Analisis cluster y niveles de fosforo total en mieles colombianas (2004)

Analisis cluster y niveles de fosforo total en algunas mieles tropicales colombianas

Salamanca G.G.* Serra B. J.A.**; Quijano, M.A.***

*Departamento de Química Universidad del Tolima
A.A 546 Ibagué Tolima Colombia.

 **Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Universidad Politécnica de Valencia España
Camino de Vera S/N46022.

 ***Centro Experimental Vitivinícola Puntalarga Boyacá Colombia.

1. Introducción

El fósforo es un componente normal en las mieles, se encuentra principalmente bajo la forma de ésteres orgánicos y en posiblemente en forma de fitatos. El fósforo participa en los procesos metabólicos y es el responsable de la actividad de algunas enzimas, convirtiéndose en el elemento limitante de la actividad biológica.

Los nectários florales son la fuente de los nutrientes generalmente presentan contenidos de fosforo provenientes de la actividad bioquimica del sistema vascular, haciendose variable su contenido conforme a la condicion climatica predominante y el tipo de flora asociada. Como fuente de nectar para la miel es necesario indicar que los nectarios estan . en la base de las flores y son elaborados por células especializadas. Con alguna frecuencia estos nectários se presentan en el tálamo, en los pétalos, en los sépalos o en los estambres. Los nectários extraflorales se presentan por lo general en las estípulas o en los peciolos.

La producción de néctar no es continua, varia conforme a las condiciones florales de cada planta, con las condiciones climáticas, la intensidad del brillo solar y en general con las condiciones pedoclimaticas de una zona en particular. El néctar se ofrece a las abejas que liban las flores bajo formas distintas en algunos casos se hace de forma directa tal como sucede en algunas especies de Umbellifereae, en otros casos se hace bajo condiciones de intensa actividad solar como sucede en el caso de algunas Cruciferaceae, en otros casos el néctar permanece disponible a las abejas pero se mantiene oculto por cuánto sus recipientes permanecen al interior de las plantas.

Desde el punto de vista de los requerimientos, las necesidades de fósforo como fosfato oscilan entre 0.8-1.2 Kg/día. La relación entre Ca/P en los alimentos es del orden de 1. Los compuestos orgánicos de fósforo inician su metabolismo con la acción de las fosfatasas, por lo que la absorción procede vía fosfato inorgánico.

Numerosos estudios se han realizado en procura de establecer los niveles de minerales mediante espectrofotometria (Chung. 1992, Li-1995; Salamanca, 1989).). Y en general de la composicion de los alimentos, así se han adelantado por ejemplo cuantificaciones en vinos ( Gaines1990). La determinación consiste en establecer el exceso de hidróxido de sodio remanente luego de la disolución de un precipitado de molibdofosfato, mientras que en otros la determinación procede luego de la reacción entre el fósforo y una solución de vanadomolibdato, como también la reacción resultante entre el azul de heteropoliacio mediante reducción con clorhidrato de 2-4 diaminofenol y metabisulfito en unos casos, o con sulfato de hidrazina en otros.(Vargas 1994).

El ácido ascorbico igualmente ha sido utilizado como agente de reducción del fosfomolibato. El método de ácido vanadomolibdofosfórico es útil para las muestras de alimentos que contienen hasta 200 m g P/l. Los procedimientos de reducción con ácido ascorbico son sensibles solamente hasta 10 m g P/l pero se ven influenciados por la presencia de algunos cationes metálicos. (Salamanca,1991, Ib. 1995).

En este trabajo se presenta la metodología necesaria para la determinación cuantitativa de los niveles de fósforo Total en mieles procesadas y artesanales bajo condiciones de mayor sensibilidad y reproducibilidad analítica.

2. Sección Experimental

En el desarrollo de este trabajo se adelantaron tres fases bien diferenciadas. Una tendiente a la implementación del método y la optimización de las condiciones de trabajo, como del control de calidad de las determinaciones, la reproducibilidad, los factores de recuperación y el rango lineal de respuesta, como el volumen de muestra mínimo en las determinaciones.

2.1 Reactivos y soluciones

Se usó ácido nítrico 2N (140 ml en 1000 ml), molibdato de amonio (NH₄Mo₇O₂₄.7H₂O), Etanol, glicerina y cloruro de estañoso.

Las soluciones necesarias para el desarrollo del color se prepararon de la siguiente manera: 12.5 gramos de molibdato de amonio (NH₄Mo₇O₂₄.7H₂O) en 87.5 ml de agua destilada, a los que se les adicionó cuidadosamente 140 ml de ácido sulfúrico y agua destilada hasta completar un volumen final de 500 ml

1.25 g de cloruro estañoso SnCl₂. H₂0 en 50 ml de glicerol necesaria para la reducción del ácido molibdofosfórico hasta azul de molibdeno de color azul. La mezcla resultante se homogeneizó durante 15 minutos en la unidad de ultrasonido SelectaÔ (instrumentos Científicos S.A Valencia).

2.2. Procedimiento

Las soluciones empleadas en este trabajo se prepararon con agua destilada de conductividad 3.27m S/cm. Se preparó una solución madre de fósforo de 400 m g/ml hasta un volumen final de 100 ml, por dilación apropiada se preparó una solución hija de 100 m g/ml hasta un volumen final de 100 ml, que se utilizó para la preparación de la curva de calibración en el rango 50-400m g/l.

Las muestras de miel se homogeneizaron y luego se pesaron con exactitud 3 g de muestra que se incineración a 550 ºC hasta cenizas blancas, con incrementos mesurados en la rampa de temperatura desde 120 a 550 ºC a intervalos de 20. A todas las muestras se les adicionó 5 ml de etanol para evitar la homogeneizar el proceso de combustión en los primeros 220 ºC. Los sólidos resultantes se pesaron y disolvieron con solución ácido nítrico 2N, posteriormente se tomaron 5 ml de muestra y completó a 50 ml.

Se adicionó para el desarrollo del color 4 ml de solución ácida de molibdato de amonio y 0,25 ml de solución de cloruro estañoso.

2.3 Equipos

Los estándares de fósforo y soluciones, se determinaron usando la unidad UV/Visible CECILâ Serie1000(CECIL INSTRUMENTS CAMBRIGE). Usando celdas de vidrio de 10mm de paso espectral a 690 nm. Las digestiones se realizaron en una mufla tipo P SelectaÔ (0-1200 ºC), las operaciones de pesadas se hicieron en una balanza tipo Sartorius I-1800 (110g ± 0.1 mg).

3. Resultados y Discusión

El fósforo reacciona con el ácido molíbdico para formar azul deheteropoliacido susceptible que puede determinarse espectrofotometricamente a 690 nm. A partir de la curva típica de calibración observó un coeficiente de correlación de 0.9992, que explica el 99,84 % de las concentraciones seleccionadas en el rango lineal de respuesta. El error estándar en la determinación de la pendiente de la curva de calibración es del orden de1.83x10^-5 y con P-Valor de 0.612 para la curva P < 0.01. para la anova respectivamente.

3.1 Control de Calidad

Figura 1. Curva típica de Calibración para la determinación de fósforo

La sensibilidad de la determinación es del orden de 4.36m g/l. Una solución de 50m g/l, reproduce una absorbancia de (50±3) x 10^-3 los coeficientes de Variación en nueve determinaciones sucesivas correspondieron con ( C.V.= 6.4 ), referidas a en un limite de confianza del 3.4 x10^-3 para una concentración de 50 m g/l. La figura 1ilustra el comportamiento de una curva de calibración típica para fósforo en el rango 50-400 m g/l.

Las condiciones analíticas del sistema evaluado permite adelantar determinaciones mediante adición de estándar. La figura 2 ilustra la determinación de fósforo en una alícuota de 2 ml y sobre un volumen de 50 ml a las cuales se les adicionó solución estándar de Fósforo en el rango 50-400 m g/l. El P-Valor en la pendiente de la curva por el método de adición de estándar fue 0.0183 y 0.0082 para el caso de la pendiente. El coeficiente de correlación fue 0.9999, para un r² de 98.36 

Tabla 1. Análisis de Estándares y factores de Recuperación en la determinación espectrofotométrica de Fósforo

n. = Número de muestras. D.S. Desviación Estándar.

Figura 2. Relación general para un sistema analítico en la determinación de fósforo usando la técnica de adición de estándar.

A partir de los resultados de la tabla 1 se deduce que el método propuesto es sensible y reproducible, con bajos coeficientes de variacion entre duplicados y con la opción de trabajar bajo condiciones de adición de estándar cuando sea posible y solamente hasta rangos inferiores a 400 m g/l de fósforo.

Las determinaciones espectrofotométricas finales sobre un peso de miel calcinada a 550 ºC puede lograrse conforme a la relación:

P-(mg/Kg)baseHúmeda=(1244.93*Log(100/%T)-2.3796* 0.1*FD)/Wm.

Donde Wm Corresponde al peso de la miel en Kg, FD al factor de dilución final de la alicuota seleccionada para el análisis y hasta un volumen neto de 50 ml. %T es la transmitancia de la disolución de trabajo y 0.1 el Volumen final de los sólidos fijos disueltos en ácido nítrico 2N.

3.3 Determinaciones Analíticas

La determinación del contenido de fósforo en cada una de las muestras de miel Colombiana están en función del origen geográfico, factor que incide en la calidad y composición final del producto. Los valores promedio en las de la zona de Boyacá son ligeramente superiores a los observados en muestras de la zona de Cundinamarca y Tolima. Este comportamiento obedece principalmente al tipo de suelo. Las características edáficas de los suelos de la zona de Tundama, Sugamuxi y suelos de Boyacá en general y con relación a los de la sabana de Santafé de Bogotá y la zona montañosa del departamento del Tolima al Norte y sur respectivamente, son ligeramente mayores. El rango en cada caso muestra la naturaleza y las condiciones de variación en la composición de las mieles, lo que presupone fuentes florales diferentes.

Tabla 2. Parámetros estadísticos sobre algunos análisis de fósforo en mieles Colombianas.

En la tabla 2 se muestran los parámetros estadísticos asociados a las determinaciones correspondientes sobre la miel de Boyacá, Cundinamarca y Tolima, mientras que la tabla 3 presenta los promedios así como los limites superior e inferior respecto de los promedios observados en cada grupo. . El error estándar se determinó a partir de la variabilidad de los promedios para cada grupo. Los intervalos se estimaron conforme al el criterio de mínimas diferencias significativas de Fisher.al 95%.

Tabla 3. Valores medios para las determinaciones de Fósforo en Algunas mieles Tropicales Colombianas

Desde el punto de vista del análisis multivaridado y la afinidad entre grupos, el análisis Cluster permite establecer diferencias y semejanzas entre los niveles de fósforo en mieles de diferentes procedencias, conforme a la condiciones pedoclimáticas, geográfica y apibotanica de las zonas de origen.

La figura 3 muestra el dendograma resultante de las semejanzas y diferencias en los niveles de fósforo de las mieles analizadas en el trabajo En su construcción se consideró el criterio euclidiano, promedio entre entre grupos, con estandarización de los observables.

El resultado final permite agrupar los niveles de fósforo en cinco Cluster que coinciden con las características que se muestran en la tabla 4.

Tabla 4 Características de los grupos en función de los parámetros estadísticos

Conclusiones

Se ha implementado un método analítico de con sensibilidad equivalente a 4.36m g/l. Una solución de 50m g/l, reproduce una absorbancia de (50±3) x 10^-3 3m g P/Kg, que permite estimar el contenido de fósforo en miel, que admite caracterizaciones bajo el criterio de las adiciones continuas.

Conforme a la metodología de análisis discriminante tipo Cluster, se clasificaron cinco grupos diferentes en virtud a los niveles de fósforo observados y que permiten explicar el origen geográfico botánico conforme a la similitud de la flora y las condiciones climáticas de tres zonas diferentes, la meseta cundiboyacense y la zona montañosa del Tolima y su área de influencia.

La consideración del contenido de sólidos totales y el contenido de minerales no incluidos en este trabajo, permitiría incrementar la separación geográfico y botánica de las mieles Tropicales Colombianas.

Figura 3. Cluster resultante del análisis de fósforo en algunas muestras de miel tropical Colombiana.

Agradecimientos

Los autores expresan su agradecimiento a la agencia Española de Cooperación y a Corporación Universidad Empresa para la Cooperación e Innovación Tecnológica COINNOVAR, por facilitar la beca soporte al profesor G.Salamanca, de la Universidad del Tolima.

Referencias.

• Chung,-S.-W.; Tsai,-W.-C. (1992). Atomic-absorption spectrometric determination of heavy metals in foodstuffs using a simple digester. At.-Spectrosc. 3 (5), 185.
• Gaines, T.P.; West, J.W. ; McAllister, J.F.; (1990) Determinación de Fósforo en Alimentos. J. Sci. Food Agric.; 51:2,207.
• Li,-Y.; Wahdat,-F.; 1995 Digestion-free determination of heavy metals (lead, cadmium, copper) in honey using anodic-stripping differential pulse voltammetry and potentiometric-stripping analysis. Fresenius'-J.-Anal.-Chem., , 351 (7), 678-682.
• Salamanca.G Pasachoa.,R.N.;Pérez,.F.C.;.Parra,.S.M.;..(1995).Carac-terísticas fisicoquímicas de algunas mieles del Departamento de Boyacá. Memorias XI Congreso Colombiano de Química. Medellín Colombia. Universidad de Antioquía Universidad Nacional de Colombia sede Medellín Asociación Química Colombiana.
• Salamanca, G.(1989). Determinación simultanea de fósforo y sílice por Espectrofotometria de Absorción Atómica. Memorias VII Congreso Colombiano de Química. Bucaramanga Colombia. Universidad Industrial de Santander.
• Salamanca, G.(1991). Estudio Analítico y de Calidad de lodos de precesos anaeróbicos de flujo ascendente tipo UASB. Memorias VIII Congreso Colombiano de Química. Cali Colombia. Universidad Valle Asociación Química Colombiana.
• Vargas, A.; (1994). Determinación de Fósforo en alimentos por reducción del Molibdofosfato con acido ascorbico.Alimentaria Abril.. 53-55.