PRÁCTICA N° 8 OBTENCIÓN DE UN POLÍMERO NATURAL A PARTIR DE LA CASEINA DE LA LECHE 1. Objetivos de la práctica Al finalizar la práctica, el alumno debe ser capaz de: a) Analizar la presencia de determinadas sustancias en la leche y detectar un posible caso de fraude. b) Realizar la reacción de polimerización para obtener la galatita. c) Desnaturalizar la caseína por adición de un ácido (ácido acético o vinagre) y calor, provocando la pérdida de su estructura funcional funcional y precipitando en un coágulo moldeable. d) Obtener un material plástico (galalita) con el que se pueden fabricar botones u otras piezas de pequeño tamaño. 2. Introducción teórica Entre los biopolímeros existen existen derivados del almidón almidón de maíz, material revolucionario que supone una alternativa al plástico petroquímico. Su principal característica es degradarse en el medio ambiente como lo hace la materia orgánica. Cada vez más los plásticos de los embalajes son reemplazados por biopolímeros. Se denomina galalita galalita a a la caseína-formaldehído caseína-formaldehído,, llamado también marfil artificial o artificial o hueso artificial es artificial es un material plástico duro que se obtiene de la caseína y el formol formol.. Este fue el comienzo de los plásticos de proteína, sustancias brillantes, parecidas al hueso y que se emplearon para la fabricación de joyas, hebillas hebillas,, peines peines,, bolas de billar, billar, botones de ropa y teclas de bandoneón bandoneón.. Su uso fue intenso, especialmente en la segunda y tercera década del siglo XX (principalmente en Alemania y Francia Francia)) hasta que fue reemplazada por el desarrollo de nuevos materiales plásticos inorgánicos. La caseína constituye un grupo de proteínas que sufren precipitación cuando la leche se acidifica, constituyendo casi el 80% del total de las proteínas presentes y el 3% de su peso. Si se trata la caseína con formaldehído se obtiene la galatita, o cuero artificial. Es una materia plástica natural de origen proteico obtenida de sustancias orgánicas como la leche o de productos vegetales como semillas de soja o similares. Fue obtenida en 1897 por Adolph Spitteler y W. Kirsche partiendo del suero de la leche y del formaldehído, mediante la acción de una enzima. Se trata de un polímero termoestable, no moldeable en caliente que puede ser lijado y pulido. El principal inconveniente que presenta es el tiempo de endurecimiento que precisa, el cual puede ser de semanas, e incluso años. 3.
Materiales
02 Vasos de precipitados de 250 ml
100 ml de Leche descremada
Ácido acético glacial
Agua destilada 1 lt-
02 tubos de ensayo de boca ancha
Estufa con temperature controlada
Tela blanca de fibra separada
Formaldehido
4.
Procedimiento experimental A. AISLAMIENTO DE LA CASEÍNA 1.
Introducir 100 mL de leche descremada en un vaso ancho de 250 mL (no se debe dejar la leche en reposo durante mucho tiempo antes de utilizarla, ya que la lactosa puede convertirse lentamente en ácido láctico, aunque se guarde en la nevera (pH=7)).
2.
Calentar la leche hasta aproximadamente 40° C (comprobar la temperatura con un termómetro) y añadir gota a gota una disolución de ácido acético diluído (15 mL, aproximadamente).
3.
Agitar continuamente la mezcla con una varilla de vidrio durante todo el proceso de adición. Continuar añadiendo ácido acético diluido hasta que no precipite más caseína. Debe evitarse un exceso de ácido porque puede hidrolizarse parte de la lactosa. Agitar la caseína hasta que se forme una gran masa amorfa.
4.
Separar la caseína sólida del líquido (suero), filtrándola sobre una tela y presionando para que se elimine todo el suero.
5.
La masa de caseína, filtrada previamente a través de un trozo de tela, se lava dos veces con unos 10 mL de agua destilada.
6.
Se seca posteriormente con papel filtro. Se pone el sólido sobre papel filtro, dándole forma a una pequeña porción de manera que quepa en el orificio de un tubo de ensayo.
7.
Dejar que la caseína se seque completamente al aire durante uno o dos días y, finalmente, pesarla.
8.
Lavar el trozo de tela con abundante agua y dejar secar.
B. OBTENCIÓN DEL POLÍMERO GALATITA 1. Introducir la caseína obtenida anteriormente en un tubo de ensayo que contiene formaldehído y dejarlo en reposo durante dos o tres días. 2. Al cabo de este tiempo, proceder a la eliminación del aldehído, lavar bien y dejar secar al aire. 3. Después de seco, el objeto podrá ser lijado o pulido, dándole una forma deseada. 5. Cuestionario 1.
Si la densidad de la leche es de 1,03 g/ml, calcular el porcentaje de caseína que contiene tu muestra de producto. Grupo Miércoles 11:00 – 1:00 y Miércoles 2:30 – 4:30
Volumen de la leche utilizada: ___________ 100ml Densidad de la leche: __________________ 1.03g/ml Peso de la caseína acumulada: __________ 8g
= 1.03/ ∗ 100 = 1003
Masa de la leche
Para hallar el % de caseína retenida del total de la leche utilizada hacemos una regla de tres simple 103g 8g
=
100% X
∗% % de Caseína
= 7.767 %
Grupo Jueves 11:00 – 1:00 y Jueves 2:30 – 4:30
Volumen de la leche utilizada: ___________ 100ml Densidad de la leche: __________________ 1.03g/ml Peso de la caseína acumulada: __________ 9.68g
Para hallar el % de caseína retenida del total de la leche utilizada hacemos una regla de tres simple 103g 9.68g
=
100% X
. ∗%
= 9.398 %
2.
% de Caseína
La caseína además de usarse directamente en la elaboración de productos alimentarios (derivados lácteos y cárnicos, panes y productos de repostería, etc.), ¿qué otras aplicaciones tiene? La caseína se utiliza en la elaboración de productos no alimenticios como: pinturas, pegamentos, cubiertas, protectores. También en la elaboración de polímeros utilizadas en ciertas tecnologías
3.
PRODUCTO
PROPIEDADES FÍSICAS
USOS
Envolturas
Capacidad de formar películas, adherencia
Pintura, tinta, papel, embalaje, acabado de cuero, envoltura textil
Adhesivos
Manejabilidad, Fuerza de adhesión, resistencia al agua
Cola con base acuosa
Plásticos
Buen procesado, resistencia mecánica, resistencia al agua
Plástico rígido, plástico desechable, fibra, película/lámina de envoltura de embalajes
Surfactante
Tensión superficial, estabilidad interface
Emulgente, detergente
Investigue qué polímeros naturales podemos encontrar en la naturaleza, en el campo mineral, vegetal y animal.
Campo mineral.- petróleo, fibra, combustible, fibra de vidrio, emulsión de
silicatos hidrofugantes Campo vegetal.- látex, bioplásticos de la soya, pectina (polisacáridos) el limo campo animal.- proteínas glucosa, seda poliamida, el ADN, lana.
4.
Proponga una estructura de las moléculas de caseína
Figura 1: Estructura de las proteínas (R1,R2,etc., son los radicales específicos de cada aminoácido. El número de aminoácidos en la caseína de la leche varía de 199 a 209).
5.
Dé por lo menos 5 ejemplos de polímeros naturales y describa sus características principales.
Proteínas .- formados por aminoácidos y están unidos por enlace peptídico Ácidos nucleicos.- celulosa, compuesto por glucosa, es rígido e insoluble en agua. Quitina .- compone las paredes celulares de los organismos Lignina.- presente en paredes celulares de organismos Caseína.- es una fosfoproteína presente en la leche
6.
Explica el fenómeno químico que ocurrió entre la caseína y el vinagre El vinagre está formado con ácido acético en una baja concentración. El bajo pH es una de las causas de la desnaturalización de las proteínas, por tanto el ácido acético le bajará el pH a la leche causando la desnaturalización de la proteína En la leche hay dos proteínas, caseínas y proteínas séricas (estas últimas son solubles en agua). Las proteínas séricas están disueltas en el suero, y las caseínas son las que van a desnaturalizarse con el vinagre. Resumiendo, la caseína es la molécula (proteica) que se encuentra en la leche. Las moléculas y los átomos son minúsculas partículas que forman todo lo que nos rodea. El vinagre contiene átomos envueltos de hidrogeno que contiene el ácido que produce una reacción química Las moléculas de caseína contenidas en la leche tienen una caga negativa, mientras que átomos sueltos de hidrogeno que hay en el ácido tiene carga positiva. Estos coágulos se denominan cuajo y se utiliza para elaborar queso
7.
¿Cuáles son las propiedades físicas que se detecta en la caseína?
Color.- blanco o crema Aroma.- picante agrio Textura.- granular
