Analisi chimica degli alimenti

DETERMINAZIONE DELLA MATERIA GRASSA:

METODO GERBER:

DETERMINAZIONE DELLA MATERIA GRASSA:

Si basa sulla separazione del grasso del latte per trattamento con acido solforico

concentrato ed alcol isoamilico. L’acido prima coagula e poi carbonizza le proteine

dando una soluzione colorata di bruno. Il grassi, che invece rimangono inalterati,

possono essere separati per centrifugazione. Oltre all’acido solforico si addiziona

alcol amilico per estrarre la materia grassa impedendone la carbonizzazione.

butirrometro

Nel si pongono l’acido solforico, il latte a temperatura ambiente e l’alcool

amilico. Dopo avere scaldato a bagnomaria a 65-70°C per 10 minuti circa e centrifugato

si formano 3 strati: in mezzo uno strato rosso scuro o talvolta violaceo, composto dalle

sostanze organiche demolite dall’acido solforico; sopra uno strato oleoso trasparente di

colore giallastro composto dalla sostanza grassa e sul fondo uno strato sottile biancastro,

composto da sali minerali e sostanze insolubili. Facendo coincidere lo zero della scala

graduata con la linea di separazione degli strati rosso scuro e giallastro, si legge il valore

di % di materia grassa.

APPARECCHIATURA, VETRERIA E REAGENTI:

- Butirrometro da latte con il suo tappo

- Bagno termostatato a 65 °C

- Centrifuga per bitirrometri

- Pipetta a bolla da 11 mL

- Acido solforico 90% con dosatore da 10 mL

- Alcool isoamilico con dosatore da 1 mL.

PROCEDIMENTO:

Mettere i guanti e gli occhiali di protezione. Prendere un butirrometro e aggiungere in

quest’ordine:

1) 10 mL di acido solforico con l’apposito dosatore automatico

2) 11 mL di latte con la pipetta a bolla da 11 mL

3) 1 mL d alcool amilico con l’apposito dosatore automatico

Il latte e l'alcool amilico devono essere aggiunti in modo stratificato affinché non si

miscelino con l'acido solforico prima dell'agitazione del butirrometro.

Si applica il tappo di chiusura e si procede alla agitazione del butirrometro rovesciandolo

la reazione è fortemente esotermica, proteggere le mani

diverse volte. (ATTENZIONE

dal calore avvolgendo il butirrometro con un panno).

Il butirrometro viene trasferito per 10 minuti circa in un bagno termostatato a +65-70 °C.

In seguito viene trasferito nella centrifuga riscaldata e centrifugato per 5 min.

AL TERMINE…RICORDATI SEMPRE DI…

- Eliminare le sostanze chimiche utilizzate usando un contenitore per rifiuti debitamente

etichettato.

- Lavare accuratamente la vetreria con acqua e sapone per vetreria

- Risciacquare sempre con acqua distillata per eliminare i residui di calcare

- Asciugare la vetreria con un poco di carta

- Riporre la vetreria

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PARTE BONONI:

LEZIONE 1:

SOSTANZE AZOTATE TOTALI:

Le sostanze azotate totali vengono determinate col metodo Kjeldahl.

Sia che il campione contenga proteine, aminoacidi o miscele, il valore ottenuto con

questo metodo è da considerarsi aspecifico: ciò significa che non è possibile dedurre di

che natura siano le sostanze azotate determinazione.

Trend of adulteration for honey samples analyzed by Authors in years 2012-2017 with EA-IRMS

and LC-IRMS technique during quality control activity. Samples derived from 14 Countries (EU

and not EU) % year

values expressed as % of samples adulterated per year

Esempio di indagine effettuata per stabilire la genuinità di campioni di miele

Struttura aminoacido Legame peptidico 34

PRINCIPIO DEL METODO: (QUESTE SLIDE SONO MOLTO IMPORTANTI PERCHE’

FANNO PARTE DI UNA DELLE DOMANDE D’ESAME, OVVERO UN PICCOLO

ESERCIZIO SULLA DETERMINAZIONE DEL CONTENUTO PROTEICO)

FASE 1: MINERALIZZAZIONE (O DIGESTIONE):

- In provettone inserire:

- 15 mL H2SO4 (acido solforico concentrato)

- 1⁄2 pastiglia di catalizzatore (a base Selenio)

- Ca. 500 mg campione Sottoporre a riscaldamento.

- Reazione di demolizione ossidativa della sostanza organica:

+

- R-NH + H SO -> (NH ) SO + CO +H O

3 2 4 4 2 4 2 2

- Al termine della mineralizzazione, aggiungere 30 mL H2O e 2-3 gocce di indicatore

(fenolftaleina).

FASE 2: ADDIZIONE DI NaOH E DISTILLAZIONE c.v:

- Per ogni grammoatomo di azoto derivante dalla demolizione ossidativa della sostanza

organica (proteine, ad es.) si origina una mole di NH4OH:

- (NH4)2SO4 + 2 NaOH -> 2NH4OH + Na2SO4

- Il risultato delle operazioni svolte è quello di trasformare ogni grammoatomo di N in una

mole di NH4OH.

- NH4OH -> H2O+NH3

- L’ammoniaca distillata viene raccolta in una soluzione di acqua distillata (50 mL), acido

borico (H3BO3) (10 mL) e indicatore di Tashiro (2-3 gocce).

- L’ammoniaca viene fissata dall’acido borico e la soluzione assume colorazione verde;

- Il tutto avviene nella unità di distillazione “Kjeldahl”.

FASE 3: TITOLAZIONE CON HCl 0,05 N (normalità):

- L’addizione di HCl a titolo noto si conduce fino a che la soluzione assume la

colorazione viola.

- Al viraggio dell’indicatore l’HCl ha spostato l’NH3 dal complesso: ogni equivalente di

HCl utilizzato ha reagito un equivalente di NH3.

- Quando si raggiunge il “punto di equivalenza” significa che l’acido forte ha spostato

l’NH3 (base debole), e quindi la considerazione finale è che ogni equivalente di HCl ha

reagito con un equivalente di NH3. Quindi la reazione ha un valore di equivalente pari a

UNO. A questo punto siamo capaci di calcolarci quanta proteina era contenuta

all’interno del campione.

FASE 4: CALCOLO:

- Si calcola il numero di equivalenti di HCl con la seguente proporzione:

- 1000 mL: 0,05 eq = mL titolanti : n. di equivalenti HCl ( e quindi di N o di NH3)

- n. eq. N (o NH3) = (0.05 x mL titolanti)/1000

- g. di N = 14 x (0.05 x mL titolanti)/1000

- Considerando che sono stati sottoposti ad analisi 0,5 g di campione:

- 0,5 g : g N = 100 : x

- x = % (p/p) di N nel campione in analisi

- g di proteine % = % (p/p) di N x 6,25

Se a 6,25 g di proteina corrisponde 1 g di N, !!!

- 6,25 è semplicemente un fattore di conversione.

ALCUNI FATTORI DI CONVERSIONE:

Grano 5,83

Riso 5,95

Orzo 5,88

Proteine vegetali 6,25

Proteine animali (latte, carne) 6,38

ESEMPIO (PER ALLENARCI A CASA DA SOLI, PERCHE’ COME CI HA DETTO,

POTREBBE ESSERE UN ESERCIZIO DA ESAME):

Peso campione: 0.487 g

HCl utilizzato per la titolazione: 12.5 mL (0.048N).

%P? (ovvero la PERCENTUALE DELLE PROTEINE IN QUESTO CAMPIONE)

1000 mL: 0.048 equivalenti = 12.5 mL : x x = 12.5*0.048/1000 = 0.0006 eq HCl NH3 N

g N = 0.0006 * 14 (peso atomi dell’azoto) = 0.0084 g (OVVERO I GRAMMI DI AZOTO)

Questo valore appena calcolato deriva dal peso del campione, ovvero 0,487g;

0.487 g : 0.0084 g = 100 g : x x = 1.72 g N

11% P

1.72 * 6.25 = 10.75 % =

N.B: (ovviamente in un esercizio di questo tipo bisogna ricordarsi il peso atomico

dell’azoto, il fattore di conversione qualora queste siano proteine vegetali o animali).

FINO A QUESTA PARTE, FACEVA PRTE DELL’ESERCITAZIONE DI LABORATORIO.

CHIMICA ANALITICA APPLICATA ALL’ANALISI DEGLI ALIMENTI:

In funzione delle proprietà delle sostanze chimiche di cui ci si serve

per il loro riconoscimento —> (analisi qualitativa)

- Gravimetrici

- Volumetrici

- Chimico-fisici (o analisi strumentale)

o per la loro determinazione —> (analisi quantitativa)

ANALISI ISOTOPICA - IRMS (ISOTOPIC RATIO MASS SPECTROMETRY):

ISOTOPO (ISO + TOPOS) = STESSO POSTO:

isotopi

La quantificazione del rapporto tra due dello stesso elemento ha potenzialità

notevoli nello stabilire se due sostanze chimicamente simili hanno provenienza diversa.

stabili, non artificiali.

Sono di particolare interesse gli isotopi cioè La tecnica che li

Stable Isotope Ratio Analysis (SIRA)

determina si chiama .

GLI ISOTOPI: uguale numero di protoni

Isotopi di uno stesso elemento hanno (e quindi di elettroni) ma

diverso numero di neutroni.

stesso numero atomico (Z) ma un diverso numero di massa (A).

Hanno lo proprietà chimiche simili,

Gli isotopi di uno stesso elemento hanno quindi in ragione

proprietà fisiche diverse,

dello stesso numero di protoni, ma in ragione della massa

differente. Tutti gli elementi (tranne 12) esistono in almeno due forme isotopiche.

ESEMPIO: IDROGENO:

Idrogeno o protio

1 elettrone (rosso)

1 protone (verde)

Deuterio

1 elettrone (rosso)

1 protone (verde)

1 neutrone (blu)

Tritio

1 elettrone (rosso)

1 protone (verde)

2 neutroni (blu)

Il Tritio è artificiale e quindi non di interesse in

questa tecnica che si basa sui soli isotopi stabili

Rapporti isotopici normalmente indagati negli alimenti

D/H, C/ C, N/ N, O/ O, S/ S

13 12 15 14 18 16 34 32

RAPPORTI ISOTOPICI NORMALMENTE INDAGATI NEGLI ALIMENTI D/H, 13C/12C,

15N/14N, 18O/16O, 34S/32S:

Isotopo stabile Abbondanza naturale %

Elemento Standard di riferimento internazionale

media

H 99.985

1 V-SMOW (Vienna –Standard Mean Ocean Water)

Idrogeno H 0.015

2 C 98.892

12 V-PDB (Vienna-Pee Dee Belemnite)

Carbonio Carbonato di calcio fossile

C 1.108

13

N 99.6337

14

Azoto AIR (Azoto dell’aria)

N 0.3663

15

O 99.7587

16

O 0.0375

17

Ossigeno V-SMOW (Vienna –Standard Mean Ocean Water)

18

O 0.2039

Origine δ C ‰ Esempi

13

CO atmosferica Da –8 a +1 -------- 15

2

Piante C3 Da –32 a –24 Frumento, riso, olio, soia,

vite, ecc.

ciclo di Calvin

Piante C4 Da –16 a –10 Mais, miglio, canna da

zucchero

ciclo di Hatch-Slack

Piante CAM Da –30 a –12 Ananas, vaniglia, agave

Crassulean Acid Methabolism GC-IRMS

R R

campione riferiment

o

‰ 1000

R

riferiment

o 16

COMPOSIZIONE QUALITATIVA ISOTOPICA DEL CARBONIO DI ALCUNE SOSTANZE

NATURALI:

composizione qualitativa isotopica del carbonio di alcune sostanze naturali atm CO 2

piante C3 (vite, alberi da frutta, erba, olivo)

-33‰ -22‰

piante C4 (canna da zucchero, mais)

-10‰

-15‰

piante CAM (vaniglia, agave, ananas)

petrolio

gas naturali carbonati

13 C (‰) - 70 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 0

- 80 - 60 13 C (PDB) 19

APPLICAZIONI DELL’ANALISI DEGLI ALIMENTI:

Applicazioni nell’analisi degli alimenti determinazione

tipo di isotopo rapporto influenzato da Aggiunta illecita di zucchero di

Metabolismo

13 12

C/ C, D/H canna e/o barbabietola (ad esempio a vino e

(C3,C4, CAM) succhi di frutta)

18 16

O/ O, D/H Origine dell’acqua Annacquamento (ad es. nel vino)

Aggiunta di sostanze

13 12

C/ C , D/H Sintesi chimica di sintesi

Caratterizzazione di

18 16

O/ O, D/H, Origine geogr