Determinación del índice de saponificación en aceites y grasas

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Saludos amigos de Hive.

Como sabemos, los aceites y las grasas constituyen elementos fundamentales en nuestra dieta. La importancia de estos alimentos radica no solo en que son una de las principales fuentes de energía, sino también porque aportan una seria de ácidos grasos que nuestro organismo no puede proporcionar por sí sólo.

Y no solo son indispensables en nuestra cocina, ya que es difícil imaginar recetas sin aportar alguna grasa; los aceites y las grasas comestibles son también fundamentales para otros sectores, especialmente constituyen una fuente de materia prima renovable para la industria cosmética, farmacéutica y de la energía.

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Fuente: @yusvelasquez.


Es por ello que la caracterización fisicoquímica de los aceites y grasas comestibles, así como el monitoreo de los cambios en sus propiedades que pueden ocurrir durante su almacenamiento y transporte es de suma importancia para diferentes industrias, con el propósito de garantizar su funcionalidad, calidad y valor económico de los productos generados a partir de ellos. Y otro de los parámetros químico empleado intensivamente para evaluar la calidad de los mismos es el denominado índice de saponificación, y es una medida utilizada para calcular el peso molecular promedio de todos los ácidos grasos presentes en una muestra de aceite o grasa[1].

Debemos saber que los aceites y grasas comestibles son sustancias constituidas por un mol de glicerol y tres moles de ácidos grasos, que son denominados más comúnmente como triglicéridos. Un ácido graso es un ácido monocarboxilico de cadena larga, y la longitud de su cadena así como el número de instauraciones determinan sus propiedades físicas y químicas, es decir, tanto el número de átomos de carbono como de dobles enlaces presentes en su estructura. Esto es sumamente importante porque es lo que determina la naturaleza de la grasa y sirve de base para su clasificación; ya que las grasas de cadena más larga y sin insaturaciones tienden a ser sólidas a temperatura ambiente, y las denominamos comúnmente mantecas, mientras que las cadenas más cortas y con dobles enlaces son líquidas a temperatura ambiente, y son las que clasificamos como aceites.

Así que conocer el tipo de ácido graso que principalmente están presente en este tipo de alimento es fundamental para poder estimar su comportamiento tanto en el proceso productivo como durante su almacenamiento, por ello el índice de saponificación es un parámetro importante en la caracterización de dichas sustancias, ya que conocer el peso molecular aproximado de estos ácidos nos permite establecer la longitud de su cadena.

Por ello, y la importancia que también reviste para nuestra salud conocer el tipo de ácido graso que ingerimos con los alimentos, en este post quiero compartir con ustedes uno de los métodos más empleados en los laboratorios de análisis químico para la determinación del índice de saponificación, y establecer una de las características más importantes en los aceites y grasas.

Saponificación

La saponificación es la hidrolisis catalizada por bases de las grasas y los aceites, usualmente empleada para producir jabón. Los triglicéridos son esteres de glicerina con ácidos grasos, y al ser tratados con una base fuerte como hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido de potasio (KOH) se produce glicerina y una sal de ácido graso (jabón), por ello se dice que se saponifican.

La reacción química implicada se puede representar de forma general de la siguiente manera:

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El proceso consta de dos partes, primeramente ocurre la descomposición de los triglicéridos y en la siguiente ocurre la conversión de estos para producir tres moléculas de jabón. La descomposición de los triglicéridos se denomina hidrolisis, ya que en contacto con agua todos los esteres se descomponen en glicerina y un ácido graso. Pero en el agua solo una pequeña parte de las grasas se disuelve en el agua, por ese debe añadirse la base fuerte. Durante la hidrolisis, los iones OH- de la base atacan al átomo de carbono que se encuentra en el extremo de la molécula donde se encuentra el grupo carboxilo, liberándolo del triglicérido; una vez libres reaccionan con los iones sodio o potasio y forman el jabón.

Principio del método

Este método se basa principalmente en saponificar completamente la muestra mediante la adición de una solución alcohólica de KOH, y el exceso es valorado posteriormente con HCl.

El índice de saponificación expresa entonces el número de miligramos de KOH requeridos para saponificar todos los ácidos grasos, bien sea libres o combinados, presentes en un gramo de grasa. Las grasas que contienen ácidos grasos con cadenas cortas consumen más KOH para su saponificación que los que tienen cadenas más largas, por ello exhiben valores altos del índice de saponificación; y análogamente, los ácidos grasos de cadena más larga consumen menos base por lo que presentan valores más bajos de este índice.

Si tomamos en cuenta que en la reacción anterior cada mol de grasa reacciona con tres moles de KOH, cada mol de grasa consumiría 168 g de KOH, y el índice de saponificación es equivalente a 168000 mg de KOH/peso molecular de la grasa. Por lo que podemos ver que el índice de saponificación es inversamente proporcional al peso molecular de la grasa, y que si dividimos por 3 el peso molecular obtenido para la grasa se obtiene el peso molecular promedio de los ácidos grasos presentes en la muestra[2].

Método de análisis

Este es un método de análisis adaptado de la Norma Venezolana COVENIN 323:1998. Aceites y grasas vegetales: determinación del índice de saponificación[3].

Materiales a emplear:
Balanza
Plancha de calentamiento
Bureta
Pipeta
Balón de destilación
Condensador

Reactivos
Ácido clorhídrico HCl 0,5N
Solución alcohólica de KOH
Indicador fenolftaleína

Muestra

La muestra a emplear debe ser transparente aproximadamente de 2 a 3 gramos.

Procedimiento experimental

• Una vez pesada la muestra de aceite adicionar 25 mL de la solución alcohólica.
• Montar un equipo como se muestra en la figura, conectando un condensador.

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Montaje del sistema para la reacción. Fuente: @yusvelasquez.


• Calentar en la plancha de calentamiento hasta ebullición, y verificar observar que la muestra esté completamente homogénea.
• Posteriormente, desconectar el condensador y adicionar el indicador. Aproximadamente 1mL.

Valoración

• Titular la solución en caliente hasta el cambio de color de rosa a incoloro.

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Titulación de la muestra hasta el cambio de color del indicador.


• Realizar el ensayo en blanco bajo las mismas condiciones de la muestra de aceite.

Cálculos

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Donde:
Vs = Valor de saponificación calculado
VB= Volumen de HCl gastado en valoración de ensayo en blanco (mL)
VA= Volumen solución de HCl gastado en valoración de muestra de aceite (mL)
N= Normalidad del HCl (mol/L)
G= Peso de la muestra (g)

Conclusión y aporte

El índice de saponificación se suma a los parámetros de control más importantes para el control de la calidad de los aceites y grasas comestibles, ya que este índice nos permite conocer el peso molecular promedio de los ácidos grasos presentes en una muestra, algo fundamental para establecer su comportamiento químico ante diferentes condiciones del proceso productivo así como del almacenamiento y consumo, ya que esto permite establecer la clasificación y otras propiedades de las grasas.

El presente artículo permite socializar con la comunidad de Hive uno de los principales métodos empleados en la caracterización de aceites y grasas comestibles, empleado en los laboratorios de análisis químico de alimentos, así como de otros sectores en los que es fundamental conocer esta propiedad de las grasas. Y a su vez, sirve de guía para estudiantes de química analítica que requieren información del método, o para brindarle al público en general una visión de las características más importantes a conocer de este fundamental componente de nuestra alimentación.


Bueno amigos, hasta aquí el presente post, espero que les haya gustado la información presentada y que les sea de utilidad, me despido recordándoles que un resultado confiable en el análisis químico depende de aplicar la técnica analítica apropiada. ¡Hasta un próximo post!


Referencias

  1. Wikipedia.com. Índice de saponificación
  2. Rodríguez, J.A., Maldonado, J.M., Muro, M.A., Miranda, G.A. (2016). Índice de saponificación de cinco mantecas determinado mediante un micrómetro. Investigación y Desarrollo en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Vol. 1, No. 1, pág. 937-942.
  3. COVENIN 323:1998. Aceites y grasas vegetales: determinación del índice de saponificación.


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