Laboratorio di chimica applicata agli alimenti

ANALISI STRUMENTALE

Determinazione della quantità di acqua

La determinazione quantitativa del contenuto di acqua o di umidità viene effettuata valutando la

perdita in peso, espressa in percentuale, di un campione sottoposto a riscaldamento. Il campione

viene sottoposto a riscaldamento a una temperatura di 105-130°C per almeno 24-48h (o

comunque fino a peso costante). Stufa da laboratorio ventilata. Per il riscaldamento si utilizzano

cristallizzatori o recipienti in ceramica. In alternativa si usa la

termobilancia per misurare il contenuto di umidità.

Determinazione della componente lipidica: METODO SOXHLET

Si tratta di determinazione quantitativa del contenuto di grassi in un campione alimentare (tabella

nutrizionale). L’estrazione della componente lipidica si fa per estrazione con solvente, cioè

estrazione solido-liquido. I lipidi sono prevalentemente apolari (insolubili in acqua e solubili in

solventi organici apolari come etere, esano, cloroformio, ecc.). Estrazione:

- A caldo: è più completa, anche se si rischiano alterazioni di alcune frazioni lipidiche

per formazione di perossidi. Solitamente si usa quando si vuole determinare in modo

quantitativo il contenuto di lipidi in un alimento.

- A freddo: elimina gli inconvenienti della degradazione dei lipidi, ma non è

quantitativa. Si può utilizzare se sull’estratto si vogliono fare ulteriori indagini

qualitative. Metodo che utilizza un sistema semi-

automatico per l’estrazione.

L’estrazione è un’estrazione chimica

con solvente ad una temperatura di

esercizio (varia a seconda del

solvente che si utilizza ma è

comunque preimpostata dal sistema)

che permette di estrarre le

componenti non polari di una matrice

alimentare. L’estratto viene raccolto

in un apposito contenitore e

determinato per via gravimetrica. Metodo ufficiale applicato su diverse matrici alimentari.

 estrazione selettiva ed esauriente attraverso un’estrazione reiterata sul campione;

 estrazione in continuo = minor spreco di solvente

 campione in un apposito supporto = può essere riutilizzato

 più estrazioni contemporanee

Estrazione dei grassi da un campione di cioccolato 17

1. Pesare il campione: il campione viene pesato su una bilancia analitica (5g) e viene inserito

all’interno di un apposito contenitore, cioè un ditale di cellulosa, tra 2 strati di cotone. NB: il

campione deve essere macinato finemente prima di essere pesato.

2. Pesare il bicchiere: il bicchiere dell’estrattore Soxhlet è il contenitore nel quale verrà

raccolto il grasso estratto, quindi va opportunamente pesato prima di iniziare l’estrazione. Il

bicchiere per il solvente vuoto 78.7g.

3. Si prepara il solvente (50-60ml di etere dietilico) e si versa attentamente nel bicchiere

L’estrazione si suddivide in tre fasi:

1) Immersione

È la fase in cui il campione, contenuto nel ditale di cellulosa (contenitore/filtro) è

completamente immerso nel solvente di estrazione. Il grasso si scioglie e passa in

soluzione. Temperatura della piastra riscaldante = 130°C

Durata = 30 minuti

2) Lavaggio del campione

È la fase in cui il campione, ancora nel ditale, viene lavato con il solvente di estrazione. Il

campione viene alzato e non è più immerso nel solvente. Il solvente continua a bollire e

quindi a ricadere, passando all’interno del ditale e quindi lavando via il grasso

eventualmente rimasto, che si andrà ad aggiungere a quello già in soluzione.

Temperatura della piastra riscaldante = 130°C

Durata = 30 minuti

3) Recupero del solvente

Il campione è ancora nel ditale e non è più a contatto con il solvente. Il solvente continua a

bollire e quindi a ricadere, ma non verrà più inviato all’interno del ditale ma raccolto in un

apposito contenitore e quindi recuperato e utilizzato per un’estrazione successiva.

Temperatura della piastra riscaldante = 130°C

Durata = 10 minuti

Alla fine nel contenitore posto all’interno dell’estrattore rimarrà il grasso estratto secco. Per avere

la resa di estrazione: 18

Grasso ottenuto (g) = Peso bicchiere con grasso – peso bicchiere vuoto = 80,2 – 78,7 = 1,5 g

Quindi abbiamo: (1,5 g/ 5 g) x100 = 30 %

Il campione rimasto all’interno del ditale può essere

utilizzato per un altro tipo di analisi.

Pesare il campione all’inizio!!

Con il metodo Soxhlet è possibile estrarre il grasso libero. Volendo recuperare e quantificare il

grasso totale, si può ricorrere ad altri metodi o comunque effettuare una idrolisi sul campione

utilizzando acido cloridrico 3N. Questo porta a una migliore resa di estrazione. Metodica che può

essere applicata ad alimenti come la carne.

Altri metodi per l’estrazione dei grassi: Metodo di Folch e metodo di Folch modificato

Metodo che permette l’estrazione della componente lipidica totale finalizzata all’analisi qualitativa,

ma allo stesso tempo può essere utilizzato anche per determinazione quantitativa.

1) Il metodo prevede la omogeneizzazione del campione con una miscela di cloroformio (o

CH Cl ) e metanolo in rapporto 2/1.

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2) Il campione va pesato (aliquota che approssimativamente contenga 0,1-1g di grasso) e

aggiunto della miscela (25 mL), quindi va omogeneizzato a temperatura ambiente per un

tempo sufficiente ad estrarre i lipidi (es. 1 ora)

3) Filtrazione e purificazione/separazione in imbuto separatore, aggiungendo una soluzione di

NaCl o KCl allo 0,5-1%

Separazione tra la fase organica contenete i lipidi estratti e solubilizzati e la fase acquosa. La fase

organica va recuperata e l’eventuale acqua rimasta va eliminata tramite Na SO anidro. Dopo una

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successiva filtrazione, la fase organica verrà inserita in un pallone da rotavapor pesato e tarato e

quindi portata a secchezza, facendo attenzione alla temperatura applicata. Il grasso estratto viene

determinato per via gravimetrica. I lipidi estratti non dovrebbero aver subito modificazione durante

la procedura, quindi possono essere utilizzati per analisi qualitativa (GC).

Determinazione dell’azoto totale e del contenuto proteico: METODO KJELDHAL

In una matrice alimentare l’azoto si trovo sotto diverse forme: come N2 libero e NH3 libera; aa;

proteine e ammine → si estrae il campione, si recupera N e si quantifica. Principio del metodo

- Conoscere il contenuto di azoto per determinare quello di proteine

- N nella matrice viene mineralizzato con H2SO4 → NH4SO4

- Con alcalinizzazione si ottiene NH3 che viene distillata e recuperata

- Con titolazione acido-base si determina il contenuto di NH3, direttamente

proporzionale a N

È suddiviso in tre fasi:

1) Digestione o mineralizzazione

Prevede la disgregazione completa della matrice oggetto di studio. La matrice può essere

solida o liquida e viene trattato con miscela di acidi forti per disgregare completamente le

proteine nell’alimento e tutto le altre fonti di N. Al campione vengono aggiunti:

- acido solforico (eventualmente insieme ad acido fosfo-solforico);

- sali di selenio come catalizzatore;

- solfato di Na o K come antischiumogeno, mantengono l’ebollizione costante; 19

- ossido rameoso come indicatore, una polvere bruno-scura (dà colorazione scura alla

soluzione);.

Tutto N viene trasformato in ione ammonio. Il campione viene pesato per conoscere con

una bilancia analitica il peso esatto; campione in provette in pirex per fare la digestione. Si

addizionano acidi forti concentrati (frasi H e P!!). I campioni si mettono in un fornetto in

grafite con postazioni per provettoni che usa alte T per la disgregazione → T di 420°C

(possibile con fornetto no piastra riscaldante normale). T cost finché non è finito il processo

di disgregazione → si guarda il colore, finché la sol non diventa verde-acqua. Sol calda è

limpida poi viene fatta raffreddare. Durata 1h 30 min.

Il catalizzatore precipita con il raffreddamento. Per risalire all’azoto prodotto dobbiamo

sapere quanto solfato di ammonio si è formato perché la sua quantità è direttamente

proporzionale alla quantità di proteine presenti. Il solfato di ammonio si recupera per

renderlo disponibile a essere separato e quantificato (sono ancora presenti catalizzatore,

acidi in eccesso; ho ambiente acido) → si sfrutta la reazione che porta alla formazione di

ammoniaca. Si aggiunge una base forte (NaOH o KOH) per favorire la formazione di NH3

che si può separare per distillazione

2) Distillazione

Può essere effettuata su un campione liquido e si sfrutta il suo punto di ebollizione. Si fa

bollire e si fa evaporare il componente di interesse (T = T di eb del componente). Il

componente si fa poi condensare e si raccoglie in forma pura.

 Distillazione semplice: separare un componente da una miscela che contiene

impurezze non volatili oppure volatili ma con punto di ebollizione molto diverso da

quello dell’analita da recuperare (differenza di almeno 40-50°C). Se ci sono

componenti con T di ebollizione vicina a quello dell’analita si usa la frazionata

 Distillazione frazionata: permette di separare componenti con T di ebollizione

abbastanza simili perché si usano colonne di distillazione che permettono di

frazionare i componenti. Si riscalda la miscela con T basse e si alza man mano per

far evaporare le varie frazioni per ottenerle pure

 Distillazione sottovuoto: si applica una bassa pressione in modo da raggiungere il

punto di ebollizione alla T più bassa possibile (componenti che si ossidano con alte

T?) per ottenere composti termolabili

 Distillazione in corrente di vapore: prevede l’uso del vapore acqueo, la miscela con

il componente da separare viene riscaldata grazie al passaggio di vapore acqueo al

suo interno, non per diretto contatto con la fonte di calore. Il vapore viene insufflato

nella miscela e fa evaporare il componente trasportandolo con sé. Si può utilizzare

se il componente ha punto di ebollizione vicino a quello del vapore acqueo e quindi

può essere trasportato da esso (si NH )

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Per NH si usa la distillazione in corrente di vapore. Ha un punto di ebollizione inferiore ma

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vicino ai 100°C ed è miscibile in acqua. Il vapore acqueo evapora insieme al componente di

interesse, quindi nel distillato rimane anche acqua → si ottiene una soluzione acquosa di

ammoniaca ma non abbiamo più interferenti. Recuperiamo in modo selettivo l’azoto

recuperato dalla soluzione nella fase 1.

Si fa con un distillatore semi-automatico. Il sistema inserisce la soluzione basica, ad essere

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riscaldato è NH OH (100°C). Il distillatore aggiunge soda e scalda.

NH + H O che si formano evaporano e si fanno poi condensare (condensatore con tubo

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