d o l. En las reglas de la IUPAC, el sentido de la rotación se especifica mediante los signos (+) o (-):

Dextrógiro (rotación del plano de polarización en el sentido de la agujas del reloj): (+).

Levógiro (rotación del plano de polarización en el sentido contrario al de las agujas del reloj): (-).

Por ejemplo, el isómero del 2-butanol que gira el plano de polarización de la luz en el sentido de las agujas del reloj se nombra como (+)-2-butanol o d-2-butanol. Su enantiómero (-)-2-butanol o l-2-butanol gira el plano de polarización de la luz los mismos grados pero en sentido contrario al de las agujas del reloj.

La rotación angular de la luz polarizada por un compuesto quiral es una propiedad física característica de ese compuesto, igual que el punto de ebullición o la densidad. La rotación (α) que se observa en un polarímetro depende de la concentración de la solución de la muestra y de la longitud de la celda, así como de la actividad óptica del compuesto. Por ejemplo, si la concentración de la solución se duplica, la rotación se duplica; de la misma forma, con una celda de 20 cm se obtendrá el doble de rotación que con una celda de 10 cm para una misma concentración. Para utilizar la rotación de la luz polarizada como una propiedad característica de un compuesto, se han de estandarizar las condiciones de medida. La rotación especifica [α] de un compuesto de define como la rotación que se observa cuando se utiliza una celda de muestras de 10 cm y una concentración de sustancia de 1g/ml. Se pueden utilizar otras longitudes de celda y otras concentraciones, pero la rotación observada se divide entre el producto de la longitud de la celda (l) y la concentración (c): [α] = α (observada) / (c) (l)

Rotación específica

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Capítulo 2

Donde: α (observada)= rotación observada en el polarímetro.

c= concentración, g/mll= longitud de la celda muestra en decímetros (dm) (1)

La rotación óptica se determina sólo si la lista de compuestos posibles contiene substancias óptimamente activas.

Problema resuelto

Cuando uno de los enantiómeros del 2-butanol se coloca en un polarímetro, la rotación observada es de 4.04° en sentido contrario al de las agujas del reloj. La solución se hizo diluyendo 6g de 2-butanol en un total de 40 mL y la solución se colocó en un tubo de 200 Mm. para su medida. Determine la rotación específica para este enantiómero del 2-butanol.

Solución

Como es levógiro, debe ser (-)-2-butanol. La concentración de 6g en 40 ml= 0.15 g/ml y la longitud de la celda es de 200 Mm. = 2 dm. La rotación específica es:

[α]25D = -4.05°/ (0.15) (2) =-13.5°

Manejo del polarímetro

Es un aparato que permite medir la actividad óptica y consta de:

1. Una fuente de luz.

2. Un polarizador.

3. Un tubo portador de la sustancia o solución cuya actividad óptica se va a determinar.

4. Un analizador (prisma polarizador móvil) unido a una aguja que nos permite leer en la escala la rotación óptica, con ayuda de un objetivo.

Descripción del polarímetro

164

Capítulo 2

1) Cuando el polarizador y analizador están paralelos se observa luz total.

2) Cuando están cruzados, se observa luz nula.

3) Cuando ellos están en un ángulo entre 0º y 90º se observa luz parcial.

Si partimos de un polarizador y analizador cruzados podrás observar que no hay luz, esto es porque al poner en el tubo la sustancia o solución y se quiere determinar su actividad óptica puede ser que no sea óptimamente activa y tienda se mantenerse en la oscuridad; si es todo lo contrario al girar el plano en que vibra la luz polarizada, un ángulo α, vas a ver algo de luz y debes girar el analizador en ángulo igual al que lo hizo la sustancia para llegar nuevamente a oscuridad total. Hacia la derecha (dextrógira) o hacia la izquierda (levógira).

DIAGRAMA DE UN POLARÍMETRO

Funcionamiento

165

Capítulo 2

5Determinación de dextrosa por polarimetría

Objetivo. Llevar a cabo la determinación de glucosa anhidra en una solución inyectable mediante el uso del polarímetro.

Fundamento teórico

La polarimetría es una técnica de la medición del cambio de dirección de la vibración de la luz polarizada, cuando ésta interactúa con materiales ópticamente activos. La luz no reflejada se comporta como si consistiera de un gran número de ondas electromagnéticas vibrando en todas direcciones alrededor de la dirección de propagación. Si se logra separar de la conglomeración natural, sólo aquellos rangos vibrando en un plano particular, se obtiene entonces la luz polarizada.

Si se mide la rotación de un líquido puro, se calcula la rotación específica mediante la fórmula:

[α]= α/dl donde d es la densidad.

Características de la muestra:

Se requiere de una solución de glucosa para uso médico.

Muestra:

Equipo.

Polarímetro

Material y Reactivos. Pipeta graduada de 1 ml., Pipetas volumétricas, Matraces volumétricos de 50 ml,Termómetro, Espátula, Agitador, Solución de dextrosa al 5% comercial, Dextrosa estándar, Hidróxido de amonio 6N, Agua destilada

166

Capítulo 2

Procedimiento.

Preparación del estándar.

Pesa exactamente muestras de 0.5, 1,1.5, y 3 g de glucosa anhidra y disolver con agua destilada, transferir a matraces de 50 mL, adicionar 0.2 ml de una solución de amoniaco al 1%, afore con agua destilada y mezcla.

Deja reposar los matraces preparados a temperatura ambiente durante 30 minutos.

Mide la rotación óptica de cada dilución en un tubo de 2 dm.

Preparación de la muestra.

Transferir a un matraz volumétrico de 100 ml una muestra que contenga 5g de dextrosa, agregar 0.2 ml de hidróxido de amoniaco y diluir hasta la marca con agua destilada, homogeneizar.

Dejar reposar por 30 minutos y determinar la rotación especifica a 25 °C en un tubo de 2 dm.

Cálculos.

Construye una tabla con los datos obtenidos.

Elabora una gráfica de g/ml vs. α con los resultados que obtuviste e interpola el valor del problema para obtener la concentración de glucosa en la muestra problema. Concluye sobre la base de los resultados obtenidos.

g de glucosa Concentración g/ml α0.51.01.52.53.0Problema

167

Capítulo 2

2.1.4 Análisis fisicoquímico

La palabra proteína proviene del griego protos, que significa "lo primero o lo más importante" .

Son grandes moléculas que contienen nitrógeno. Son el componente clave de cualquier organismo vivo y forman parte de cada una de sus células y son para nuestro organismo lo que la madera es para el barco.

Cada especie, e incluso entre individuos de la misma especie tienen diferentes proteínas, lo que les confiere un carácter específico tanto genético como inmunológico. La mayor similitud con los humanos, la encontramos entre los animales mamíferos como los bovinos o porcinos y la menor con las proteínas de los moluscos y las de las plantas. Las proteínas están formadas por: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno fundamentalmente, aunque también podemos encontrar, en algunas de ellas, azufre, fósforo, hierro y cobre. Las proteínas se distinguen de los carbohidratos y de las grasas por contener además nitrógeno en su composición (aproximadamente un 16%).

Las plantas lo obtienen de los compuestos amónicos y nitratos del suelo, a partir de los fertilizantes químicos, de los abonos orgánicos o de la materia vegetal en descomposición y, en ciertos casos, gracias a la existencia en sus raíces de nódulos formados por bacterias que fijan el nitrógeno atmosférico; el agua del suelo, y el anhídrido carbónico del aire, les suministran el resto de los elementos básicos a partir de los cuales sintetizan sus proteínas. Los animales obtienen la mayor parte del nitrógeno de sus alimentos, tanto de los de origen vegetal como animal. Como producto de su metabolismo, en excrementos o bien tras la muerte del animal, el nitrógeno vuelve al suelo, donde se recicla y comienza de nuevo el proceso.

La parte más pequeña en que pueden dividirse son los aminoácidos. Estos aminoácidos son como las letras del abecedario, que con un nº determinado se pueden formar infinidad de palabras. Existen 20 aminoácidos y con ellos se forman todas las proteínas. De estos aminoácidos 8 son esenciales (imprescindibles), es decir, los tenemos que ingerir con la dieta ya que nuestro organismo no los puede obtener de ninguna otra forma.

Proteínas y nitrógeno

168

Capítulo 2

Dependiendo de que proteínas se encuentren o no podemos clasificar las proteínas en:

Proteínas completas: tienen todos los aminoácidos esenciales en cantidad suficiente y en la proporción adecuada para mantener la vida y permitir un normal desarrollo y crecimiento. Son denominadas también, de buena calidad o de alto valor biológico (es la capacidad que tiene una proteína, para formar otras nuevas en el individuo que las ingiere). Las encontramos fundamentalmente en los alimentos de origen animal (leche, pescado, carne y huevo), y en la soja de origen vegetal.

Proteínas incompletas: Carecen de alguno de los aminoácidos esenciales, se denomina limitante; permiten la vida pero no el crecimiento y desarrollo. Las encontramos en alimentos de origen vegetal: cereales, legumbres y frutos secos mayoritariamente.

169

Capítulo 2

6Análisis de proteínas determinación de nitrógeno proteínas por el método de KJELDAHL

Objetivos:

a- Conocer el fundamento del análisis de proteínas por el método de Kjeldahl.

b- El estudiante se familiarizará con los equipos y el procedimiento del análisis de proteínas por el método de Kjeldahl y la recuperación de amoníaco.

c- El estudiante aprenderá a realizar los cálculos pertinentes para la determinación de nitrógeno en proteínas.

Contenido teórico

El problema que representa proporcionar proteínas adecuadas a la población del mundo se encuentra en un plano secundario en comparación con el problema de la alimentación mundial.

Además de su significado nutritivo, las proteínas juegan un papel importante en las propiedades organolépticas de los alimentos. Pues ellas ejercen una influencia controladora en la textura de los alimentos provenientes de fuentes animales. El contenido proteico del trigo y su harina es considerado como uno de los mejores indicadores de la calidad de la panificación. El análisis para la determinación de proteínas, a pesar de no estar incluido generalmente como factor de clasificación en los estándares de granos se acepta como un factor comercial.

Las proteínas existen en los alimentos en combinación física o química con carbohidratos o lípidos. Las glucoproteínas y las lipoproteínas afectan las propiedades reológicas de las soluciones alimenticias o poseen aplicaciones técnicas como emulsificantes comestibles. El "envejecimiento" de la carne está relacionado con cambios químicos en las proteínas. Las proteínas naturales puras poseen poco sabor. Durante el proceso de calentamiento (ebullición, panificación, asado) las cadenas laterales de aminoácidos se degradan o interactúan con otros componentes de los alimentos (ejemplo, la lisina con los azúcares reductores) para conferir sabores típicos. El calentamiento excesivo puede, por otro lado, reducir el valor nutritivo.

170

Capítulo 2

El analista de alimentos comúnmente desea saber el contenido proteico total de los alimentos, aunque dicho contenido esté conformado por una mezcla compleja de proteínas. Actualmente todos los métodos para determinar el contenido proteico total de los alimentos son de naturaleza empírica. El aislamiento y pesado directo de la proteína proporcionaría un método absoluto, sin embargo dicho método es llevado a cabo sólo a veces en investigaciones bioquímicas pero es completamente impráctico para el análisis de alimentos.

En 1883 el investigador danés Johann Kjeldahl desarrolló el proceso básico del conocido método actual de análisis de proteínas por el método Kjeldahl para analizar nitrógeno orgánico. En esta técnica se digieren las proteínas y otros componentes orgánicos de los alimentos en una mezcla con ácido sulfúrico en presencia de catalizadores. El nitrógeno orgánico total es convertido en sulfato de amonio, la mezcla digerida se neutraliza con una base y se destila posteriormente en una solución de ácido bórico. Los aniones del borato así formado se titulan con HCl estandarizado, lo cual se convierte en el nitrógeno de la muestra. El resultado del análisis representa el contenido de proteína cruda del alimento ya que el nitrógeno también proviene de componentes no proteicos. Así, Kjeldahl usó originalmente permanganato de potasio para llevar a cabo el proceso de oxidación sin embargo, los resultados no fueron satisfactorios de manera que este reactivo se descartó. En 1885 Wilforth encontró que se podía acelerar la digestión con ácido sulfúrico añadiendo algunos catalizadores. Gunning en 1889 sugirió la adición de sulfato de potasio para elevar el punto de ebullición de la mezcla de la digestión para acortar la reacción. Por lo tanto, el procedimiento de esta técnica es más correctamente conocido como Método Kjeldahl-Wilforth-Gunning.

FUENTES DE ERROR.

Constituyen fuentes de error en este método la inclusión de nitrógeno no protéico como parte de la proteína; la pérdida de nitrógeno durante la digestión, la digestión incompleta de la muestra.

Las proporciones excesivas de sulfato de sodio o potasio que se añaden al ácido (para elevar el punto de ebullición) pueden resultar

171

Capítulo 2

en una descomposición por calor y la consecuente pérdida de amoníaco. Generalmente se recomiendan temperaturas de digestión de 370-410°C.

También puede ocurrir pérdida de nitrógeno si se utiliza demasiado selenio o la temperatura de la digestión no se controla cuidadosamente; las condiciones son aún más críticas que con el cobre o el mercurio cuando se usan como catalizadores.

ESTRATEGIA.

En la práctica comercial se tienen que analizar un gran número de muestras diariamente, así que se utilizan estrategias que ahorran tiempo de análisis. En el análisis de la harina de trigo se digiere 1 gramo de muestra usando una cantidad conocida de ácido sulfúrico 0.1253N y titulando (mediante una bureta de lectura invertida) con hidróxido de sodio 0.1253N, así se hace posible reportar el porcentaje de proteína directamente de la lectura de la bureta.

El anión borato (proporcional a la cantidad de nitrógeno) es titulado con HCl estandarizado:

Digestión

Neutralización y destilación

Titulación

Reacciones llevadas a cabo en el método de KJELDAHL

172

Capítulo 2

Material.

1 matraz de digestión Kjeldahl con capacidad de 125 mll

1 matraz de Erlenmeyer de 10 mll

1 matraz volumétrico de 100 mll

1 mechero de Bunsen.

2 pinzas (nueces).

1 soporte universal.

1 pipeta de 5 ml

1 pipeta de 10 mll

1 frasco gotero de 25 mll

1 frasco ámbar con capacidad de 1 litro.

1 piseta grande con agua destilada.

1 microbureta.

3 cuerpos de ebullición.

1 par de guantes de asbesto.

1 pinzas largas.

1 embudo de cristal chico o mediano.

Equipo.

Aparato digestor Kjeldahl (1 para todo el grupo).

1 aparato destilador micro Kjeldahl (1 por equipo).

Reactivos.

Verde de bromocresol al 0.1% diluido en alcohol al 95%.

Rojo de metilo al 0.1% diluido en alcohol al 95%.

Ácido bórico al 2%.

Ácido clorhídrico 0.01N (solución valorada).

Hidróxido de sodio al 30%.

Ácido sulfúrico concentrado.

Mezcla catalizadora para la digestión: 2.5 g de dióxido de selenio + 100 g de

sulfato de potasio + 20 g de sulfato de cobre pentahidratado (proporcionada por la coordinación de laboratorios).

Método.

1. Mezcla Indicadora. Prepara por separado los indicadores verde de bromocresol al 0.1% y el rojo de metilo al 0.1% diluidos en alcohol al 95%. Mezcla 10 ml de verde de bromocresol con 2 ml de la solución de rojo de metilo en un frasco gotero.

173

Capítulo 2

2. Ácido Bórico al 2%. Disuelve 10 g de ácido bórico (en cristales) en 500 ml de agua destilada hirviendo. Después de que se enfríe transfiere la solución a un frasco tapado. Se conserva indefinidamente.

3. Ácido Clorhídrico 0.01N. Prepare un litro y valórela con una solución de NaOH de la misma normalidad.

4. Hidróxido de Sodio al 30%. Disuelva 150g de perlas de hidróxido de sodio en 350 ml. de agua destilada. Almacene la solución en un frasco ámbar con tapón de vidrio.

5. H2SO4 concentrado.

6. Catalizadores para la Digestión. Mezcle 2.5g de dióxido de selenio (SeO2), 100g de sulfato de potasio (K2SO4) y 20 g de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 . 5H2O).

Procedimiento.

DIGESTIÓN.

1. Pesa exactamente 0.15g de harina de trigo en un matraz de micro-Kjeldahl cuidando que la muestra no se adhiera a las paredes o al cuello del matraz.

2. Añade 2.5 ml. de H2SO4, dos perlas de ebullición y aproximadamente 1.0 g de mezcla catalizadora.

3. Somete a digestión la muestra en el aparato de micro Kjeldahl bajo una campana de extracción, con el matraz ligeramente inclinado usando baja temperatura al inicio y aumentando el calor a medida que procede la digestión, rotando los matraces de vez en cuando para asegurarse de que se digiera toda la muestra. La digestión terminará cuando el color de la muestra sea azul-verde claro. El proceso tomará aproximadamente 90 minutos.

4. Enfría el matraz durante unos 4 minutos para que no se endurezca al solidificarse la muestra.

5. Añade 7 ml. de H2O cuidadosamente, poco a poco, a la muestra digerida. Mezcla y permite que se enfríe.

174

Capítulo 2

DESTILACIÓN.

6. Enciende la unidad destiladora.

7. Si es posible ajusta la velocidad de destilación a aproximadamente 5 ml por minuto.

8. Abre la llave del agua para tener H2O circulando por el refrigerante todo el tiempo.

9. Añada la muestra a la cámara de ebullición por medio de un embudo (para recuperar las perlas de ebullición) y enjuaga el matraz con aproximadamente 5ml de H2O destilada.

10. Coloca 1 frasco Erlenmeyer con 10 ml de ácido bórico y 2 gotas de indicador bajo la salida de destilación.

11. Añade aproximadamente 10 ml. de la solución de NaOH a la cámara de ebullición LENTAMENTE. La mezcla digerida se tornará oscura (azul-gris o café oscuro). Si no cambia de color añade más NaOH.

12. Deja un poco de NaOH en la copita superior del destilador.

13. Colecta aproximadamente 20 ml del destilado (4-5 minutos). El destilado estará listo para ser titulado cuando se torna verde en el matraz receptor.

14. Retira el matraz de Erlenmeyer y limpia la unidad destiladora enjuagando la cámara de ebullición varias veces con agua destilada cada vez que se añada agua destilada hasta llenar la copita superior de la unidad destiladora para el enjuague (deja que ésta hierva primer). Luego abre la llave de la parte que permite salir las muestras hacia fuera de la unidad destiladora, una vez vacía procesa la muestra. Si queda todavía un poco de agua en el fondo permite que hierva para que se vaya hacia la segunda parte de la unidad destiladora. El matraz estará listo para recibir la segunda cantidad de agua destilada (para lavar la unidad destiladora), esta operación se repite al menos unas 4 veces.

NOTA: La llavecita de la segunda parte de la unidad destiladora (que conduce la muestra procesada hacia el vasito permanece cerrada en posición horizontal) durante el procesamiento de la muestra. Sólo se abre cuando se enjuaga el destilador.

175

Capítulo 2

Titulación

15. Titula la muestra con 0.1N de HCl. Un color violeta indica el punto final de la titulación. Compárese este color con el del blanco. Cada equivalente del HCl usado corresponde a un equivalente de NH3 o a un equivalente de N en la muestra original. El peso del N en mg está dado por miliequivalentes del ácido X 14 (el peso equivalente del N).

Recuperación de amoníaco

Una posible fuente de variación en este método es la pérdida del gas amoníaco o una falla en atrapar el amoníaco en el ácido bórico. Esto puede ocurrir en diferentes pasos del proceso. Una técnica para buscar la recuperación del amoníaco consiste en destilar cantidades conocidas de amoníaco líquido y titularlo con HCl. Se obtendrá otra vez el color púrpura en el ácido bórico.

Mientras se digieren las muestras, se puede destilar una solución de sulfato de amonio. Añade 5, 10 o 15 ml (mediante una pipeta) de solución de sulfato de amonio a la cámara de ebullición de la unidad destiladora. Enjuágala después con agua destilada y, si es posible, desionizada. Coloca inmediatamente la punta de la unidad destiladora en 10 ml de ácido bórico + indicador. Debes de colectar aproximadamente 20 ml. de destilado.

Titula la muestra con el HCl estandarizado, registre los ml. de HCl empleados y calcule el peso del nitrógeno en el (NH4)2SO4.

Cálculos

Moles de HCl = Moles de NH3 = Moles de N en la muestra.

% N = NHCl x Volumen de ácido corregido x 14 g N x 100g de muestra mol

En donde:

NHCl = Normalidad del HCl en moles/1000ml.

Volumen del ácido corregido = (ml. del ácido estandarizado para la muestra) - (ml. de ácido estandarizado para el blanco).

4 = Peso atómico del nitrógeno.

Se utiliza un factor para convertir el porcentaje de N a por ciento de proteína cruda. El porcentaje de N en proteína para la harina de trigo es de 18% y su factor de conversión es de 5.70.

176

Capítulo 2

Los lípidos son un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva -aunque no exclusiva ni general- es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.). Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas). También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las lipoproteínas y de las estructuras de membrana. (1)

Las grasas y los aceites se diferencian uno del otro porque a temperatura ambiente los aceites son líquidos oleosos, esta característica está dada porque son triglicéridos no saturados, mientras que las grasas presentan ácidos grasos saturados. Los lípidos están presentes en los aceites vegetales, tales como, maíz, girasol, oliva, cacahuete y otros, dichos aceites son ricos en ácidos grasos insaturados. También están presentes en las grasas de origen animal, tales como, la manteca, margarina o mantequilla, tocino etc. Estos productos son ricos en ácidos grasos saturados. Por el contrario las grasas de los pescados están provistas en su mayoría de ácidos grasos insaturados. (2)

Los alimentos que generalmente ingerimos están compuestos en la mayoría de los casos por una combinación de ácidos grasos saturados y ácidos grasos insaturados, los primeros son más difíciles de ser usados por el organismo ya que tienen menos posibilidades de combinarse con otras moléculas, están limitadas por estar todos sus posibles puntos de enlace ya utilizados o "saturados". Esta dificultad para combinarse con otros compuestos hace que sea difícil romper sus moléculas en otras más pequeñas que atraviesen las paredes de los capilares sanguíneos y las membranas celulares. Por eso, en determinadas condiciones pueden acumularse y formar placas en el interior de las arterias (arteriosclerosis). (3)

Grasas

177

Capítulo 2

En medios acuosos los lípidos son incapaces de formar soluciones verdaderas; algunos tienen un grupo polar en los extremos de la molécula por lo que en medios acuosos pueden formar: micelas, monocapas y bicapas que son grupos macromoleculares con gran cantidad de lípidos. Los lípidos son moléculas anfipáticas (igual que los detergentes) cuya acción se debe a su facilidad para formar micelas. (1)

Cuando las Grasas Insaturadas se presentan en forma líquida, reciben el nombre de aceites, los más comunes de origen vegetal son el aceite de maíz, girasol o de soja. Cabe destacar que estos aceites pueden convertirse en compuestos semi-sólidos mediante el proceso químico denominado hidrogenación, por lo tanto esta grasa pasaría a comportarse como saturada, este es el caso de productos como la manteca, margarina y mantequilla. (3)

Las Grasas Saturadas se encuentran principalmente en aquellos alimentos de origen animal, por ejemplo, carne bovina, cordero, cerdo, pollo etc. También están presentes en la yema de los huevos, en los derivados lácteos tales como, cremas, natas, leche y queso, también tienen grandes cantidades de grasas saturadas algunos mariscos especialmente las gambas, langostas, cangrejos. (2)

( 1 ) h t t p : / / w w w . b i o l o g i a . e d u . a r / m a c r o m o l e c u l a s / l i p i d o s .htm#Comportamiento%20en%20solución

(2) http://www.portalfitness.com/nutricion/grasas/principal.htm

(3) http://www3.usal.es/~dbbm/modmol/modmol03/mm03t02.htm

178

Capítulo 2

7Características de lípidos

Objetivos:

Demostrar algunas características de los lípidos.

Hipótesis:

Los lípidos fuera de los organismos tienen propiedades químicas y físicas que pueden fácilmente ser estudiadas.Introducción

Material

• Agua.

• 2 Platos desechables.

• Cucharas desechables.

• Color vegetal rojo.

• Tijeras.

• Detergente en polvo.

• 3 vasos tequileros.

• Aceite para cocinar.

• Navaja de precisión.

• 2 Botellas de plástico.

• Papel de estraza.

• Alcohol.

• 1 Taza de peltre.

• Intestinos de pollo.

• 3 Goteros.

Procedimiento

1. La arteria tapada.

* Lavar los intestinos de pollo y cortarlos en pequeños trozos.

* Colocarlos en una taza de peltre con un poco de agua hirviendo de 20 a 30 minutos y después dejar enfriar un poco.

* En un vaso tequilero coloca aproximadamente la mitad de agua y unas gotas de color vegetal.

* Con una cuchara desechable, toma la parte aceitosa de la taza de peltre (se encuentra hasta arriba) y agrégalo lentamente escurriéndola

179

Capítulo 2

por la pared del vaso tequilero, sin que se revuelva con el agua y formando dos capas a esto se llama estratificar.

* Deja reposar por unas horas en el refrigerador, después coloca un plato desechable sobre el vaso tequilero, y con cuidado voltéalo de cabeza e sobre el plato.

* Anotar las observaciones.

2. Mancha translúcida.

- Cortar un pedazo de papel estraza y márcalo con tres espacios.

- A cada espacio pon el nombre de: agua, alcohol y aceite.

- Agrega con un gotero un poco de agua y colócalo en el papel en su respectivo nombre.

- Repite lo mismo con el alcohol y el aceite para cocinar.

- Dejar que las gotas se impregnen y verlas a la luz de una ventana.

- Deja el papel secar durante 30 minutos hasta que vuelvas a ver las manchas a la luz.

- Explicar que pasa.

3. Mezclar agua y aceite.

• Con una navaja corta una botella de plástico para agua (Aproximadamente a ¾.) para que quede como un tubo.

• Coloca dos copas tequileras de aceite para cocina.

• Con cuidado añade lentamente una copa tequilera de agua.

• Observa el fenómeno.

• Repite el experimento en otra botella, pero ahora colocando primero el agua y después el aceite.

• Agrega una cucharada de detergente en polvo en cada una de las botellas y agita un poco evitando que se formen burbujas.

• Observa y discutir los resultados.

180

Capítulo 2

Análisis y discusión

En los tres procedimientos realizados podemos observar algunas de las características de los lípidos como son:

En la primera parte, pudiste observar como a temperatura ambiente el aceite es líquido y al hacerse sólido (refrigerándolo) pasa a formarse un sólido que impide el paso del agua por su hidrofobicidad de los lípidos. En la segunda parte, observaste que sólo los lípidos dejan una mancha en el papel lo que te da una pauta para poder identificarlos.

En la última fase, se observa otra de las características muy importantes de los lípidos: su insolubilidad en el agua, además se pudo ver que llegan a formar micelas -como el detergente con el agua- lo que ayudó por unos instantes a que el aceite pudiera romper sus enlaces y disolverse un poco en agua.

• Los lípidos se encuentran en forma líquida (aceites) y sólida (grasas) a temperatura ambiente.

• Los lípidos se pueden reconocer por la mancha que dejan en un papel.

• Los lípidos no se mezclan ni son solubles en el agua.

• Los detergentes ayudan a solubilizar a las grasas y los aceites en el agua.

• Los lípidos pueden formar micelas.

Cuestionario y actividades extraclase

1. ¿Qué son los lípidos?

2. Menciona algunos ejemplos de lípidos.

3. Menciona algunos componentes de las grasas.

4. ¿Qué son las grasas insaturadas?

5. Da algunos ejemplos de lípidos y su importancia en el área de los alimentos.

181

Capítulo 2

• Sólidos

• Cloruros

• Hidratos de carbono

En la determinación de almidón se puede observar el análisis físico químico de los sólidos, cloruro e hidratos de carbono:

Si se toma un bolillo o una tortilla y se le adiciona una solución de yodo observarás cambios pues el trigo, pan y tortilla contienen almidón y por ende el almidón forma un complejo con el yodo, tal y como lo indica la siguiente reacción:

Entre más almidón tiene un alimento más azul se pone la mezcla, tal fue el caso de la tortilla de maíz que se puso más azul en comparación con el trigo.

• Acidez.

La acidez de un alimento se puede determinar por el valor de Kpa, relacionado con el pH.

• Alcohol.

La cantidad de alcohol en una sustancia se determina por los grados Gay Lussac de la sustancia. Adicionalmente puede evaluarse midiendo el %vol o los porcentajes de alcohol presentes.

Una bebida normal como una cerveza puede contener hasta 13 o GL.

Alimento. pH

Ácido cítrico. 2,0Limón. 2,2-2,4Vinagre. 2,4-3,4Manzana. 2,9-3,3Pan. 5,0-6,0Col. 5,2-5,4Harina. 6,0-6,5Pescado. 6,0-6,3

• PH.

El pH es el logaritmo común del número de litros de disolución que contienen un equivalente gramo de iones hidrógeno. Los valores de pH de algunos alimentos y productos corrientes son:

Para que se forme el color azul oscuro se necesita que haya el suficiente yodo molecular para reaccionar con el almidón pero ese yodo molecular no se form mientras se presete el ion hidrogenosulfito

I2+almidón complejo azul oscuro (4)

182

Capítulo 2

La acidez medida por el valor de pH es un importante factor para el control de muchos procesos, tanto naturales como de fabricación. Es considerado de gran importancia en la conservación y almacenamiento de alimentos, por su efecto inhibidor del desarrollo de microorganismos y enzimas. En general, las bacterias son mas sensibles a los iones hidrógeno que los fermentos y los mohos.

El valor del pH afecta además a diversas propiedades físicas de algunos alimentos, por ejemplo, la textura y la estabilidad o resistencia de los geles de gelatina. Junto con la humedad, la determinación de pH es, probablemente, la que con más frecuencia se realiza en la industria de la alimentación.

• Materia seca, humedad y cenizas.

Humedad y sólidos totales.

En la mayoría de las industrias de alimentación, la humedad se suele determinar a diario los niveles máximos se señalan frecuentemente en las especificaciones comerciales. Para ello existen varias razones, principalmente las siguientes:

A veces, es difícil la determinación exacta del contenido total en agua. En la práctica es suficientemente apropiado cualquier método que proporcione una buena repetibilidad con resultados comparables, siempre que ese mismo procedimiento se siga estrictamente en cada ocasión. Aparte del uso de refractómetros e hidrómetros para obtener medidas indirectas en el caso de sólidos disueltos; los métodos principales para la estimación de la humedad y de los sólidos totales pueden clasificarse bajo alguno de los siguientes grupos:

1. Métodos de secado, en los cuales el agua se elimina por el calor o por agentes desecantes.

2. Métodos de destilación directa.

3. Métodos eléctricos rápidos.

4.Métodos químicos.

• El comprador de materias primas no desea adquirir agua en exceso.

• El agua, si esta presente por encima de ciertos niveles, facilita el desarrollo de microorganismos.

• Para la mantequilla, margarina, leche desecada y queso esta señalado el máximo legal.

• Los materiales pulverulentos se

aglomeran en presencia de agua, por ejemplo, azúcar y sal.• La humedad del trigo debe ajustarse adecuadamente para

facilitar la molienda.• La cantidad de agua presente puede afectar la textura: por

ejemplo en las carnes curadas.• La determinación del contenido en agua representa una vía

sencilla para el control de la concentración en las distintas etapas de la fabricación de alimentos.

8

183

Capítulo 2

Análisis bromatológico básico.

Determinación de humedad en los alimentos.

Objetivos:

Familiarizarte con el sistema de secado al horno y los cálculos para determinar el contenido de humedad de una muestra de harina de trigo.

De igual manera conocer las técnicas de determinación de cenizas en seco y el uso de la mufla, así como los cálculos para evaluar el contenido de cenizas en una muestra de harina de trigo.

Determinación de humedad.

La determinación de humedad puede ser el análisis más importante llevado a cabo en un producto alimentario y, sin embargo, puede ser el análisis del que es más difícil obtener resultados exactos y precisos. La materia seca que permanece en el alimento posterior a la remoción del agua se conoce como sólidos totales. Este valor analítico es de gran importancia económica para un fabricante de alimentos, ya que el agua es un “llenador barato”, así:

El contenido de humedad es un factor de calidad en la conservación de algunos productos, ya que afecta la estabilidad de: frutas y vegetales deshidratados, leches deshidratadas; huevo en polvo, papas deshidratadas y especias.

La determinación de humedad se utiliza como factor de calidad de: jaleas y ates, para evitar la cristalización del azúcar; jarabes azucarados, cereales preparados - convencionales (4-8%); inflados (7-8%).

Se utiliza una reducción de humedad por conveniencia en el empaque y/o embarque de: leches concentradas, endulzantes; productos deshidratados (éstos son muy difíciles de empacar si poseen un alto contenido de humedad) y jugos de frutas concentradas.

El contenido de humedad se especifica a menudo en estándares de identidad, así, el queso cheddar debe tener <39% de humedad; para harinas enriquecidas el contenido de humedad deberá ser <15%; en las carnes procesadas por lo común se especifica el porcentaje de agua añadida.

184

Capítulo 2

Todos los cálculos de valor nutricional requieren del conocimiento previo del contenido de humedad.

Los datos sobre contenido de humedad se utilizan para expresar los resultados de otras determinaciones analíticas en una base uniforme (por ejemplo, con base en el peso seco).

La forma de preparar la muestra para este análisis quizá sea la fuente de error potencial más grande, así que se deben tomar precauciones para minimizar las pérdidas o ganancias de agua inadvertidas que ocurren durante estos pasos. Obviamente, cualquier exposición de la muestra a la atmósfera abierta debe ser tan breve como sea posible. Se debe minimizar cualquier probabilidad de calentamiento de la muestra mientras se muele, la pérdida de humedad de la muestra se manifiesta en forma lineal con respecto a la humedad relativa ambiental.

Método de secado al horno. En este método la muestra se calienta bajo condiciones específicas y la pérdida de peso de la muestra se utiliza para calcular el contenido de humedad de la misma. El valor del contenido de humedad obtenido es altamente dependiente del tipo de horno que se va a utilizar, las condiciones del horno y el tiempo, así como la temperatura de secado. Estos métodos de secado son simples y muchos hornos permiten el análisis simultáneo de grandes números de muestras. El tiempo requerido para el análisis puede ser de unos cuantos minutos hasta más de 24 horas.

Determinación de cenizas en alimentos.

La determinación de cenizas es referida como el análisis de residuos inorgánicos que quedan después de la ignición u oxidación completa de la materia orgánica de un alimento. Es esencial el conocimiento básico de las características de varios métodos para analizar cenizas así como el equipo para llevarlo a cabo el cual garantiza resultados confiables. Existen tres tipos de análisis de cenizas: cenizas en seco para la mayoría de las muestras de alimentos; cenizas húmedas (por oxidación) para muestras con alto contenido de grasa (carnes y productos cárnicos) como método de preparación de la muestra para análisis elemental y análisis simple de cenizas de plasma en seco a

185

Capítulo 2

baja temperatura para la preparación de muestras cuando se llevan a cabo análisis de volátiles elementales.

La técnica que se utilizará en esta sesión de laboratorio será la de cenizas en seco, la cual consiste en quemar la muestra al aire y posteriormente en una mufla para eliminar todo el material orgánico. La ceniza remanente es el residuo inorgánico y la medición de la ceniza total es útil en el análisis de alimentos, ya que se pueden determinar diversos minerales contenidos en la muestra. Algunos errores y dificultades involucrados en la determinación de las cenizas en seco son: la pérdida de ceniza debido a la intensidad con que arde la flama en el momento de quemar la muestra al aire y el cambio gradual en las sales minerales con el calor, como el cambio de carbonatos a óxidos; adhesión de las muestras con un contenido alto de azúcares, lo cual puede ocasionar pérdida de la muestra y fusión del carbón a partes no oxidadas atrapadas de la muestra.

MATERIAL.

Papel o charolitas de aluminio (proporcionado por el alumno).

1 espátula.

2 frascos de vidrio con tapadera (proporcionados por el alumno).

1 balanza analítica.

1 paquete chico de harina de trigo.

1 tamíz.

Muestra = ___________ CO2 + H2O + cenizas ( Material inorgánico )O2

500° C - 600°C

186

Capítulo 2

Procedimiento.

1. Prepara una charolita de papel aluminio.

2. Pesa la charola vacía y anote el peso.

3. Tamiza la muestra de harina y, en la charola de aluminio, pesa 3 - 4 g de la muestra en la balanza analítica. Registra hasta centésimas.

4. Pon a secar las muestras en el horno a 130°C durante 1 hora.

5. Saca la muestra del horno y póngala a enfriar en un desecador durante 10 minutos.

6. Pesa las muestras secas si es posible hasta peso constante, regresándolas 10 minutos al horno y enfriando nuevamente.

7. Calcula el contenido de humedad como el peso perdido de la muestra durante el secado según la siguiente fórmula:

Pi - Pf X 100 = % de humedad

Pi

En donde:

Pi = Peso inicial.

Pf = Peso final.

Otra manera de realizar los cálculos es la siguiente:

Peso de la charola + muestra húmeda

- Peso de la charola vacía

Peso de la muestra húmeda

Peso de la charola + muestra húmeda

- Peso de la charola + muestra seca

Peso del agua evaporada

187

Capítulo 2

%de humedad de la muestra = Peso de agua evaporada X 100

Peso de la muestra húmeda

% de materia seca = 100 - % de humedad.

8. Registra el contenido de humedad y escribe sus datos en el pizarrón. Utiliza los datos de todo el grupo para calcular la media y la desviación estándar para el contenido de humedad de la muestra de harina.

Determinación de cenizas en alimentos.

MATERIAL.

2 crisoles o cápsulas de porcelana.

1 desecador.

1 pinzas largas.

1 par de guantes de asbesto.

1 mufla.

1 balanza analítica.

1 espátula.

Muestra de harina seca.

1 mechero de Bunsen.

Cerillos.

1 Tela de alambre.

1 soporte con anillo.

MÉTODO.

MANEJA SIEMPRE LOS CRISOLES CON PINZAS.

1. Pon a peso constante un crisol o cápsula de porcelana por cada

188

Capítulo 2

muestra a analizar, lo cual significa dejarlo durante 15 minutos en la mufla a una temperatura de 550° a 600°C.

2. Deja enfriar el crisol en un desecador durante 15 a 20 minutos. Procura no cerrar el desecador totalmente, ya que el calor de los crisoles puede provocar que la tapa se proyecte y se rompa.

3. Pesa el crisol en balanza analítica e identifíquelo con el número que tiene marcado en la parte inferior (NO LE VAYAS A PONER MASKING TAPE). Anota el peso.

4. Pesa en el crisol 1-2 gramos de la muestra (sobre todo si va a determinar Ca y P) de la muestra seca. Registra el peso exacto.

5. Pre-incinera la muestra exponiéndola a la flama del mechero de Bunsen.

6. Incinere la muestra en la mufla precalentada entre 550° y 600°C durante 2 horas.

7. Pesa el crisol con cenizas (ya no deben estar negras, si lo están incinera otra media hora) en la misma balanza que utilizaste inicialmente. Anota el peso.

Peso del crisol con muestra.

-Peso del crisol vacío.

Peso de la muestra

Peso del crisol con cenizas

-Peso del crisol vacío

Peso de las cenizas

% de Cenizas en base seca = Peso de cenizas X 100

-Peso de la muestra

% de Cenizas en base húmeda = % de cenizas base seca x % materia seca 100

% de materia orgánica = 100 - % Cenizas base seca

Registra tus resultados en el pizarrón y realiza tus cálculos estadísticos con los datos de todo el grupo.

189

Capítulo 2

Peso y masa son dos conceptos y magnitudes físicas bien diferenciadas, aunque aún en nuestros días, en el habla cotidiana, el término "peso" se utiliza a menudo erróneamente como sinónimo de masa.

La masa de un cuerpo es una propiedad intrínseca del mismo, la cantidad de materia, independiente de la intensidad del campo gravitatorio y de cualquier otro efecto. Representa la inercia o resistencia del cuerpo a los cambios de movimiento.

El peso de un cuerpo, en cambio, no es una propiedad intrínseca del cuerpo, ya que depende de la intensidad gravitatoria en el lugar del espacio ocupado por el cuerpo.

Por ejemplo: una persona de 60 kg (6,118 UTM) de masa, pesa 588,34N (60 kgf ) en la superficie de la Tierra; pero, la misma persona, en la superficie de la Luna pesaría sólo unos 58,834 N (10 kgf ); sin embargo, su masa seguirá siendo de 60 kg (6,118 UTM). [En cursiva, Sistema Internacional; (entre paréntesis), Sistema Técnico de Unidades.]

Bajo la denominación de peso aparente se incluyen otros efectos, además de la fuerza gravitatoria, tales como el efecto, el empuje de Arquímedes, etc. El peso que mide el dinamómetro, es en realidad el peso aparente.

Peso o masa

190

Capítulo 2

El índice de refracción de un medio homogéneo, es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (Ko).

Se denomina índice de refracción al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra n y se trata de un valor adimensional.

n = c / v

Donde:

• c: la velocidad de la luz en el vacío.

• v: velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.).

Temperatura a la que un líquido sometido a una presión determinada se transforma en sólido.

Densidad es la masa por unidad de volumen, es decir, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.

Índice de refracción

Punto de solidificación

Densidad

191

Capítulo 2

2.1.5 Análisis sensorial

El análisis sensorial es una disciplina muy útil para conocer las propiedades organolépticas de los alimentos, así como de productos de la industria farmacéutica o cosméticos, por medio de los sentidos.

La evaluación sensorial es innata en el hombre ya que desde el momento que se prueba algún producto, se hace un juicio acerca de él, si le gusta o disgusta, y describe y reconoce sus características de sabor, olor y textura.

El análisis sensorial se realiza a través de los sentidos. Para este caso, es importante que los sentidos se encuentren bien desarrollados para emitir un resultado objetivo y no subjetivo.

El análisis sensorial de los alimentos es un instrumento eficaz para el control de calidad y aceptabilidad de un alimento, ya que cuando ese alimento se quiere comercializar, debe cumplir los requisitos mínimos de higiene, inocuidad y calidad del producto, para que éste sea aceptado por el consumidor, más aún cuando debe ser protegido por un nombre comercial los requisitos son mayores, ya que debe poseer las características que justifican su reputación como producto comercial.

La herramienta básica o principal para llevar a cabo el análisis sensorial son las personas, en lugar de utilizar una máquina, el instrumento de medición es el ser humano, ya que el ser humano es un ser sensitivo, sensible, y una máquina no puede dar los resultados que se necesitan para realizar un evaluación efectiva.

Para llevar a cabo el análisis sensorial de los alimentos, es necesario que se den las condiciones adecuadas (tiempo, espacio, entorno) para que éstas no influyan de forma negativa en los resultados, los catadores deben estar bien entrenados lo que significa que deben de desarrollar cada vez todos sus sentidos para que los resultados sean objetivos.

En general, el análisis se realiza con el fin de encontrar la fórmula adecuada que le agrade al consumidor, buscando también la calidad, e higiene del alimento para que tenga éxito en el mercado.

192

Capítulo 2

Los sentidos son de gran importancia en el análisis sensorial, ya que son elementos clave para determinar el estado de las pruebas por ello se toma en cuenta el aroma del alimento, como se percibe físicamente, si se ve agradable a la vista, si al consumirlo tiene un sabor y textura agradables. Sin embargo, todas las pruebas sensoriales se han resumido en exámenes que se han estandarizado como a continuación se menciona:

Papel de los sentidos

Tipos de análisis.

Análisis descriptivo.

Es aquel grupo de 'probadores' en el que se realiza de forma discriminada una descripción de las propiedades sensoriales (parte cualitativa) y su medición (parte cuantitativa). Se entrena a los evaluadores durante seis a ocho sesiones en el que se intenta elaborar un conjunto de diez a quince adjetivos y nombres con los que se denominan a las sensaciones. Se suelen emplear unas diez personas por evaluación.

Análisis discriminativo.

Se emplea en la industria alimentaría para saber si hay diferencias entre dos productos, el entrenamiento de los evaluadores es más rápido que en el análisis descriptivo. Se emplean cerca de 30 personas. En algunos casos se llega a consultar a diferentes grupos étnicos: asiáticos, africanos, europeos, americanos, entre otros.

Análisis del consumidor.

Se suele denominar también prueba hedónica y se trata de evaluar si el producto agrada o no, en este caso se contratan evaluadores no entrenados, las pruebas deben ser lo más espontáneas posibles. Para obtener una respuesta estadística aceptable se hace una consulta entre medio centenar, pudiendo llegar a la centena.

El análisis sensorial ha demostrado ser un instrumento de suma eficacia para el control de calidad y aceptabilidad de un alimento, ya que cuando ese alimento se quiere comercializar, debe cumplir los requisitos mínimos de higiene, inocuidad y calidad del producto, para que éste sea aceptado por el consumidor, más aun cuando se

Pruebas sensoriales

193

Capítulo 2

desea ser protegido por una denominación de origen los requisitos son mayores, ya que debe poseer los atributos característicos que justifican su calificación como producto protegido, es decir, que debe tener las características de identidad que le hacen ser reconocido por su nombre.

El análisis sensorial se ha definido como una disciplina científica usada para medir, analizar e interpretar las reacciones percibidas por los sentidos de las personas hacia ciertas características de un alimento como son su sabor, olor, color y textura, por lo que el resultado de este complejo de sensaciones captadas e interpretadas son usadas para medir la calidad de los alimentos. Dentro de las principales características sensoriales de los alimentos destacan: el olor, que es ocasionado por las sustancias volátiles liberadas del producto, las cuales son captadas por el olfato; el color es uno de los atributos visuales más importantes en los alimentos y es la luz reflejada en la superficie de los mismos la cual es reconocida por la vista; la textura que es una de las características primarias que conforman la calidad sensorial, pero su definición no es sencilla porque es el resultado de la acción de estímulos de distinta naturaleza.

194

Capítulo 2

1. Esta acción se lleva a cabo antes de empezar a trabajar con alimentos a punto para comer si acaban de trabaja con alimentos crudos.a) Usar Guantes b) Lavarse las manos c) Limpieza de material d) Uso de equipo de protección ambiental

2. Esta acción tiene por objetivo, prevenir las enfermedades y accidentes que pu-dieran alterar la salud.a) Usar el equipo de protección personal b) Lavarse los ojos c) Limpieza de área de trabajo d) Utilización de desinfectantes

3. La falta de esta acción puede generar infecciones o alergias oculares.a) Uso de guantes b) Lavarse las manos c) Limpieza de gógles d) Uso de equipo desinfectado.

4. Esta acción debe ser llevada a cabo por parte del personal que este perfecta-mente entrenado.a) Utilización de mascarillas b) Desinfectado de áreas c) Limpieza de instrumentos d) Uso de equipo de protección respiratoria.

5. Esta acción se lleva a cabo con la finalidad de proteger los oídos.a) Área de trabajo libre de obstáculos. b ) U s o d e z a p a t o c o n p u n t e r a m e t á l i c a c) Protector de oídos. d) No utilizar guantes, mangas largas

6. Esta acción es importante cuando se utilizan máquinas rotatorias.a) Conocimiento de la maquinaria. b) Uso de instructivos. c) Protecciones de la cara. d) No utilizar guantes, mangas largas

7. Esta acción evita que los trabajadores sufran resbalones o caídas.a) Área de trabajo libre de obstáculos. b) Uso de herramienta pesada. c) Protección de los píes. d) Falta de equipo adecuado de protección.

8. Esta acción es necesaria cuando en el laboratorio se manejan artículos pesados.a) Uso de Montacargas. b) Uso de zapato con puntera metálica c) Acordonar el área de trabajo. d) Utilizar ropa adecuada.

195

Capítulo 2

9. Se denomina así a cualquier substancia o producto, sólido o semisólido, natural o transformado, que proporcione al organismo elementos para su nutrición.a) Agua destilada. b) Materia prima c) Alimento d) Aditivo

10. Se denomina así a cualquier líquido, natural o transformado, que proporcione al organismo elementos para su nutrición.a) Bebida no alcohólica. b) Ácidos. c) Grasas d) Sustancia

11. Se denomina así a cualquier substancia o producto, de cualquier origen, que se use en la elaboración de alimentos y bebidas no alcohólicas y alcohólicas.a) Azucares. b) Materia prima c) Lípidos d) Cloración

12. Se denomina así a cualquier substancia permitida que, sin tener propiedades nu-tritivas, se incluya en la formulación de los productos y que actúe como estabilizante, conservador o modificador de sus características organolépticas, para favorecer ya sea su estabilidad, conservación, apariencia o aceptabilidad.a) Bebida no embriagante b) Material de desecho c) Nutrientes d) Aditivo

13. Al material fabricado con vidrio de boro silicato, también se le conoce como de:a) Tipo A b) Tipo I c) Tipo IV d) Tipo B

14. Al material fabricado con vidrio calizo, también se le conoce como de:a) Tipo II b) Tipo A c) Tipo II d) Tipo D

15. Al material fabricado con vidrio de baja transmitancia luminosa, también se le conoce como de: a) Tipo A b) Tipo III c) Tipo B d) Tipo III

196

Capítulo 2

Actividad 1. Relación de columnas.Respuestas a) con 3, b) con 1, c) con 2, d) con 4.

Actividad 2. Respuesta a las preguntas:Respuestas 1 a), 2 b)

Actividad 3. Respuesta FALSA O VERDADERARespuestas: 1 V, 2V, 3V, 4F.

Actividad 4.Justifica tu respuesta verificando con el manual.

Actividad 5. Responde FALSO O VERDADEROSopa de letrasInstrucciones: Encuentra la palabra en la sopa de letras que define los siguientes términos relacionados con los requisitos de rendimiento en los métodos de análisis.• Resistencia, independencia relativa respecto de la destreza del analista. (fiabilidad)• Grado en que otras sustancias (conocidas) pueden dar origen a una señal perturbadora. (especificidad)• Cambio en la respuesta por unidad de concentración. (sensibilidad)• Especificado en función de un nivel dado de confianza en detectar la presencia de una sustancia que no debería estar. (detección)• Grado en que los resultados medios de varias determinaciones se aproximan al valor verdadero. (exactitud)• Grado de coincidencia entre repetidas determinaciones. (precisión)

Respuestas a las actividades

197

Capítulo 2

Práctica 1.Determinación de alcohol en una bebidaEl % de destilación dependerá del tipo de vino destilado.

Práctica 2.DestilaciónEl grado de alcohol destilado, dependerá del tipo de vino utilizado.

Práctica 3.Métodos de purificación por destilación.Conclusión: la obtención de aceites esenciales por destilación es un método simple y económico. La fase orgánica conteniendo el aceite esencial es poca. El rendimiento para la obtención del aceite es baja.

Práctica 4.Métodos de separación y purificación.

Práctica 5.Determinación de dextrosa por polarimetría.La polarimetría es una técnica que se basa en la medición de la rotación óptica producida sobre un haz de luz polarizada al pasar por una sustancia ópticamente activa. La actividad óptica rotatoria de una sustancia, tiene su origen en la asimetría estructural de las moléculas.Los componentes básicos del polarímetro son:Una fuente de radiación monocromática Un prisma que actúa de polarizador de la radiación utilizada. Un tubo para la muestra Un prisma analizador Un detector (que puede ser el ojo o un detector fotoeléctrico)

Práctica 6.Análisis de proteínas Determinación de nitrógeno proteínas por el método de KJELDAHL

Respuestas a las prácticas

198

Capítulo 1

Practica 7.¿Qué son los lípidos?Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).Y para el caso del aceite, viste que no logró impregnarse por completo, sólo una parte y al verse hacia la luz se podía observar una mancha translúcida, como si el papel estuviera muy delgado y dejaba pasar las sombras.• Mezclar agua y aceite. 1. En ambos casos el agua se separaba del aceite y se formaban dos fases estando el agua en la de abajo y el aceite en la superior, aunque cuando se colocó primero aceite y después agua se formaron unas pequeñas burbujas de aire en la interfase.Después de adicionar detergente y agitar un poco parecía como si se hiciera una emulsión, aunque después de un tiempo se volvieron a separar en este caso quedándose el detergente en la interfase, en la superficie y un poco dispersa en ambas fases.2. Menciona algunos ejemplos de lípidos.En el uso coloquial, a los lípidos se les llama

incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides). 3. Menciona algunos componentes de las grasasLas grasas se clasifican según su composición y sus propiedades en: grasa saturada (origen animal principalmente, abundante en la carne, los huevos y los lácteos y de origen vegetal, en el aceite de coco y de palma), grasa monoinsaturada (origen vegetal, abundante en el aceite de oliva y aguacate) y grasa poliinsaturada (origen vegetal principalmente, abundante en los aceites de semillas, los frutos secos y origen animal, en los pescados azules).¿Qué son las grasas insaturadas?Las grasas insaturadas son las que ayudan a bajar el colesterol en la sangre, siempre que se utilizan en lugar de las grasas saturadas. Sin embargo, las grasas insaturadas tienen muchas calorías, de tal manera que es necesario limitar su consumo.La mayoría de los aceites vegetales, aunque no todos, son insaturados. (Las excepciones abarcan los aceites de coco, de palma y de palmiste).Da algunos ejemplos de lípidos y su importancia en el área de los alimentos.Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre. Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que

Respuesta a las prácticas

199

Capítulo 2

sólo tienen en común estas dos características: Son insolubles en agua Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. - La arteria tapada. Se observa que después de estar un tiempo en refrigeración, la parte aceitosa se hizo dura y al voltear el vaso tequilero, esta capa de grasa formada no permite el paso del agua con el colorante.-Mancha translúcida.Al colocar las gotas de agua, alcohol y aceite en papel de estraza. observaste que el segundo fue el primero en impregnarse y evaporarse y al verse hacia la luz el papel no presentaba rastros de alcohol.En el caso del agua tardo más en impregnarse en el papel y al verlo hacia la luz el papel se observaba como si no tuviera nada, aunque si estaba arrugado.

Y para el caso del aceite, viste que no logró impregnarse por completo, sólo una parte y al verse hacia la luz se podía observar una mancha translúcida, como si el papel estuviera muy delgado y dejaba pasar las sombras.• Mezclar agua y aceite. En ambos casos el agua se separaba del aceite y se formaban dos fases estando el agua en la de abajo y el aceite en la superior, aunque cuando se colocó primero aceite y después agua se formaron unas pequeñas burbujas de aire en la interfase.Después de adicionar detergente y agitar un poco parecía como si se hiciera una emulsión, aunque después de un tiempo se volvieron a separar en este caso quedándose el detergente en la interfase, en la superficie y un poco dispersa en ambas fases.

Práctica 8.Los resultados obtenidos dependerán de los materiales utilizados, para el experimento.

Respuestas a la autoevaluación1. b2. a3. c4. d5. c6. d7. a8. b9. c10. a11. b 12. d 13. b 14. a 15. d

201

Capítulo 3

Capítulo 3Análisis microbiológico de

los alimentos

203

Capítulo 3

Introducción.

Este capítulo “Análisis microbiológico de los alimentos” tiene como finalidad, proporcionarte los contenidos necesarios que te lleven a realizar análisis microbiológicos de diferentes tipos de alimentos, desde la recepción de la materia prima, su proceso de elaboración, el producto terminado, hasta su almacenamiento, considerando los procesos de evaluación y control de calidad que son necesarios dentro de las diferentes industrias alimenticias, tomando en cuenta el cumplimiento de las leyes, normas y reglamentos para los diversos productos de consumo humano.

Para lograr lo anterior, se te proporcionan elementos que te permiten desarrollar competencias que te apoyan en la identificación, selección y realización de análisis microbiológicos a diferentes alimentos, lo que te llevará a determinar sus características de calidad, aplicando las diferentes técnicas y procedimientos establecidos.

204

Capítulo 3

Unidad 1 Preparación de muestras de alimentos para su análisis microbiológico

1.1 RAP Prepara el material, equipo e instrumentos de laboratorio

mediante los procedimientos establecidos para el análisis

microbiológico

1.1.1 Generalidades

Diversas circunstancias han hecho más necesario el control microbiológico de los alimentos, entre ellas el aumento en el comercio internacional de estos productos, el posible riesgo derivado del empleo de nuevas técnicas en su producción en masa, su rápida y amplia distribución y el consumo en ciertas áreas o países de alimentos procedentes de zonas en las que prevalecen las enfermedades entéricas.

1.1.2 Definición de microbiología

La microbiología es el estudio de los microorganismos, de su biología, su ecología y, en nuestro caso, sus aplicaciones. Esta definición hace necesaria la aclaración de tres conceptos que se incluyen en ella: microorganismo, biología y ecología. Por otra parte, en el caso de la microbiología de alimentos la expresión "aplicación de los microorganismos" también debe ser explicada.

Por microorganismo entendemos cualquier organismo vivo que no sea visible a simple vista. Esta definición operativa queda desbordada cuando se comprueba que organismos estructuralmente similares a los que sólo son observables a simple vista, pueden tener tamaños macroscópicos. Así, los hongos, tanto los inferiores como los superiores, tienen una estructura similar a la de otros individuos microscópicos y por ello se estudian, para ciertos aspectos, dentro de la microbiología. Por otra parte, organismos pluricelulares pueden ser de tamaño tan pequeño que entren dentro de la definición anterior sin dejar por ello de ser estructuralmente tan complejos como cualquier animal superior.

En nuestro curso nos centraremos principalmente en bacterias y haremos una pequeña referencia a virus y hongos sin tratar ningún

205

Capítulo 3

aspecto relacionado con microorganismos animales.

Dentro de la biología de los microorganismos que estudiaremos haremos especial hincapié en tres aspectos: su estructura, su metabolismo y su genética. La estructura de los microorganismos condiciona de forma muy importante su metabolismo. El metabolismo es el conjunto de reacciones de utilización de los alimentos y de producción de energía que permiten a los microorganismos crecer, multiplicarse y, como consecuencia, alterar el ambiente en el que se encuentran. La genética nos permitirá conocer el proceso por el que la información permite el desarrollo de un microorganismo con una morfología y un metabolismo determinado.

La ecología microbiana se centra en estudiar cómo se relaciona un microorganismo con el ambiente que le rodea, utilizando los nutrientes que encuentra y produciendo desechos que alteran de forma substancial dicho sistema. Esta alteración del ambiente puede tener valoraciones diferentes desde el punto de vista humano: por un lado, la alteración producida por ciertos grupos bacterianos o fúngicos son de interés en la producción de alimentos; mientras que las producidas por otros grupos dan lugar a alteraciones que hacen los alimentos inaceptables para el consumo humano o animal. Ambos eventos, en cualquier caso, sólo tienen una valoración desde el punto de vista de la utilización de los productos alimentarios sin que se diferencien desde el punto de vista ecológico.

Un aspecto adicional a considerar en la microbiología de los alimentos es la patogenicidad potencial de los microorganismos presentes en ellos, misma que se produce cuando el microorganismo es capaz de multiplicarse en el organismo del consumidor dando lugar a diferentes procesos patológicos (enfermedades parasitarias e infecciones alimentarías) o como consecuencia de la producción por el microorganismo de productos tóxicos que alteren las funciones vitales del consumidor (intoxicaciones alimentarías). Dada la importancia de estas patologías, el control microbiológico de los alimentos se encamina principalmente a la detección de microorganismos patógenos con objeto de prevenir estas patologías.

(Fuente: http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/00-

introduccion%20e%20historia.htm)

206

Capítulo 3

1.1.3 Organismos estudiados por la microbiología

Los grupos de microorganismos más importantes en la microbiología de alimentos son los siguientes:

Organismos Eucaróticos

Son aquellos en cuyas células puede diferenciarse un núcleo que contiene el material genético separado de un citoplasma en el que se encuentran diferentes orgánulos celulares.

Los microorganismos eucarióticos más relevantes en microbiología de alimentos incluyen ciertos animales de pequeño tamaño productores de enfermedades parasitarias transmitidas por los alimentos, y, como grupo de mayor importancia, los hongos unicelulares (denominados genéricamente levaduras) o pluricelulares (conocidos genéricamente como mohos).

Los mohos y levaduras tienen importancia principal en la producción de alimentos (Saccharomyces) en su deterioro y una importancia algo menor en la generación de patologías.

Organismos Procarióticos

En ellos no existe la separación entre núcleo y citoplasma. Dentro de este grupo se incluyen las bacterias, a las que dedicaremos la mayor parte del curso.

Dentro de las bacterias podremos encontrar microorganismos involucrados en la producción de alimentos (bacterias lácticas, por ejemplo), en su alteración (p. ej.: bacterias entéricas) o en la producción de infecciones (Salmonella) o intoxicaciones (Clostridium) alimentarías.

207

Capítulo 3

Virus.

Los virus son partículas inanimadas de material genético protegido por capas más o menos complejas de proteínas y lípidos. Carecen de actividad metabólica y, por consiguiente, no tienen actividad alguna relacionada con la producción de alimentos. Sin embargo, pueden estar relacionados con la creación de patologías transmitidas a través de productos alimentarios (virus de la hepatitis A, por ejemplo).

(Fuente:http://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/00-

introduccion%20e%20historia.htm)

1.1.4 importancia de la microbiología en la industria alimentaria

Tanto los industriales como los organismos e instituciones oficiales encargados del control microbiológico de los alimentos necesitan una información autorizada que les sirva de guía sobre dos problemas casi ignorados durante mucho tiempo:

1° El significado de los grupos y especies de microorganismos presentes en los alimentos,

2° Las normas, estándares o especificaciones microbiológicas que deben cumplir estos productos.

La información sobre estos dos aspectos será muy poco útil si no está basada en el empleo de métodos efectivos para la detección y el recuento de los microorganismos correspondientes. Se han propuesto ya algunas normas microbiológicas para determinados alimentos, así como también un gran número de técnicas o métodos para el estudio microbiológico de estos productos. Es de desear, por razones obvias, que se trate de establecer criterios microbiológicos internacionalmente aceptados y se intente llegar a un acuerdo sobre las técnicas o métodos que les sirvan de fundamento.

Se han propuesto ya algunas normas microbiológicas para determinados alimentos, así como también un gran número de técnicas o métodos para el estudio microbiológico de estos productos, en la siguiente figura 1, se dan algunos ejemplos de instrumental, equipo y material, utilizado para llevar a cabo el análisis microbiológico.

208

Capítulo 3

Incubadoras Autoclaves

Campana para la elaboración de medios de cultivo

Tubos de ensaye dentro de la incubadora

Laboratorio de Microbiología

Figura 1. Instrumental de labo-

ratorio, equipo y material de

análisis microbiológico

209

Capítulo 3

1.1.6 Métodos de esterilización.

Esterilización, lectores, lavadores, contador de colonias, microscopio óptico.

Esterilización

Proceso por el que se eliminan TODAS las formas de vida microbiana, incluso las formas más resistentes (esporas), de tal forma que el objeto se encuentre ESTÉRIL.

Desinfección

Control dirigido a la destrucción de microorganismos perjudiciales para la salud (patógenos) o bien a la inhibición de su crecimiento.

Control del crecimiento microbiano:Esterilización y desinfección

CrecimientoMicrobiano

Factores FísicosTemperaturaPresión osmóticapH

Fuente de CNutrientes (N, S, P)OligoelmentosOxígeno

Factores Químicos

Esterilización y Desinfección

210

Capítulo 3

Estufa:

Calor seco a alta temperatura que varía

según el tiempo de exposición, por ejemplo: 20 minutos a 180°C, 60

minutos a 160°C; siendo suficiente la esterilización durante 60 minutos a 100-

140°C, se le utiliza para esterilizar material de vidrio debidamente envuelto en

papel, metal, etc.

1.1.6 Métodos de esterilización

1. Agentes físicos

Calor seco

Los métodos más importantes son:

Flameado:

Es un procedimiento simple y eficaz, consiste en la

exposición de un objeto a efecto de

la llama hasta la incandescencia. A

manera de ejemplo, las asas de cultivo para la siembra se esterilizan

de esta forma.Incineración:

Es el mejor sistema para esterilizar todos aquellos

productos en los que no importe su

destrucción, por ejemplo el material

biológico.

Calor húmedo.

La esterilización con calor húmedo (vapor de agua) es mucho más rápida y eficaz que el calor seco, debido a que las moléculas de agua desnaturalizan las proteínas de forma irreversible mediante la rotura de las uniones H entre los grupos peptídicos a temperaturas relativamente bajas.

a. Autoclave: Horno a presión,

211

Capítulo 3

consiste en una cámara en la que el aire puede ser sustituido por vapor de agua sometida a presión. Se opera a 121°C y 1atm de presión durante 20 minutos. De esta forma se consigue destruir todas las formas vegetativas y esporas. Se le utiliza para esterilizar todo material resistente a esa temperatura, sobretodo en los medios de cultivo. De esta forma se consigue destruir todas las formas vegetativas y esporas. Se le utiliza para esterilizar todo material resistente a esa temperatura, sobretodo en los medios de cultivo, la figura 2, muestra un ejemplo de autoclave.

b. Tindalización: (Esterilización intermitente) Consiste en someter el producto a calentamientos intermitentes entre 56 y 100°C durante 30 minutos con lo que se asegura destruir las formas vegetativas. En los intervalos se mantiene a temperatura ambiente o a 37°C, las esporas germinan y las bacterias resultantes se hacen más sensibles al calentamiento posterior.

Radiaciones

a. Luz UV: Es absorbida a una longitud de onda de 240 a 280 por los ácidos nucleídos, lo que causa daños genéticos alterando las bases. Se utiliza en la preparación de vacunas, cabinas de seguridad biológica, lugares de trabajo como mesadas de laboratorios, etc.

b. Radiaciones ionizantes: Actúan lesionando ácidos nucleídos. Se utiliza en procesos industriales para esterilizar dispositivos quirúrgicos, guantes, jeringas, etc.

Figura 2. Ejemplo

de un autoclave

212

Capítulo 3

2. Agentes químicos

Los agentes químicos como el óxido de etileno, formaldehído o glutaraldehído reaccionan con gran facilidad con diferentes grupos funcionales de los ácidos nucleicos y proteínas alquilando estos radicales esenciales.

a. Óxido de etileno: Es un gas inflamable y potencialmente explosivo, muy penetrante que inactiva microorganismos sustituyendo átomos de hidrógeno lábiles por otros grupos como hidróxilos, carbóxilos, etc.

b. Formol o formaldehído: Es un gas fácilmente soluble en agua que se utiliza al 40% (formalina). Usado en forma gaseosa y en cámara cerrada, se emplea en la esterilización hospitalaria y en la industria farmacéutica. También es muy utilizado como desinfectante ambiental de salas altamente contaminadas.

c. Glutaraldehído: Se emplea sumergiendo el material limpio en una solución al 2%, es utilizado en la esterilización de instrumentos ópticos y en aquellos que sirven en la terapia respiratoria.

1.1.7 Desinfectantes y antisépticos

1. Compuestos inorgánicos

La actividad de los compuestos derivados de metales pesados (como la plata, mercurio, etc.,) se debe a la formación de sales que se disocian con dificultad de los grupos sulfidrilos de las proteínas.

a. Nitrato de plata y derivados agénticos: Son buenos bactericidas. El nitrato de plata se ha utilizado en el tratamiento de quemaduras en soluciones al 0,5%.

b. Agua oxigenada (peróxido de hidrógeno): Es un agente oxidante de efecto fugaz por ser descompuesto por las catalasas de los tejidos.

c. Derivados clorados: Se inactivan en presencia de materia orgánica. El cloro y derivados son agentes oxidantes muy usados en la potabilización del agua en forma de cloro gaseoso en grandes establecimientos, y en forma de hipoclorito es utilizado para descartar material biológico (sangre, suero, etc). La figura 3, muestra algunos productos desinfectantes.

Figura 3. Ejemplo de desin-

fectantes de nitrato de plata,

agua oxigenada y derivados

de cloro

213

Capítulo 3

2. Compuestos orgánicos

a. Alcoholes: Actúan desnaturalizando proteínas. Su acción es rápida pero se evaporan con facilidad. El alcohol etílico se utiliza como antiséptico a una concentración del 70%, ya que se reduce la tensión superficial de la célula bacteriana facilitando el proceso de desnaturalización.

b. Fenoles: Actúan precipitando proteínas. El hexaclorofeno y el fenol no se emplean por su toxicidad. Otros derivados fenólicos son los cresoles, los cuales unidos a jabones originan compuestos estables.

c. Detergentes aniónicos: Actúan desorganizando las membranas citoplasmáticas (tienen escaso poder bacteriostático). Se pueden mejorar combinándolos con desinfectantes u otras sustancias tensoactivas como laurilsulfato.

d. Detergentes catiónicos: Tienen acción antiséptica, se inactivan en contacto con jabón, algodón y materia orgánica. Son poco usados.

e. Glicoles: Propilenglicol y etilenglicol, se aplican por medio de unos aparatos llamados glicosatos o en forma de aerosoles para desinfección ambiental. La figura 4 muestra algunos desinfectante de compuestos orgánicos.

• Lectores.

• Lavadores.

• Contador de colonias.

La figura 4 muestra algunos desinfectante de compuestos orgánicos

En la microbiología, lo que lleva más tiempo es el proceso de conteo microbial en cajas Petri. Los contadores de colonias facilitan enormemente este trabajo, por lo que se han convertido en auxiliares indispensables en todo tipo de laboratorio bacteriológico. Las principales ventajas que ofrece este instrumento se encuentran en el conteo fácil, rápido y seguro de las colonias bacteriológicas, así como su fácil manejo.

El contador de colonias automático cuenta diferentes tipos de colonias sobre la misma caja de Petri, incluida la cromogénica, además da la oportunidad de guardar los datos en Excel lo que garantiza la conservación de las muestras.

Figura 4 Algunos desinfectantes de compuestos orgánicos

214

Capítulo 3

Microscopio óptico

Un microscopio puede definirse como un instrumento óptico formado por una o varías lentes cuyo propósito es amplificar y resolver la imagen de objetos pequeños. Existen 2 tipos de microscopios:

Las partes fundamentales de un microscopio compuesto son:

a. La parte mecánica del microscopio comprende: El pie, el tubo, el revólver, el asa, la platina, el carro, el tornillo macrométrico y el tornillo micrométrico. Estos elementos sostienen la parte óptica y de iluminación, además permite los desplazamientos necesarios para el enfoque del objeto.

• El pie: Constituye la base sobre la que se apoya el microscopio y tiene por lo general la forma de Y (aunque a veces es rectangular).

• El tubo: Tiene forma cilíndrica y esta ennegrecido internamente para evitar las molestias que ocasionan los reflejos de la luz. En su extremidad superior se colocan los

Simple:

Es una sola lente biconvexa con al cual se permite observar

una multitud de objetos microscópicos.

Compuesto:

Un microscopio compuesto posee dos sistemas de lentes, uno conocido por objeto y otro llamado

ocular, ambos montados en un tubo o cuerpo del microscopio. El sistema de lentes objetivos se localiza

cerca de la muestra y forma una imagen real de la misma amplificada; mientras que los oculares pueden agrandar más la muestra. La imagen, que es parecida a la percibida con la vista, tiene un aumento igual al producto de la amplificación de los dos sistemas de

lentes.

215

Capítulo 3

oculares.

• El revólver: Es una pieza giratoria provista de orificios en los cuales se enroscan los objetivos. Al girar el revólver, los objetivos pasan por el eje del tubo y se colocan en posición de trabajo, la cual se nota por el ruido de un piñón que lo fija.

• La columna: Llamada también asa o brazo, es una pieza colocada en la parte posterior del aparato. Sostiene el tubo en su porción superior y por el extremo inferior se adapta al pie.

• La platina: Es una pieza metálica plana en la que se coloca la preparación u objeto que se va a observar. Presenta un orificio en el eje óptico del tubo que permite el paso de los rayos luminosos a la preparación. La platina puede ser fija, en cuyo caso permanece inmóvil; en otros casos puede ser giratoria, es decir, mediante tornillos laterales puede centrarse o producir movimientos circulares.

• Carro: Es un dispositivo colocado sobre la platina que permite deslizar la preparación con movimiento ortogonal de adelante hacia atrás y de derecha a izquierda.

• El tornillo macrométrico: Al girar este tornillo, asciende o desciende el tubo del microscopio deslizándose en sentido vertical gracias a una cremallera. Estos movimientos largos permiten el enfoque rápido de la preparación.

• El tornillo micrométrico: Mediante el movimiento casi imperceptible que produce al deslizar el tubo o la platina, se logra el enfoque exacto y nítido de la preparación. Lleva acoplado un tambor graduado en divisiones de 0,001mm que se utiliza para precisar sus movimientos y puede medir el espesor de los objetos.

216

Capítulo 3

b. El sistema óptico: Es el encargado de reproducir y aumentar las imágenes mediante el conjunto de lentes que lo componen. Está formado por los oculares y los objetivos.

1. Los oculares: Están constituidos generalmente por dos lentes, dispuestas sobre un tubo corto. Los oculares generalmente más utilizados son los de 8X, 10X, 12.5X, 15X. La X se utiliza para expresar en forma abreviada los aumentos.

2. Los objetivos: Los objetivos producen aumento de las imágenes de los objetos y organismos y, por tanto, se hallan cerca de la preparación que se examina. Los objetivos utilizados corrientemente son de dos tipos: objetivos secos y objetivos de inmersión.

• Los objetivos secos: Se utilizan sin necesidad de colocar sustancia alguna entre ellos y la preparación. En la cara externa llevan una serie de índices que indican el aumento que producen, la abertura numérica y otros datos. El número de objetivos varía con el tipo de microscopio y el uso a que se destina. Los aumentos de los objetivos secos más frecuentemente utilizados son: 6X, 10X, 20X, 45X y 60X.

• El objetivo de inmersión: Está compuesto por un complicado sistema de lentes. Para observar a través de este objetivo es necesario colocar una gota de aceite de cedro entre el objetivo y la preparación, de manera que la lente frontal entre en contacto con el aceite de cedro. Generalmente estos objetivos son de 100X y se distingue por uno o dos círculos o anillos de color negro que rodea su extremo inferior.

Los objetivos se disponen en una pieza giratoria denominada revólver.

c. El sistema de iluminación: Comprende las partes del microscopio que reflejan, transmiten, y regulan la cantidad de luz necesaria para efectuar la observación a través del microscopio, comprende los siguientes elementos:

217

Capítulo 3

Ocular

Objetivos

Platina

Revólver

Brazo

Micrométrico

Condensador

Foco

Base

Macrométrico

Desplazamientoplatina

Existen algunas variantes del microscopio compuesto como son:

1. Microscopio de contraste de fases.

2. Microscopio de fluorescencia.

3. Microscopio de luz polarizada.

4. Microscopio de campo oscuro.

5. Microscopio electrónico.

• Condensador: Formado por un sistema de lentes, cuya finalidad es concentrar los rayos luminosos sobre el plano de la preparación. El condensador se halla debajo de la platina. El condensador puede deslizarse sobre un sistema de cremallera mediante un tornillo que determina su movimiento ascendente o descendente.

• Diafragma: Generalmente, el condensador está provisto de un diafragma-iris, que regula su abertura y controla la calidad de luz que debe pasar a través del condensador. La siguiente figura 5 muestra las partes de un microscopio.

Figura 5

218

Capítulo 3

Instrucciones:

Consulta la siguiente página web http://www.apsnet.org/education/LabExercises/Microscopio/ e investiga cuales son las diferencias que existen entre las variantes de un microscopio simple y uno compuesto.

1

2InstruccionesCon base en la consulta de la página web anterior, identifica en la siguien-te figura 1, cada una de las partes que constituye al siguiente microscopio compuesto, anotando el número de parte en el lugar que le corresponde.

Partes del microscopio compuesto123456789101112131415

219

Capítulo 3

1.1.8 Cuidados para el guardado del Microscopio.

Cuidados especiales

El microscopio debe estar protegido del polvo, humedad y otros agentes que pudieran dañarlo. Mientras no esté en uso debe guardarse en un estuche o gabinete, o bien, cubrirlo con una bolsa plástica o campana de vidrio.

La limpieza de las partes ópticas requiere precauciones especiales. Para ello debe emplearse papel “limpiante” que expiden las casas distribuidoras de material de laboratorio. Nunca deben tocarse las lentes del ocular, objetivo y condensador con los dedos; las huellas digitales perjudican la visibilidad,y cuando se secan resulta difícil eliminarlas.

Las partes mecánicas deben limpiarse con un paño suave; en algunos casos este se puede humedecer con xilol para disolver ciertas manchas de grasa, aceite de cedro, parafina, etc. Que hayan caído sobre las citadas partes.

Para una buena limpieza de las lentes puede humedecerse el papel “limpiante” con éter y pasarlo por la superficie cuantas veces sea necesario. El aceite de cedro que queda sobre la lente frontal del objetivo de inmersión debe quitarse inmediatamente después de finalizada la observación. Para ello se puede pasar el papel “limpia lentes” impregnando con una gota de xilol.

Para guardarlo se acostumbra colocar el objetivo de menor aumento sobre la platina y bajado hasta el tope; el condensador debe estar en su posición mas baja, para evitar que tropiece con alguno de los objetivos. Procura guardarlo en lugares secos para que la humedad no favorezca a la formación de hongos. Ciertos ácidos y otras sustancias químicas que producen emanaciones fuertes, deben mantenerse alejados del microscopio.

220

Capítulo 3

1.2 RAP Selecciona y prepara la muestra de alimento de acuerdo con

las especificaciones técnicas para su análisis correspondiente

1.2.1 Clasificación de los medios de cultivo por su origen, por su composición, por su aplicación

Un método fundamental para estudiar las bacterias es cultivarlas en un medio líquido o en la superficie de un medio sólido de agar.

Los medios de cultivo contienen distintos nutrientes que van desde azúcares simples hasta sustancias complejas como la sangre o el extracto de caldo de carne. Para aislar o purificar una especie bacteriana a partir de una muestra formada por muchos tipos de bacterias, se siembra en un medio de cultivo sólido donde las células que se multipliquen no cambien de localización; tras muchos ciclos reproductivos cada bacteria individual genera por escisión binaria una colonia macroscópica compuesta por decenas de millones de células similares a la original.

Si esta colonia individual se siembra a su vez en un nuevo medio crecerá como cultivo puro de un sólo tipo de bacteria. Muchas especies bacterianas son tan parecidas morfológicamente que es imposible diferenciarlas con el uso del microscopio en este caso, para diferenciar cada tipo de bacteria, se estudian sus características bioquímicas sembrándolas en medios de cultivo especiales. Así, algunos medios contienen un producto que inhibe el crecimiento de la mayoría de las especies bacterianas, pero no la de un tipo que deseamos averiguar si está presente; otras veces el medio de cultivo contiene determinados azúcares especiales que sólo pueden utilizar algunas bacterias. En algunos medios se añaden indicadores de pH que cambian de color cuando uno de los nutrientes del medio es fermentado y se generan catabolitos ácidos. Si las bacterias son capaces de producir fermentación, generan gases que pueden ser apreciados cuando el cultivo se realiza en un tubo cerrado. Con otros medios de cultivo se identifica si las bacterias producen determinadas enzimas que digieren los nutrientes de esta forma algunas bacterias con enzimas hemolíticas (capaces de romper los glóbulos rojos) producen hemólisis y cambios apreciables macroscópicamente en las placas de agar-sangre. Los diferentes medios y técnicas de cultivo son esenciales en el laboratorio de microbiología, pues sirven para identificar las bacterias causantes de las enfermedades infecciosas y los antibióticos a los que son sensibles esas bacterias.

221

Capítulo 3

Los requerimientos necesarios para un cultivo de bacterias son:

• Medio de carbono.

• Presencia o ausencia de oxigeno.

• Atmósfera adecuada.

• Agar−agar.

Tipos de medios de cultivo: El tipo de medio que utiliza un microbiólogo depende del microorganismo que está cultivando y el porqué de dicho cultivo. Los microorganismos presentan una enorme variedad de requerimientos nutricionales. Se utiliza un medio mínimo para determinar los requerimientos nutricionales de un organismo y un medio rico si se desea obtener masa celular de una forma rápida. Los medios se pueden formular para el desarrollo de una especie o para distinguir entre especies o cepas.

Los medios se pueden formular para el desarrollo de una especie o para distinguir entre especies o cepas, la figura 6, muestra un ejemplo de cultivo

Por su composición, los medios de cultivo se clasifican en:

• Sintéticos o de composición químicamente definida, estos medios no son utilizados en forma rutinaria, ya que su elaboración es minuciosa y los ingredientes son costosos por su alto grado de pureza.

• Naturales o complejos o de composición químicamente desconocida o no definida; estos se elaboran con ingredientes de naturaleza compleja tales como extractos de tejidos animales o vegetales, sueros o incluso células completas de cultivos bacterianos o cultivo de tejidos animales o vegetales. El caldo nutritivo y su correspondiente medio sólido (el agar nutritivo) son ejemplo de los medios naturales más utilizados en el trabajo común de microbiología, debido a que favorecen el crecimiento de la mayoría de los microorganismos quimioheterotróficos. Estos contienen peptona de carne, extracto de carne y agua destilada (y, en su caso agar).

Figura 6

222

Capítulo 3

Por su estado físico los medios de cultivo pueden ser:

Líquidos: Conocidos como caldos, estos son especialmente útiles para hacer diluciones, para homogeneizar mezclas de microorganismos, para enriquecer cultivos y para rehidratar cepas liofilizadas.

Sólidos: Especialmente útiles para separar microorganismos y favorecer el desarrollo de colonias aisladas en las que sea posible observar las características típicas de un sólo tipo de microorganismo. Estos medios se preparan agregando a las soluciones nutritivas líquidas un agente solidificante; entre los que se encuentran el agar y el gel de sílice. El agar es un carbohidrato complejo formado por galactanas que se extraen de ciertas algas marinas, principalmente del género Gelidium; el extracto se somete a un proceso de gelificación para eliminar sustancias indeseables, este producto constituye el agente solidificante ideal debido a:

• Que se mantiene en estado líquido a temperatura de 45°C, lo que facilita la inoculación del medio en este estado y la homogeneización de la muestra con el medio, lo que favorece la separación de las células; de este modo durante el enfriamiento y solidificación se logra la inmovilización de microorganismos separados que pudieran originar colonias aisladas. Es importante señalar que la manipulación de los microorganismos a esa temperatura no afecta la viabilidad de los microorganismos.

• Que al solidificar se mantiene como un gel translucido sobre el cual las colonias microbianas son fácilmente visibles.

• Que al ser un carbohidrato complejo, es atacado por muy pocas bacterias por lo que el problema de degradación y fluidificación se presenta raras veces.

Semisólidos: Son aquellos medios líquidos a los que se adiciona agar en concentraciones de 0.4 a 0.8%. Estos se emplean para determinar la movilidad de los microorganismos microaerofílicos.

223

Capítulo 3

Considerando la aplicación de los medios de cultivo, estos se clasifican en:

Selectivos: Son aquellos que favorecen el desarrollo de un microorganismo específico y suprimen el crecimiento de otros. El diseño de este tipo de medios de cultivo se hace en función de las necesidades nutricionales o de la sensibilidad a diferentes compuestos químicos, características que son variables en los diferentes grupos microbianos. La omisión de una fuente nitrogenada orgánica o inorgánica en el medio de cultivo determina que este sea selectivo para las bacterias fijadoras de nitrógeno, en tanto que todos los otros microorganismos no tendrán la posibilidad de desarrollarse.

Enriquecimiento: Son aquellos que favorecen la multiplicación y aumento o enriquecimiento celular de un grupo de microorganismos con características específicas. Para favorecer el desarrollo de los microorganismos de interés se combina el uso de los medios selectivos y la variación de factores tales como la temperatura, pH, fuerza iónica, iluminación, aireación y fuente de inoculo.

Enriquecidos: Estos permiten el desarrollo de microorganismos heterótrofos exigentes y como su nombre lo indica, son medios químicamente complejos o ricos en nutrientes, los que se preparan a partir del caldo nutritivo enriquecido con sangre, suero o extractos de tejidos animales o vegetales.

Diferenciales: Son aquellos que contienen sustancias nutritivas o indicadoras que permiten poner de manifiesto alguna actividad metabólica del microorganismo que es diferente a los demás. Por ejemplo, si se siembra una mezcla de bacterias en un medio de agar sangre, algunas pueden hemolizar (destruir) los glóbulos rojos, mientras que otras no lo hacen. La aparición de una zona clara alrededor de la colonia bacteriana indica que ocurrió la hemólisis, lo que hace posible diferenciar a las bacterias hemolíticas de las no hemolíticas.

224

Capítulo 3

La cuantificación de bacterias: Para determinar la cantidad de microorganismos y la calidad microbiológica del agua y productos como la leche se utilizan medios específicos con formulación y especificaciones establecidas en los métodos y normas estándares.

De valoración: Se utilizan medios sintéticos o de composición química definida y se emplean para valorar vitaminas, aminoácidos, efecto de antibióticos y desinfectantes. También se les conoce como medios de prueba.

Para caracterización: Su composición es muy variable y se utilizan para determinar el tipo de crecimiento, así como las características metabólicas de los microorganismos.

De mantenimiento: son utilizados para preservar satisfactoriamente la viabilidad de las células en un cultivo (se emplean formulaciones diferentes a aquellas que son óptimas para el crecimiento del mismo). Estos medios se caracterizan por estar constituidos por concentraciones muy limitadas de nutrientes.

Con base en lo anterior, se considera que la elaboración cuidadosa y la selección adecuada de los medios de cultivo es fundamental para los diferentes sectores, tales como el de la salud (diagnóstico de enfermedades del hombre y animales); el industrial (evaluación de la calidad microbiológica de diversos productos: alimentos, cosméticos, fármacos y el control de diferentes etapas de fabricación u obtención de metabolitos microbianos: antibióticos, ácidos orgánicos, alcohol, etc.).

A continuación se describen los pasos que deberás seguir en caso de la preparación de medios de cultivo:

• Usa balanzas calibradas, pesa con precisión la cantidad requerida, tapa inmediatamente el frasco y colócalo en su lugar.

• Disuelve uno a uno todos los componentes en agua destilada o desionizada contenida en recipientes escrupulosamente limpios,

225

Capítulo 3

cuya capacidad sea por lo menos dos veces mayor que el volumen total del medio que se va a preparar.

• Determina el pH del medio de cultivo con un potenciómetro calibrado, cuidando que el electrodo sumergido en el seno del medio se encuentre a la temperatura adecuada. Cuando es necesario ajustar el pH, las soluciones que se recomiendan son el ácido clorhídrico o el hidróxido de sodio en concentraciones 0.5M.

• En el caso de medios sólidos, agrega el agar después de ajustar el pH y al estar la solución a temperatura ambiente, procede a calentar el medio de cultivo hasta disolver totalmente el agar.

• Distribuye el medio en recipientes apropiados, tales como tubos, matraces o frascos y cubrir con tapones de algodón, protegiendo a estos últimos con cubiertas de papel.

• Esteriliza los medios inmediatamente después de su preparación.

En cualquier medio de cultivo, es de suma importancia ajustar el pH, ya que aun cuando la mayoría de los microorganismos crecen mejor en pH neutro, algunos requieren de pH ácido o alcalino por lo que al proporcionar un pH adecuado se favorecerá el crecimiento del microorganismo de interés y la obtención del cultivo; así mismo durante el periodo de incubación se deben proporcionar las condiciones adecuadas para el desarrollo del microorganismo en cuestión, pues el crecimiento óptimo de los microorganismos se presenta a temperaturas -que la mayoría de las veces- están relacionadas con la de su hábitat natural.

En el estudio de cultivos bacterianos algunos de los criterios que se emplean para caracterizarlas incluyen: tamaño, morfología celular, forma de agrupación, reacción a la tinción de Gram, formación de esporas, movilidad, presencia de inclusiones de reserva y características culturales en medios líquidos y sólidos en los que presentan patrones de desarrollo en cuanto a la forma, tamaño, elevación y color de las colonias.

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Capítulo 3

Tabla 1.0 Ingredientes de un medio definido para el cultivo de Escherichia Coli.

INGREDIENTE CANTIDAD/ COMENTARIOS.

KH2PO4

3,6g Actúa como fuente de fosfato y como tampón.

(NH4)2S04 2,0g Fuente de nitrógeno y azufre.

CaCl2

0,01g Fuente de calcio, no se requiere cloruro.

FeSO • 7 H2O 0,0005 g Fuente de hierro.

MgSO4 •7 H2O0,02g Fuente de magnesio. Como este compuesto es relativamente impuro también sirve como fuente de elementos traza.

Glucosa. 1,0g Fuente de carbono.

Agua destilada. 1000 ml

Agar.15 g Se añade si se quiere solidificar el medio.

El aislamiento

El segundo paso para obtener un cultivo axénico es inocular o introducir una sola célula de un microorganismo en un medio sólido o líquido, esterilizado previamente. De esta manera, aislamos un microorganismo del resto y se podrá multiplicar en condiciones favorables.

Cabe recordar que un clon está constituido por una población de células descendientes de un sólo microorganismo. Una colonia es un clon lo suficientemente grande como para ser visible sobre la superficie de un medio sólido. Una colonia de bacterias de tamaño medio contiene, aproximadamente, 109 células individuales, casi tantos

227

Capítulo 3

individuos como personas pueblan la Tierra.

Para aislar células individuales los microorganismos han de ser diluidos, debido al gran número que normalmente están presentes, ello se realiza, normalmente, por uno de los siguientes sistemas: siembra por estría en placa, vertido en placa y extensión en placa.

El método de siembra por estría en placa: Es el método más fácil y utilizado para obtener cultivos axénicos. Para ello, con un asa de siembra se toma una muestra de la población mixta y a continuación se hacen estrías sobre la superficie de un medio sólido preparado en una placa Petri (a las placas Petri también se les denomina simplemente placas). Conforme se van haciendo estrías en zigzag con el asa se van depositando en la superficie del medio menos microorganismos. A continuación, se flamea el asa, se toca en la región donde se han realizado las últimas estrías y se continúa la siembra con la misma técnica, en la superficie del medio sin sembrar aún. Repitiendo este proceso varias veces se logra separar células individuales.

A continuación, las placas se incuban en un lugar adecuado permitiendo que las células aisladas experimenten un número suficiente de divisiones para formar colonias visibles, cabe la posibilidad de que cada colonia represente un clon derivado de una sola célula sin embargo, no podemos asegurarlo ya que dos células pueden quedar depositadas tan juntas que han originado una única colonia mixta. Por tanto, para asegurarnos de que hemos obtenido un cultivo axénico, conviene repetir el procedimiento a partir de una colonia bien aislada en la primera placa. La colonias que se desarrollen la segunda vez, serán, casi con toda seguridad, cultivos axénicos.

Las colonias que se desarrollen la segunda vez, serán, casi con toda seguridad, cultivos axénicos, el procedimiento a seguir para llevar a cabo este método de cultivo, se muestra en la figura 7

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Capítulo 3

FIGURA 7. Método de aislamiento por siembra por estría en placa. Para obtener un cultivo axénico: (a) esterilizar un asa de siembra por flameado en la llama de un mechero, (b) introducirla en la suspensión bacteriana para recoger una muestra, (c) sembrar haciendo estrías sobre la superficie de un medio sólido en una placa Petri, y (d) volver a esterilizar el asa, tocar en la zona de la placa ya sembrada y hacer un segundo grupo de estrías en una región nueva de la placa. Repetir el proceso una tercera y una cuarta vez, hasta conseguir que los grupos de células se diluyan y se separen células aisladas. (e) Después de la incubación, se desarrollan colonias aisladas. Para estar seguro de que el cultivo es puro, repite el proceso entero; para ello es necesario tomar una colonia aislada y sembrar por estrías una segunda placa.

Los métodos de vertido en placa y extensión en placa: En estos métodos, las suspensiones de células microbianas se diluyen antes de su siembra en placa. Se siguen estas técnicas cuando la muestra contiene tantos microorganismos, que la dilución no se puede realizar en una sola etapa. Por ejemplo, una suspensión con mil millones de células por mililitro debe ser diluida 107 veces para obtener una suspensión con un centenar de células por mililitro, por tanto, se realizan diluciones seriadas (en varias etapas) normalmente de diez en diez o de cien en cien veces. Para realizar diluciones de diez en diez, se añade 1 ml de la suspensión bacteriana a 9 ml de medio estéril o solución salina, igualmente estéril. Se agita vigorosamente para diluir las células y el proceso se repite cuantas veces sea necesario. 0

229

Capítulo 3

En el método de vertido en placa, como el que se muestra en la figura 8, las muestras diluidas se mezclan con agar fundido y se vierten en placa, algunas colonias quedarán embebidas en la solución y otras crecerán en la superficie, por lo que las colonias superficiales se extenderán y serán más grandes. En el segundo método (extensión en placa), las muestras diluidas se siembran directamente en la superficie de la placa de agar, extendiéndolas con ayuda de un asa de Diralsky de cristal estéril; la suspensión se absorbe en el agar, dejando las células microbianas sobre la superficie. En ambas técnicas las placas se incuban hasta la aparición de las colonias, como en el método de siembra por estría, no existe la seguridad de que las colonias que aparecen en las placas sembradas por extensión o en el agar solidificado sembrado por el método del vertido en placas sean cultivos axénicos hasta que se repita el proceso.

Las dos técnicas de siembra por dilución presentan la ventaja de que permiten obtener un mayor número de colonias aisladas que el método de siembra por estría, por tanto se eligen cuando se ha de seleccionar una cepa a partir de una mezcla con varios tipos de microorganismos.

FIGURA 8 Método de vertido en placa. Para obtener un cultivo axénico mediante este método, (a) hacer diluciones seriadas de la suspensión bacteriana hasta obtener una muestra con sólo unos pocos cientos de bacterias, (b) verter la muestra en un tubo con agar a sobrefusión, mezclar y verter el contenido en una placa Petri. (c) Después de la incubación, se desarrollan colonias en el agar (más pequeñas) y en su superficie (más grandes).

230

Capítulo 3

La siguiente caricatura, muestra lo que ocurre en un cultivo, cuando se tienen en él diferentes bacterias

231

Capítulo 3

3Relación de columnas

Instrucciones: Relaciona la pregunta con la respuesta correcta (esterilización, medios de cultivo, microscopio).

1. Contienen todos los nutrientes necesarios en cantidades apropiadas a los requerimientos específicos de los microorganismos.

(a) Agentes físicos de esterilización.

2. Tienen una composición química desconocida o no definida; se elaboran con ingredientes de naturaleza compleja

(b) Microscopio compuesto.

3. Son aquellos que favorecen el desarrollo de un microorganismo especifico.

(c) Autoclave.

4. Permiten el desarrollo de microorganismos heterótrofos exigentes, son medios químicamente complejos.

(d) Selectivos.

5. Contienen sustancias indicadoras que permiten poner de manifiesto alguna actividad metabólica del microorganismo que es diferente a los demás.

(e) Naturales o complejos.

6. Flameado, incineración, estufa son ejemplos de: (f ) Enriquecido.7. Horno a presión, consiste en una cámara en la

que el aire puede ser sustituido por vapor de agua sometida a presión.

(g) Tornillo micrométrico.

8. Actúan lesionando ácidos nucleidos. Se utiliza en procesos industriales para esterilizar dispositivos quirúrgicos.

(h) Diferenciales.

9. Actúan desnaturalizando proteínas (i) Objetivos.10. Producen aumento de las imágenes de los objetos

y organismos.(j) Medios de cultivo.

11. Mediante el movimiento casi imperceptible que produce al deslizar el tubo o la platina, se logra el enfoque exacto y nítido de la preparación.

(k) Alcoholes.

12. Posee dos sistemas de lentes, uno conocido por objeto y otro llamado ocular, ambos montados en un tubo o cuerpo del microscopio.

(l) Radiaciones ionizantes.

232

Capítulo 3

1.2.2 Selección de muestras para análisis micro bacteriológico

Preparación y dilución de los homogeneizados de alimentos

Los métodos utilizados para el aislamiento y recuento de los microorganismos presentes en los alimentos no líquidos, requieren el tratamiento previo de la muestra para liberar en un medio fluido aquellos microorganismos que pueden estar aprisionados en el interior del alimento o en las superficies secas o gelatinosas. El procedimiento más frecuente empleado con este fin consiste en la utilización de aparatos eléctricos de trituración y mezcla provistos de cuchillas cortantes que pueden girar a gran velocidad (homogeneizadores). De esta forma, se prepara una suspensión homogénea de alimento y microorganismos que permite la preparación de las oportunas diluciones que posteriormente podrán ser utilizadas en diversos métodos de recuento o enumeración. La normalización de este procedimiento inicial es importante por diversas razones. La excesiva velocidad de las cuchillas o la homogeneización demasiado prolongada pueden lesionar las células microbianas, tanto por efecto mecánico como por el calor producido, lo que daría lugar al recuento de un número de gérmenes inferior al real. Por el contrario, una trituración y mezcla insuficientes pueden no liberar todas las bacterias o no conseguir una distribución uniforme de éstas en la suspensión. Para obtener resultados óptimos, es preciso, por tanto, limitar la velocidad de las cuchillas y la duración del tiempo de homogeneización.

Debe tenerse gran cuidado para minimizar el riesgo que presenta la formación de aerosoles cuando se sospecha que el alimento puede contener gérmenes patógenos ya que todos los homogeneizadores mecánicos generan aerosoles.

233

Capítulo 3

1.2.3 Preparación de las muestras

Método 1.

Material y aparatos

1. Homogeneizador de una o dos velocidades, con control por reóstato.

2. Vasos o recipientes de vidrio o de metal, adecuados para el homogeneizador, de 1 litro de capacidad con tapa, resistentes a las temperaturas de esterilización en autoclave. Debe utilizarse un recipiente estéril (esterilizado en autoclave a 121°C durante 15 minutos) para cada muestra de alimento a analizar.

3. Balanza de una capacidad no inferior a 2,500g y de una sensibilidad de 0,1g.

4. Instrumentos para preparar las muestras: cuchillos, tenedores, pinzas, tijeras, cucharas, espátulas, todo ello previamente esterilizado en autoclave o por aire caliente.

5. Pipetas de 1, 10 y 11 ml (de características idénticas a las utilizadas para diluciones de leche).

6. Frigorífico, a 2-5°C.

7. Agua de peptona para diluciones o agua de peptona salina para diluciones; para cada muestra deben esterilizarse en autoclave 450 ml en matraces o frascos y 90 o 99 ml en frascos para dilución de leche o en recipientes similares (blancos de dilución).

Técnica

1. Una vez tomada la muestra debes iniciar el análisis tan pronto como sea posible. La muestra debe refrigerarse a 0-5°C en caso de no ser estudiada inmediatamente después de su llegada al laboratorio. Si la muestra está congelada hay que descongelarla en su envase original (o en el recipiente en el que llegó al laboratorio) durante un tiempo máximo de 18 horas en un frigorífico a 2-5 °C. Si la muestra congelada puede ser fácilmente triturada (como sucede con los helados), no es necesario descongelarla.

2. Tarar el vaso del homogeneizador (debe estar estéril y vacío) y pesar en el 50 ± 0,1 g representativos de la muestra del alimento. Si el contenido del envase no es homogéneo (como sucede, por ejemplo, en un plato pre-cocinado congelado), deberá tomarse una muestra de 50 g a partir de un macerado de todos los

234

Capítulo 3

componentes o se analizarán separadamente cada uno de ellos, según la finalidad del examen.

3. Añade al vaso del homogeneizador 450 ml de agua de peptona para diluciones o de agua de peptona salina para diluciones. De este modo se obtiene una dilución 10-1

4. Homogeneizar el alimento y hacer las diluciones inmediatamente. Comienza la homogeneización con un número bajo de revoluciones y en pocos segundos pasar a muchas revoluciones, o aumentar gradualmente, en pocos segundos, hasta alcanzar las revoluciones máximas. Controla cuidadosamente el tiempo de homogeneización, de forma que no supere los 2 minutos a muchas revoluciones. Espera de 2 a 3 minutos hasta que desaparezca la espuma formada. Hay que tener presente que desde el momento en que se mezclan muestra y diluyente debe evitarse cualquier retraso innecesario.

5. Mide 1 ml de la dilución 10-1 del homogeneizado, evitando la formación de espuma y pásalo a uno de los blancos de dilución conteniendo 99ml de diluyente, o 10 ml a uno con 90 ml. Agita esta dilución y las subsiguientes energéticamente 25 veces en un arco de 30 cm. Repite esta operación utilizando las diluciones progresivamente más elevadas para preparar las diluciones 10-2, 10-3, 10-4, y 10-5 o las necesarias según indique la experiencia para el alimento que se va a analizar.

Método 2

Material y aparatos

1. Picadora mecánica de carne, de tamaño adecuado para utilizar en el laboratorio, provista de una placa cuyos orificios tengan un diámetro que no exceda de 4 mm. Estéril.

2. Homogeneizador que alcance velocidades no inferiores a 8.000 r.p.m. y no superiores a 45.000 r.p.m.

3. Los mismos materiales y aparatos que han sido señalados en el método 1, apartados 2, 3, 4 y 6.

4. Pipetas bacteriológicas de 1ml.

5. Tubos de cultivo para el diluyente de 15-20 ml de capacidad.

6. Agua de peptona para diluciones o agua de peptona salina para diluciones.

Técnica:

1. Después de la toma de muestras, comienza a trabajar tan pronto

235

Capítulo 3

como sea posible. Refrigera la muestra a 0-5°C (siempre que ésta no pueda ser analizada inmediatamente después de su llegada al laboratorio). El análisis de las muestras no congeladas debe iniciarse antes de transcurrida una hora desde el momento de su recepción. Si la muestra está congelada, descongelarla en su envase original (o en el recipiente en que lló al laboratorio) en un frigorífico a 2-5°C e iniciar el análisis tan pronto como sea posible, es decir, una vez conseguida la descongelación completa o cuando esta ha alcanzado un grado tal que permite tomar las submuestras adecuadas (el tiempo máximo de descongelación no debe exceder 18 horas).

2. Si la muestra puede ser cortada y dispersada fácilmente, procede como se indica en el apartado 3; en caso contrario (por ejemplo, carne fresca) la muestra, previamente, debe picarse y mezclarse dos veces utilizando una picadora mecánica.

3. Pesa en el vaso tarado del homogeneizador, con una precisión de 0,1g, al menos 10 g representativos de la muestra total.

4. Añade un volumen de diluyente igual a 9 veces la muestra. Así se obtiene una dilución de 10-1.

5. Hacer funcionar el homogeneizador, según su velocidad, el tiempo suficiente para conseguir un total de 15 000 a 20000 revoluciones. De esta forma, aun con el homogeneizador más lento, la duración del proceso no superará los 2.5 minutos.

6. Mezcla el contenido del vaso o cámara por agitación y pipeta, por duplicado, alícuotas de 1 ml en tubos distintos conteniendo 9 ml de diluyente. Con cada una de las dos series de diluciones lleva a cabo los pasos 7 y 8 que se señalan a continuación.

7. Mezcla cuidadosamente aspirando 10 veces con una pipeta estéril.

8. Transfiere, con la misma pipeta, 1ml a otro tubo de dilución, conteniendo 9 ml de diluyente y mezcla utilizando una nueva pipeta.

9. Repite los pasos 7 y 8 hasta obtener el número necesario de diluciones. La concentración disminuirá 10 veces en cada dilución sucesiva.

236

Capítulo 3

2.1.1 Principios del análisis de alimentos

Métodos generales de análisis microbiológico.

1. Principios de garantía de la calidad microbiológica de los alimentos.

El análisis microbiológico de alimentos no tiene carácter preventivo sino que simplemente es una inspección que permite valorar la carga microbiana. Por tanto, no se puede lograr un aumento de la calidad microbiológica mediante el análisis m sino que lo que hay que hacer es determinar en la industria cuáles son los puntos de riesgo de contaminación o multiplicación microbiana (los llamados Puntos Críticos del proceso) y evitarlos siguiendo un código estricto de Buenas Prácticas de Elaboración y Distribución del alimento (BPE).

La prevención, por tanto, está en evitar manufacturar productos de baja calidad microbiológica y no en comprobar la calidad de los ya elaborados (lo que, por otra parte, presenta una relación coste - beneficio muy baja por la gran cantidad de muestras que es necesario analizar).

En el desarrollo de las BPE hay que hacer un análisis del riesgo, mismo que consiste en determinar el peligro para la salud humana de un factor patógeno presente en un alimento e incluso cómo puede reducirse ese riesgo hasta valores infinitesimales por medios tecnológicos. Este riesgo depende de la DMI (Dosis Mínima Infectiva) del microorganismo y de los valores del mismo que se encuentren en el alimento; asimismo hay que valorar la carga inicial de microorganismos en cada una de las raciones del alimento y el número de raciones o partes consumidas por la población en un determinado tiempo.

La letalidad del tratamiento a aplicar viene dada por la fórmula l = log10(N0/Nc) donde Nc son los valores aceptables del microorganismo a controlar y N0 la carga microbiana inicial para dicho microorganismo.

Aplicando estas BPE las oscilaciones en la calidad microbiológica del producto disminuyen y el análisis microbiológico es más consistente puesto que permite detectar alejamientos de las BPE.

Unidad 2 Aplicación de métodos de análisis microbiológicos a los alimentos

RAP 2.1 Identifica los microorganismos presentes en los alimentos

de acuerdo con sus características para su evaluación en los

procesos de transformación

237

Capítulo 3

2. Generalidades sobre la toma de muestras y el análisis microbiológico de los productos finales.

a. Principios ecológicos: Es necesario considerar la distribución desigual de los microorganismos en los alimentos, lo que hace necesario seguir un esquema de toma de muestras para obtener resultados representativos.

El número de criterios utilizados a la hora de juzgar la calidad microbiológica de los alimentos debe limitarse al mínimo necesario para así poder aumentar el número de análisis.

Los criterios de análisis aplicados han de ser específicos de cada alimento porque son diferentes los microorganismos patógenos y alterantes de cada tipo de alimento.

b. Fundamentos de los procedimientos analíticos:

b.1. Heterogeneidad de la presencia de microorganismos en los alimentos: El factor más importante en el análisis es el muestreo, que incluye: (a) evaluación de la muestra necesaria para evitar la distorsión producida por los microorganismos que se encuentran en diferentes partes de las superficies, por ejemplo de las canales o de las máquinas, sistemas de alimentos heterogéneos (ensaladas, platos congelados, etc.); (b) determinación del modo óptimo de remoción del microorganismo de la muestra o lugar de muestreo y (c) la evitación de la contaminación ambiental durante la toma o transporte de muestras.

b.2. Transporte de muestras: Es importante evitar que durante el transporte de las muestras se produzca: (a) multiplicación de los microorganismos presentes y (b) inactivación de algún microorganismo.

En general es conveniente hacer el transporte a temperaturas del entorne de 0º C por un tiempo no superior a las 24 horas, excepto en el caso de gérmenes termótrofos.

b.3. Confianza en los procedimientos: Normalmente es necesario detectar bacterias que suponen entre 10-4 y 10-7 de la flora normal del alimento. Es necesario utilizar medios selectivos para detectar estos microorganismos presentes en proporciones tan bajas.

Como norma general conviene probar experimentalmente los medios usados para determinar su selectividad y su productividad; así como

238

Capítulo 3

no debe usarse un medio diseñado para un producto en otro producto diferente porque las condiciones ecológicas pueden ser diferentes dando lugar a una distorsión de los resultados.

b.4. Daño o lesión subletal: Tratamientos tecnológicos pueden producir daños subletales en los microorganismos que no pueden, en esas condiciones, ser sometidos rigurosamente a medios selectivos. Son necesarios medios de recuperación en los que hay que considerar: (a) el tipo de microorganismo a recuperar (G+, G-, hongo...), (b) el carácter y la intensidad del daño infligido, (c) el tipo de alimento en el que esté el microorganismo y (d) el medio selectivo final.

Una vez considerado esto puede decidirse el tratamiento a seguir. De una forma general, hay dos tipos de tratamiento de recuperación: en líquido (2 h. 25º en agua peptona) o en sólido (>6 h. en agua LB o similar, incubando luego 4 - 6 h. a 25º C) seguido del tratamiento selectivo (siembra en medio selectivo o recubrimiento con agar blando selectivo).

b.5. Evaluación sistemática de los medios de cultivo: Dada la variabilidad debida a pequeños errores en la preparación de los medios de cultivo, tanto los generales como los selectivos, es necesario hacer controles periódicos que permitan comprobar que, tanto las bacterias buscadas crecen incluso a partir de células aisladas (colonias aisladas) como que las bacterias de la flora general son satisfactoriamente inhibidas (no crecen salvo cuando se siembra un gran volumen). Este tipo de control de los medios de cultivo se denomina ecométrico.

c. Necesidad de valores de referencia.

Es necesario comparar los resultados con valores microbiológicos de referencia. Estos valores no son formulaciones teóricas de la carga microbiana aceptable, sino los valores obtenidos cuando la producción del alimento se ha ajustado a las BPE (Buenas Prácticas de Elaboración).

La Microbiología de alimentos puede evaluar el riesgo asociado a estos valores de referencia y cuantificar los valores asociados a un alimento concreto para medir su alejamiento de la referencia (y por tanto de las BPE).

3. Muestreo.

El muestreo consiste en separar una serie de muestras representativas del lote para someterlas al análisis microbiológico.

239

Capítulo 3

a. Muestreo único:

Cuando hay que hacer un muestreo de una partida única de alimento, hay que considerar que los datos de mayor importancia los proporcionan las normas de elaboración y conservación del alimento. Esto es especialmente importante en partidas de alimentos importados, sobre todo en los enlatados.

Ningún muestreo único puede dar una garantía total de calidad microbiológica del alimento; si se analizan 30 muestras de una partida suficientemente grande y no aparece ninguna en malas condiciones microbiológicas, existe una probabilidad razonable de que el 10% del lote sea microbiológicamente defectuoso.

Como norma general, si se trata de un lote desconocido es conveniente analizar un número de muestras equivalente al 1% si el lote es grande y al 10% si es pequeño (estos valores hay que adecuarlos a las condiciones reales).

Cuando se analiza una muestra única el mejor criterio de seguimiento son las especificaciones del fabricante. Las muestras únicas están siempre sometidas a una gran probabilidad de falsos negativos.

b. Análisis repetido.

Se pueden definir dos tipos de riesgo microbiológico: (a) el riesgo del consumidor: probabilidad de aceptación de lotes subestándar y (b) el riesgo del fabricante: probabilidad de rechazo de lotes subestándar.

Un sistema de muestras basado en el análisis de 10 muestras al azar y rechazo del lote cuando se detecte una defectuosa obligará al fabricante a establecer medidas de seguridad suficientes para proteger adecuadamente al consumidor.

c. Planes de muestreo de tres categorías.

Se aceptan con condiciones algunos alimentos que sobrepasen la norma microbiológica establecida conforme a los valores microbiológicos de referencia. Clase: aceptable, grado intermedio, inaceptable. [En aquellos casos en que el obtener valores más altos que los de referencia no hace inaceptable el alimento].

d. Toma de muestras representativas.

Una vez decidido el número de muestras que hay que tomar, han de seleccionarse éstas de forma estadística y representativamente utilizando tablas de número al azar. Dentro de cada unidad hay que tomar muestras

240

Capítulo 3

representativas de todos los constituyentes del alimento, para ello se debe homogeneizar la muestra usando batidoras o stomacher.

4. Utilización de los microorganismos como marcadores (índices e indicadores).

a. Introducción histórica, terminología y bases de su utilización.

Históricamente, desde hace un siglo se estudia la detección de E. coli y posteriormente, el grupo coli-aerogenes (entero bacteriáceas) como índice de contaminación final en lugar de investigar la presencia de Salmonella typhi.

b. Terminología

Microorganismo índice: Aquel cuya presencia alerta sobre la posible presencia de un microorganismo patógeno relacionado ecológicamente con él. (Ej.: E. colí índice de S. typhi).

Microorganismo indicador: Aquel cuyo número indica un tratamiento inadecuado o una contaminación posterior del alimento analizado.

Un microorganismo dado puede actuar como índice e indicador simultáneamente, incluso en un mismo alimento. A pesar de que actualmente es posible detectar casi cualquier tipo de microorganismo patógeno, se siguen llevando a cabo análisis de microorganismo determinados como marcadores por razones de economía, rapidez y sensibilidad.

Los principales marcadores son: grupo coli-aerogenes, E. coli, y estreptococos del grupo D de Lancefield.

La siguiente figura 9, muestra el concepto estadístico de una muestra y su relación con la

población que abarca todos los tipos, marcas y unidades de un alimento, aquí la pobla-ción describe el conjunto de elementos a partir de los cuales se escoge un subconjunto de los mismos, para su análisis. Por lo general, la población de interés llega a ser muy grande, de ahí que sea considerada como infinita en relación con el tamaño del subconjunto que se debe seleccionar. En la figura 9, la población consiste en todas las clases de zanahorias comúnmente consumidas por los individuos, se puede observar que los cultivos experimentales de zanahorias se encuentran fuera de la población, pero son parte del universo mayor de todas las zanahorias

241

Capítulo 3

2.1.2 Clasificación de los microorganismos

Los microorganismos como los que se muestran en la figura 10, varían en cuanto a su susceptibilidad de los métodos de desinfección y esterilización en función de su constitución.

Clasificación de microorganismos de acuerdo a su resistencia (en orden descendente):

1. Priones.

2. Esporas bacterianas.

3. Mycobacterias.

4. Virus no lipídicos.

5. Hongos.

6. Bacterias vegetativas.

7. Virus lipídicos.

Los priones parecen ser las formas más resistentes, pues para su inactivación necesitan altas temperaturas y periodos prolongados de esterilización (aproximadamente de 134-138°C por 18 minutos).

Figura 9.

Figura 10.

242

Capítulo 3

Recuerda que a mayor número se necesita más tiempo de exposición para inactivar a una población, esto se muestra en la figura 11.

Formas básicas de las bacterias

Cocos

En este grupo se ubican los micrococos, estos aparecen aislados y dispersos tras la división celular, mientras que los diplococos aparecen por pares, los estreptococos tienden a unirse formando cadenas y los estafilococos aparecen en

grupos irregulares, a veces de gran tamaño, esto se muestra en la siguiente figura 12.

Forma

División a lo largo del mismo plano, formando

cadenas cortas.

División a lo largo de

2 planos diferentes: Tétradas.

División a lo largo de 3 planos.

2 cocos juntos: Diplococos.

4 - 20 en cadenas: Estreptococos.

Bacilos.

Son grandes variaciones morfológicas: fusiformes, estreptobacilos, cocobacilos, estos se muestran en la figura 13.

Forma de vara: se llaman Bacilos.

Dos bacilos juntos: Diplobacilos.

Cadenas de bacilos:

Estreptobacilos.

Empalizadas, Bacilos lado con lado o en figuras

en X, V o Y.

Forma espiral rígida se llama: Espirilo.Si la espiral es flexible y ondulada se

llama: Espiroqueta.

Utilizamos el término Pleomorfismo para referirnos a la adopción de diferentes formas en una misma especie.

Figura 11.

Figura 12.

Figura 13.

Figura 14.

EspiralesComo los Treponemas y las borrelias, como las que se muestran en la figura 14

243

Capítulo 3

2.1.3 Importancia de la calidad microbiológica en los alimentos

Los microorganismos como agentes de deterioro de alimentos.

Alimento deteriorado: Aquel dañado por agentes microbianos, químicos o físicos de forma que es inaceptable para el consumo humano.

Aproximadamente el 20% de las frutas y verduras recolectadas se pierden por deterioro microbiano producido por alguna de las 250 enfermedades de mercado.

Los agentes causantes de deterioro pueden ser bacterias, mohos y levaduras; siendo bacterias y mohos lo más importantes.

Las carnes son los alimentos más fácilmente deteriorables. Durante dicho proceso se va seleccionando una población o tipo de microorganismos predominante, la variedad inicial indica poco deterioro y refleja las poblaciones iniciales.

•

244

Capítulo 3

2.1.4 Origen de la contaminación microbiana en los alimentos

Las bacterias en el alimento (por ejemplo, las aves) afectan la conversión alimenticia, la ganancia de peso, la mortalidad, la producción de huevos, el tamaño del huevo, porcentaje de incurabilidad y la habilidad del ave a responder a las vacunas. De este modo, el control de la contaminación microbiana en el alimento puede dar ventaja económica al productor. Por tal motivo resulta importante el tema de la contaminación microbiana para el productor, pues ésta tiene un impacto en la alimentación humana y en la productividad animal, sobretodo porque el alimento puede ser un vector para la transmisión de diversas enfermedades como la Salmonella. Debido a su efecto potencial en la salud humana, muchos países han aplicado regulaciones que requieren que el alimento animal sea “negativo en Salmonella”.

La presencia de otros contaminantes microbianos (enterobacterias) en el alimento es regulada también en países europeos.

Los contaminantes microbianos en el alimento pueden afectar el desarrollo animal.

Fuentes de contaminación microbiana

Contaminación de ingredientes

Microorganismos en el alimento pueden provenir de ingredientes contaminados o son el resultado de la contaminación dentro de la planta de alimento o de la granja. En la mayoría de las plantas de alimento, los ingredientes de origen animal se consideran la fuente mayor de contaminación bacteriana. Este error se basa en estudios realizados entre 1960 y 1970, los cuales informaron que el riesgo de Salmonella en ingredientes proteicos de origen animal eran más altos (33 – 87% incidencia) que en oleaginosas y cereales (<10%). Estudios más recientes que no han atraído mucho la atención, indican que la incidencia de Salmonella en oleaginosas (36 – 36.7%) era semejante a los ingredientes proteicos de origen animal. Otros ingredientes que a menudo son dejados de lado respecto a la contaminación de Salmonella es el afrecho de trigo, los estudios de campo han indicado que la frecuencia de este microorganismo en el afrecho puede llegar hasta 75%.

Además de la Salmonella otros tipos de microorganismos que afectan el desarrollo del ave también pueden estar presentes en el alimento, aunque el tipo y el nivel de los mismos varían entre los ingredientes y entre los proveedores de ingredientes. Por ejemplo, el nivel de humedad, el porcentaje

245

Capítulo 3

de granos rotos y partidos y el porcentaje de finos son los factores más importantes para evaluar la calidad del cereal; el crecimiento de hongos ocurre más rápido en granos con humedad alta y cinco veces más en granos partidos que en granos enteros. La humedad es también considerada el factor más importante para la multiplicación de bacterias. Por otro lado se ha observado que granos de cereal y alimento con alta humedad tienen niveles de bacterias y hongos más altos de lo normal, esto es porque a veces el cereal está contaminado con enterobacteriaceae más a menudo que ingredientes proteínicos de origen animal.

Por otro lado se ha observado que granos de cereal y alimento con alta humedad tienen niveles de bacterias y hongos más altos de lo normal, esto es porque a veces el cereal está contaminado con enterobacteriaceae más a menudo que ingredientes proteínicos de origen animal, esto se muestra en la figura 15, en donde se observa cómo se puede llevar a cabo la transferencia de bacterias de un alimento a otro

Contaminación en la planta de alimento:

En la planta de alimento, los ingredientes pueden ser contaminados en el área de recibo debido a la contaminación con otros ingredientes. La contaminación del polvo parece ser la mayor fuente de contaminación con Salmonella en el alimento con una incidencia de 10% a 50%. Las partículas de polvo tienen una superficie más grande con relación a su peso que en el alimento o los ingredientes y son más propensos a absorber la humedad ambiental. El contenido alto de humedad en las partículas de polvo mantiene el crecimiento de los hongos, las bacterias y Salmonella.

En las plantas que producen alimento en polvo (no técnicamente tratadas), la calidad del ingrediente tiene influencia mayor en el nivel de contaminación microbiana en el alimento final. El uso de tratamiento térmico (peletización, expansión, extruido) reduce la cantidad de hongos y bacterias en el alimento. La eficacia del tratamiento térmico en reducir la contaminación microbiana en el alimento depende del tiempo, temperatura, humedad del alimento y la calidad del vapor.

Figura 15.

246

Capítulo 3

Se debe tomar en cuenta que el tratamiento térmico del alimento no previene la recontaminación durante el manejo, almacenaje o transporte; el alimento puede descontaminares con los residuos presentes en el enfriador de pellets, en las correas de transporte, en los elevadores, en los silos de almacenaje y en los camiones antes de que el alimento llegue a la granja. Los insectos, roedores y aves silvestres son otros medios, por el cual el alimento puede recontaminarse antes de que llegue a la granja.

Controlando la contaminación microbiana.

La calidad microbiana del alimento entregado a la granja puede cambiar debido a variaciones en los ingredientes, condiciones de almacenaje, formulación de la dieta y cambios o variaciones durante la fabricación del alimento. Para tener en cuenta los efectos potenciales de tales cambios en la calidad del alimento se debe realizar un estudio preliminar, la información del mismo se puede usar para determinar y evaluar qué se necesita para implementar el programa de control de calidad y en la fabricación del alimento. El primer paso es conducir un estudio preparatorio para determinar cuáles microorganismos en el alimento son considerados de importancia económica en esta operación, una vez que se ha decidido se puede establecer un programa de rutina con controles adecuados para incluir este riesgo. Los pasos requeridos para el desarrollo de este programa de rutina incluyen:

1. Determinar en qué lugar las muestras van a ser tomadas.

2. Seleccionar un microorganismo de interés.

3. Diseñar un programa de muestreo.

4. Estandarizar el procedimiento para la preparación de las muestras.

5. Seleccionar métodos confiables del laboratorio.|

Lugar de muestreo: Una de las partes más difíciles para desarrollar un programa de control de contaminantes microbiológicos, es la decisión del lugar dónde las muestras deben ser tomadas.

Hay muchos lugares críticos de control en el proceso de fabricación y transporte de alimentos que afecta la higiene del alimento, por eso es mejor un empezar en el lugar del proceso de producción y obtener los datos suficientes para crear la información inicial; a partir de lo anterior es posible

247

Capítulo 3

decidir el siguiente paso en el muestreo.

La zona de desembarque o entrega del alimento es probablemente el lugar más lógico para empezar el control porque es el último lugar donde la planta tiene el control del alimento y refleja el efecto combinado de la calidad de los ingredientes y del proceso de fabricación del alimento. Si una compañía empieza el programa de control en la granja, ellos no sabrán si el problema se relaciona con la granja, el transporte o a la fábrica de alimento. Si los datos de la zona de desembarque son adecuados, el programa de control podría ser expandido hacia la granja. Si los datos no son adecuados, el productor debe considerar controlar otros lugares críticos en la planta de alimento.

Selección de un microorganismo de interés (indicador): El alimento es reconocido como un vector mayor en la transmisión de Salmonella al animal y la mayoría de los productores de alimento analizan frecuentemente su producto dada la incidencia de este microorganismo sin embargo, el detectarlo presenta varios desafíos primero, el nivel de Salmonella en el alimento es generalmente bajo (2-4 ufc/100 gr de alimento) y su distribución en el alimento no es uniforme, lo que a menudo puede sugerir al productor que el alimento no tiene Salmonella, segundo, la Salmonella en los ingredientes y en el alimento está generalmente en un estado de debilitación o lesionados. El método microbiológico utilizado para recuperarla presenta problemas adicionales para su detección. Como resultado de estos desafíos, muchos productores utilizan las enterobacterias como el organismo indicador de Salmonella; esta decisión se toma en base a que las Enterobacteriaceae es un grupo de bacterias gram-negativas que no producen esporas, en esta familia de bacterias se incluyen: la Salmonella, Escherichia coli, Enterobacteriaceae, Shigella, Klebsiella, Yersinia, Serratia, Citrobacter, Proteus, Edwardsiella, Erwinia, Hafnia, Providencia y Morganella. Muchas de estas bacterias pueden colonizar el tracto intestinal y afectar el desarrollo del animal. En 1963, Mossel et al sugirieron que las Enterobacteriaceae fueran utilizadas como un organismo indicador para detectar la presencia de Salmonella en los alimentos. Debido a que las enterobacterias están mejor distribuidas uniformemente en el alimento y el procedimiento microbiológico para enumerarlas es menos complicado que el análisis para detectar Salmonella (2 días en lugar de 4-7), el productor tiene otro método útil para evaluar la higiene del alimento. Los niveles críticos de enterobactiriaceae a los cuales se tienen que tomar acciones aún no ha sido determinado para alimentos o ingredientes. En 1992, la EEC decretó

248

Capítulo 3

la Directiva de Bali para Proteínas Animales Importadas, en el cual se estableció que cinco muestras de 25g deben ser analizadas para determinar el nivel de enterobacterias. Dos de las muestras podrían contener hasta 300 cfu/gr de enterobacterias, sin embargo las otras tres muestras deberán tener menos de 10 cfu/gr. En los países bajos, los niveles de acción se han determinado para alimento paletizado o tratado térmicamente. En el alimento para reproductoras el máximo nivel de enterobacteria es 100 ufc/gr con el objetivo de llegar a 0 en otro tipo de alimento paletizado, el nivel de acción es 1000 ufc/gr con el objetivo de llegar a < 100 ufc/gr. Ningún nivel de acción se ha propuesto para alimento no paletizado.

Algunos productores han escogido controlar el nivel de otros microorganismos comúnmente encontrados en los ingredientes y alimentos terminados. Esto puede incluir el analizar por hongos, levadura, bacterias coniformes, E. coli, Estreptococo, Estafilococo y Clostridium en los ingredientes y alimentos terminados. La razón para este control adicional puede ser: 1) una tentativa para reducir el riesgo de hongos (Cándida) e infecciones bacterianas debidas a la contaminación del alimento; 2) prevenir de putrefacción de los granos o el alimento y la formación de micotoxinas debidas al crecimiento de hongos.

Frecuencia de muestreo: El tomar muestras de los ingredientes y del alimento terminado puede ser uno de los lugares más críticos en el sistema de higiene del alimento. Es importante tener en cuenta que la contaminación

microbiana o la presencia de micotoxinas en los alimentos o en los ingredientes casi nunca es homogénea. De igual manera debes de recordar que el transporte de los ingredientes o alimentos pueden causar que las partículas se segreguen debido a diferencias en su tamaño o peso. Estos dos factores influyen mucho en el resultado de los análisis. El muestreo puede abarcar de 80-90% del error en la detección de contaminantes microbianos (la preparación de la muestra abarca 8-10% del error analítico). El comprender la importancia de la adquisición apropiada de la muestra y la preparación de la misma es esencial porque los resultados de los análisis se utilizan para identificar los lugares críticos necesarios para controlar y para mejorar la higiene del alimento.

Los contaminantes microbianos no se pueden distribuir uniformemente en el alimento por ello algunos investigadores realizaron un estudio para determinar la uniformidad de aflatoxina dentro de los lotes

249

Capítulo 3

de maíz que contenían 88 y 145 ppb de aflatoxina. Los granos de maíz que escogieron aleatoriamente de cada lote (200 granos por lote) y se analizaron. Observaron que toda la aflatoxina se concentró en sólo 7 de los granos, los restantes 193 granos no tuvieron aflatoxina. Ahora, considera las probabilidades de obtener una muestra representativa cuando 100% de la toxina se distribuye en sólo 3.5% de los granos de maíz por lo que es posible que la persona a cargo del control de calidad pueda juzgar en forma incorrecta la severidad del problema, pues la distribución de los agentes microbianos en los ingredientes y en el alimento no es uniforme.

Hay varios métodos de muestreo que se pueden usar para contrarrestar la distribución no uniforme de microorganismos en ingredientes y alimentos incluyendo: muestreo aleatorio, muestreo aleatorio estratificado y muestreo sistemático. El muestreo aleatorio implica tomar una sola muestra del alimento que represente cada lote; aunque el muestreo aleatorio sea el método más rápido, es el de menos precisión y exactitud. La muestra aleatoria estratificada es cuando varias muestras de alimento son tomadas

de un sólo lote que se combinan para obtener una composición utilizada en los análisis. El tercer método para tomar muestras es el sistemático o secuencial, el cual implica que las muestras se obtengan cuando el alimento o ingrediente esta siendo transportado para su almacenaje, al camión de transporte o en ruta para otro proceso de manufactura. Las muestras son tomadas a tiempos determinados y luego se combinan para hacer el análisis. El tamaño de la muestra recomendado es 500-1000 g para alimentos terminados y 1000-2000 g para ingredientes.

Las muestras que se toman para el análisis microbiológico, tal como Salmonella, se deben hacer asépticamente, si es posible debido a que la prueba usada para detectar dicho microorganismo es muy sensitiva y el polvo y residuos en el equipo de colección pueden contaminar la muestra. Es recomendable que la persona que tome las muestras use guantes estériles y utilice contenedores estériles para la colección y almacenamiento de las muestras.

Las muestras se deben almacenar en temperaturas apropiadas (20.25°C) y ser transportadas al laboratorio en forma continua. Las muestras deben ser protegidas de humedad, luz, calor y cambios extremos de temperatura para asegurar que la muestra no cambie físicamente, nutricionalmente ni microbiológicamente.

250

Capítulo 3

Cuando las muestras llegan al laboratorio para ser analizadas se hace una selección pues no todas sirven para el fin solicitado, de ahí que buenas prácticas de laboratorio sugieren que la muestra se muela hasta obtener un polvo fino antes de hacer los análisis.

Para obtener una prueba reproducible y confiable es esencial obtener una muestra con partículas finas y de tamaño uniforme antes de hacer los análisis. Si la muestra utilizada para el análisis consiste principalmente de partículas grandes, es posible que la Salmonella no se pueda detectar aunque esté presente.

Análisis: Muchos métodos se han utilizado para enumerar microorganismos en ingredientes y alimentos, incluyendo métodos que se desarrollaron principalmente para alimentos para humanos. Se debe saber que los alimentos para animales y humanos son dramáticamente diferentes. Por ejemplo, la Salmonella en el alimento está a menudo presente en forma dañada que requiere un proceso de recuperación o resucitación (pre-enriquecimiento) lo cual no es utilizado en alimentos humanos. Segundo, el alimento contiene generalmente niveles bajos de Salmonella (2-4 ufc/100gr) así como varios niveles de otras bacterias, estas dificultades pueden competir con Salmonella en los procedimientos microbiológicos y enmascarar su detección. Estas dificultades se deben considerar al escoger el procedimiento analítico.

Los microorganismos en el alimento no se han enfocado en la recuperación de bacterias dañadas.

251

Capítulo 3

2.1.5 Microorganismos patógenos causantes de toxiinfecciones

Bacterias productoras de enfermedades transmitidas por los alimentos.

Los alimentos pre-cocidos o listos para consumir no deben contener salmonelas, pero algunos alimentos naturales como las carnes, presentan a veces una contaminación inevitable por estos microorganismos que normalmente son inactivados por los procesos de preparación culinaria (las carnes frescas son a veces el origen de la contaminación por salmonelas de los alimentos no cocinados o preparados). Las bacterias producen enfermedades gastroentéricas por dos mecanismos patogénicos distintos: elaboración de enterotoxinas en la luz intestinal (mecanismo enterotoxigénico) o penetración a través de las capa epitelial de la pared intestinal (mecanismo invasivo). En algunas infecciones, las bacterias actúan por ambos mecanismos y en otras solamente por uno de ellos. Así, los síntomas clínicos del cólera son debidos exclusivamente a una enterotoxina, mientras que los efectos patógenos de la mayoría de las salmonelas se producen por penetración e invasión de la mucosa intestinal.

SALMONELLAS.

Cuadro clínico y epidemiología.

Con respecto a los síntomas clínicos, modo de difusión y patogenia, las salmonelosis pueden ser convenientemente divididas en dos grupos principales: (1) las fiebres tifoideas y paratifoideas, y (2) las infecciones entéricas producidas por las otras salmonelas. Esta división es utilizada por la OMS en su sistema de estadísticas sanitarias.

Los dos grupos señalados difieren en aspectos importantes las fiebres tifo-paratíficas afectan a los primates (hombre y chimpancé) prácticamente de modo exclusivo. Su contagio se realiza por los alimentos y el agua, así como por contacto directo. El cuadro clínico de la fiebre tifoidea se caracteriza por fiebre continuada y ausencia de gastroenteritis.

La puerta de entrada de las salmonelas, es casi exclusivamente por la vía oral. La infección se transmite por las excretas, principalmente por las heces pero también por la orina.

Prácticamente todos los alimentos de origen animal pueden

252

Capítulo 3

ser vehículo de transmisión de salmonelas al hombre, pues éstos pueden contaminarse por excretores humanos en cualquier fase de los procesos de manipulación, desde las materias primas a la preparación del alimento en la cocina las salmonelas pueden ser transportadas por los alimentos de origen vegetal tales como los cereales y los frutos del cocotero, su bacteria se muestra en la figura 16.

SHIGELAS.

Las shigelas no se encuentran inicialmente en los alimentos. No obstante, determinan brotes de enterocolitis (shigelosis) y se transmiten a través de los alimentos o del agua contaminados por excretores humanos, por tal motivo la shigelosis es una enfermedad humana.

El contagio se produce generalmente por la vía fecal-oral de persona a persona, por las manos o los objetos contaminados. A veces el vehículos de difusión de la enfermedad son los alimentos y el agua por lo que las shigelas son invasivas y penetran a través de la mucosa intestinal.

Las shigelas son sensibles a una serie de antibióticos sin embargo, resulta difícil determinar la existencia de shigelas directamente de los alimentos pero es más fácil demostrar su presencia en muestras clínicas.

El modo de difusión de estos gérmenes por los alimentos ha sido muy poco estudiado. El agua y la leche son los alimentos más comúnmente contaminados , frecuentemente a partir de casos activos o de portadores han sido también responsables de esta infección los vegetales, tales como la lechuga y las fresas. Las shigelas sobreviven por más tiempo cuando las temperaturas de mantenimiento de los alimentos son inferiores a 25°C, un ejemplo de esta bacteria se muestra en la figura 17.

Figura 16.

Figura 17.

253

Capítulo 3

ESCHERICHIA COLI ENTEROPATÓGENO (ECE).

Existen dos formas de esta infección diferenciables en cierto grado clínicamente. La primera, producida por cepas toxigénicas, se caracteriza por perdida excesiva de fluidos debido a una profusa diarrea (es el “síndrome que recuerda el cólera”). La segunda forma, producida por cepas invasoras, determina un síndrome que se parece mucho a la disentería (es el “síndrome parecido a la disentería”). Existen también formas de la enfermedad en las que se entremezclan estos dos cuadros clínicos. El periodo de incubación es variable aproximadamente de 6-36 horas.

Las cepas de E. Coli producen enfermedades no solamente en el hombre, sino también en algunos animales domésticos, entre ellos, terneros, cerdos, aves y corderos.

De los brotes de infección por ECE han sido responsables una serie diversa de alimentos: sucedáneo de café “ohagi”, carne cocida y salsa, carne de oveja asada, carne de cerdo y de pollo, queso, jamón y empanadas. La presencia en los alimentos de E. Coli Enteropatógeno aun en pequeño número – sobretodo en alimentos infantiles- pone de manifiesto la existencia de un riesgo para la salud pública tan importante como la presencia de salmonelas, la figura 18, muestra la bacteria de E. Coli Enteropatógeno

Vibrio parahemoliticus.

Vibrio parahaemoliticus es un microorganismo productor de una intoxicación alimentaría determinada por el consumo de pescado y moluscos crudos.

La enfermedad se presenta principalmente en los meses de verano. El periodo de incubación varia de 2 a 48 horas, éste comienza, por lo general, con dolor epigástrico violento, acompañado de nauseas, vómitos y diarrea, casi siempre hay fiebre ligera y dolores de cabeza.

Estas especies de microorganismos se han encontrado frecuentemente en aguas costeras y de estuario en alimentos de origen marino del Japón y , más recientemente, en muestras de agua de estuario y de pescado procedentes de varias partes del mundo, la figura 19, muestra la bacteria de vibrio parahaemoliticus.

Figura 18.

Figura 19.

254

Capítulo 3

VIBRIO CHOLERAE.

Cuando los alimentos o el agua están muy contaminados con V. Cholerae , pueden darse brotes explosivos. Los alimentos se contaminan de varios modos: (1) por utilizar las aguas residuales como fertilizantes de vegetales, tales como lechuga y escarola, que se consumen normalmente crudos o insuficientemente cocidos, (2) por usar agua contaminada en bebidas frías y en mezclas de alimentos no cocidos, (3) por utilizar agua para lavar las frutas y vegetales que luego van a consumirse sin cocer (4) por recolectar o recoger el pescado y los moluscos criados en aguas contaminadas, (5) por almacenar alimentos en recipientes contaminados, (6) por rociar o refrescar los alimentos con agua contaminada, (7) por exposición de los alimentos a las moscas, y (8) por manipular los alimentos con las manos sucias. V. Cholerae puede sobrevivir en los alimentos y en el agua el tiempo suficiente para transmitir la enfermedad, esta bacteria se muestra en la figura 20.

Vías de transmisión de microorganismos

Toxiinfecciones alimentarias

Agua o alimentos contaminados

Bacterianas

Infecciones

Intoxicaciones

SalmonelosisInfecciones por diferentes E. Coli

Fiebre tifoidea por S. typhiCólera causado por Virus cholerae

Staph. AureusBotulismo C. Botulinum

Víricas

Virus de gastroenteritis viral agudaRotavirusHepatitis APolio

Patógeno generalmen-te de tipo gastrointestinal

Patógenos vehiculizados por:Comida HecesManos Moscas

Figura 20.

255

Capítulo 3

2.2 RAP Realiza los análisis microbiológicos a los alimentos de acuerdo con las especificaciones técnicas para determinar la calidad de los mismos

2.2.1 Análisis microbiológico de los alimentos

La presencia de microorganismos en los alimentos no significa necesariamente un peligro para el consumidor o una calidad inferior de estos productos. En realidad, si se exceptúa el reducido número de productos esterilizados, cada bocado de alimento contiene levaduras inocuas, mohos, bacterias, y otros microorganismos. La mayor parte de los alimentos se convierten en potencialmente peligrosos para el consumidor sólo después de que han sido violados los principios de higiene, limpieza y desinfección. Si los alimentos han estado sometidos a condiciones que pudieran haber permitido la llegada a los mismos y/o la multiplicación de agentes infecciosos o toxigénicos pueden constituirse en vehículo de transmisión de enfermedades, tales como la salmonelosis o loa intoxicación estafilococica. La puesta en evidencia de estos riesgos se basa en el examen de muestras de alimentos, como se puede observar en la figura 21, lo cual permite la búsqueda de los propios agentes causales o indicadores de una contaminación no admisible.

El examen microbiológico rutinario de los alimentos para detectar en ellos toda una serie numerosa de microorganismos patógenos y de sus toxinas no es practicable en la mayoría de los laboratorios. Sin embargo, es imperativo realizar los análisis microbiológicos de rutina correspondientes siempre y cuando la información epidemiológica o de otro tipo de la cual se disponga, sugiera o haga pensar en la presencia de un agente patógeno específico en un determinado alimento. El microbiólogo de los alimentos no dispone aun de técnicas fiables que le permitan poner de manifiesto la presencia en los alimentos de ciertos agentes de enfermedades transmitidas por esta vía, como ocurre con el virus de la

Figura 21.

256

Capítulo 3

hepatitis infecciosa. Para otras infecciones contraídas por el consumo de alimentos o por el agua ingerida, tales como la shigelosis, los métodos de laboratorio no ofrecen suficiente confianza, especialmente cuando los agentes patógenos están en número escaso o se encuentran distribuidos de modo desigual en alimentos que, por otra parte, contienen gran número de microorganismos saprofitos . Aun en los casos en los que se cuenta con métodos sensibles, algunos laboratorios pueden no disponer de las facilidades y capacidades técnicas precisas para llevar a cabo estas pruebas. Tales pruebas han determinado la amplia utilización de grupos (o especies) de microorganismos, cuya enumeración o recuento se utiliza con mayor facilidad y cuya presencia en los alimentos (en determinado número) indica que estos productos estuvieron expuestos a condiciones que pudieran haber introducido organismos peligrosos y/o permitido la multiplicación de especies infecciosas o toxigénicas. Los grupos o especies utilizadas con estos fines se denominan microorganismos “indicadores”, y sirven para evaluar tanto la seguridad que ofrecen los alimentos en cuanto a microorganismos y sus toxinas como su calidad microbiológica.

Los microorganismos indicadores se han utilizado con varios fines, sin embargo nos preocuparemos brevemente de las bases en las que se fundamenta su uso y de la interpretación de su significado en los diversos alimentos. En primer lugar, se discuten los indicadores de uso más universal, pero el orden en que son presentados no refleja necesariamente su valor relativo.

El principal objetivo de la utilización de bacterias como indicadores de prácticas no sanitarias es revelar defectos de tratamiento que llevan consigo un peligro potencial, peligro que no esta necesariamente presente en la muestra particular examinada, pero que es probable pueda encontrarse en muestras paralelas.

Un estudio detallado del análisis microscópico de los alimentos esta fuera de los objetivos de este libro. Sin embargo, tales análisis son realizados frecuentemente para detectar la presencia en los alimentos de suciedades, objetos extraños y microorganismos que puedan indicar exposición del producto a condiciones no sanitarias. En otras palabras, la presencia de partículas de suciedad, partes de insectos, pelos, excretas de roedores o de gran número de microorganismos se consideran a menudo como presunta evidencia de que el alimento puede contener también contaminantes infecciosos o tóxicos.

257

Capítulo 3

Microorganismos patógenos causantes de toxoinfecciones

Es importante tener en cuenta que existen diferentes criterios para clasificar a los microorganismos de acuerdo a las alteraciones que pueden causar en los alimentos o en la salud de los consumidores, con base a ello se ha desarrollado la siguiente clasificación:

• Microorganismos alerta: No deben exceder los límites permitidos establecidos en las normas. Ejemplos: mesófilos aerobios, hongos y levaduras, psicrófilos y termófilos.

• Microorganismos indicadores de higiene: No deben estar presentes por encima de los límites permitidos de acuerdo al tipo de alimentos. Ejemplo: coliformes totales, E. Coli.

• Microorganismos imperativos (patógenos): Deben estar ausentes en alimentos, ya que constituyen un riesgo para la salud de los consumidores. Ejemplo: Salmonella, Listeria, Vibrio Cholerae.

Los principales alimentos que por normatividad mexicana deben analizar la ausencia de microorganismos patógenos son:

ALIMENTO. MICROORGANISMO PATÓGENO A

ANALIZAR.

Leche pasteurizada. Salmonella, Listeria.

Quesos frescos, madurados y procesados. Salmonella, Listeria.

Helados, nieves, sorbetes. Salmonella.

Cacao, chocolate y derivados. Salmonella.

Leche formula láctea. Salmonella, Listeria.

Alimentos para lactantes. Salmonella.

Productos cárnicos curados y cocidos. Salmonella.

Jamón. Salmonella.

Carnes molidas. Salmonella.

Carne de mamíferos y aves. Salmonella.

Pescados frescos y crustáceos. Salmonella y Vibrio.

Huevo, productos y derivados. Salmonella.

Microorganismos indicadores

Cuando se lleva a cabo el análisis microbiológico de determinados mi-croorganismos en los alimentos, esto se puede aprovechar como un in-dicador potente sobre algunos aspectos fundamentales relacionados con los mismos. Este tipo de microorganismos recibe la denominación común

(Fuente: http://www.alimentariaonline.com/apadmin/img/upload/MA004_AnaMicroMR_WSF.pdf)

258

Capítulo 3

de microorganismos indicadores y su investigación y cuantificación nos puede aportar información sobre la seguridad sanitaria del alimento, su grado de alteración, su nivel de envejecimiento, la bondad de su proceso de elaboración, etc.

Dentro de los microorganismos de mayor significación como indicadores en los alimentos, se tienen:

Bacterias lácticasClostridios sulfito-reductoresColiformesEnterobacteriasEnterococcosMicroorganismos aerobios y anaerobiosMohos y levaduras

Por otro lado, se tiene que los microorganismos causantes de alteraciones en los alimentos y productos alimentarios, son aquellos que modifican o degradan las características organolépticas de los productos, aunque no causen intoxicaciones, incapacitan los alimentos para su consumo o dis-minuyen su vida comercial.

Aquellos microorganismos causantes de alteraciones que se pueden en-contrar en el análisis de microorganismos, y que se pueden determinar son:

ColiformesBacterias acéticasBacterias lácticasMicroorganismos esporuladosMicroorganismos halófilosMicroorganismos osmófilosMicroorganismos psicotróficosMohos y levaduras

Microorganismos patógenos

La presencia de microorganismos patógenos en los alimentos supone un grave riesgo para los consumidores que van a ingerirlos. Por lo que el análisis microbiológico es realizada con la finalidad de garantizar la

259

Capítulo 3

ausencia de este tipo de microorganismos en los alimentos, los cuales pueden ser:

Bacillus cereusCampylobacterClostridium botulinumClostridium perfringensEscherichia coliListeria monocytogenesSalmonellaShigellaStaphylococcus aureusVibrio spp.Yersinia enterocolitica, etc.

Identificación de microorganismos

Otro de los beneficios que nos proporciona el análisis de microorganis-mos, es que nos permite identificar determinados microorganismos a partir de colonias de los mismos o bien directamente del alimento en el que se sospecha su existencia, por lo que el análisis debe incluir, además de todos los patógenos mencionados anteriormente, la posibilidad de identi-ficar, entre otros, los siguientes:

LevadurasBacterias lácticasMohosEnterobacteriasBacilos termorresistentes

(Fuente: http://contacto.silliker.es/admin/omsW.php?idFunction=12100&idFamily=27

#TXT92)

260

Capítulo 3

Recuentos en placa de bacterias.

Los recuentos de bacterias viables se basan comúnmente en el número de colonias que se desarrollan en placas de agar nutritivo, las cuales han sido previamente inoculadas con cantidades conocidas del alimento diluido e incubadas en condiciones ambientales predeterminadas. Tales recuentos se denominan, en algunos casos, con evidente error recuentos totales en placa cuando en realidad únicamente pueden contarse aquellas bacterias que pueden crecer en las condiciones ambientales elegidas. En efecto, se obtiene una amplia variedad de condiciones cambiando la composición del medio sólido de cultivo, los gases del ambiente, el tiempo y la temperatura de incubación. Así, por ejemplo, la incubación a temperaturas entre 0-7 °C favorece el crecimiento de las bacterias psicrotróficas y organismos mesófilos (tanto patógenos y saprofitos) pues otros organismos no pueden crecer entre los 30° y 37°C. La incubación a temperaturas aun más elevadas (50-60°C) permite el desarrollo de organismos termófilos, pero inhibe a los mesófilos y a los psicrotroficos. Pueden seleccionarse también otros grupos para hacer posible su enumeración o recuento añadiendo al agar nutritivo inhibidores selectivos, tales como cloruro sódico, agentes con actividad de superficie o colorantes, o modificando la composición de la atmósfera del incubador, por ejemplo eliminando el oxígeno. Cada tipo de recuento de gérmenes viables es potencialmente útil para fines específicos, pero el recuento de bacterias aerobias mesófilas es más comúnmente utilizado para indicar la calidad sanitaria de los alimentos.

Recuentos en placa de bacterias aerobias mesófilas

La mayoría de los alimentos industrializados (excepto, por ejemplo los productos fermentados) deben ser considerados como inadecuados para el consumo cuando contienen un gran número de microorganismos, aun cuando estos microorganismos no sean conocidos como patógenos y no hayan alterado de forma apreciable los caracteres organolépticos del alimento. Pueden darse varias razones que justifican esta conducta.

1. Recuentos altos en alimentos estables, a menudo indican materias primas contaminadas o tratamientos no satisfactorios desde el punto de vista sanitario, mientras que en los productos perecederos pueden indicar también condiciones inadecuadas de tiempo/temperatura durante su almacenamiento. La presencia de un número elevado de bacterias aerobias mesófilas que crecen bien a temperatura corporal o próxima a ella, significan que pueden haberse

Recuento de microorganismos

261

Capítulo 3

dado condiciones favorables a la multiplicación de los microorganismos patógenos de origen humano o animal.

2. Algunas cepas de bacterias mesófilas comunes, no generalmente consideradas como agentes de enfermedades transmitidas por los alimentos (por ejemplo, enterococos y pseudomonas mesófilas) han sido señaladas como causa de enfermedad cuando existía un número elevado de células viables en los alimentos. Sin embargo, los datos con los que se cuentan acerca de la patogenicidad de estas cepas son conflictivos, no obstante, parece prudente evitar que los alimentos industrializados no fermentados den recuentos en placa elevados.

3. Todas las bacterias patógenas conocidas transportadas por los alimentos son mesófilas y en algunos casos contribuyen con su presencia a los recuentos en placa encontrados.

4. Cuando la alteración de los alimentos es debida al desarrollo en ellos de microorganismos, la causa mas frecuente de alteración, deben esperarse en los mismos recuentos elevados. Los niveles de población precisos para producir modificaciones organolépticas ostensibles varían ampliamente según el tipo de alimento y, de modo particular, la clase de microorganismo. En el momento en que la descomposición puede ser detectada por el olor, el gusto o el aspecto, ya que la mayoría de los alimentos contienen mas de 106 microorganismos por gramo.

262

Capítulo 3

Análisis microbiológico de los alimentos

Instrucciones: Determina de acuerdo a las afirmaciones que a continuación se dan, a que palabra se refiere y localízala en la sopa de letras.

4

1. Es cualquier sustancia, ya se solida o líquida que normalmente es ingerida por los seres vivos con fines nutricionales.

2. Son microorganismos unicelulares que presentan un tamaño de algunos micrómetros de largo, y diversas formas incluyendo esferas, barras y hélices.

3. Se dice de los alimentos, que al ser ingeridos por el ser humano, le puede provocar algún daño o desequilibrio (irreversible o no).

4. Es un término clínico utilizado para la definir la colonización de un organismo huésped por especies exteriores.

5. Son aquellos seres vivos que sólo pueden ser visualizados a través de un microscopio.

6. Considerado como agente biológico capaz de producir enfermedad o daño en la biología de un huésped (humano, animal, vegetal, etc.) sensiblemente predispuesto.

7. Es un género de bacteria que pertenece a la familia Enterobacteriaceae, formado por bacilos gramnegativos, anaerobios facultativos, con flajelos perítricos y que no desarrollan cápsula, ni esporas.

8. Bacteria que posee la capacidad patógena, causando enteritis invasora caracterizada por producir dolor abdominal cólico, diarrea y fiebre.

9. Se dice de aquellos alimentos cuando que se encuentran en descomposición, y que pueden producir ciertas toxinas que son perjudiciales al ser humano.

10. Son aquellos seres vivos que se nutren a expensas de otros seres vivos de distinta especie sin aportar ningún beneficio a estos últimos.

263

Capítulo 3

2.2.3 Métodos de preservación de alimentos

Principios de deterioro de alimentos.

Cada tipo de alimento se deteriora por acción de un tipo de microorganismo concreto, de tal manera que cada asociación es específica.

• Factores intrínsecos (aw, pH , redox, nutrientes, estructuras, agentes antimicrobianos), composición del alimento.

• Tratamientos tecnológicos: modifican flora inicial.

• Factores extrínsecos: condiciones físicas del ambiente.

De todos los microorganismos presentes en un alimento

sólo algunos son capaces de multiplicarse activamente sobre el

alimento resultando

Seleccionados. Existe una serie de factores que «dirigen

esta selección».

Estos cuatro factores determinan lo que se denomina resistencia a la colonización de un

alimento.

• Factores implícitos: relaciones entre los microorganismos establecidas como consecuencia de los factores a, b y c.

2.2.2 Control de microorganismos en los alimentos

Los principales tratamientos para controlar las bacterias, levaduras y mohos son el calor, el frío,

la deshidratación, la acidificación, la adición de azúcar, el ahumado, la modificación del aire o la

atmósfera, algunos productos químicos y las radiaciones. Cualquiera de estos tratamientos puede

causar también la alteración de los alimentos, y por lo tanto, hay que buscar un compromiso, por

ejemplo un tratamiento térmico que destruyendo los microorganismos deje al alimento en condiciones

aceptables; una dosis de un aditivo químico conservante que inhiba el crecimiento microbiano pero que

ejerza unos efectos mínimos en los componentes del alimento y en la salud humana.

Sustancias químicas.

Muchas sustancias químicas destruyen o inhiben el crecimiento de los microorganismos, pero la mayoría

de ellas no están permitidas en los alimentos. Entre las permitidas en dosis pequeñas se encuentran: el

benzoato sódico, el ácido sórbico, el propionato sódico y calcico, el etilformiato y el dióxido de azufre.

Las sustancias químicas pueden inhibir el crecimiento de determinados microorganismos. Por ejemplo,

el ácido sórbico inhibe eficazmente el crecimiento de muchos mohos. Por ello, la superficie del queso

suele tratarse con ácido sórbico o bien adicionarse directamente a la masa como en el caso del queso

cottage.

264

Capítulo 3

La conservación de los alimentos se basa en preservar su comestibilidad, su sabor

y sus propiedades nutricionales. Esto implica que se debe inhibir el crecimiento de

los microorganismos y retrasar la oxidación de las grasas que provocan que los

alimentos se pongan rancios. Los métodos de preservación de la comida se basan

principalmente en una transferencia de energía o de masa que tiene por objeto

prolongar la vida útil de los alimentos (pasteurización y esterilización, secado, la

deshidratación osmótica, la refrigeración y la congelación) o la transformación por

el juego de reacciones bioquímicas o cambio de estado (la cocina, la fermentación,

la obtención del estado cristalino).

Técnicas de conservación de alimentos por calor

El proceso de conservación de alimentos por calor es ahora el método más

utilizado y la técnica que consigue una larga duración de conservación. Su objetivo

es destruir, total o parcial las enzimas, los microorganismos y las toxinas cuya

presencia o proliferación puedan alterar el alimento en cuestión o hacerlos no

consumibles para el ser humano.

Se denomina pasteurización cuando la calefacción es inferior a 100 ° C y

esterilización cuando la temperatura es superior a 100 ° C.

GRUPO DE

ALIMENTOSCONGELADOS

MANTEQUILLA MARGARINA

PERECEDEROS PASTEURIZADOS NO

ENVASADOS

PRODUCTOS DE PASTELE-RÍA EMPANADAS DE CARNE

PAN

CON ACTIVIDAD DE AGUA REDUCIDA

TRATADOS TÉRMICAMENTE Y ENVASADOS EN RECIPIENTES HERMÉTICOS

SEMICONSERVAS

PH NEUTRO

PH ÁCIDO

LECHE, CREMA, QUESO, Y HELADOS

CARNE FRESCAALIMENTOS DE ORIGEN MARINO

HUEVOS Y DERIVADOSHORTALIZA, VERDURAS Y

TUBÉRCULOS

FRUTAS, ZUMOS Y RE-FRESCOS ENCURTIDOS

Y VINAGRETAS

HUMEDAD INTERMEDIA: (a=0.7-0.85) SALAZONES, LECHE CONDENSADA, MERME-

LADASCOMPLETAMENTE ESTABILIZADOS (a<0.6)

CONSERVAS A PERTIZADAS.ALIMENTOS TOTALMENTE

ESTÉRILES

EMULSIONADOS

265

Capítulo 3

Método de pasteurización

La pasteurización tiene por objeto destruir los agentes patógenos y evitar por

tanto la corrupción del alimento. Este tratamiento térmico debe ser seguido por

un repentino enfriamiento, ya que de este modo todos los microorganismos son

eliminados y no es necesario para frenar el desarrollo de los gérmenes que siguen

presentes. Una vez pasteurizados los alimentos, son generalmente mantenidos en

frío (4 ° C).

Fuera de la refrigeración, otros conservantes pueden ser utilizados para contrarrestar

el desarrollo paralelo de los microorganismos supervivientes añadiendo conservantes

químicos, envasando al vacío y mediante la reducción de la actividad del agua.

Esta técnica, por ejemplo, es muy utilizada en la leche, en los productos lácteos,

en zumos de frutas, cerveza, vinagre, miel, entre otros.

Método de esterilización

La esterilización es un tratamiento térmico que tiene por objeto destruir todos los

microorganismos vivos del alimento.

Este proceso de conservación está relacionado con aquellos alimentos cuya

finalidad es acabar en un contenedor hermético (latas, frascos) para su posterior

almacenaje.

El tratamiento (UHT), ultra alta temperatura, se utiliza para calentar el producto

a una temperatura lo suficientemente alta, 135°C y 150°C durante un tiempo

muy corto, entre 1 a 5 segundos. Este proceso se lleva a cabo por contacto

directo entre el producto y vapor a baja presión. El producto se esteriliza y

luego se enfría envasándose asépticamente. Este proceso se utiliza para esterilizar

productos líquidos (leche, zumos de frutas, ...) y productos de consistencia espesa

(postres, nata, el zumo de tomate, sopa, etcétera).

Técnica de conservación de alimentos por frío

El frío es una técnica de conservación de los alimentos en la que se detiene o

ralentiza la actividad celular, las reacciones enzimáticas y el desarrollo de los

microorganismos.

Se alarga la vida de los productos frescos, las plantas y los animales mediante la

266

Capítulo 3

limitación de su alteración celular.

El frío no destruye los microorganismos o toxinas, y estos microorganismos pueden

reanudar sus actividades en el momento que retornen a una temperatura favorable.

Hay dos procesos que utilizan esta técnica, la refrigeración y congelación.

Método de refrigeración

La refrigeración se utiliza para almacenar los alimentos a baja temperatura

cerca del punto de congelación, pero sin llegar a congelarse. En general, en la

refrigeración la temperatura es de alrededor de 0°C a 4°C. A estas temperaturas,

la velocidad de desarrollo de los microorganismos en los alimentos es mucho más

lenta. La refrigeración permite la conservación de los alimentos perecederos en

un corto o medio plazo.

Método de congelación

La congelación mantiene la temperatura de los alimentos hasta -18°C. Este

proceso provoca la cristalización en hielo del agua contenida en los alimentos. El

resultado es un descenso significativo de la actividad del agua, que frena o detiene

la actividad enzimática y la actividad microbiana. Por lo tanto, la conservación

mediante la congelación de los alimentos puede mantenerse a largo plazo.

Según la velocidad de enfriamiento de alimentos: Una rápida congelación permite

la formación de pequeños cristales de hielo que deterioran la comida.

Una lenta congelación que se aplica a los productos que, por su apariencia

o su método de cosecha, no pueden cumplir con los requisitos de una rápida

congelación, produce como resultado la formación de cristales de hielo de tamaño

relativamente grande en comparación con las células del producto. Estos cristales

de hielo pueden penetrar y desgarrar las paredes de las células y por tanto

provocar una rápida descomposición tras la descongelación.

Técnicas de conservación para la separación y eliminación de agua de los

alimentos

Método de deshidratación

Es una técnica de conservación de los alimentos naturales. Se utiliza para eliminar

parcial o totalmente, el agua contenida en los alimentos. Este proceso tiene dos

267

Capítulo 3

intereses principales:

1. Reducir la actividad de agua del producto lo suficientemente baja para

inhibir la proliferación de microorganismos y detener la reacción enzimática.

2. La reducción de peso y de volumen es un importante ahorro para el

envasado, transporte y almacenamiento.

Método de liofilización

Es una técnica de conservación de alimentos basada en la utilización del vacío para

desecar los alimentos. Esta técnica proporciona productos de fácil rehidratación

para aplicaciones específicas como el café instantáneo, sopas instantáneas y

comidas para personas en condiciones extremas (los astronautas, montañistas,

etc).

Tras volverse a hidratar, los productos recuperan todas sus propiedades nutritivas.

Otras formas de frenar o bloquear el crecimiento microbiano mediante la reducción

de la actividad del agua, a la vez que proporcionan sabor a los alimentos, son:

Ahumar, añadir sal o azúcar.

Método de ahumado

El método de ahumar se basa en la combustión de plantas de modo que el humo

incida sobre el alimento. El ahumado desempeña varias funciones: colorido, sabor,

conservación y eliminación de microbios. Se aplica principalmente a los productos

como la carne y el pescado gracias a los efectos combinados de la deshidratación

y el efecto antiséptico del ahumado.

Método de conservación con sal

Este método o técnica de conservación se basa en presentar un producto

alimenticio a la acción de la sal o por difusión directamente en la superficie del

alimento (seco) o mediante la inmersión del producto en una solución salina .

Este proceso puede bloquear el crecimiento microbiano. Esta técnica se utiliza

principalmente en el queso, la carne y la conservación de determinadas especies

de pescado (arenque, salmón,). A veces es asociado con la técnica del ahumado.

268

Capítulo 3

Técnicas de conservación por aditivos alimentarios

Entre los aditivos alimentarios, destacan los aditivos químicos o conservantes (E200

a E 297) que se utilizan para alargar la vida útil de los alimentos. Su objetivo es :

1. La seguridad de los alimentos, inhibiendo el crecimiento de los

microorganismos patógenos y la producción de las toxinas.

2. Estabilidad organoléptica de los alimentos mediante la inhibición de los

microorganismos.

Los productos químicos no tienen la capacidad de hacer un producto saludable

que anteriormente no lo era, pero si que pueden mantener las características del

producto o alargar su vida. Esto incluye: Los conservantes minerales (cloruro de

sodio, nitrato y nitrito de sodio y potasio, dióxido de azufre y sulfitos, el dióxido

de carbono, peróxido de hidrógeno o el peróxido de hidrógeno).

Método de fermentación

Este proceso se aprovecha de los propios microorganismos presentes en la

materia prima. Permite la conservación de alimentos, mejora la calidad nutricional

y aumenta las cualidades organolépticas de los alimentos.

Ejemplos: Los productos lácteos como el yogurt y el queso, productos cárnicos

como los embutidos, bollería y pastelería; verduras fermentadas como el chucrut

o las aceitunas, las bebidas alcohólicas, el cacao, café y el té.

269

Capítulo 3

2.2.4 Legislación en materia de alimentos en México

Legislación alimentaria

En todos los países se establecen normas sanitarias reglamentadas sobre los

alimentos, con el propósito de garantizar su seguridad y salubridad, así como

para evitar la aparición de fraudes. En la actualidad, los consumidores además de

exigir que los alimentos sean seguros, inocuos y salubres, valoran la información

nutricional. Corresponde a las autoridades de un país, y a los responsables de las

industrias alimentarias, velar por la protección de la salud de los consumidores,

ya que éstos, en general, no poseen suficientes conocimientos sobre los riesgos

sanitarios asociados al consumo de los alimentos. Así mismo es necesaria una

cooperación constante entre la industria alimentaria y las autoridades, que

favorezca el cumplimiento de todas las normas sanitarias legisladas, y evite la

competencia desleal entre los fabricantes.

Uno de los fines del establecimiento de las regulaciones comerciales es evitar

fraudes a los consumidores, de forma que estos puedan valorar los productos

antes de su adquisición. Para lograr este objetivo, es necesario que los alimentos

estén etiquetados correctamente, y que su envase no induzca a error.

En los Estados Unidos, la responsabilidad de garantizar la salubridad de los

alimentos que se consumen y su correcto etiquetado, recae en la Food and Drug

Administration (FDA), para la mayor parte de los alimentos y en el US. Department

of Agriculture (USDA), para las carnes y productos cárnicos procedentes de

los animales de abasto y de las aves. Existen otras agencias que elaboran

normas complementarias, como el Bureau of Alcohol, Tobacco, and Firearms del

Department of Comerce, que regula las bebidas alcohólicas y la Environmental

Protection Agency (EPA), que tiene la responsabilidad de asegurar que los

plaguicidas utilizados en la agricultura sean seguros. En todos los países existen

organismos similares encargados de garantizar la seguridad de los alimentos y el

control de fraudes.

En México, los organismos encargados de emitir normas en materia de alimentos

son la Secretaría de Economía, Secretaría de Agricultura, Secretaría de Salud, otro

organismo relacionado es la PROFECO.

270

Capítulo 3

Clave de la Norma: NOM-002-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-002-SSA1-1993,

Salud Ambiental, Bienes y Servicios. Envases metálicos para alimentos y bebidas. Especifi-caciones de la costura. Requisitos sanitarios .

Publicación en DOF: 14 nov. 1994Entrada en Vigor: Al día siguiente de su publicación en D.O.F. Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 11 nov. 1993 Publicación de comen-tarios en DOF:

20 oct. 1994

Clave de la Norma: NOM-027-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-027-SSA1-1993,

Bienes y Servicios. Productos de la pesca. Pescados frescos-refrigerados y congelados. Especificaciones sanitarias .

Publicación en DOF: 3 mar. 1995Entrada en Vigor: A los treinta días posteriores a su publicación.Aclaraciones: 24 mar. 1995

Dependencia: México. Secretaría de SaludPublicación delproyecto en DOF: 14 mar. 1994Publicación de comen-tarios en DOF:

25 oct. 1994 y 15 feb. 1995

Clave de la Norma: NOM-028-SSA1-1993

271

Capítulo 3

Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-028-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Productos de la pesca. Pescados en conserva. Especificaciones sani-tarias .

Publicación en DOF: 3 mar. 1995Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su

publicación.Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 14 abr. 1994Publicación de comen-tarios en DOF:

25 oct. 1994 y 15 feb. 1995

Clave de la Norma: NOM-034-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-034-SSA1-1993,

Bienes y Servicios. Productos de la carne. Carne molida y carne molida moldeada. Enva-sadas. Especificaciones sanitarias .

Publicación en DOF: 8 mar. 1995Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su

publicación.Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 23 mar. 1994

Clave de la Norma: NOM-035-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-035-SSA1-1993,

Bienes y Servicios. Quesos de sueros. Especifi-caciones sanitarias .

Publicación en DOF: 30 ene. 1995Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su

publicación.Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 23 mar. 1994

272

Capítulo 3

Publicación de comen-tarios en DOF:

8 sept. 1994

Clave de la Norma: NOM-036-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-036-SSA1-1993,

Bienes y Servicios. Helados de crema, de le-che, o grasa vegetal, sorbetes y bases o mez-clas para helados. Especificaciones sanitarias .

Publicación en DOF: 10 mar. 1995Entrada en Vigor: a los treinta días siguientes a partir de su

publicaciónDependencia: México. Secretaría de SaludPublicación delproyecto en DOF: 14 abr. 1994Publicación de comen-tarios en DOF:

24 oct. 1994, 7 nov. 1994 y 15 feb. 1995

Clave de la Norma: NOM-043-SSA2-2005Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-043-SSA2-2005,

Servicios básicos de salud. Promoción y edu-cación para la salud en materia alimentaria. Criterios para brindar orientación .

Publicación en DOF: 23 ene. 2006Entrada en Vigor: A los 180 días naturales siguientes al de su

publicación.Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 18 oct. 2004Publicación de comen-tarios en DOF:

21 dic. 2005

Clave de la Norma: NOM-065-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-065-SSA1-1993,

que establece las especificaciones sanitarias de los medios de cultivo. Generalidades .

Publicación en DOF: 27 feb. 1995Entrada en Vigor: Al día siguiente de su publicación en D.O.F.

273

Capítulo 3

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 20 abr. 1994Publicación de comen-tarios en DOF:

8 feb. 1995

5Instrucciones: Investiga en qué consiste cada una de las normas de legislación mexicana antes mencionadas.

Puedes apoyarte en la siguiente página web:

http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nomssa.html

274

Capítulo 3

1Pruebas fisicoquímicas y microbiológicas de una muestra de leche

Resultado de aprendizajeAnalizar una muestra de leche mediante pruebas fisicoquímicas y micro-biológicas para determinar si es apta para el consumo o se debe evitar porque contiene alteraciones producidas por microorganismos patógenos que dañen la salud.

a) Prueba de azul de metileno

Contenido teóricoLa prueba azul de metileno nos ayuda a disminuir si una leche es de calidad consumible o no, en esta práctica se utiliza cloruro de metilo como indicador el cual torna la leche de un color, si la leche se torna rápidamente de otro color esta en descomposición lo cual debe evitar su consumo y no se debe utilizar para procesar alimentos.

Procedimiento1.20ml de muestra en cada tubo (Ver figura 1)2.Se agregan 2 gotas de azul de metileno al 1%3.Observar durante 1hr4.Anotar el color que se presenta al principio y en el que se torna al final

% Acidez = V (gasto de NaOH) / 0.09

Figura 1.

275

Capítulo 3

b) Determinación de proteínas y carbohidratos

Contenido teórico

ProteínasLas proteínas de todo ser vivo están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de sín-tesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una celula, un tejido y un organismo. Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son suceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.

Carbohidratos Los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez los más diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los tejidos anima-les, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales.

Procedimiento1. Colocar 5ml de muestra en cada tubo de ensaye (si la muestra es solida se macera con agua destilada) (Ver figura 2).2. Colocar el reactivo de feling A y B (sulfato de cobre e hidróxido de sodio)3. Agitar con pequeños golpes hasta disolver los reactivos4. Observar los colores iníciales y anotar 5. Llevar a baño maría solo 10seg6. Observar el cambio de color y anotar

NOTA: determina proteínas la prueba de biuret sin calor y azucares re-ductores prueba de fehling con aplicación de calor.

Figura 2.

276

Capítulo 3

c) Determinar propiedades organolépticas

Contenido TeóricoLeche, es la secreción natural de las glándulas mamarias de las vacas sanas o de cualquier otra especie animal, excluido el calostro, Leche con sabor, a la que tiene un sabor característico proporcionado natural o ar-tificial, con o sin edulcorantes y otros aditivos para alimentos,

Procedimiento1. Tomar un poco de muestra (Ver figura 3)2. Analizar su color, sabor, olor, textura, fase3. Anotar en una tabla las observaciones

d) determinar la densidad en la leche.

Contenido teórico:La densidad de la leche puede fluctuar entre 1.028 a 1.034 g/cm3 a una temperatura de 15ºC; su variación con la temperatura es 0.0002 g/cm3 por cada grado de temperatura. La densidad de la leche varía entre los valores dados según sea la com-posición de la leche, pues depende de la combinación de densidades de sus componentes, que son los siguientes:

Figura 3.

277

Capítulo 3

La densidad mencionada (entre 1.028 y 1.034 g/cm3) es para una leche entera, pues la leche descremada está por encima de esos valores (al-rededor de 1.036 g/cm3), mientras que una leche aguada tendrá valores menores de 1.028 g/cm3.

Procedimiento1.Diferencia de masa2.M1=Masa del vaso PP (Ver figura 4)3.M2=masa del vaso PP mas la muestra4.D= M/V= M1 – M2 V5.M2-M1=masa de la muestra

e) Determinación del pH en la leche

Contenido teóricoLa leche es de característica cercana a la neutra. Su pH puede variar entre 6.5 y 6.65.Valores distintos de pH se producen por deficiente estado sanitario de la glándula mamaria, por la cantidad de CO2 disuelto; por el desarrollo de microorganismos, que desdoblan o convierten la lactosa en ácido láctico; o por la acción de microorganismos alcalinizantes.

Procedimiento1. Tomar una pequeño porción de la muestra2. Con el papel indicador sumergirlo en la leche (Ver figura 5)3. Con la caja de tiras indicadoras observar que pH tiene4. Anotar el pH para saber si es acida o base

Figura 4.

278

Capítulo 3

Figura 5.

279

Capítulo 3

1. De forma general, así se denomina a aquel organismo vivo que no es visible a simple vista.

a) Metabolico b) Microorganismo c) Genética d) Ecología microbiana

2. Se llama así al conjunto de reacciones que utiliza los alimentos y la producción de energía que permite a los microorganismos crecer y multiplicarse.

a) Metabolismo b) Organismo c) DNA d) Espora

3. Esta acción da a conocer el proceso por el que la información permite el desa-rrollo de un microorganismo con una morfología y un metabolismo determinado.

a) Desarrollo b) Metamorfosis c) Genética d) Ecología microbiana

4. Se encarga de estudiar cómo se relaciona un microorganismo con el ambiente que le rodea, utilizando los nutrientes que encuentra y produciendo desechos que alteran de forma substancial dicho sistema.

a) Ambientación b) Descomposición c) Adición d) Ecología microbiana

5. Son partículas inanimadas de material genético protegido por capas más o menos complejas de proteínas y lípidos

a) Esporas. b) Bacterias c) Infecciones d) Virus

6. En ellos no existe la separación entre núcleo y citoplasma.

a) Organismos Procarióticos b) Organismos Eucarióticos. c) Cultivos d) Celulas

7. Son aquellos en cuyas células puede diferenciarse un núcleo que contiene el material genético separado de un citoplasma en el que se encuentran diferentes orgánulos celulares

a) Bacterias b) Organismos Eucarióticos. c) Organismos Procarióticos d) Parásitos

280

Capítulo 3

8. Este es un proceso por el que se eliminan todas las formas de vida microbiana, incluso las formas más resistentes (esporas), de tal forma que el objeto se encuentre estéril.

a) Organismos Pluricelulares b) Organismos Unicelulares. c) Esterilización d) Parásitos

9. Es un procedimiento simple y eficaz, que consiste en la exposición de un objeto a efecto de la llama hasta la incandescencia.

a) Tindalización b) Deformación c) Radiación Ionizante d) Flameado

10. Es un procedimiento utilizado para esterilizar todos aquellos productos en los que no importe su destrucción.

a) Decantación b) Incineración c) Ionización d) Absorción

11. Es un procedimiento que consiste en someter un producto a calentamientos intermitentes entre 56 y 100°C durante 30 minutos

a)Tindalización b) Calcificación c) Calentamiento d) Flameado

12. Este proceso se utiliza en procesos industriales para esterilizar dispositivos quirúrgicos, guantes, jeringas, etc.

a) Degradación b) Incineración c) Radiación Ionizante d) Fumigación

13. Este medio de cultivo no es utilizado en forma rutinaria, ya que su elaboración es minuciosa y los ingredientes son costosos por su alto grado de pureza.

a) Sintético b) Por cultivo c) Controlado d) Por bacterias

14. Estos medios de cultivo se elaboran con ingredientes de naturaleza compleja tales como ex-tractos de tejidos animales o vegetales

a) Por síntesis b) Por afinidad c) Naturales o complejos d) Por parásitos.

15. Un método fundamental para estudiar las bacterias en un medio líquido o en la superficie de un medio sólido.

a) Por afinidad b) Por cultivo c) Por complejidad d) Por virus.

281

Capítulo 3Respuestas a las actividades

Actividad 1: Instrucciones: Investiga en qué consisten las variantes del microscopio compuesto.

Actividad 2:

Actividad 3:Respuestas: 1(j), 2(e), 3(d), 4(f ), 5(h), 6(a), 7(c), 8(l), 9(k), 10 (i), 11(g), 12(b)

Actividad 4:

Actividad 5: Investiga en qué consiste cada una de las normas de legislación mexicana antes mencionadas.Respuestas:En México, los organismos encargados de emitir normas en materia de alimentos son la Secretaria de Economía, Secretaria de Agricultura, Secretaria de Salud y la PROFECO.

282

Capítulo 3

Clave de la Norma: NOM-002-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana

NOM-002-SSA1-1993, Salud Ambiental, Bienes y Servicios. Envases metálicos para alimentos y bebidas. Especificaciones de la costura. Requisitos sanitarios.

Publicación en DOF:

14 nov. 1994

Entrada en Vigor: Al día siguiente de su publicación en D.O.F.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 11 nov. 1993 Publicación de comentarios en DOF:

20 oct. 1994

Respuesta:Objetivo de la norma:Eliminar el riesgo de intoxicación por consumo de alimentos contaminados por plomo, derivado del uso de soldadura estaño-plomo para el cierre de la costura, de los envases metálicos destinados a contenerlos. La norma establece:Esta Norma Oficial Mexicana, establece las especificaciones que deben cumplir los dos tipos de cierre o costura lateral a utilizar en el cuerpo de los envases metálicos de tres piezas, que puede ser costura con soldadura eléctrica o costura con pegamento o cementada. Quedan estrictamente prohibidas las uniones empleando soldaduras que contengan plomo.

Clave de la Norma: NOM-027-SSA1-1993

Respuestas a las actividades

283

Capítulo 3

Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-027-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Productos de la pesca. Pescados frescos-refrigerados y congelados. Especificaciones sanitarias.

Publicación en DOF:

3 mar. 1995

Entrada en Vigor: A los treinta días posteriores a su publicación.

Aclaraciones: 24 mar. 1995

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 14 mar. 1994Publicación de comentarios en DOF:

25 oct. 1994 y 15 feb. 1995

Objetivo y en qué se basa la norma:Esta Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones sanitarias de los pescados frescos-refrigerados y congelados. Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en el Territorio Nacional para las personas físicas o morales que se dedican a su proceso o importación.

Clave de la Norma: NOM-028-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

028-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Productos de la pesca. Pescados en conserva. Especificaciones sanitarias. 24 mar. 1995

Publicación en DOF:

3 mar. 1995

Respuestas a las actividades

284

Capítulo 3

Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su publicación.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación del 14 mar. 1994proyecto en DOF: 14 abr. 1994Publicación de comentarios en DOF:

25 oct. 1994 y 15 feb. 1995

Clave de la Norma: NOM-034-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

034-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Productos de la carne. Carne molida y carne molida moldeada. Envasadas. Especificaciones sanitarias.

Publicación en DOF:

8 mar. 1995

Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su publicación.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 23 mar. 1994

Objetivos y en qué se basa la norma:Esta Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones sanitarias de la carne molida envasada y la carne molida moldeada envasada.Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en el territorio nacional para las personas físicas o morales que se dedican a su proceso o importación

Clave de la Norma: NOM-035-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

035-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Quesos de sueros. Especificaciones sanitarias.

Respuestas a las actividades

285

Capítulo 3

Publicación en DOF:

30 ene. 1995

Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su publicación.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación delproyecto en DOF: 23 mar. 1994Publicación de comentarios en DOF:

8 sept. 1994

Objetivos y en qué se basa la norma:Los quesos de suero son productos elaborados con suero resultante de la elaboración de quesos, adicionado y no de otros ingredientes y aditivos alimentarios.Las especificaciones de identidad y sanitarias que se precisan en esta Norma sólo podrán satisfacerse cuando se empleen materias primas e ingredientes de buena calidad sanitaria, y se fabriquen y comercialicen en locales e instalaciones bajo condiciones higiénicas que cumplan con las disposiciones que establece la Ley General de Salud y demás ordenamientos.

Clave de la Norma: NOM-036-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

036-SSA1-1993, Bienes y Servicios. Helados de crema, de leche, o grasa vegetal, sorbetes y bases o mezclas para helados. Especificaciones sanitarias. 30 ene. 1995

Publicación en DOF:

10 mar. 1995

Entrada en Vigor: A los treinta días siguientes a partir de su publicación.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación del 23 mar. 1994

Respuestas a las actividades

286

Capítulo 3

proyecto en DOF: 14 abr. 1994

Publicación de comentarios en DOF:

24 oct. 1994, 7 nov. 1994 y 15 feb. 1995

Objetivos y en qué se basa esta norma:Esta Norma Oficial Mexicana establece las especificaciones sanitarias de los helados de crema, de leche o grasa vegetal, sorbetes y bases o mezclas para helados.Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en el Territorio Nacional para las personas físicas o morales que se dedican a su proceso o importación

Clave de la Norma: NOM-043-SSA2-2005Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

043-SSA2-2005, Servicios básicos de salud. Promoción y educación para la salud en materia alimentaria. Criterios para brindar orientación. 30 ene. 1995

Publicación en DOF:

23 ene. 2006

Entrada en Vigor: A los 180 días naturales siguientes al de su publicación.

Dependencia: México. Secretaría de Salud. Publicación del 23 mar. 1994proyecto en DOF: 18 oct. 2004

Publicación de comentarios en DOF:

21 dic. 2005

Esta Norma Oficial establece los criterios que deberán seguirse para orientar a la población en materia de alimentación.Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia

Respuestas a las actividades

287

Capítulo 3Respuestas a las actividades

obligatoria para las personas físicas o morales que ejercen actividades en materia de orientación alimentaria, de los sectores público social y privado.

Clave de la Norma: NOM-065-SSA1-1993Titulo de la Norma: Norma Oficial Mexicana NOM-

065-SSA1-1993, que establece las especificaciones sanitarias de los medios de cultivo. Generalidades. 30 ene. 1995

Publicación en DOF:

27 feb. 1995

Entrada en Vigor: Al día siguiente de su publicación en D.O.F.

Dependencia: México. Secretaría de Salud.Publicación del 23 mar. 1994proyecto en DOF: 20 abr. 1994

Publicación de comentarios en DOF:

8 feb. 1995

Esta Norma tiene por objeto determinar las especificaciones mínimas que deben tener los medios de cultivo para microorganismos en general.Campo de aplicación.Esta Norma es de observancia obligatoria en todas las industrias, laboratorios y establecimientos dedicados al proceso de estos productos en el territorio nacional.

Respuestas a la autoevaluación1. b2. a3. c4. d5. d 6. a7. b8. c

9. d10. b 11. a12. c13. a14. c15. b

288

Glosario

GLOSARIO.

Aditivo alimentario: Es cualquier sustancia que no se consume normalmente como alimento por sí mismo, ni se usa normalmente como ingrediente típico del alimento, tenga o no valor nutritivo, cuya adición intencional al alimento para un fin tecnológico (inclusive sensorial) en la fabricación, elaboración, tratamiento, envasado, empaquetado, transporte o almacenamiento provoque, o pueda esperarse razonablemente que provoque (directa o indirectamente), el que ella misma o sus subproductos lleguen a ser un complemento del alimento o afecten a sus características.

Agar: Se extrae de las algas marinas haciéndolas hervir. Posteriormente, el producto resultante se deja enfriar y secar, al final se solidifica en pastillas o en escamas. En un principio se llamó agar−agar, un término que se utiliza en Malasia para denominar a un alga local. Existen diferentes tipos de este material debido a las características propias de cada uno sin embargo, cada tipo de agar debe de cumplir con los requerimientos.

Agua: Medio de transporte que permite una mejor absorción de los nutrimentos, además de proporcionar las condiciones óptimas para su desarrollo.

Alérgeno: Sustancia que desencadena una reacción alérgica.

Alergia: Respuesta inmunológica anormal, adquirida frente a una sustancia que puede causar una amplia gama de reacciones inflamatorias.

Alimento: En términos del Codex Alimentarius, es toda sustancia elaborada, semi-elaborada o natural, que se destina al consumo humano, incluyendo las bebidas, el chicle y cualesquiera otras sustancias que se utilicen en la fabricación, preparación o tratamiento de los alimentos, pero no incluye los cosméticos ni el tabaco ni las sustancias utilizadas solo como medicamentos.

289

Glosario

Anticuerpo (también llamado inmunoglobulina.): Proteína fabricada por los linfocitos para neutralizar o destruir un antígeno o proteína extraña. Muchos tipos de anticuerpos protegen al cuerpo contra las infecciones. En casos poco frecuentes, se producen anticuerpos contra tejidos del cuerpo causando una enfermedad (enfermedad auto-inmunológica).

Antiséptico: Reducción, por medio de agentes químicos (alcohol 70°), de una cantidad de microorganismos sobre la piel del hombre o animales sin producir efectos dañinos sobre la piel.

Bacteria: Son microorganismos unicelulares que se reproducen por fisión binaria muchas de las cuales son saprófitas, otras son beneficiosas y el hombre las utiliza para la producción de sustancias en su beneficio (yogur, antibióticos) pero existe un grupo de ellas que causan enfermedades y se las denomina bacterias patógenas. Las bacterias para poder ejercer su agresión necesitan alimentarse y multiplicarse y esto lo hacen a expensas de las sustancias que componen los alimentos o las células del organismo.

Asepsia: Ausencia de microorganismos potencialmente patógenos.

Atmósfera: Algunos microorganismos precisan oxígeno para su desarrollo, otros son incapaces de reproducirse en presencia de este elemento, en cambio otros organismos pueden crecer en una atmósfera con oxígeno, lograr sobrevivir y crecer sin él, se les llama anaerobios facultativos.

Azufre y fosfatos: La obtienen como elemento(S), y como fosfatos en sales (P).

Carbohidratos: Suministran carbono para la síntesis, su fermentación libera energía utilizable en el metabolismo.

Cepas: variante genotípica de una especie o de un taxón inferior.

290

Glosario

Contaminación cruzada: Es la transferencia de agentes contaminantes de un alimento contaminado a otro que no lo está. El ejemplo más común es trozar un pollo crudo en una tabla de cocina y luego sin limpiarla cortar vegetales para preparar una ensalada. Lo mismo pude pasar con utensilios o nuestras propias manos sin lavar y desinfectar que actúan transfiriendo las bacterias.

Contaminación: Presencia de un agente en el cuerpo, o en cualquier objeto, o en un alimento que son capaces de causar enfermedad en una persona.

Introducción o aparición de una sustancia contaminante en un alimento o entorno alimenticio.

Contaminado: Alimento que contiene contaminantes.

Contaminante: Se entiende por contaminante cualquier sustancia, no añadida intencionalmente al alimento, que está presente en dicho alimento como resultado de la producción (incluidas las operaciones realizadas en agricultura, zootecnia y medicina veterinaria), fabricación, elaboración, preparación, tratamiento, envasado, empaquetado, transporte o almacenamiento de dicho alimento o como resultado de la contaminación ambiental.

Dermatitis: Inflamación de la piel que por lo general provoca enrojecimiento y dolor y, en ciertas ocasiones, comezón.

Desinfección: Control dirigido a la destrucción de microorganismos perjudiciales para la salud (patógenos) o bien, a la inhibición de su crecimiento.

Desinfección: Reducción, por medio de agentes químicos y/o métodos físicos, de una cantidad de microorganismos en el medio ambiente, a un nivel que no comprometa la inocuidad ni la aptitud de los alimentos. El objetivo de la desinfección es reducir la cantidad de microorganismos vivos. La desinfección por lo general no mata las esporas bacterianas. Para ser efectiva, la desinfección debe ser precedida por una minuciosa limpieza.

291

Glosario

Embalajes alimentarios: Son los materiales o estructuras que protegen a los alimentos, envasados o no, contra golpes o cualquier otro daño físico durante su almacenamiento y transporte.

Enfermedades Transmitidas por Alimentos: Son síndromes originados por la ingestión de alimentos o agua, que contengan agentes etiológicos en cantidades suficientes para afectar la salud del consumidor en nivel individual o en grupos de población. Los principales síntomas son caracterizados por: diarrea, vómitos, náuseas, dolores abdominales, dolores musculares, dolores de cabeza, fiebre. ETA es la sigla que se utiliza tanto para el singular como para el plural.

Envases alimentarios: Están destinados a contener alimentos acondicionados en ellos desde el momento de la fabricación, con la finalidad de protegerlos hasta el momento de su uso por el consumidor de agentes externos de alteración y contaminación así como de la adulteración.

Esporas: Son formas de resistencia de las bacterias cuando están en situaciones desfavorables. No son medio de multiplicación. Resisten al calor, la deshidratación, la acción de productos de limpieza, etc. Todas las bacterias de los géneros Bacillus y Clostridium producen esporas.

Esterilización: Proceso por el que se eliminan todas las formas de vida microbianas, incluso las más resistentes (esporas), de tal forma que el objeto se encuentre estéril.

Etiqueta: Marca, señal o marbete que se coloca en un objeto o en una mercancía, para identificación, valoración, clasificación, etc. Contiene información impresa que advierte sobre un riesgo de una mercancía peligrosa, por medio de colores o símbolos, y se ubica sobre los diferentes envases o embalajes de las mercancías.

Factores accesorios de crecimiento: Son también requeridos por algunas bacterias. Entre ellos están las vitaminas del complejo B; estas suministran

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Glosario

enzimas necesarias para que las bacterias que son incapaces de sintetizar otros factores importantes para algunos organismos obtenidos de los nutrimentos más complejos.

Fricción: Frotar dos objetos juntos. Por ejemplo: frotar las dos manos juntas crea fricción.

Fuente de energía: Las bacterias pueden ser fotótrofas o quimiotótrofas. Las primeras absorben energía del sol y las segundas de compuestos orgánicos.

Fuente de infección: Puede ser una persona, animal, cualquier objeto o sustancia, a partir de las cuales se transmite un agente infeccioso que pasa a un hospedador. Debe distinguirse claramente de fuente de contaminación, como puede ser, por ejemplo, un tanque séptico que contamina las napas de agua.

Fuente de nitrógeno: Las bacterias pueden obtener el nitrógeno atmosférico a través de las proteínas o por la degradación de aminoácidos o péptidos.

Germen: Son microorganismos que pueden causar enfermedades a los seres humanos y generalmente sólo pueden ser vistas a través de un microscopio. Ejemplo: bacterias, virus, moho.

Higiene: Parte de la medicina que conserva la salud y previene enfermedades. Limpieza, aseo. Higiene pública es la que se aplica con intervención de la autoridad por medio de normas.

Higiene de los alimentos: Comprende las condiciones y medidas necesarias para la producción, elaboración, almacenamiento, distribución, comercialización y hasta la preparación culinaria de los alimentos destinadas a garantizar un producto inocuo, en buen estado y comestible, apto para el consumo humano.

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Histamina: Sustancia química presente en las células de todo el cuerpo que se libera durante una reacción alérgica y una de las sustancias responsables de las señales que indican las alergias como por ejemplo, comezón, estornudos y sibilancias.

Infección: Entrada, desarrollo o multiplicación de un agente infeccioso (gérmenes) en el cuerpo de una persona o animal. Infección no es sinónimo de enfermedad infecciosa ya que la infección puede ser inaparente o manifiesta. La presencia de gérmenes sobre superficies de diversos artículos es contaminación no infección.

Inflamación: Enrojecimiento, hinchazón, calor y dolor en un tejido debido a una lesión química o física, infección o reacción alérgica.

Inocuidad de Alimentos: De acuerdo a lo establecido por el Codex Alimentarius es la garantía de que un alimento no causará daño al consumidor cuando el mismo sea preparado o ingerido de acuerdo con el uso a que se destine. Los alimentos son la fuente principal de exposición a agentes patógenos, tanto químicos como biológicos (virus, parásitos y bacterias), a los cuales nadie es inmune, ni en los países en desarrollo ni en los desarrollados.

Inocuo: Es libre de peligro, digno de confianza, que no produce injuria alguna. Certeza que la ingestión del alimento no producirá enfermedad, habida cuenta que la manera y cantidad de ingestión sea la adecuada. Inocuo es sinónimo de seguro en una de las acepciones del español, pero no es aconsejable su uso porque se lo puede confundir con seguridad alimentaria la que difiere de inocuidad de los alimentos.

Intolerancia a la lactosa: Una persona con intolerancia a la lactosa carece de una enzima que es necesaria para digerir el azúcar de la leche, lo que causa síntomas tales como gases, pesadez de estómago y dolor abdominal. La intolerancia a la lactosa no es una reacción alérgica dado que no afecta al sistema inmunológico.

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Intolerancia a los alimentos: Reacción adversa inducida por un alimento que no implica al sistema inmunológico. Un ejemplo de esto es la intolerancia a la lactosa.

Jabón antimicrobiano: Es un jabón que contiene ingredientes eficaces para destruir o impedir el crecimiento de microorganismos.

Limpiar: Es un proceso por medio del cual se remueve la suciedad y se desinfectan las áreas, dejándolas libres de bacterias. La limpieza en el área de la cocina consiste en la eliminación de los restos de alimentos, de la grasa y de la suciedad.

Limpieza: Remoción de toda impureza, residuo de alimentos, suciedad, grasa u otra materia objetable.

Medio de cultivo: Material alimenticio en el que crecen los microorganismos.

Mesófilo: Un organismo es mesófilo cuando tiene una temperatura óptima de crecimiento comprendida entre 20ºC y 45ºC. La temperatura mínima se encuentra en el rango de 15ºC a 20ºC y la temperatura máxima en torno a 45ºC. La gran mayoría de los microorganismos son mesófilos, incluidos los patógenos.

Microorganismo: Son organismos vivos (bacterias, virus, hongos, parásitos) que sólo se pueden ver a través de un microscopio.

Pasteurización: El proceso de pasteurización fue llamado así luego que Luis Pasteur descubriera que organismos contaminantes productores de la enfermedad de los vinos podían ser eliminados aplicando temperatura. Luego se empleó a otros productos para lograr su conservación.

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Patógeno: Cualquier organismo que puede causar enfermedades o iniciar un proceso patológico.

Peligro: Es una propiedad biológica, química o física que puede determinar que el alimento deje de ser inocuo.

Portador: Persona o animal que alberga un agente de infección específica sin demostrar signos clínicos de la enfermedad y es capaz de transmitir el agente.

Presión osmótica: Las células pueden encogerse y ser destruidas en soluciones hipertónicas; inversamente se rompen por entrada de agua en las soluciones hipotónicas.

Prevenir: Impedir o evitar algo que suceda.

Producto alimentario: Toda materia no nociva, en sentido absoluto o relativo, que sin valor nutritivo (o que si lo tiene su uso no depende de esta cualidad) puede utilizarse en la alimentación o tener relación con los alimentos o con las vías de entrada de los mismos en el organismo. Bajo esta denominación se engloban los aditivos, los materiales de embalaje, envases, detergentes, desinfectantes, así como materiales de construcción de maquinaria, cisternas, cintas transportadoras, instalaciones, vehículos de transporte, utensilios, instalaciones, etc., de uso en industrias y otros comercios.

Proteínas: Se suministran generalmente peptonas, que se encuentran disponibles en el comercio preparadas por digestión parcial de carne con enzimas peptídicas; consisten en polipéptidos, dipéptidos y aminoácidos.

Psicrofilos: Son organismos capaces de vivir a temperaturas por debajo de los 5 °C. A veces se los llama criófilos (amantes del hielo). Sus temperaturas óptimas de desarrollo se encuentran entre 4-15 °C.

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Sales minerales: Elementos como K, Ca, Na, etc.; también son requeridos por algunas bacterias en su desarrollo.

Saludable: Es algo que sirve para conservar la salud. El que un alimento sea saludable, depende intrínsecamente de sus propiedades nutritivas pero también existen factores extrínsecos (clima, aspectos psicológicos o fisiológicos de los consumidores, de disponibilidad de los alimentos, etc.) que lo harán más o menos saludable.

Temperatura: La temperatura para la cual los organismos microbianos crecen mejor, es considerada como temperatura óptima.

Transmisión: Es la habilidad que tienen los gérmenes infecciosos de circular de una persona a otra, o diseminarse de un lugar a otro.

Ventilación: Movimiento del aire (gases) al entrar y salir de los pulmones.

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Bibliografía.

A.O.A.C. 1980. Association of Official Agricultural Chemists. Official Methods of Analysis. Wash-ington, D.C.

Chang, R. Química. 7ª Edición. McGraw-Hill. Colombia 2002.

Merrit Dean Willard, Métodos instrumentales de análisis. C.E.C.S.A.1981. México

Nielsen, S.S. 1994. Introduction to the Chemical Analysis of Foods. Ed. Jones and Bartlett Pu-blishers. U.S.A. pp 209-212.

Pearson D. Técnicas de laboratorio para el análisis de alimentos. Editorial ACRIBIA S.A. España 1986

Ranganna, S. 1977. Manual of Analysis of Fruits and Vegetable Products. McGraw-Hill.

Skoog D, West D, Holler J, Crouch S. Química Analítica.7ª Edicion. Mc Graw-Hill. México 2002. Pp: 22-23.

Referencias de Internet

http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/lipidos.htm#Comportamiento%20en%20soluciónhttp://www.portalfitness.com/nutricion/grasas/principal.htmhttp://www3.usal.es/~dbbm/modmol/modmol03/mm03t02.htmhttp://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar06/HTML/articulo04.htmhttp://www.laboratorioslife.com/toma_muestras.htmhttp://www.unavarra.es/genmic/curso%20microbiologia%20general/00-introduccion%20e%20historia.htmhttp://www.alimentariaonline.com/apadmin/img/upload/MA004_AnaMicroMR_WSF.pdfhttp://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nomssa.html