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Índice: 1. Introducción ........................................................ .............................................................................................................. ................................................................. ........... 2 2. Plantear lo que se quiere hacer o desarrollar ...................................................... ........................................................................ .................. 3 3. Planteamiento de hipótesis ................................................... .................................................................................................. ............................................... 3 4. Justificación del proyecto ...................................................... ..................................................................................................... ............................................... 3 5. Objetivos ................................................... .......................................................................................................... ........................................................................... .................... 3 5.1.
Objetivo general ........................................................ .............................................................................................................. ........................................................ 3
5.2.
Objetivos específicos ......................................................... ........................................................................................................ ............................................... 3
6. Marco teórico ...................................................... ............................................................................................................ ................................................................. ........... 4 6.1.
Generalidades de la Vitamina Vitamina C (Ácido Ascórbico o vitamina vitamina Antiescorbútica) Antiescorbútica) ............ 4
6.2.
Titulación ............................................... ...................................................................................................... ........................................................................... .................... 6
6.3.
Importancia del consumo de vitamina C .................................................... ...................................................................... .................. 8
7. Metodología ........................................................ .............................................................................................................. ................................................................. ........... 8 7.1.
Preparación del zumo de fruta. ............................................... ..................................................................................... ...................................... 8
7.2.
Titulación del ácido ascórbico. ............................................... ..................................................................................... ...................................... 8
7.3.
Limpieza de la bureta. .................................................... ................................................................................................... ............................................... 9
7.4.
Tratamiento y discusión de resultados. ....................................................... ......................................................................... .................. 9
7.5.
Materiales y Reactivos ................................................................................................. . 9
7.5.1.
Materiales .................................................................................................................. ...................................................................................... ............................ 9
7.5.2.
Reactivos. ................................................. ....................................................................................................... ................................................................. ........... 9
8. Cronograma de actividades ................................................... ................................................................................................ ............................................. 10 9. Recursos .................................................... ........................................................................................................... ......................................................................... .................. 10 10.
Fuentes (Bibliográficas o de otro tipo) ................................................. ........................................................................... .......................... 11
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1. Introducción. El término Vitamina se le debe al Bioquímico polaco Casimir Funk quien lo planteó en 1912. Consideraba que eran necesarias para la vida (vita) y la terminación Amina es porque creía que todas estas sustancias poseían la función Amina (-NH2). Las Vitaminas son esenciales en el metabolismo y necesarias para el crecimiento y para el buen funcionamiento del cuerpo. Solo la Vitamina Vitamina D es producida por el organismo, el resto se obtiene a través de los alimentos. Todas las vitaminas tienen funciones muy específicas sobre el organismo y deben estar contenidas en la alimentación diaria para evitar deficiencias. No hay alimento mágico que contenga todas las vitaminas, solo la combinación adecuada de los grupos de alimentos hacen cubrir los requerimientos de todos los nutrimentos esenciales para la vida. Tener una buena alimentación es indispensable para el desarrollo de todas nuestras habilidades físicas y mentales; además la deficiencia de vitaminas puede llevarnos a contraer enfermedades graves que podríamos corregir con una alimentación balanceada. La carencia de vitaminas se denomina Hipovitaminosis y el exceso de alguna de ellas puede producir Hipervitaminosis. Son sustancias indispensables en la nutrición de los seres vivos; no aportan energía, pero sin ellas el organismo no podría aprovechar los elementos constructivos y energéticos suministrados por medio de la alimentación. El consumo de tabaco, alcohol o drogas provoca un mayor gasto de algunas vitaminas por lo cual es necesario suministrarlas en mayor cantidad o hacer un aporte suplementario teniendo en cuenta que las que vienen naturalmente en los alimentos es más efectivo que las que se producen en laboratorio. Las Vitaminas se dividen en dos grupos, LIPOSOLUBLES que se disuelven en grasas y aceites, e HIDROSOLUBLES que se disuelven en agua. En este trabajo y en la supervisión del maestro responsable Carlos Alemán, se pretende dar a conocer a los alumnos de la comunidad educativa marista (CEM) del Liceo Salvadoreño, específicamente a los alumnos de primer año de bachillerato una de las técnicas más importantes utilizadas en química para lograr conocer la concentración desconocida de una sustancia, por medio de reacciones químicas cuantificables.
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2. Plantear lo que se quiere hacer o desarrollar. En el presente pres ente trabajo escrito (anteproyecto) (anteproy ecto) se expone la inquietud de poner en práctica una de las técnicas químicas más usadas para determinar la presencia o ausencia de una sustancia desconocida (sustancia valorada o problema), así mismo la cantidad en la que dicha sustancia está presente, por medio de una sustancia de concentración conocida (sustancia valorante o titulante), dicha técnica recibe el nombre de (valoración o titulación), en este caso nuestro objetivo radica en determinar la cantidad de vitamina C en el zumo de bebidas naturales de cítricos, de la misma manera se verificara si las bebidas comerciales cumplen con tener el contenido de vitamina C que dicen rotular.
3. Planteamiento de hipótesis. “Las bebidas comerciales a base de cítricos com o naranja, mandarina, toronja y limón, cumplirán con el contenido de vitamina C que estas rotulan en su etiqueta”.
4. Justificación del proyecto. Como grupo consideramos importante aprender una técnica química que relacione los fundamentos de las reacciones químicas con las sustancias que usualmente hacemos parte de nuestra dieta cotidiana como son el consumo de zumos naturales (jugo de naranja, jugo de mandarina, limonadas, jugo de toronja) y el consumo cons umo de bebidas no carbonatadas a base de cítricos (bebidas comerciales).
5. Objetivos. 5.1. Objetivo general. -
Determinar el contenido de vitamina C de zumos de frutas cítricas y comparar el contenido de dicha vitamina en bebidas comerciales que dicen ser enriquecidas con la misma.
5.2. Objetivos específicos. -
Buscar información relacionada sobre la vitamina C. Buscar información relacionada sobre las titulaciones y cálculos para cuantificar utilizando la técnica de las titulaciones. Ordenar la información y redactarla en un informe (anteproyecto). Aprender una metodología para hacer titulaciones utilizando los instrumentos y reactivos adecuados. Pasar a la feria científica para exponer el contenido planteado en este anteproyecto y dar a conocer la importancia del consumo adecuado de vitamina C.
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6. Marco teórico. 6.1. Generalidades de la Vitamina C (Ácido Ascórbico o vitamina Antiescorbútica) . HO O HO
HO
O
OH
La vitamina C, o ácido ascórbico, es un compuesto hidrosoluble de 6 átomos de carbono relacionado con la glucosa. Su papel biológico principal parece ser el de actuar como cofactor en diversas reacciones enzimáticas que tienen lugar en el organismo.
El ácido ascórbico actúa como coenzima de las hidroxilasas de prolina y lisina, encargadas de hidroxilar la lisina y prolina en el protocolágeno, modificación necesaria para que éste pueda formar los enlaces cruzados para formar las fibrillas de colágeno. En este sentido, la vitamina C es importante para el mantenimiento del tejido conjuntivo normal, para la curación de heridas y para la formación del hueso, ya que el tejido óseo contiene una matriz orgánica con colágeno. En su condición de agente reductor, el ácido ascórbico posee otras propiedades importantes, que parecen ser no enzimáticas. Por ejemplo, ayuda a la absorción del hierro al reducirlo a su estado ferroso en el estómago; protege la vitamina A, vitamina E y algunas vitaminas B de la oxidación; también favorece la utilización del ácido fólico ayudando a la conversión del folato en tetrahidrofolato o mediante la formación de derivados poliglutamato del tetrahidrofolato. Finalmente, la vitamina C es un antioxidante biológico que protege al organismo del estrés oxidativo provocado por las especies oxigeno reactivas. La mayor parte de síntomas de la carencia de vitamina C se puede relacionar directamente con sus papeles metabólicos. Entre los síntomas de carencias leves de vitamina C se encuentran la facilidad para producir heridas, debido al incremento de la fragilidad de los capilares. El escorbuto está asociado con una disminución en la capacidad de curar heridas, osteoporosis, hemorragias y anemia. La vitamina C se encuentra principalmente en alimentos de origen vegetal y puede presentarse en dos formas químicas interconvertibles: ácido ascórbico (forma reducida) y ácido dehidroascórbico (forma oxidada), siendo ambas formas funcionales biológicamente y manteniéndose en equilibrio fisiológico. Si el ácido dehidroascórbico es hidratado se transforma en ácido dicetogulónico, no activo biológicamente, siendo esta transformación irreversible. Esta hidratación ocurre espontáneamente en disolución neutra o alcalina.
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OH
O C
OH HO
5
OH O 1
4
3 HO
O
HO
5
O 1 O
4
2
3 OH
O
2
O
Ácido dehidroascórb dehidroascórbico ico
O
C
O
C
H
C
OH
HO
C
H
CH2
OH
Ácido dicetogulónico La vitamina C o ácido ascórbico es un nutriente esencial para muchos primates, un pequeño número de otros mamíferos (cobayas y murciélagos por ejemplo), unas pocas especies de pájaros y algunos peces. El hombre en concreto, carece de la enzima que cataliza la etapa terminal de la síntesis de ácido ascórbico, la gulonolactona oxidasa, por lo que debe adquirirlo a través de la alimentación, siendo esta la razón por la que en el hombre y en otras especies el ácido ascórbico adquiere el carácter de vitamina. La vitamina C es un compuesto inestable, debido a la facilidad con la que se oxida e hidrata. Se destruyen con facilidad en el procesamiento y conservación de los alimentos, por lo que es utilizada como indicador de la pérdida vitamínica de un alimento durante su procesamiento y almacenamiento. Por otra parte, el calor y los cationes metálicos (cuidado al cocinar en recipientes de cobre) destruyen la vitamina C. Alimentos como los cítricos, kiwi, fresones, brócoli, lechuga, entre otros, son fuente natural de vitamina C, y su contenido depende de la especie, área geográfica en las que son cultivados, las condiciones de almacenamiento una vez recogidos y del estado de maduración (generalmente aumenta con la maduración). La vitamina C se puede reconocer mediante azul de metileno. Este colorante cuando está oxidado es de color azul y se reduce fácilmente formando un compuesto incoloro. Por otra parte, la cromatografía y la titulación volumétrica de óxido-reducción son métodos utilizados para cuantificar el contenido de vitamina C de un alimento. La cromatografía líquida de alta presión (HPLC) es el método más utilizado por ofrecer una gran precisión de los resultados. Sin embargo la técnica de HPLC resulta cara, por ello en esta práctica determinaremos el contenido de vitamina C presente en la fruta, en bebidas preparadas o en complejos vitamínicos mediante una titulación volumétrica de óxido reducción.
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6.2. Titulación. La titulación o valoración, es un método químico de tipo cuali – cuantitativo en el cual podemos observar cambios físicos y químicos para determinar la cantidad de una sustancia de concentración desconocida o conocida llamada (solución valorada o solución problema) por medio de otra sustancia de concentración conocida llamada solución valorante o titulante. Una titulación la podemos describir como una forma comparativa de decir a cuanto de la solución valorante equivale la solución valorada o problema. Por ejemplo: Si por cada 3 mL de acido clorhídrico 1 M, neutralizamos 5 mL de hidróxido de sodio 1M podemos decir con toda seguridad que 0.6 mL de acido clorhídrico 1M es igual a 1 mL de hidróxido de sodio 1M. Para el caso del presente trabajo se va a titular el contenido de vitamina C de diversos zumos de frutas cítricas (naranja, limón, mandarina) y se va a titular el contenido de bebidas comerciales para verificar el contenido de acido ascórbico.
La titulación volumétrica es un método de análisis cuantitativo en el que se mide el volumen de una disolución de concentración conocida (disolución patrón o titulante patrón) necesario para reaccionar completamente con un compuesto en disolución de concentración desconocida. Para determinar cuándo se ha llegado al final de la titulación, en la disolución problema se agrega un indicador que sufre un cambio físico apreciable, como por ejemplo cambio de color, en el punto final de la reacción En este ensayo determinaremos el contenido de vitamina C mediante una volumetría de óxido-reducción, la vitamina C tiene carácter reductor y utilizaremos una disolución de yodo como agente oxidante que constituye el titulante patrón. Para que una sustancia se oxide es necesario que otra se reduzca y al revés (Reacción de oxidación-reducción; REDOX). Por lo tanto cuando al ácido ascórbico reducido le añadimos yodo, este se reducirá a yoduro a consta de que el ácido ascórbico se oxide.
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Las titulaciones en las que interviene el yodo como agente oxidante se denominan yodimetrías. Dado que la reacción entre el yodo y el ácido ascórbico presenta una estequiometría 1:1 (es decir 1 mL de la solución oxidante de yodo es capaza de oxidar 1 mL de la solución de acido ascórbico), en el punto final de la titulación el número de moles de yodo reducido es equivalente a los moles de ácido ascórbico oxidado. Es importante señalar que con este método se determina la capacidad reductora total de la disolución, por ello, si la disolución a titular contiene otras sustancias reductoras además del ácido ascórbico el volumen de la disolución oxidante (yodo) consumida puede estar aumentada, y por tanto, el contenido de ácido ascórbico sobrestimado. Además hay que tener en cuenta que la vitamina C es oxidada fácilmente por el aire, por tanto, las disoluciones que contienen vitamina C deben ser preparadas inmediatamente antes de ser tituladas, con el fin de obtener resultados fiables. El almidón se utiliza como indicador para el yodo, debido a que forma un complejo de color azul intenso con el mismo. Cuando añadimos yodo sobre vitamina C reducida desaparecerá pues pasará a yoduro (la vitamina C se oxidará en el proceso). Cuando ya no quede vitamina C reducida el yodo no desaparecerá, se unirá al almidón y aparecerá el color azul indicando el fin de la titulación. El almidón se hidroliza con facilidad y uno de los productos de la hidrólisis es la glucosa, la cual tiene carácter reductor, por tanto, una disolución de almidón parcialmente hidrolizada puede ser una fuente de error en una titulación redox.
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6.3. Importancia del consumo de vitamina C. La vitamina C es conocida químicamente como Acido ascórbico, debido a que la presencia de esta vitamina en el cuerpo disminuye drásticamente el aparecimiento de una enfermedad llamada “escorbuto” cuyos síntomas característicos son el sangrado de encías y perdida de la dentadura. Así mismo la vitamina C se considera un profiláctico para combatir el resfriado común y se conoce que participa como un potenciador de la actividad antigripal. Según lo descrito anteriormente es importante el consumo de vitamina C, ya que tiene un efecto profiláctico. 7. Metodología. 7.1. Preparación del zumo de fruta. -
Exprimir una naranja o limón. Filtrarlo a través de una gasa. Puede utilizarse también zumos de fruta de venta en establecimientos comerciales. Para determinar el ácido ascórbico de los comprimidos de vitamina C, disolver una tableta que contenga 500 mg de ácido ascórbico en un litro de agua destilada.
7.2. Titulación del ácido ascórbico. Si se hace con zumos naturales
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Poner en un Erlenmeyer de 100 ml: 10 ml de zumo 15 ml de agua destilada 0,25 ml de HCl (15% v/v) 0,25 ml de almidón (1% w/v) que actúa como indicador. Llenar la bureta con 15 ml de la disolución de yodo. Titular lentamente y agitando la disolución de zumo contenida en el Erlenmeyer, hasta que vire al azul.
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Para titular el ácido ascórbico de los zumos comerciales y en preparados de vitamina C
-
Poner en un Erlenmeyer de 100 ml: 25 ml de la disolución de ácido ascórbico o de zumo 0,25 ml de HCl (15% v/v) 0,25 ml de almidón (1% w/v) que actúa como indicador Proceder de la misma manera que se hizo con el zumo natural.
-
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7.3. Limpieza de la bureta. -
Una vez terminada la parte experimental: Recuperar la disolución de yodo sobrante. Pasar agua a través de la bureta hasta que desaparezcan todos los restos de yodo. Desmontar la llave de la bureta y limpiarla con papel. Poner de nuevo la llave envuelta en papel.
7.4. Tratamiento y discusión de resultados. Calcular la cantidad de vitamina C en la muestra (zumo por ejemplo) en g/L utilizando la siguiente fórmula:
[]
Donde:
-
[] concentración de vitamina C en una muestra desconocida.
-
El volumen de yodo consumido es el volumen añadido al erlenmeyer desde la bureta al titular el preparado de vitamina C.
-
El volumen de la muestra es el volumen de zumo que hemos puesto en el erlenmeyer con una concentración de vitamina C desconocida.
7.5. Materiales y Reactivos. 7.5.1. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Materiales. Bureta de 50 ml Erlenmeyer de 100 ml Embudo Pipeta automática P-1000 y puntas azules Probeta de 50 ml Baño María
7.5.2. Reactivos. 1. Disolución de yodo 24,1 mM 2. Disolución de almidón 1% (w/v) (recién preparada) (Disolver 1 g de almidón soluble en 100 ml de agua hirviendo. Homogeneizar la suspensión. Una vez fría, filtrarla utilizando algodón).
3. HCl 15% 4. Naranja o limón y zumos comerciales 5. Preparado de vitamina C (comprimidos o sobres de vitamina C; 500mg/L agua destilada.
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8. Cronograma de actividades.
Hora/Fecha 08 – 09 am 09 – 10 am 10 – 11 am 11 – 12 am 12 – 01 pm 01 – 02 pm 02 – 03 pm 03 – 04 pm 04 – 05 pm 05 – 06 pm 06 – 07 pm 07 – 08 pm 08 – 09 pm 09 – 10 pm
Lunes 3/9/2012
Martes Miércoles Jueves 4/9/2012 5/9/2012 6/9/2012 ACTIVIDADES PROGRAMADAS 2do montaje del Búsqueda, Búsqueda de proyecto. compra de información. diversos Practica de la materiales. ponencia. Defensa del proyecto Clases y Clases y Clases y “Titulación de diversas diversas diversas actividades en actividades en actividades en la Vitamina C en Zumos de el colegio. el colegio. el colegio. fruta y bebidas comerciales”
Distribución de actividades.
Organización de la información.
1er montaje del proyecto.
9. Recursos.
Tabla de recursos, gastos y presupuesto Recurso y/o Gasto
Cantidad
Bureta (prestada) 1 Beackers (prestados) 4 Erlenmeyers 4 Agitadores de vidrio 2 Frascos goteros de vidrio 2 Comprimidos de Vitamina C (blíster) 10 Zumos naturales de frutas cítricas 3 Yodo en cristales (en gramos) 10 Almidón (en gramos) 5 Agua destilada (litros) 3 Acido clorhídrico al 15% (en mililitros) 25 Elaboración de anteproyecto: (Uso de Internet, 1 Impresiones, gastos de papelería diversos y anillado) Transporte y viáticos --Asesoría profesional --Total estimado Menos material prestado Total real Total de integrantes (5 alumn@s) Costo por alumn@
Precio estimado
$ 50.00 c/u $ 5.00 c/u $ 5.00 c/u $ 3.00 c/u $ 1.00 c/u $ 5.00 $ 5.00 $ 5.00 $ 2.00 $ 9.00 $ 3.00 $ 45.00 $ 10.00 $ 55.00 $ 237.00 $ - 70.00 $ 167.00 $ 33.40 c/u
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10. Fuentes (Bibliográficas o de otro tipo). a. Ciancaglini P et al. “Usando un método clásico de cuantificación para la determinación de Vitamina C”. Biochem. Mol. Biol. Edu. Capitulo 29; paginas 110 - 114, año 2001. b. Harris DC. Análisis químico cuantitativo. Editorial Reverté, Capitulos 2, 3 y 4 completos, año 2001. c. http://determinaciondevitaminas.blogspot.com/2010/06/introduccion_14.html d. http://www.iesalonsoquesada.org/inicio/fisica/departafyq/TecnicasLaboratorio/10determinavitaminaC.pdf
