PRACTICA N°2

DETERMINACIÓN DE CALCIO EN LECHE MEDIANTE GRAVIMETRÍA DE PRECIPITACIÓN

I. INTRODUCCION.

El calcio es el quinto elemento en abundancia, en la corteza terrestre (3.6% en peso).

No se encuentra en forma metálica sino formando diversas sales minerales, alguna de

ellas bastante en solubles como el carbonato, el sulfato o el oxalato. El calcio es un

elemento esencial para la vida humana ; tal es así que en una persona adulta entre un

1.5 y un 2 % de su peso es calcio el calcio corporal se encuentra casi en un 90% en

huesos y dientes además, en el organismo humano el calcio participa en nuestros

procesos como la coagulación sanguínea, la permeabilidad de las membranas, como

regulador nervioso y neuromuscular modulando la contracción muscular (incluida la

frecuencia cardiaca), la adsorción y secreción intestinal y la liberación de hormonas.

Se puede encontrar calcio en una gran variedad de alimentos. Los productos lácteos,

los frutos secos y semillas (almendras, semillas de sésamo), las sardinas y las

anchoas, los vegetales de hoja verde (espinaca, acelga, brócoli) son buenas fuentes

de calcio. La mayoría de las harinas están fortificadas con carbonato de calcio, de

modo que los productos de panadería pueden ser una buena fuente de calcio.

Finalmente, el agua dura también aporta calcio

La leche es la fuente principal de calcio en la dieta (un vaso aporta unos 250 mg)

siendo, además, la materia principal para la elaboración de diversos derivados lácteos

ricos en calcio como el queso o el yogur. Con un contenido aproximado de un 87% de

agua, la leche es una mezcla homogénea de diferentes sustancias, unas en emulsión,

como las grasas, y, otras, en disolución como la lactosa, las vitaminas hidrosolubles,

proteínas, sales, etc.

Existen diferentes técnicas para la determinación de calcio en alimentos, tales como la

gravimetría, las volumetrías redox y deformación de complejos, la cromatografía iónica

y la espectrofotometría de absorción atómica, la potenciometría directa, etc.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

RESUMEN El Calcio es un mineral esencial para la vida humana y en una persona

adulta entre el 1.5 % y el 2% del peso corporal es calcio. El calcio corporal se

concentra casi en un 90% en huesos y dientes además de participar en diversos

procesos fundamentales para la vida. La leche es la fuente principal de calcio en la

dieta siendo además la materia prima principal en la elaboración de diversos derivados

lácteos ricos en calcio. Debido a que en la Norma Salvadoreña del CONACYT para

leche pasteurizada fluida NSO 67.01.02:96 y para leche en polvo NSO 67.01.05:95, no

existen especificaciones respecto a la cantidad de calcio, la presente investigación tuvo

por objeto verificar la cantidad de calcio que el fabricante declara en la etiqueta del

producto de las diferentes marcas de leche fluida y en polvo y comparar esta cantidad

con el valor que el Instituto de Nutrición de Centroamérica y Panamá (INCAP), estima

por cada 100 g de leche fluida y en polvo. La investigación se realizó con seis marcas

de leches de mayor demanda que se comercializan en el supermercado Wallmart,

municipio de Antiguo Cuscatlán, Departamento de La Libertad, El Salvador,

seleccionadas mediante una entrevista dirigida al Gerente de Mercadeo. La

determinación de calcio se llevó a cabo mediante un análisis gravimétrico de

precipitación realizado por triplicado en cada muestra, donde previamente se separó el

calcio del resto de los componentes, posteriormente, se procedió a la precipitación del

calcio en forma de oxalato de calcio por reacción con ácido oxálico. Este producto se

pesó, después de su filtración, lavado, secado y calcinado, de manera que a partir del

peso obtenido, y conociendo la estequiometria de la reacción, fue posible estimar el

contenido de calcio en las muestras de leche, el cual fue comparado según lo rotulado

en la etiqueta del producto por el fabricante y con las tablas que el INCAP reporta por

cada 100 gramos. La parte experimental se realizó en el laboratorio de la Facultad de

Química y Farmacia de la Universidad de El Salvador, durante el año 2011, y dentro de

ella se controlaron diferentes variables como la temperatura, la velocidad de agitación,

el pH, la velocidad de incorporación del agente precipitante etc., pues el método es

sensible a estos tipos de variables. Para todas las muestras de leche se obtuvo una

cantidad de calcio menor a la etiquetada en el empaque primario y a los valores de

referencia que reporta el INCAP para 100 gramos de leche; siendo la leche Anchor y

foremost en las que se obtuvieron valores mas cercanos y las marcas Salud y

Australian en las que se obtuvieron valores mas alejados, al compararlos con la

etiqueta del empaque y con los valores de referencia que reporta el INCAP para cada

100 gramos. Las variables a las que el método es sensible tales como la velocidad y

tiempo de agitación en el tratamiento de las muestras, variación de temperatura,

cantidad de agente precipitante agregado, tiempo de calcinación, el pH y el equipo de

filtración no adecuado pueden ser el origen de las diferencias entre los valores

obtenidos, al compararlos con los valores etiquetados y los reportados en la tabla del

INCAP, pues son estas variables las que determinan el tamaño, forma y cantidad del

precipitado. Por lo tanto se recomienda verificar los valores de calcio presentes en

leches fluidas pasteurizadas y en polvo para posteriormente incluirlos dentro de las

Normativas NSO 67.01.02:96 (para leches fluidas pasteurizadas) y NSO 67.01.05:95

(para leches en polvo) por las autoridades competentes y además validar este método

analítico utilizando un mayor número de muestras y de repeticiones.

SONIA LARIOS (TESIS DE LICENCIATURA 2011)

Los métodos gravimétricos de análisis son aquellas que se basan en la medida de la

masa de algún componente de la muestra o sustancia derivada. Los mas utilizados son

utilizados los métodos gravimétricos de precipitación, en los cuales el analito se

convierte en un precipitado muy poco soluble que se filtra, se lava y se convierte,

mediante un tratamiento térmico adecuado, en un producto de composición conocido

que se pesa utilizando una balanza analítica.

Idealmente, un agente precipitante gravimétrico debe reaccionar selectivamente con el

analito para dar un precipitado cristalino, fácilmente filtrable y lavable, de solubilidad

baja, que no reaccione con los componentes atmosféricos y que tenga una

composición conocida. Entre los factores que favorece la formación de precipitados

cristalinos cabe destacar:

El empleo de disoluciones diluidas.

La adicion lenta y con agitación del reactivo precipitante.

La precipitación en caliente

El ajuste de pH del medio de precipitación cuando las solubilidad del precipitado

dependa de este.

Sin embargo en las condiciones normales de un laboratorio, un lugar de precipitados cristalinos

muchas veces se forman solidos coloidales que no se pueden utilizar para el análisis gravimétrico

porque sus partículas son demasiados pequeñas para poder ser filtradas fácilmente. Para poder

conseguir precipitados más puros y fácilmente filtrables se puede calentar el precipitado durante

una o más horas, en la misma disolución en la que se formó, proceso denominado pectización.

Después de la filtración, el precipitado se lava, preferentemente con una disolución que contenga

un electrolito, que se elimine fácilmente al calentar el precipitado, y se calienta hasta peso

constante. Algunos precipitados deben calcinarse para descomponer en sólido y formar un

compuesto de composición conocida, que será la especie pesada. La temperatura elegida, en cada

caso depende del precipitado formado. En esta práctica la determinación de calcio en una muestra

de leche se llevara a cabo mediante un análisis gravimétrico de precipitación. Previamente, se

separara el calcio contenido en la leche del resto de los componentes para evitar posibles

interferencias. Posteriormente se procederá a la precipitación del calcio en forma de oxalato de

calcio monohidratado por reacción de oxalato de sodio. Este producto se pesa, después de su

filtración, lavado y secado, de manera que a partir del peso obtenido, y, conociendo la

estequiometria de la reacción, será posible estimar el contenido en calcio de la leche.

Al alcalinizar con amoníaco, por encima de pH 4, una solución ácida que contenga calcio y ácido

oxálico (o algún oxalato soluble como el de sodio o de amonio), se produce la precipitación del

calcio en forma de oxalato cálcico monohidratado, que es un polvo blanco, fino y poco soluble en

agua fría, pero algo soluble en agua caliente, según la reacción:

Ca2+(aq) + C2O42-(aq) → CaC2O4•H2O↓

En el caso de la determinación de calcio en leche, en primer lugar debemos de separar el calcio

presente del resto de componentes de la muestra. Para ello se trata una muestra de la misma con

ácido tricloroacético y se agita la disolución. Se observa la aparición de 2 fases, una fase líquida, el

suero, que contiene el calcio, y otra fase, con aspecto de sólido pastoso, que contiene el resto de

los constituyentes de la leche (básicamente proteínas y grasas).

Se separan ambas fases empleando un embudo de vidrio y filtro de pliegues. El precipitado

obtenido se lava con agua destilada, recogiéndose las aguas de lavado junto con el filtrado, que

contendrá el calcio originalmente presente.

El líquido procedente del filtrado anterior se diluye con agua destilada en un vaso de precipitados.

Se introduce el vaso en un baño termostatizado (60-80 ºC) y se deja que alcance la temperatura

del mismo. Se adiciona disolución de Na2C2O4 y, a continuación, se adiciona lentamente una

disolución diluida de amoníaco, observándose la aparición de un precipitado de color blanco. La

adición de amoníaco debe continuar hasta alcanzar un pH entre 8-9. Se comprueba que ya no

precipita más calcio mediante la adición de un poco más de oxalato de sodio.

Se agita y a continuación se mantiene la disolución durante unos 30 minutos en el baño

termostatizado, añadiendo, de vez en cuando, unos mililitros de la disolución de amoníaco con

objeto de reponer las pérdidas como consecuencia de la evaporación. Transcurridos unos 30

minutos de digestión del precipitado, se enfría la suspensión en un baño de hielo durante unos 15

minutos y se procede al filtrado por succión a vacío muy suave, utilizando placas filtrantes

previamente pesadas. Se recoge todo el precipitado, y se lava con abundante agua destilada para

eliminar posibles impurezas que acompañen al precipitado.

Una vez lavado el precipitado, se lleva la placa filtrante (con la ayuda de unas pinzas) a una estufa

a 110-120 ºC, y se seca el precipitado obtenido de CaC2O4.H2O durante una hora. A continuación

se introduce la placa filtrante en el desecador hasta que alcance la temperatura ambiente y se

pesa. Repetir el proceso hasta peso constante.

El filtrado también puede realizarse sobre papel sin cenizas, y con la ayuda de un crisol de

porcelana previamente tarado, puede calentarse a la llama y calcinarlo a una temperatura de 500

°C durante 1 h. Se enfría el crisol y su contenido en un desecador y se pesa. En este caso el

precipitado pesado es carbonato cálcico. SONIA LARIOS (TESIS DE LICENCIATURA 2011)

III. MATERIALES Y METODOS

Aparatos y materiales

Embudo de vidrio

Quitaste de 500mL

Matraces aforados de 100mL

Papel indicador de pH

Papel de filtro

Pinzas termo gravimétricas

Pipetas de 50mL

Placas filtrantes de n°4

Probeta de 50mL

Vasos de precipitados de 250 y 500mL

Vidrio de reloj o pesa sustancias

Baño termostato

Baño de hielo

Desecador

Estufa

Sistema de succión al vacío

Reactivos utilizados

Ácido tricloroacetico

Amoniaco

Oxalato de sodio

Determinación experimental

1. PESADA DE LA PLACA FILTRANTE.

Se toma 3 placas filtrantes de vidrio de n°4, asegurándose que están bien limpias, se etiquetan y

se guardan dentro de una estufa a 110°C durante unos 30 min. Transcurrido este tiempo, se sacan

las placas cogiéndolas con una pinza termogravimetrica y se coloca dentro de un desecador

durante unos 20 min. A continuación, se procederá a la pesada de las 3 placas filtrantes en

balanza analítica. Una vez obtenido el peso de estas, se mantendrá en el desecador hasta su

empleo.

2. EXTRACCION DEL CALCIO EN LA MUESTRA DE LECHE

Se toma alícuotas (3 veces) de la muestra de leche, de 50mL y se transfiere a vasos precipitados

de 500mL. Se adiciona 50mL de ácido tricloro acético al 24% (p/v) y se agita la disolución para

separar el calcio del resto de los componentes de la leche. Se observa la aparición de 2 fases, una

fase liquida, y el suero, que contiene el calcio y la otra fase con aspecto ha solido pastoso que

contiene el resto de los constituyentes de la leche, fundamentalmente proteínas y grasas. La

separación de ambas fases se realiza empleando un embudo de vidrio y filtro de pliegues, para

aumentar la velocidad del filtrado. Se lava el precipitado con agua destilada, recogiéndose las

aguas del lavado, junto con el filtrado en un vaso de precipitados de 500mL.

3. PRECIPITACION DEL CALCIO EN EL SUERO

Sobre el líquido proceden del filtrado anterior se adiciona agua destilada hasta completar,

aproximadamente, la mitad del vaso del precipitados. Se introduce el vaso en un baño termostato

con una temperatura comprendida entre 60-80°C. Se deja durante unos 15 min para que alcance la

temperatura del baño y se adicionan 30mL de disolución de exalato de sodio Na2C2O4 0.1M y, a

continuación, se adiciona lentamente una disolución de amoniaco 2 M, observándose la aparición

de un precipitado de color blanco. La adisión de la disolución de amoniaco debe continuar hasta

alcanzar un pH entre 8-9 (realice la comprobación con el papel indicador de pH). Compruebe que

ya no precipite más calcio, mediante la adisión de 1 mL más de oxalato de sodio.

4. DIGESTION, FILTRADO Y LAVADO DEL PRECIPITADO

Se agita y se mantiene la disolución durante unos 30 min en el baño termostático, añadiendo,

debes en cuando, unos mililitros de la disolución de amoniaco 2 M (con el objeto de reponer las

pérdidas de NH3 como consecuencia de la evaporación, de esta manera mantenemos el pH entre

8-9). Transcurridos los 30 min de digestión del precipitado, se enfría la suspensión en un baño de

hielo durante unos 15 min y se procede al filtrado mediante un sistema de succión a vacío muy

suave, utilizando las placas filtrantes previamente pesadas. Se recoge todo el precipitado

ayudándose con una varilla de vidrio. Se debe lavar con abundante agua destilada para eliminar

posibles impurezas que acompañen al precipitado.

5. SECADO Y PESADO DEL PRECIPITADO

Una vez lavado el precipitado, se llevara la placa filtrante a una estufa a 110-120°C, con la ayuda

de pinzas termo gravimétricas y se secara el precipitado de CaC2O4 H20 obtenido durante,

aproximadamente, 1 hora. Trancurrido dicho tiempo, se introducirá la placa filtrante en el

desecador hasta que llegue a temperatura ambiente y se pesa