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⭐Tema 1: La Calidad de los Alimentos
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Natividad Fidalgo Marín
1 Tema 1: La Calidad de los Alimentos Definición de calidad de los alimentos Características e indicadores de calidad de los alimentos Definición de control de calidad Valoración de la calidad de los alimentos Métodos oficiales de análisis Aplicación de la calidad en la industria alimentaría2 1.1.- Definición de Calidad de los alimentos: Difícil de definir. Concepto muy subjetivo. Entraña muchos aspectos. Algunas variantes de definición: 1. Rivera Vilas, L.M. La calidad es la medida en que los niveles del conjunto de características que ofrece un producto o servicio satisfacen unas necesidades expresadas o implícitas de los consumidores. Gestión de Calidad Agroalimentaria. Ed. Mundi-Prensa; Juran : "La adecuación para el uso a que se destina". 3. Deming : "Contribución a la satisfacción de las necesidades de los clientes". 4. Crosby : "Acomodación a las exigencias de los clientes. 5. Karl Albretch : "Es esa propiedad intangible que resulta de la diferencia entre el bien o servicio que se espera(e) y el que se recibe (R)". 6. Normas ISO: Conjunto de características de una entidad que le confieren la aptitud para satisfacer las necesidades reales, explícitas o implícitas. 7. Conjunto de atributos que hacen referencia de una parte a la presentación, composición y pureza, tratamiento tecnológico y conservación que hacen del alimento algo más o menos apetecible al consumidor y por otra parte al aspecto sanitario y valor nutritivo del alimento3 Materia prima Diseño del producto y del proceso Proceso de producción Producto Características del alimento (objetivo) Calidad de los alimentos Consumidor (subjetivo) - calidad sensorial - calidad organoléptica - calidad nutritiva - calidad sanitaria - calidad tecnológica - calidad económica Control de calidad4 Calidad sensorial Subjetiva Propiedades organolépticas (visuales, olfativas, gustativas, tacto y sonido). Digestivas- son las que se experimentan después de haber ingerido el alimento. pesadez, plenitud, placer Calidad nutricional Depende de Aptitud de los alimentos para satisfacer las necesidades del organismo en términos de energía y nutrientes Calidad Higiénica Conformidad del producto respecto a unas especificaciones o normas cuyo objetivo es combatir el fraude y garantizar la salubridad de los productos.. Calidad de servicio Factores a tener en cuenta Que ofrece la industria Para el consumidor - Necesidades nutricionales específicas. - Lugar que dicho alimento va a ocupar en la alimentación. - Consumo simultáneo de otros alimentos. - Existencia de elementos que pueden modificar el porcentaje o la actividad de algunos de los nutrientes - Contaminación - Un adecuado tratamiento térmico. - Buenas condiciones de almacenamiento. - Estabilidad del producto - Tiempo que se mantiene sin alteraciones... - Adecuación para su uso (manzanas para sidra, harina para panificación ) - Novedad - Factores psicológicos (consumo)5 1.2.- Características o indicadores de la calidad Propiedades o parámetros generales que definen la calidad de un alimento (composición, estabilidad, pureza, estado, color, aroma,..). También se les llama atributos de calidad (quizá más bien cuando se expresan en forma de adjetivos: puro, estable, aromático,..). Efectos multiplicativos Atributos positivos Atributos negativos - color -olor - aroma - sabor -textura - origen - ausencia de contaminantes - Estado de descomposición - Contaminación con suciedad Inocuidad - Decoloración y olores desagradables Riesgos, crónicos o agudos, que pueden hacer que los alimentos sean nocivos para la salud del consumidor Evaluación de la calidad por métodos subjetivos Evaluación de la calidad por métodos objetivos Paneles de degustación Ensayos físico-químicos6 Atributos de calidad de los alimentos (según M.J.A. Schröder) Pureza o seguridad Identidad Control o exclusión Origen geográfico Especie Sistema de producción Accesibilidad - Microorganismos - Toxinas - Sustancias extrañas (sólidos insectos) - Material en contacto con el alimento (envases) Aceptabilidad - Carne de conejo - Carne de ternera - Convencional o ecológico - Transgénicos Composición - Pequeño comercio - Gran superficie Sensoriales Frescura Precio Cantidad Fuentes básicas de energía Nutrientes funcionales Compuestos bioactivos Factores dietéticos - Apariencia -Textura -Aroma - Gusto y sabor - Grado de conservación - Relación calidad/precio - Peso/volumen - Calibre - Nº unidades -Grasas - Hidratos de carbono - Proteínas - Minerales - Vitaminas - Probióticos - Flavonoides -Fibra, prebióticos Otros aspectos Versatilidad Atención al cliente - Fácil sustitución y complementariedad - Sugerencias, servicios, ayudas Complementos - Aditivos (aspectos sensoriales) - Suplementos nutritivos Presentación - Comodidad para abrir el paquete - Distribuido en porciones7 Probióticos: microorganismos vivos que se adicionan a un alimento que permanecen activos en el intestino y ejercen importantes efectos fisiológicos. Ingeridos en cantidades suficientes tienen efecto muy beneficioso, como contribuir al equilibrio de la flora bacteriana intestinal del huésped y potenciar el sistema inmunológico. Son capaces de atravesar el tubo digestivo, recuperarse vivos en las heces y adherirse a la mucosa intestinal. Prebióticos: Ingredientes no digestibles que afectan beneficiosamente al organismo mediante la estimulación del crecimiento y/ actividad de una/o varias cepas de bacterias en el colon, mejorando la salud Flavonoides: Pigmentos vegetales no nitrogenados con funciones muy beneficiosas tales como antioxidantes, anticancerosas, cardiotónicas, antitrombóticas, disminución del colesterol, antimicrobianas8 Qué agua es de mejor calidad?9 La carne de cerdo es perjudicial?10 1.3.- Definición de Control de la calidad 1. Actividad reguladora de obligatorio cumplimiento realizada por las autoridades nacionales o locales para proteger al consumidor y garantizar que todos los alimentos, durante su producción, manipulación, almacenamiento, elaboración y distribución sean inocuos, sanos y aptos para el consumo humano, cumplan los requisitos de inocuidad y calidad y estén etiquetados de forma objetiva y precisa, de acuerdo con las disposiciones de la ley. 2. Sistema de inspección de análisis y de actuación que se aplica a un proceso de fabricación de alimentos de tal modo que a partir de una muestra pequeña pero representativa del alimento se esté en condiciones de juzgar la calidad del mismo. EVALUACIÓN DE LOS REQUISITOS Dos modos Control de calidad sobre el producto que se está elaborando (se realiza en la propia empresa) Fraudes Inspección de alimentos para evitar Riesgos sanitarios ( se realiza fuera de la empresa) Gestión de Calidad11 1.4.- Valoración de la calidad de los alimentos Valoración se realiza sobre indicadores de calidad Son parámetros físicos, químicos o bioquímicos (como actividad enzimática) medibles que permiten verificar que el producto cumple con un estándar de calidad, ( nivel de.. un parámetro de calidad). Ej. Índice de acidez de un aceite actividad amilásica de una harina Índices de calidad de los alimentos Permiten comprobar la calidad de los alimentos comparando algunos valores de parámetros de composición característicos de cada alimento. Índices de calidad Métodos Oficiales de Análisis Métodos oficiales de la Asociación de Químicos Agrícolas (Asociación Official Agricultural Chemists) de los Estados Unidos (AOAC) Métodos oficiales de análisis Españoles. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.12 1.5.- Métodos oficiales de Análisis ACIDEZ TOTAL EN ZUMOS DE FRUTA Principio Valoración potenciométrica con una disolución alcalina hasta ph = 8,1 de la acidez del zumo o derivado, previa eliminación del dióxido de carbono. Material y aparatos ph-metro electrodo/s para medida de ph agitador magnético material de vidrio de uso normal en laboratorio. Reactivos Solución de hidróxido de sodio 0,1 N Procedimiento Tomar un volumen de muestra exenta de dióxido de carbono, preparada como en en un vaso. Valorar agitando con hidróxido de sodio hasta ph = 8,1. Cálculos Los resultados se expresan en gramos de ácido cítrico/100 ml de muestra, teniendo en cuenta el factor de dilución: g de ácido cítrico/100 ml = (6,4. V1. f. N) / V2 Siendo: N = Normalidad del hidróxido de sodio (NaOH) V1 = volumen de hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 N utilizados en la valoración. V 2 = volumen de muestra tomada. f = factor hidróxido de sodio. Referencias Método número 3. Federation International des Producteurs de Jus de Fruits. Año 196813 Clasificación de Métodos Oficiales de Análisis (se agrupan en 12 grandes grupos) Métodos de análisis de alimentos para animales (forrajes ) Métodos de análisis de aguas Métodos de análisis de cereales Métodos de análisis de fertilizantes Métodos de análisis de residuos de productos fitosanitarios Métodos de análisis de residuos de productos veterinarios Métodos de análisis de productos alimenticios Métodos de análisis de productos cárnicos Métodos de análisis de materias grasas Métodos de análisis de productos lácteos Métodos de análisis de vinos, zumos y mostos de uva Métodos de análisis de productos de la pesca14 1.6.- Aplicación de la calidad en la industria alimentaría Niveles de implantación de un programa de calidad Primer nivel de calidad: Control de calidad del producto. Para lograrlo es preciso llevar un control de materias primas, control del proceso de producción, y control de productos terminados, mediante ensayos físicos, químicos y biológicos en el laboratorio. Cumplimiento con las normas exigidas por la administración. Inconveniente: los defectos son descubiertos una vez que la materia prima ha sido recibida, o al final del proceso de producción cuando ya es demasiado tarde. Segundo nivel de calidad: Aseguramiento de la calidad del producto. Aseguramiento de la calidad- es un sistema planificado de prevención, cuyo propósito es proporcionar una seguridad acerca de la eficacia actual del programa establecido para el control de calidad. Evaluaciones contínuas. Su función es la de reducir los errores a niveles aceptables y garantizar con una elevada probabilidad la bondad de los datos obtenidos.15 Niveles de implantación de un programa de calidad Tercer nivel de calidad: Gestión de calidad. Implica que la calidad se aplique a todas las actividades de la empresa no sólo al producto final y que todos los trabajadores estén implicados. Normalmente se basan en normas internacionales ISO No es obligatoria Componente social Participación Implicación Motivación Gestión de Calidad Aseguramiento de calidad Control de Calidad Imagen de la empresa Reducción de costes Mejora continua Beneficios Componente económico16 Bibliografía: (página WEB donde se pueden consultar los métodos oficiales de análisis de algunos alimentos en España) (página de AESA donde se pueden consultar monográficos muy interesante sobre seguridad alimentaria y también legislación de alimentos). Métodos Oficiales de Análisis de la Unión Europea (Diario Oficial de la C.E.) 2Tomos. Edi: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid (1998). Métodos Oficiales de Análisis de Alimentos. Edi. AMV Ediciones Mundi-Prensa. Coordinador: A. Madrid Vicente. (1994) (página WEB del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación donde se pueden consultar las referencias de las normas de calidad de alimentos así como otros aspectos importantes) Normas de Calidad de Alimentos y Bebidas. Edi. AMV Ediciones Mundi-Prensa. Coordinadores: A. Madrid Vicente y J. Madrid Cenzano. (2001) 1617 Tema 2: La política de Calidad del Sistema Agroalimentario español (SAE) Calidad alimentaria en España Tipos de normas La calidad definida por los atributos de valor Situación actual de los sellos en Europa Situación de los sellos en España18 2.1.- Calidad Alimentaria en España Ministerios relacionados con el control de calidad Economía y Hacienda Agricultura, Pesca y Alimentación Sanidad y Consumo Agencia Española de Seguridad Alimentaria (AESA) Inspeccionar los alimentos de exportación e importación Verificar la calidad de los alimentos. Control de alimentos NORMAS Consejo General de Administración Servicio de Epidemiología Servicio de Promoción de Salud Pública Servicio de Seguridad Alimentaria Servicio de Seguridad Medioambiental Servicio de Gestión de Sanidad Observatorio de Salud Pública Sección de Gestión de Laboratorios Sección de Industria Alimentaria Sección de Establecimientos Alimentarios Sección de Alarmas e Incidentes Alimentarios Organización de la Seguridad Pública en la Comunidad de Castilla y León19 2.2.- Tipos de normas Normas de obligado cumplimiento Objeto prevención de riesgos para la salud pública, garantizar la lealtad de las transacciones comerciales proteger los intereses de los consumidores. Confección de una Norma de Calidad Requiere de mucho trabajo previo Seleccionar los factores de calidad Ponderar estos factores (importantes menos importantes) Seleccionar métodos de medida y control Normas de cumplimiento voluntario PROGRAMA DE CERTIFICACION DE CALIDAD- Sellos de Calidad. No hay obligación de cumplirlas por la legislación Las empresas las aplican para potenciar sus productos, es decir, distinguir sus productos en base a unos parámetros de calidad y distinción aceptados legalmente, como pueden ser las denominaciones de calidad20 Normas Europeas Amplias y deben ser asumidas por todos los estados miembros. Publicadas en el Diario Oficial de la Comunidad Europea (DOCE) Normas comunitarias recientes: Directiva 89/397/CE del Consejo sobre Control Oficial de Productos alimenticios. Reglamento 178/2002, del Parlamento Europeo y del Consejo sobre Principios y requisitos generales de la legislación alimentaria (Ley Europea de Alimentos). Normas Españolas Normas Nacionales (BOE) R.D. Reglamentos (Código Alimentario Español) Normas de las Comunidades Autónomas (Diarios Oficiales de cada Comunidad) Alimento inadecuado Alimentos fundamentales Alimentos perecederos Alimentos semiperecederos Alimento impropio Definición de los distintos alimentos Definición de alimento Todas las sustancias o productos de cualquier naturaleza, sólidos o líquidos, naturales o transformados, que por sus características, aplicaciones, componentes, preparación y estado de conservación sean susceptibles de ser habitual e idóneamente utilizados a alguno de los fines siguientes: a) Para la normal nutrición humana o como fruitivos. b) Como productos dietéticos, en casos especiales de alimentación humana.21 Alimento inadecuado para el consumo humano o que está contaminado Aquel alimento que resulta inaceptable para el consumo humano de acuerdo con el uso para el que está destinado, por estar contaminado por una materia extraña o de otra forma, o estar putrefacto o deteriorado. Alimentos fundamentales (según Código Alimentario Español). Son los que constituyen una proporción importante de la ración alimenticia habitual en las distintas regiones españolas. Alimentos perecederos (según Código Alimentario Español). Aquellos que, por sus características, exigen condiciones especiales de conservación en sus períodos de almacenamiento y transporte. Se alteran con rapidez, debiéndose consumir en un breve plazo de tiempo. Entre ellos, siempre que se presenten sin procesar, debemos de destacar los huevos, la leche, la carne o el pescado. Alimentos semiperecederos (según Código Alimentario Español). Los que han sido conservados o procesados por diferentes procedimientos que les permiten una duración más prolongada en condiciones adecuadas. La congelación, la deshidratación, el salazón, el ahumado, el enlatado o la uperización (en el caso de la leche) son algunos ejemplos de los métodos o procesos utilizados. Alimento impropio (según Código Alimentario Español). Cualquier materia natural o elaborada en la que concurra alguna de las siguientes circunstancias: a) no estar comprendida en los hábitos alimentarios españoles, aunque el producto de que se trate tenga poder nutritivo. b) no se haya completado su proceso normal de maduración o elaboración, o lo haya sido mediante algún procedimiento no autorizado.22 Alimento: Pan (CAE) epígrafe Artículo 2 Real Decreto 1137/1984, de 28 de marzo Pan, sin otro calificativo, designa el producto perecedero resultante de la cocción de una masa obtenida por la mezcla de harina de trigo, sal comestible y agua potable, fermentada por especies de microorganismos propias de la fermentación panaria. Artículo 3 El pan común es el definido en el artículo 2, de consumo habitual en el día, elaborado con harina de trigo y que cumpla los requisitos establecidos en el artículo El pan especial es el no incluido en el artículo 3 que, en su composición, haya incorporado aditivos para panes especiales, haya utilizado como materia prima harina enriquecida, etc., o que tenga un formato especial que precisa de un procedimiento de elaboración y acabado no susceptible de mecanización en todas sus fases, por exigir la intervención de mano de obra en cada pieza individualizada. Producto resultante de la cocción de una masa obtenida por la mezcla de harina de trigo, sal comestible y agua potable, fermentada por la adición de levaduras activas. Cuando se empleen harinas de otros cereales, el pan se designará con el apelativo correspondiente a la clase de cereal que se utiliza. Artículos 6 y 7 En el pan común se comprenden: el pan bregado, de miga dura, español o candeal, que utiliza en su elaboración cilindros refinadores; el pan de flama o miga blanda, que tiene una mayor proporción de agua que el pan bregado y no precisa normalmente de cilindros para el refinado. El pan especial comprende las siguientes variedades: pan integral; pan con grañones; pan con salvado, elaborado con harina a la que se añade salvado en una proporción mínima del 20 %; pan de viena y pan francés, en cuya elaboración se utilizan azúcares y leche; pan glutinado; pan al gluten; pan tostado; biscote; colines; pan de huevo, pan de leche, pan de pasas, pan con pasas y pan de miel, a los que se incorporan los ingredientes de los que toman su nombre; pan de otro cereal que se obtiene mezclando harina de trigo con harina de otro cereal en proporción mínima del 51 %; pan enriquecido; pan de molde o americano; pan rallado; otros como el pan dulce, pan de frutas, palillos, bastones, grisines, etc., que tornan su nombre en razón de los ingredientes adicionales.23 24 25 26 27 2.3.- La calidad definida por los atributos de valor. Atributos de valor (sistemas de control voluntarios) Requisitos básicos (inocuidad) Entidad independiente a la empresa (Ej. Consejo regulador) Ejemplos de Atributos de valor: Etiqueta o Logotipo El respeto con el medio ambiente a lo largo de la cadena productiva (productos orgánicos) El respeto a las leyes sociales de los trabajadores encargados de la producción (el precio justo). El respeto a tradiciones (alimentos elaborados por métodos tradicionales) - Turrón, helados....28 2.4.- Situación actual de los Sellos en Europa. La Política de Calidad de la Unión Europea actualmente tiene reglamentadas tres corrientes de sellos de calidad para productos y alimentos de origen agropecuario: La Indicación Geográfica Protegida -IGP- (1) y la Denominación de Origen Protegida -DOP- (CE N 2081/92) (2); La Especialidad Tradicional Garantizada -ETG- (CE N 2082/92) (3); La Agricultura Ecológica (CE N 2092/91) (4). (1) (2) (3) (4) Objeto: apoyar el desarrollo y protección de los productos de la agroindustria rural, estimular la producción agrícola variada, proteger del abuso e imitación de nombres de productos ayudar al consumidor, entregándole información relacionada con el carácter específico de los productos29 Procedimiento general de registro que deben cumplir los productores y procesadores para optar a una de las tres categorías protegidas de productos Definir el producto Pliego de condiciones Primera publicación (DOCE) Enviar solicitud de postulación (autoridades nacionales) Estudiar solicitud Comisión Europea Estudiar solicitud a nivel nacional Enviar solicitud de postulación (Comisión Europea) Publicación (DOCE) Registro de DOP o IGP (CE) N 2081/92) y de ETG (CEE N 2082/92) : Quesos Productos cárneos procesados Carnes frescas Pescados y mariscos frescos y procesados Productos de origen animal del tipo: huevos, miel, lácteos diversos (excepto mantequilla) Materias grasas (mantequilla, margarina, aceites) Aceitunas Frutas, hortalizas y cereales Productos de panadería, pastelería, repostería o galletería Cervezas Bebidas fabricadas en base a extractos de plantas Registro ETG (CEE N 2082/92) son: Chocolates y demás preparaciones alimenticias que contengan cacao Pastas alimenticias (cocidas o rellenas) Platos compuestos Salsas sazonadas preparadas Potajes o caldos Helados o sorbetes Registro DOP e IGP : Aguas minerales naturales y aguas de manantial Gomas y resinas naturales Aceites esenciales Heno Corcho30 Agricultura Ecológica Reglamento establece unas características para la categoría orgánico o ecológico asegurando al consumidor que el producto responde a esta denominación. Agricultura ecológica no utiliza abonos ni plaguicidas sintéticos, ni hormonas ni antibióticos que favorezcan el crecimiento y no utiliza semillas genéticamente modificadas. Garantiza que el producto ha sido obtenido respetando las normas CEE N 2092/91 durante todo el proceso productivo (cultivo o crianza, transformación, envasado, etiquetado, comercialización). El cumplimiento de los requisitos es verificado por una entidad certificadora pública acreditada En España el control es realizado por autoridades públicas a través de Consejos o Comités de Agricultura Ecológica territoriales, organismos que son dependientes de las Consejerías o Departamentos de Agricultura de las Comunidades Autónomas o directamente por Direcciones Generales.31 Agricultura Ecológica. Evolución de la producción en España.32 SITUACION ACTUAL DE LOS SELLOS EXISTENTES EN ESPAÑA ESPAÑA33 Denominaciones de Origen vigentes en España en la actualidad Los tipos de alimentos dentro de esta categoria son: 1. Aceite de Oliva Virgen Extra (muchos) 2. Jamones de Teruel, de Guijuelo, Dehesa de Extremadura, de Huelva), embutidos y salazones 3. Carnes frescas 4. Frutas (nísperos, uva, pasas de Málaaga, Melocotón de Calanda, cereza del Jerte, Manzana reineta de Bierzo, Kaki Ribera del Xúquer, Chirimoya de la Costa tropical de Granada- Málaga, Peras del Rincón de Soto, Pera de Jumilla) 5. y Vinos 6. Arroces (Calasparra, Arroz de Valencia, Arroz del Delta del Ebro) 7. y legumbres 8. Hortalizas (Alcachofa de Benicarló, 9. Quesos (Roncal, Mahón-Menorca, Manchego, Cantabria, Idiazábal, Zamorano, de la Serena, Tetilla, Picón bejes Tresviso, Quesucos de Liébana, Queso Majorero, Queso de l Alt Urgell y La Cerdanya, Torta del Casar, Queso Ibores, Gamonedo, Afuega l Pitu, ) 10. Otros: Miel de la Alcarría y Miel de Granada, Turrón, Chufa y Avellanas de Reus. 11. Pimientos (Piquillo de Lodosa, de Oímbra) 12. Azafrán de la Mancha) 13. Pimentón de Murcia34 Bibliografía: (página WEB donde se pueden consultar los métodos oficiales de análisis de algunos alimentos en España) (página de AESA donde se pueden consultar monográficos muy interesante sobre seguridad alimentaria y también legislación de alimentos). Métodos Oficiales de Análisis de la Unión Europea (Diario Oficial de la C.E.) 2Tomos. Edi: Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid (1998). Métodos Oficiales de Análisis de Alimentos. Edi. AMV Ediciones Mundi-Prensa. Coordinador: A. Madrid Vicente. (1994) (página WEB del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación donde se pueden consultar las referencias de las normas de calidad de alimentos así como otros aspectos importantes) Normas de Calidad de Alimentos y Bebidas. Edi. AMV Ediciones Mundi-Prensa. Coordinadores: A. Madrid Vicente y J. Madrid Cenzano. (2001) The Spanish System of Food Controls. Its administration and enforcement. Rebeca García y David Jukes. Food Control, 15 (2004), (Artículo en el que se explica las funciones que cada uno de los ministerios ejerce sobre el control de calidad de los alimentos). (página donde se pueden sacar manuales de los métodos oficiales de análisis de algunos alimentos.35 Tema 3: Toma de muestra en alimentos Procedimiento global de análisis Muestra Muestreo y homogeneización Conservación y envío de muestras Triturado de muestras Mezclado de muestras Preparación de la muestra Etapas en un análisis de alimentos. Errores.36 3.1.- Procedimiento global de análisis Definición del problema Transformación del problema Acondicionamiento del alimento al método de análisis Tema 3 Parámetros globales Análisis de la muestra MÉTODOS Y TÉCNICAS DE ANÁLISIS Parámetros individualizados % Humedad % Grasas % Cenizas % Proteínas Resultados Ácidos grasos Aminoácidos Triglicéridos... Análisis de resultados- Estadística.37 3.2.- Muestra Conceptos importantes: Muestra: porción pequeña seleccionada para su examen, de una cantidad de material o alimento que es mucho mayor. Características: Su composición debe reflejar lo mejor posible una porción representativa de todo el material. Dentro de la muestra se hayan distribuidos constituyentes, es decir, las sustancias que trataremos de determinar. Según el porcentaje de éstos en la muestra, hablamos de: Constituyentes principales: > al 1% del total. Constituyentes secundarios : (0 1 1) % del total. A nivel traza: < al 0 1% del total. Ultratrazas: a nivel de ppm. (mg/kg) Tipos de muestra: Según el tamaño de la muestra: macroscópica, semimacroscópica, microscópica, submicroscópica o ultramicroscopica Método Peso de muestra (mg) Volumen de muestra (ml) Macroanálisis > 100 > 10 Semimicroanálisis Microanálisis Ultramicroanálisis < 1 < 0 138 Alimentos como materiales heterogéneos Diferentes texturas, estructuras, viscosidades, presencia de fases inmiscibles y materia higroscópica e hidrofóbica39 3.3.- Muestreo o sampling y homogeneización: Proceso por el cual se obtiene una muestra representativa del material a analizar A menudo ésta es la mayor fuente de error de todo el procedimiento analítico. Conceptos: - Lote: material completo del que se toman las muestras. Ej.: Cajas de un camión. - Muestra Bruta: se obtiene del lote para análisis o almacenamiento. Suele seleccionarse de modo que sea representativa del lote y su elección es crítica para realizar un análisis válido. De la muestra bruta se toma una muestra de laboratorio. - Muestra de laboratorio: más reducida. Debe tener exactamente la misma composición de la muestra bruta. Para realizar los análisis individuales se emplea alicuotas o porciones de prueba de la muestra de laboratorio. - Muestra contractual: es la muestra representativa de todo el lote, es la que se utiliza para el análisis del alimento y se obtiene por reducción de la muestra bruta, usualmente usando el método de cuarteo, hasta obtener el tamaño adecuado de muestra. 1. Homogeneizar 2. Dividir en cuatro partes 3. Separar cuadrantes opuestos 4. Homogeneizar A C B D A D 5. Repetir40 Dificultades del muestreo: Homogénea - Situación más fácil. Una vez obtenida, ésta se divide en porciones, y aleatoriamente se analizan distintas porciones. Resultados más precisos: si se mezclan n porciones, y se realizan n análisis de los grupos mezclados. Muestra Heterogénea Muchos problemas para tener muestra representativa - Mejor: tomar varias muestras de cada uno de los estratos, y de cada una de ellas tomamos otro par, se mezclan y así se obtiene la muestra representativa para el análisis.41 Muestreo por reducción de la dimensionalidad 3D 2D 1D Se repite tantas veces como sea necesario42 El mejor método de muestreo depende de: 1. Qué tipo de información se quiere obtener? 2. De qué recursos se dispone? 3. La muestra es accesible? 4. La muestra es heterogénea? 5. Si es así, la información varía por estratos, es general o localizada? 6. La variación es temporal? se trata de un alimento perecedero? Ejemplo de complejidad: Guisantes Las variables incluyen: 1. Distribución en función del tamaño 2. Posición de los mismos en sus vainas 3. Genética 4. Cultivo 5. Tipo de plantación 6. Eficiencia de polinización 7. Lluvia 8. Tipo de suelo 9. Cosechas previas 10. Fertilización del suelo 11. Grado de madurez 12. Enfermedades o plagas sufridas 13. Condiciones de almacenamiento desde la recolección Cuestiones adicionales 1. Se van a cocinar los guisantes? 2. Durante cuánto tiempo? 3. Se tiene que certificar el muestreo?43 Muestreo de ingredientes sólidos 1. En sacos Se debe de muestrear de cada saco de 500 a 1000g. Si el lote es de uno a diez sacos, se deben de muestrear todos. si el lote es mayor a diez, se debe por lo menos el 2% del total del lote. El muestreo de sacos puede hacerse mediante muestreadores especiales para este fin. 2. A granel Cuando la materia prima se encuentra a granel dentro de bodegas rectangulares, vagones o camiones, se tomarán muestras a diferentes niveles con muestreadores adecuados y en varios puntos de acuerdo a la capacidad del transporte o bodega: Capacidad de vagón o bodega 1-15 toneladas toneladas toneladas Número de puntos a muestrear Sólido en fragmentos o partículas Si las muestras consisten en lotes discretos se toman cogiendo una selección aleatoria de dichos lotes. 4. Sólido en forma compacta Tomar trozos representativos de las muestras. Del interior y del exterior. Cuándo se muestrea? De dónde?44 LIQUIDOS Homogéneos: se toman aleatoriamente distintas muestras. Se realiza de contenedores 5 min después de iniciarse la descarga Si se hace de paquetes, se introduce una sonda en diagonal Con materiales en suspensión: se pueden tomar muestras a distintas profundidades manteniendo en constante agitación el conjunto. Se puede utilizar una sonda llamada ladrón toma muestras, la cual se sumerge a la profundidad que se desee y se abre para recoger la muestra. De esta forma se pueden obtener muestras a distintas profundidades, y por mezcla de todas ellas obtener una muestra representativa, ya que a veces es difícil la agitación MUESTRAS GASEOSAS: Gas libre en gran cantidad: llenar un tubo con el gas con desplazamiento del aire que en principio contienen estos recipientes, que después se cierran por medio de llaves o sellando sus extremos. POCO FRECUENTE EN ALIMENTOS45 3.4.- Conservación y envío de muestras Tipo de Ingrediente Método de Conservación Tipo de Embalaje Cantidad Seco Temperatura ambiente Bolsa de plástico g Líquido Temperatura ambiente Frasco de plástico 1000 ml Forraje fresco Deshidratación Bolsa de papel 1000 g Forraje seco Temperatura ambiente Bolsa de plástico g Nombre del ingrediente Nombre del remitente Fecha de muestreo Análisis requeridos Dirección y teléfono Etiquetado, recepción y registro46 3.5.- Triturado de muestras Triturado 60 % en grasa % grasa error (rsd) Efecto del tamaño de partícula sobre la extracción de grasa en semillas de calabaza Diámetro de partícula (µm) Al disminuir el tamaño de partícula 1. Aumenta la relación superficie masa 2. Aumenta el nº de partículas muestreadas Si el tamaño de partícula es demasiado pequeño se pueden formar emulsiones47 3.6.- Mezclado de muestras Alimentos que fluyen libremente (Arroz, azúcar grueso) φ > 50 µm Partículas independientes Poca adhesión a las paredes de los contenedores Capaces de fluir lentamente Diferente inercia Percolación de partículas finas Alimentos cohesivos (mantequilla) Flujo errático Dificultad para su mezclado (inconveniente o ventaja)48 3.7.- Preparación de muestra: Etapas: LÍQUIDOS HOMOGENIZACIÓN SÓLIDOS Eliminación de agua (secado) Eliminación de sustancias interferentes Químicamente: usando agentes enmascarantes ( sustancia que reacciona con el interferente). Se consigue mediante un ajuste ph, un cambio en el estado de oxidación... - Físicamente: separándolas previamente a la determinación. Se realiza mediante precipitación, extracción, cromatografía o destilación. Disolución de la muestra en condiciones suaves Ejm. Det. Azúcares. Ácidos orgánicos... Disolución de la muestra en medio ácido y a alta temperatura (digestión ácida) Disolver minerales. Ejm. Det. Mg en verduras. Disolución de la muestra por fusión EVITAR Grandes inconvenientes: Contaminación Volatilización...49 3.8.- Etapas en un análisis de alimentos. Errores. Homogeneización Muestreo Preparación Determinación S total2 = S muestreo2 + S homogeneización2 + S preparación2 + S determinación 2 i -Elevado si nº pasos elevado o si error de uno de ellos elevado -Errores en una etapa no se pueden compensar en otra S = -El error total es del orden del mayor error si éste es muy elevado ( n 1) x _ x 250 Calculo del error muestral para la determinación de Vitamina C en un zumo de fruta Concentración obtenida para una misma muestra (mg/l): 12,4; 12,1; 12,5; 12,8; 12,5 Media = 12,5 S a= 0,3 Concentración obtenida para varias muestras (mg/l); 12,5; 13,3; 13,1; 12,4; 13,4. Media = 12,9 S a= 0,5 Determinación de aflatoxinas en anacardos error de muestreo!! 90% del error total Colonia de Aspergillus flavus en cultivo en una placa de Petri.51 Bibliografía: L.M.L. Nollet, Handbook of Food Analysis, Marcel Dekker, Inc., New York, 2004 Daniel C. Harris: Análisis Químico Cuantitativo. Ed. Reverté. Métodos estándares AOAC (1990) WF bkwolek, EB Lilleboj, J. Assoc. Off Anal. Chem., 59, 787, 1976 American Chemical Society, Anal. Chem., 52, 2242, International Standards Organization. Fresh Fruits and Vegetables-Sampling. ISO 874, 1980 JA Lyn, MH Ramsey, R Wood, Analyst, 127, 1252, 2002.52 Tema 4: Métodos y Técnicas de análisis de alimentos Motivos de análisis de alimentos Propiedades de los alimentos Métodos de análisis. Criterios para seleccionar una técnica de análisis Ensayos habituales Determinación de agua Determinación de cenizas Determinación de proteínas Determinación de azúcares totales Determinación de ácidos carboxílicos Determinación de fibra total Métodos instrumentales de análisis Métodos espectroscópicos Métodos no espectroscópicos Métodos cromatográficos53 4.1.- Motivos de análisis de alimentos a. Regulaciones y recomendaciones gubernamentales i. Mantener la calidad de los alimentos ii. Garantizar seguridad de los alimentos iii. Informar sobre la composición nutricional iv. Facilitar la competencia limpia entre compañías v. Eliminar fraude económico b. Seguridad de los alimentos i. Ausencia de microorganismos dañinos (Listeria, Salmonella ) ii. Productos tóxicos (pesticidas, herbicidas ) iii. Cuerpos extraños (vidrio, madera, insectos ) c. Control de la calidad i. Mayor calidad posible ii. Poca variabilidad con el tiempo iii. Control de materias primas (ej. patatas y azúcares reductores) iv. Control del proceso de producción v. Control del producto final d. Investigación y desarrollo54 4.2.- Propiedades de los alimentos a. Composición Determina su seguridad, nutrición, propiedades físico-químicas, calidad, factores sensoriales Se expresa Átomos específicos (C,H,O,S,N,Na ) Moléculas específicas (sacarosa, agua ) Tipos de moléculas (grasas, proteínas, hidratos de carbono ) Sustancias específicas (leche, almendras ) b. Estructura Molecular (~ nm ) Microscópica (~ 10 nm 100 µm) Macroscópica (~ > 100 µm) c. Propiedades físico-químicas Ópticas Reológicas Estabilidad Sustancias que confieren sabor d. Propiedades organolépticas55 4.3.- Métodos de análisis. Criterios para seleccionar una técnica de análisis Métodos químicos (métodos clásicos) Análisis cualitativo Análisis cuantitativo Métodos de análisis Métodos instrumentales Ópticos (muy importantes) Eléctricos Otros Métodos químicos: reacción química Ejemplo: Valoración, métodos gravimétricos Métodos Instrumentales: métodos físicos (no hay reacción química) Ejemplo: Medida de color con espectrofotómetro Métodos mixtos, (Métodos físico-químicos): reacción química y una medida física. Determinación de Fe en cereales (medida espectrofotométrica del complejo formado Fe-fenantrolina) Criterios a. Precisión b. Exactitud c. Simplicidad de operación d. Coste e. Velocidad f. Sensibilidad g. Especificidad h. Seguridad i. Destructiva/no destructiva j. On-line/off-line k. Aprobación oficial l. Sensibilidad a la matriz56 4.4.- Métodos clásicos de análisis: Son métodos sencillos que requieren de poca instrumentación y que dan información de parámetros globales de los alimentos % humedad Porqué? -Requerimientos legales y de etiquetado -Motivos económicos -Estabilidad de microorganismos -Calidad del alimento -Procesado de alimentos magua % agua = x100 m muestra %H 2 O de algunos alimentos Pepino 96% Leche 87% Yogurt 89% Patata 80% Cacahuete asado < 2% Aceite vegetal ~0% Métodos basados en la separación del agua (Hay que procurar no modificar las características de La muestra) El agua puede estar bajo diferentes formas: 1. Agua libre 2. Agua ocluida en los poros 3. Agua adsorbida (carbohidratos y proteínas) Velocidad de 4. Agua enlazada (de hidratación) Na 2 SO 4 10H 2 O crecimiento bacteriano minicial m final % agua = x100 m inicial 1. Estufa (a 100ºC durante 3h) 2. Horno MW 3. Lámpara IR 4. Vacío (disminuye p.eb.)57 Consideraciones de tipo práctico en métodos de evaporación 1. La velocidad de evaporación depende del tamaño de partícula de la muestra 2. Algunas muestras forman agregados difíciles de secar 3. Si hay sales disueltas p.eb. Agua > 100ºC 4. Agua de hidratación se elimina más difícilmente que la libre 5. Algunos componentes del alimento (h.h.c.c.) se pueden descomponer a 100ºC C 6 H 12 O 6 6 C + 6 H 2 O 6. Algunos componentes se evaporan (e.g., %agua de vinagre?) 7. Si % agua es elevado se pueden producir proyecciones 8. Hay que usar bandejas adecuadas (Aluminio) Ventajas e inconvenientes de métodos de evaporación Sencillos y precisos Baratos Capacidad simultánea para analizar muchas muestras Destructivo No apropiado para ciertos alimentos Lentos Métodos de destilación Método de Karl-Fisher 2H 2 O + SO 2 + I 2 H 2 SO 4 + 2HI (Adecuado para alimentos con bajo %H 2 O; café, aceite ) Métodos de producción de gas: CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 (gas) + Ca(OH) 2 Métodos instrumentales58 % cenizas -Requerimientos legales y de etiquetado -Estabilidad de microorganismos -Nutrición -Calidad del alimento (azúcar, pollo ) -Procesado de alimentos Fracción sólida de alimento que queda tras eliminar el agua y la materia orgánica Métodos basados en la calcinación (la muestra se muele hasta que el tamaño de partícula es suficientemente pequeño, se debe Secar, representativa; 1-10 g, desengrasar) ºC/24 h Valores típicos -Alimentos frescos < 5% -Alimentos procesados hasta 12% Porcelana -Problemas con bases -Rupturas si T ráp. Vía seca M ceniza % Cenizas = x100 M muestra Vía húmeda 10min-pocas h a 350ºC Alimento + HCl,H 2 SO 4 ó HClO 4 Análisis59 Método de calcinación Vía seca Vía húmeda Ventajas Muy simple No se requiere atención a lo largo del proceso de calcinación Generalmente no se añade ningún reactivo que se haya que tener en cuenta posteriormente Se puede calcinar un gran número de muestras Es un método normalizado Se requiere temperaturas relativamente bajas El equipamiento es simple y barato La oxidación es rápida Se producen menos volatililzaciones de minerales Inconvenientes Se necesitan elevadas temperaturas El equipamiento es caro Algunos minerales se pierden por volatilización (Hg, As, Se, P) Se producen interacciones entre los minerales y el material del contenedor Se puede producir adsorción de metales sobre el crisol Se requieren volúmenes elevados de reactivos corrosivos Los ácidos explosivos (HClO 4 ) requieren especiales cuidados Requiere aplicar factores de corrección y cálculos Se emiten vapores corrosivos continuamente Trabajar con un gran número de muestras es difícil El procedimiento es complejo y requiere de mucho tiempo60 Proteínas totales Polímeros de aminoácidos organizados en una estructura a cuatro niveles Porqué es importante determinarlas? 1. Fuente de energía 2. Contienen aminoácidos que no se sintetizan por el organismo (lisina, triptófano, metionina, leucina, isoleucina y valina) 3. Determinan la textura global de algunos alimentos 4. Se usan a menudo como aditivos (emulsificantes: lecitina, espumantes, ovoalbúmina ) 5. Muchas son enzimas que aceleran procesos biológicos61 Método Kjeldahl Digestión N(alimento) Calor + H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 +NaSO 4 +catalizador Neutralización (NH 4 ) 2 SO NaOH? 2NH 3 + 2H 2 O + Na 2 SO 4 Valoración NH 3 + H 3 BO 3? NH 4+ + H 2 BO 3 - H 2 BO 3- + H +? H 3 BO 3 ( Vs Vb ) % N = C PM ( N) x100 m V s y V b : Volúmenes consumidos en la valoración de la muestra y un blanco C: Concentración ácido valoración, m: masa muestra %Proteina = %N * (factor de conversión) 6.25 Factor de conversión g Nitrógeno g proteína Problema Factores de conversión de nitrógeno a proteína en alimentos: 6.25: Maíz, Huevos, Guisantes; Carnes; Judías 6.38: Leche 5.83: Trigo; cebada; avena; centeno; mijo 5.70: harina de trigo 5.30: nueces62 Método Biuret Proteína + CuSO 4 + OH - Absorción molecular VIS-UV Complejo violeta λ = nm A a 540 nm Tyr Cys % Proteína (Kjeldalh) Enlaces peptídicos: formados por deshidratación tras combinación entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino del otro63 Método Kjeldahl Biuret Ventajas Muy utilizado Elevada precisión y exactitud Incluido en muchas normativas No interferencias por aminoácidos libres No hay influencia por la composición en aminoácidos Simplicidad de operación Más rápido (15-30 min) Inconvenientes Los compuestos nitrogenados no proteicos pueden interferir Formación de espuma durante la digestión Empleo de catalizadores tóxicos (Cu, Se, Ti ó Hg) Necesidad de emplear un factor de conversión Baja sensibilidad Muy lento (tiempo > 2h) Interferencias por NH 3, detergentes Baja sensibilidad64 Azúcares totales Porqué es importante determinarlos? 1. Regulaciones gubernamentales 2. Atributos nutricionales (información al consumidor) 3. Detección de adulteraciones (huella digital de los alimentos) 4. Influencia sobre propiedades de los alimentos 5. Cuestiones económicas 6. Procesado de alimentos Monosacáridos65 oligosacáridos + (Cerveza) (Azúcar)66 polisacáridos Cloroplasto Almidón Amilosa glucosa Amilopectina >10 6 glucosa Almidón Gránulos insolubles de almidón 3 60 µm Preparación de la muestra (Alimentos procesados) Secado; molienda; disolución en agua ó EtOH 80%; Almidón sólido HClO 4 I 2 Azul filtración o centrifugación67 Complejo almidón-yodo68 Fotografía de los gránulos de almidón de diferentes alimentos Raíz (Barra: 20 µm) Trigo (Barra: 5 µm) Maíz (Barra: 10 µm) Avena (Barra: 5 µm) Patata (Barra: 50 µm) Arroz (Barra: 2 µm) Judía (Barra: 20 µm)69 Preparación de la muestra Secado a vacío Muy sencilla: zumos de frutas, miel Más compleja: cereales, verduras, pan Molienda Extracción de grasa Lípidos Hervir con 80% EtOH y filtrar Precipitados Mono y disacáridos Agentes de Clarificado (NH 4 )Ac 1 Mono y disacáridos Aminoácidos Ácidos carboxílilcos Vitaminas Minerales Polisacáridos Fibra Proteínas 2 Mono y disacáridos Intercambio iónico Resto de componentes70 Refractometría Ley de Snell: M 1 θ 1 senθ1 senθ 2 = n 2 = n 1 v v 1 2 M 2 θ 2 n i = c/v i n: índice de refracción c: velocidad de la luz en el vacío v i : velocidad de la luz en un medio i - n aumenta con la concentración de azúcar y depende de T y de λ -Se mide a 20ºC y a nm - Responde al contenido en azúcares totales - Unidades: ºBrix que corresponden a %w/w de sacarosa71 Ácidos carboxílicos. Acidez total Porqué es importante determinarlos? -Normativas -Composición de algunos alimentos -Se usan como aditivos como conservantes -También se usan como acidulantes -Regulan el crecimiento de algunas bacterias (sustituyen a antibióticos) -Contribuyen al aroma y sabor de algunos alimentos Zumo de limón Zumo de tomate Café Soda ph de alimentos líquidos ph Manzanas Vinagre Cerveza Más ácido Leche Más básico Método volumétrico Indicador: Fenolftaleína Valorante: NaOH, KOH Viraje: transparente a rosa (a ph 8.2 finaliza la valoración) Acidez total = nº ml de NaOH 0.1M necesarios para neutralizar 100 g de alimento72 Fibra total Celulosa, pectina, lignina, almidón resistente Preparación de la muestra Alimento molido Operación Extracción disolvente Efecto que provoca Separación de los lípidos Enzimas + ácidos o bases y filtración Calentamiento + agua Enzimas + ácido o base Filtración EtOH 80% Separación de proteínas Separación de almidón Precipitación fibra Fibra Gravimétricamente Químicamente Descomposición enzimática y detección73 4.5.- Métodos instrumentales de análisis Métodos espectroscópicos I0 A = log I A = a b C a: absortividad b: anchura cubeta C: concentración a) Absorción molecular VIS-UV Fuente Filtro Obturador Referencia Muestra D C 6 H 13 CH=CH 177 CH 3 CH 3 C=O 186 I o b I A OH CH 3 C=O 204 CH 3 CH 2 CH 2 CH=CH Especie absorbente (c mol/l, g/l) A m CH 2 =CHCH 2 CH 2 CH=CH CH 2 =CHCH=CH CH 2 =CHCH=CHCH=CH C 6 H 6 (3 bandas) 184/204/256 C m C74 -Proteínas: 1. Determinación directa Absorción por enlace peptídico ( nm), cadenas aromáticas de triptófano (280 nm) Los aa absorben fuertemente a 280 nm, por lo tanto A depende de la secuencia 2. Método Biuret Medida a 540 nm (complejo violáceo) Técnica menos sensible al tipo de proteína, ya que se usan enlaces peptídicos -Azúcares: 1. Reducción del complejo entre el CuII y la neocuproina (2.9-dimetil-1,10-fenantrolina) Los azúcares reductores reducen el complejo de CuII a complejo CuI Medida a 457 nm 2. Reacción con el complejo arsenomolibdato/cobre. Cu 2+ + azúcares reductores Cu + + Arsenomolibdato Azul de molibdeno Medida a 820 nm 3. Método de fenolsulfúrico Deshidratación del azúcar a furfural e hidroximetilfurfural con H 2 SO 4 Condensación de estas sustancias con fenol para dar color amarillo-naranja Medida a 420 nm -Ácidos carboxílicos Los métodos UV-VIS se emplean raramente, ya que los ácidos presentan una pobre absorción Algunos métodos para ácidos concretos (láctico, cítrico, málico, tartárico) La absorbancia se registra en la zona del visible en la mayoría de los casos Ventajas técnicas VIS-UV 1. Rápidas, simples 2. Sensibles a bajas concentraciones Inconvenientes 1. Ausencia de especies que absorban 2. Ausencia de partículas preparación de la muestra compleja 3. En ocasiones no hay una relación lineal entre A y C 4. Adsorción de complejos sobre las paredes de la cubeta 5. Absorción depende de la composición de la proteína75 Determinación de metales 1. Elementos esenciales: Ca, Mg, K 2. Elementos tóxicos a elevadas concentraciones: Se, Cu, Mn 3. Elementos ausentes: Hg, As Espectroscopía atómica. Procesos fundamentales M+* (ion) M + hν 2 ICP-AES FAAS atomizacion M (atomo) M * hν 1 ICP-AES ionizacion (gas) MX vaporizacion (solido) (MX) n desolvatacion (disolucion) + - M(H2O) m, X76 a) Absorción atómica en llama (FAAS) Fuente de emisión Introducción de la muestra líquida Generación de átomos/ absorción Detección77 Determinaciones mediante FAAS Determinaciones directas directas (recta (recta de de calibrado) calibrado) Determinaciones indirectas indirectas Elementos Elementos de de la la parte parte superior superior derecha derecha de de la la tabla tabla periódica periódica λ λ < nm nmque no no se se pueden pueden detectar detectar directamente directamente (E (E exc ) exc ) --Basadas Basadas en en efectos efectos interferentes interferentes Determinación Determinación de de F - - (interferencia (interferencia sobre sobre Mg) Mg) --Basadas Basadas en en métodos métodos de de precipitación precipitación Determinación Determinación de de SO 2- SO 4 2- con 4 con Ba Ba A(Mg) A(Mg) muestra Mg F - MgF 2 Alimentos Carne Carlotas Aceite Leche Arroz Harina de Maíz Pasta Pollo Queso Sardinas Concentrac ión de fluoruro (mg/kg) 0,21 0,16 0,05 0,06 0,10 0,13 0,30 0,39 0,52 7,48 Desviación Estándar 0,10 0,203 0,02 0,006 0,01 0,000 0,48 0,43 0,31 1,90 Valores extremos (mg/kg) 0,10-0,45 0,006-0,18 0,04-0,05 0,057-0,074 0,085-0,111 0,13 (en todos los municipios estudiados) 0,121-1,666 0,174-1,610 0,249-1,287 5,191-10,455 C F - muestra C F -78 LOD LOD (ng/ml) Ag Ag (328.1) (328.1) 3 Al Al (309.3) (309.3) As As (193.7) (193.7) Ba Ba (553.6) (553.6) Ca Ca (422.7) (422.7) 1 Cd Cd (228.8) (228.8) 1 Hg Hg (253.6) (253.6) Na Na (589.0) (589.0) 5 Si Si (251.6) (251.6) V (318.4) (318.4) Características analíticas de FAAS Precisión Precisión Precisión a corto corto plazo: plazo: % 1% Precisión Precisión a largo largo plazo: plazo: < % 10% (según (según otras otras fuentes) fuentes) Aplicaciones Muestras Muestras líquidas líquidas (determinaciones (determinaciones elementales elementales en en Alimentos, Alimentos, Fe, Fe, Mn, Mn, Ca, Ca, Al ) Al ) Muestras Muestras sólidas sólidas (digestión (digestión + análisis análisis mediante mediante FAAS) FAAS)79 b) Emisión en plasma acoplado por inducción (ICP-AES) Introducción de la muestra líquida Generación de átomos/excitación/ emisión Detección 1 Energía 2 3 hν80 Zona observación 5 20 mm Viscosidad disminuye81 Comparación de ICP-AES con FAAS Temperaturas elevadas FAAS: K ICP K Tiempos de residencia LOD ICP-AES < LOD FAAS FAAS: 1 ms ICP: 2 4 ms Menores efectos de matriz (refractarios) Intervalo dinámico de varios órdenes de magnitud Precisiones muy buenas (RSD 0.1 1%) Capacidad de medida simultánea, mayor velocidad de análisis No fuente externa de emisión Espectros de emisión con más líneas que los de absorción: Mejores monocromadores Técnica comparativa Todas las etapas controladas por ordenador Algunos elementos no se pueden detectar - Elementos introducidos externamente (H, O, Ar, C) - Elementos no excitables (F,Cl, gases nobles) - Elementos sintéticos (bajos tiempos de vida) 1. Identificación de la región de origen de vinos mediante la determinación de la concentración de tierras raras 2. Determinación de metales tóxicos en frutos secos 3. Determinación de la concentración de hierro en un vino tinto82 Métodos cromatográficos Fase estacionaria Fase móvil Detector señal Inyección muestra Separación de compuestos Diferente velocidad de desplazamiento de los compuestos a lo largo de la fase estacionaria tiempo Detección de compuestos Fase móvil Fase estacionaria Líquida Gaseosa Sólida Líquida Es aplicable a cualquier mezcla soluble o volátil. La elección de una técnica cromatográfica u otra dependerá de: Naturaleza y cantidad de muestra Objeto de la separación Limitaciones de tiempo y equipo83 Distribución de los solutos entre la fase móvil y estacionaria La separación cromatográfica se basa en la diferente tendencia de los solutos a ser retenidos en la fase estacionaria en relación con su tendencia a permanecer en la fase móvil. Esta distribución desigual de solutos se rige por el equilibrio heterogéneo que se establece entre las dos fases. K D = ( C ) compuesto" A" ( C ) compuesto" A" fase móvil fase estacionaria K D : Relación o coeficiente de reparto Cromatograma La distribución del soluto entre ambas fases se debe a diferentes fenómenos físico-químicos que dependen de la naturaleza del soluto y de las fases. De ahí derivan los diferentes tipos de cromatografía Es Es la la representación representación de de la la respuesta respuesta del del sistema sistema de de detección detección (señal) (señal) en en función función del del tiempo, tiempo, volumen volumen de de eluyente eluyente o o distancia distancia en en el el lecho lecho cromatográfico. cromatográfico. Tiempo de retención (t R )- tiempo que tarda en eluir un soluto de la columna. Tiempo muerto (t 0 )- tiempo que tarda en salir una sustancia que no se retiene en la columna. Tiempo de retención relativo (t R ) = t R t 0 Información cuantitativa (altura o área) Información cualitativa (tiempos de retención)84 85 Clasificación de las técnicas cromatográficas 1. Según la forma de realizar la separación Cromatografía en columna (clasificación siguiente diapositiva) Cromatografía plana Cromatografía en papel Cromatografía en capa fina 2.- Según la naturaleza de la fase estacionaria Sólida Liq Cromatografía de adsorción Cromatografía de intercambio iónico Cromatografía de filtración en gel Cromatografía de afinidad Cromatografía de partición 3.- Según la naturaleza de la fase móvil Cromatografía de líquidos Cromatografía de gases Cromatografía de fluidos supercríticos86 Métodos cromatográficos en columna Dirección del flujo Clasificación general Método específico Fase estacionaria Tipo de equilibrio Cromatografía de líquidos (fase móvil: líquido) -Líquido-líquido, o de reparto -Líquido-fase enlazada -Líquido adsorbido en un sólido -Especie orgánica unida a una superficie sólida -Reparto entre líquidos inmiscibles -Reparto entre líquido y superficie químicamente modificada -Líquido-sólido, o de adsorción -Intercambio iónico -Exclusión por tamaño -Sólido -Resina de intercambio iónico -Líquido en los intersticios de un polímero sólido -Adsorción -Intercambio iónico -Reparto/tamizado Cromatografía de gases (fase móvil: gas) -Gas-líquido -Gas-fase enlazada -Gas-sólido -Líquido adsorbido en un sólido -Especie orgánica unida a una superficie sólida -Reparto entre un gas y un líquido -Reparto entre gas y superficie químicamente modificada Cromatografía de fluidos supercríticos (fase móvil: fluido supercrítico) -Sólido -Especie orgánica unida a una superficie sólida -Reparto entre un fluido supercrítico y superficie químicamente modificada87 88 Tipos de cromatografía de líquidos89 90 91 Elución en Cromatografía Elución es un proceso mediante el cual los solutos son arrastrados a través de una fase estacionaria por el movimiento de una fase móvil. Separación cromatográfica. Los componentes de la muestra interaccionan de forma diferente con la fase estacionaria y la fase móvil.92 Cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC)93 RESET Filtros Cromatografía de gases (GC) H Sistema de tratamiento de datos Manoreductores Jeringa/inyección Detector Aire Hydrógeno Gas portador Columna Horno94 Sistemas de detección Cromatografía de líquidos (de alta resolución, HPLC) 1.- Absorción Visible ultravioleta 2.- Fluorescencia Visible-Ultravioleta 3.- Conductimétrico 4.- Amperométrico 5.- Refractométrico 6.- Absorción IR 7.- Detector de dispersión de la luz Sistemas de detección Cromatografía de gases 1.- Ionización en llama 2.- Conductividad térmica 3.- Captura electrónica 4.- Detector de emisión atómica Un filamento metálico se enfría por la acción de un gas portador Flujo Cuando el gas está contaminado con la muestra, el efecto enfriante del gas cambia. La diferencia en el enfriamiento se usa para generar la señal del detector. Flujo 5.- Espectrometría de masas95 Aplicaciones al sector de los alimentos HPLC CG Sólidos solubles y poco volátiles Sustancias en disolución Aminoácidos Triglicéridos Azúcares Vitaminas hidrosolubles Ácidos orgánicos Sólidos volátiles Disoluciones de sustancias no lábiles Gases Ácidos grasos Esteroles Volátiles96 Estimating Chain Length Distribution - Screening Gradient for Mono-, Di-, and Oligosaccharides Iso-erythritol 2. Fructose 3. Sorbitol 4. Mannitol 5. Glucose 6. Inositol 7. Sucrose 8. Maltitol 9. Maltose (DP2) 10. Raffinose (DP3) 11. Maltotriose (DP3) 12. Maltotetraose (DP4) 13. Maltopentaose (DP5) DP6 DP14 Column: Prevail Carbohydrate ES, 250 x 4.6mm Mobile Phase: A: Acetonitrile B: 0.04% NH 4 OH in Water Gradient: Time: %B: Flowrate: 1.0mL/min Column Temp: Ambient Detector: ELSD 200097 CROMATOGRAFÍA PLANA La muestra se coloca en forma de gota sobre una lámina o superficie plana. Después de evaporado el disolvente, la lámina se coloca verticalmente en una cámara cerrada saturada en un disolvente (fase móvil). Por capilaridad fase móvil hace desplazar a los diferentes analítos. Cromatograma- conjunto de manchas. R f = distancia recorrida por el soluto/ distancia recorrida por el disolvente.98 Cromatografía en papel99 Espectrometría de masas Técnica que permite determinar el peso molecular de una molécula así como su estructura. Principio: 1. Ionización de las moléculas de la muestra en la fuente de ionización. 2. Introducción de los iones en el analizador de masas para separar los iones en función de la relación masa/carga (m/z) 3. Detección de la señal e informe (espectro) Fuente Fuente ionización ionización Formación de iones Analizador Analizador de de masas masas Separación de los iones Detector Detector Detección de iones100 Aplicación de Espectrometría de Masas: Identificación de proteínas. Tripsina-enzima que corta las proteínas y péptidos cuando encuentra Lys o Arg Fragmentos de la proteína Espectro masas101 Tema 5: Fraudes y alteraciones alimenticias Alimentos susceptibles de ser adulterados: Harinas Productos de frutas Leches Carnes Aceites Alimentos fácilmente homogeneizables Miel Especias Té y similares102 Definición de fraude Cualquier forma de engaño consciente acerca de la calidad de un alimento con ánimo de lucro Perjuicio al consumidor Punto de vista legal: Infracción de una norma de calidad Fraude y adulteración Adulteración: sustitución parcial de un alimento de una cierta calidad por otro semejante de menor calidad y precio Encubrimiento de fraudes - Tratamientos enmascarantes. Blanqueo de una harina con descarga eléctrica - Aditivos enmascarantes. NaOH en una leche que se ha acidificado - Indicadores de no calidad. Hidrometilfurfural de enmascara con AM. Clasificación de los fraudes: Contra la cantidad Contra la calidad (sensorial, nutritiva, tecnológica) Contra la pureza (contaminación, residuos, productos de alteración) Contra el estado de conservación Contra la identidad (sustitución de una especie por otra).103 Fraudes contra la cantidad: Cuando el producto comercial no contiene lo que se dice que contiene en peso o en volumen. Motivos: Mala calibración de la balanza Mal funcionamiento del sistema de control de producción. Adición de cargas (materiales neutros sin valor alguno) Adición de sulfato de bario a harinas. Adición de agua, especialmente a líquidos (aguado). Aguado: Vino Excesivo contenido en nitratos Leche Forma de detección: abatimiento del punto de congelación. La leche suele tener un punto de congelación en torno a 0,540 ºC Zumos Forma de detección: Si la relación Na/K es Cte al diluir no hay fraude estándar ( 100 R ) estándar observado % de agua añadida = seco Adición fraudulenta de agua: Alimentos sólidos % agua añadida = % agua medida % humedad superior al admitido por la legislación. Ejemplo: suministro de drogas (clembuterol) ->retienen agua en la carne suministro de fosfatos en piensos o jamón york. f ( contenido en proteína)104 Fraudes contra la calidad El deterioro en calidad de un alimento sigue el orden: Deterioro de la calidad sensorial Textura-pérdida de retención de agua, endurecimiento, ablandamiento Sabor- enranciamiento, desarrollo de sabores extraños... Color- oscuremiento, decoloración, colores extraños... Deterioro de la calidad nutricional Deterioro de la calidad sanitaria Proteínas Lípidos Vitaminas y minerales Proliferación de microorganismos patógenos Formación de toxinas (furasina por deterioro proteínas leche) Químicas Hidrólisis de polisacáridos Hidrólisis lípidos Provocan Pérdidas sensorial Pérdidas nutricional Pérdidas proteínas Causas Físicas Golpes Calor Pérdidas sensorial (ablandamiento, sabor raro ) Pérdidas nutricional (pérdidas vitaminas ) Microbiológicas105 Agentes de riesgo en alimentos Físicos: huesos, piedras, metal Químicos: desinfectantes, pesticidas, antibióticos Biológicos: bacterias, virus, parásitos Agentes biológicos Bacterias E. Coli carne molida de res Virus Hepatitis Parásitos Trichinella en carne de cerdo En productos cárnicos y avícolas - Bacterias: Salmonella en aves Y huevos En frutas y verduras - Bacterias: Salmonella en guisantes E-coli en zumo de manzana -Virus. Hepatitis A en fresas -Parásito: Cyclospora en frambuesas Provienen de animales, heces, Agua sin tratar, manos sucias106 Control de los agentes de riesgo biológico - Controlando tiempos y temperaturas de procesamiento y almacenamiento - Previniendo la contaminación cruzada -Aplicando y siguiendo programas de limpieza y desinfección La cocción ayuda a matar los microbios >165 o F para aves y huevos >155 o F para carne molida de res >160 o F para carne de cerdo El almacenamiento a temperaturas bajas (<40 o F) previene el crecimiento de los microbios Enfriando rápidamente de 140 o a 40 o F ayuda a prevenir el crecimiento de los microbios107 Agentes químicos Presentes en la naturaleza: Tóxicos producidos por Organismos. Micotoxinas Agregados Nitratos en carnes En Productos Cárnicos y Avícolas Nitratos (carnes rojas) Aflatoxinas, pesticidas (alimento animal) Hormonas de crecimiento (ganado) Drogas de crecimiento (aves) Detergentes y desinfectantes Accidentalmente: Productos de limpieza Provienen de animales, heces, Agua sin tratar, manos sucias Control de los agentes de riesgo químico Utilizar solo compuestos químicos legales y aprobados (detergentes, desinfectantes, hormonas, pesticidas) Utilizarlos en un nivel seguro Certificado de garantía Procedimientos adecuados de uso y enjuague (detergentes y desinfectantes) Almacenamiento de alimento animal (aflatoxinas) Almacenamiento y etiquetado para materias primas e ingredientes108 Agentes físicos Objeto extraño y duro que puede resultar peligroso Inherente al alimento Astillas de huesos Contaminante durante el proceso En el alimento o ingrediente Fragmentos de hueso (carne molida de res) Plumas (pavos) Contaminación durante el procesado Piedras, rocas y suciedad en vegetales Metales del equipo de proceso (carne molida de res) Joyas, uñas (manipulador de alimentos) Control agentes de riesgo físico Separar objetos físicos Filtros o tamices (molino de carne) Baños de agua (vegetales) Detectores de metal (todos los alimentos) Buenas prácticas en los empleados (uso de joyería) Buenos Programas de Limpieza y Desinfección y Control de Calidad109 Fraude en la calidad nutricional incumplimiento de la normativa vigente Ejemplo: Normas de Calidad de Turrones. RD 1787/82; BOE 2.8 % almendra suprema extra estándar popular blando 64 57(52) duro (42) Las calidades estándar y popular han desparecido y así no figuran en el Reglamento de la Identificación geográfica Jijona y turrón de Alicante. suprema extra estándar popular blando (duro) blando(duro) blando(duro) blando(duro) HUMEDAD (máximo) PROTEINAS (mínimo) GRASA (mínimo) 4.5 (5.0) 5.0 (6.0) (7.0) ( (11.0) 9.5 (9.0) (7.5) (6.5) 34.0 ( (26.0) (21.5) (18.5) CENIZAS 2.5 (2.2) 2.3 (2.2) (2.0) (2.0)110 Fraudes contra la pureza Dentro de este apartado se deben considerar todo tipo de sustancias que no deberían existir: Residuos de materias primas (defecto en el proceso de purificación) Residuos de productos auxiliares o subproductos de fabricación Ejemplo: benzopirenos del ahumado Tratamiento a alta temperatura y durante largo tiempo sobre leche produce furosina Hidroximetilfurfural si se somete a tratamiento térmico la miel. Contaminantes (medicamentos, pesticidas...) Aditivos no autorizados111 Fraudes contra el estado del alimento -Estado de calidad inferior (carne vieja) -Pérdidas del valor sensorial -Pérdidas de valor nutritivo -Aparición de compuestos de la descomposición del alimento -Alimento diferente al que requiere el consumidor (alimentos irradiados) -Detección: Envejecimiento de aceites: Índice de peróxidos Envejecimiento de leche: acidez Fraudes contra la identidad del alimento -Adulteración -Fraude contra la marca -Fraude de origen geográfico -Fraude de especificidad varietal112 Detección de adulteraciones Se puede hablar de dos tipos generales de métodos: 1. puramente (bio)químicos (análisis univariante). A veces físicos (viscosidad, índice de refracción) Estrategias por detección/análsis de componente(s) del adulterado por detec/análisis de componente(s) del adulterante enzimáticos Técnicas cromatografía electroforesis relación isotópica inmunológico ADN 2. matemáticos (quimiométricos, por técnicas de regresión múltiple o multivariante). Esos métodos de una u otra forma conducen al establecimiento de funciones discriminantes, que permiten la caracterización de una determinada especie a diferencia de la de otras especies semejantes. Se utilizan programas informáticos. Se habla de caracterización de un producto.113 Ejemplos recientes de fraudes (en todos ellos se vulnera el derecho del consumidor a saber lo que come) Análisis de nueve zumos de naranja etiquetados Sólo uno de los nueve zumos presentaba la misma composición que se anunciaba en la etiqueta. En su lugar aparecía agua y proporciones elevadas de otros zumos (uva) Fraude económico (se paga por algo que no se compra) Riesgo para la salud (uva más azúcar que naranja) Higiene de ensaladas envasadas Contienen microorganismos. Generalmente listeria Tomate frito y ketchup Contienen más aditivos que los necesarios Poseen variaciones muy importantes en el porcentaje de tomate Algunas marcas poseen glutamato sin que esto se indique114 Precocinados de merluza - El rebozado consiste en el 40% (mínimo) del peso total del producto - Algunos fabricantes indican que hay mayor contenido de merluza que el real - Todas las muestras analizadas tuvieron listeria excepto una (aunque no en Concentraciones peligrosas) Galletas - Todas las muestras analizadas contuvieron aditivos no necesarios - Dos de las muestras analizadas tenían un conservante prohibido: el antioxidante BHA (E320) E320 hidroxianisol butilado (BHA) Etiquetado en general - A veces se incluye poca información. P.ej.: indicar el contenido en grasas totales Sin indicar qué grasas hay presentes - En ocasiones no se indica que el glutamato o el bicarbonato son sódicos, con lo que no se piensa que se trata de una sal - Se refiere a algunos azúcares en general y se los diferencia de otros que también lo son. P.E. glucosa, maltosa, galactosa (acaban en osa) se diferencian de sorbitol (acaba en ol)115 Tema 6. Índices de calidad del algunos alimentos Leche: Evaluación del agua adicionada a la leche mediante la determinación del punto de congelación por el método de Hortvet Principio: El punto de congelación de la leche pura de vaca varía dentro de límites estrechos, entre -0,530 y -0,550 ºC. Al añadirle agua a la leche el punto de congelación se aproxima a 0 ºC. La proporción de agua añadida se puede evaluar fácilmente por una simple proporción a partir del punto de congelación de la muestra. Se aplica a leches con sospecha por tener contenido graso < 8,5 %.116 Calculo: T a ºC_ lectura del punto de congelación del agua en el termómetro. T m ºC- lectura del punto de congelación de la muestra de leche. = (T m T a ) Agua añadida = ( % peso /peso) = ( 1 - ) / 1 * (100 E) Siendo 1 incremento del punto de congelación de la leche pura. por defecto se toma el valor 0, E- Extracto seco de la leche (% p/p)117 Ejemplo de cálculo de proporción de agua añadida a la leche T a = F a F m = T m T =E Fuente: D. Pearson. Técnicas de laboratorio para el análisis de alimentos. Ed. Acribia. Pg. 153.118 Ensayo oficial de turbidez de la leche esterilizada Principio: Se agita la leche con sulfato amónico, se filtra y el filtrado se calienta en agua hirviendo. Si ha sido insuficiente el tratamiento térmico de la leche, se separa con la caseína la albúmina no desnaturalizada presente produciendo una turbidez o precipitado.. Ensayo: Si la leche está bien esterilizada no aparece turbidez en el tubo. La leche UHT de una leve turbidez La leche cruda y pasteurizada dan un precipitado blanco. Albúmina Esterilizada Pasteurizada Cruda119 Zumo de naranja Índice de madurez: IM = Grados Brix / acidez valorable Acidez- valoración con NaOH de concentración conocida. Se expresa como mg de ácido cítrico / 100 ml - Grados Brix es una medida corregida del índice de refracción y es proporcional a los sólidos disueltos. - Sólidos disueltos en el zumo (azúcares, ácidos orgánicos y sales) - Al ir madurando la naranja IM aumentará ya que la acidez disminuye mientras que la concentración en sólidos solubles aumenta. IM mínimo autorizado para la exportación de la naranja es de 5,5-6. IM > 10 darán sabores gratos.120 El color del zumo de naranja. Adición de carotenoides Las industrias para suministrar zumos con una intensidad de color constante en época que las naranjas aún están verdes suelen mezclar los zumos con zumos de naranjas maduras. Esta práctica es cara. Adulteración: adicionar carotenoides sintéticos (cantaxantina, b-caroteno y otros). Esto está prohibido en numerosos países. Adulteración se detecta por cromatografía en capa fina con gel de sílice. Se aprecian unas manchas correspondientes a cantaxantina que no aparecen en un zumo natural.121 Miel Actividad de diastasa Es un factor de calidad que puede ser alterado durante el procesamiento y el almacenamiento de la miel; por ello se utiliza como indicador de sobrecalentamiento y de frescura La diastasa es una enzima de origen vegetal, contenida en ciertas semillas germinadas y otras partes de las plantas. Cataliza la hidrólisis del almidón dando lugar a glucosa, maltosa y dextrinas. La diastasa consta de alfa y beta amilasa Contenido de Hidroximetil furfural (HMF) -El HMF es un aldehído que se forma por degradación fundamentalmente de la fructosa - Prácticamente inexistente en las mieles frescas -Su contenido aumenta con T y el almacenamiento - Su aparición está relacionada con la aparición de olores y sabores extraños Digestión del almidón por diastasa HMF122 123 Aceite de oliva Acidez - Se expresa como % en ácido oleico -Es el primer indicador de pureza y frescura -Directamente relacionado con el nivel de ácidos del aceite - Se usa para distinguir la calidad del aceite - Si es bajo la extracción del aceite se ha realizado justo tras la recolección con métodos poco agresivos - Cuanto más elevada peor calidad reglamento europeo CEE2568/91 Aceite de Oliva Virgen Extra: Acidez <= 1% "Sabor y olor perfectos", con una valor máximo de acidez expresada como ácido Oléico de 1g/100g. Aceite de Oliva Virgen: Acidez de 1 a 2% "Sabor y olor perfectos", con una valor máximo de acidez expresada como ácido Oléico de 2g/100g Aceite de Oliva Virgen Corriente: Acidez de 2 a 3.3% (tolerancia de 10%) "Sabor y olor perfectos", con una valor máximo de acidez expresada como ácido Oléico de 3.3g/100g Aceite de Oliva Virgen Lampante: Acidez de + 3.3%. No destinado a consumo humano "Sabor y olor defectuosos", con una valor máximo de acidez expresada como ácido Oléico de > 3.3g/100g124 Método: Volumetría A Jeringa graduada de 1 ml para valoración de acidez B Jeringa graduada de 5 ml para aceite C Agitador magnético D Frasco de vidrio con barra magnética y reactivo orgánico E Fenolftaleina Mostrar más
ISBN: 978-84-9860-902-8 Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). ISBN: 978-84-9860-902-8 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN... 3 1.1. LA ENFERMEDAD CELÍACA... 3 1.2. EL GLUTEN... 4 1.3. ALIMENTOS Más detalles Cerveza sin alcohol. Sus propiedades. Sociedad Española de Dietética y Ciencias de la Alimentación (SEDCA)
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 Artículo 3
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 artículo 3
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