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Cuantificación de
Lactosa a Micro-escala
Resumen
Mediante la cuantificación de lactosa se comparará el porcentaje de este
disacárido en distintas líneas de leche de la marca Lala®, apegandonos a la
metodología marcada por la Norma Mexicana NMX F-219-1972, pero
adaptada a micro-escala, con la intención por un lado, de obtener
resultados fiables, pero por otra parte con el propósito abaratar su costo a
causa de la disminución de los reactivos, creando de esta manera una
alternativa tanto para aquellos productores de leche que buscan
implementar esta clase de controles de calidad, como para trasladar su
aplicación en laboratorios de educación medio superior y superior.
Introducción
Marco Teórico
La leche
Desde el punto de vista biológico, es la secreción de las hembras de los
mamíferos cuya misión es satisfacer los requerimientos nutricionales del
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recién nacido en sus primeros meses de vida. Desde un punto de vista legal
se entiende por leche natural el producto integro, no alterado ni adulterado
y sin calostros, del ordeño higiénico, regular, completo e interrumpido de las
hembras mamíferas domésticas sanas y bien alimentadas. También por la
legislación, con la denominación genérica de “leche”, se entiende única y
exclusivamente la leche de vaca.
La leche cruda recién ordeñada es un producto perecedero un tanto
contaminado, que necesita ser procesado, tanto para garantizar la calidad
higiénico-sanitaria, como para prolongar la vida útil del producto. Estos
tratamientos consisten en someter a la leche a combinaciones adecuadas
de tiempo y temperatura que no alteren sensiblemente la calidad
organoléptica y nutricional de la leche de partida.
Tabla 1. Constantes físicas de la leche
Constantes Valores usuales
pH (20°C) 6, 5-6,8
Acidez variable (°D) 16-18
Densidad 1,028-1,036
Punto de congelación -0,54 a -0,59
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Tabla 2. Composición química de leche
Componente Valor medio
( ) g100 ml
Intervalo
( ) g100 ml
Agua 87 85-90
Proteínas 3,2 2,9-4
Grasa 3,7 2,5-5
Lactosa 4,8 4-5,5
Sales minerales 0,9 0,7-1
La Lactosa
La lactosa es un hidrato de carbono que sólo se encuentra en la leche. En la
vaca, la cantidad de lactosa aumenta a lo largo del ciclo de lactación,
siendo su valor medio de 28-30 en el calostro y del 45-50 en la leche Lg L
g
madura. La lactosa, es el componente mayoritario de la materia seca de la
leche. Por otra parte, también existen diferencias en el contenido de lactosa
de leche de distintas especies. Así, la concentración de lactosa en leche
humana madura es mayor que la de la vaca, alcanzando valores del
60-65%. Por lo tanto, una de las primeras correcciones que se le hace a la
leche de vaca para la preparación de fórmulas infantiles es la adición de
lactosa.
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Figura 1. Molécula de Lactosa
La lactosa se sintetiza en las células alveolares de la glándula mamaria a partir
de la glucosa sanguínea y en el caso de los rumiantes, también a partir de
los ácidos volátiles como el ácido propiónico, producidas en el rumen.
En la leche líquida, la lactosa está en solución, en un equilibrio entre los
isómeros y Estas dos formas se distinguen por sus actosa α − l actosa .β − l
distintas propiedades de solubilidad, cristalización y poder rotatorio. Los
tratamientos tecnológicos (leches en polvo, concentradas) alteran este
equilibrio, y predominan distintas formas de función de la temperatura y la
solubilidad.
Intolerancia a la lactosa
Antes de que el cuerpo pueda utilizar la lactosa tiene que ser digerida en
azúcares más simples llamados galactosa y glucosa, que pueden ser usados
por el cuerpo.
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La lactasa es una enzima del intestino delgado, es la que degrada a la lactosa.
Normalmente se tiene una cantidad considerable de lactasa pero el organismo
de algunas personas no puede elaborarla, y otros no pueden hacerlo en
cantidades suficientes. Por lo que se dice que una persona sin lactosa o con
una cantidad reducida de ella, tiene intolerancia a la lactosa. Estos individuos
pueden consumir lactosa en muy bajas cantidades como son 250 gr al día, si
se toma más, la lactosa llega al intestino grueso provocando actividad
intestinal irregular e incluso diarrea.
Objetivo
- Determinar el contenido de lactosa presente en las distintas presentaciones
de leche Lala®, utilizando técnicas de separación a micro-escala, tomando
como referencia la Norma Mexicana NMX-F-219-1972.
- Establecer una alternativa fiable y económica para la cuantificación de
lactosa en leche, basados en una metodología consensuada, como lo es la
dispuesta en la NMX-F-219-1972.
Problema
Debido a la alta incidencia en la población de la intolerancia a la lactosa (75%
en Latinoamérica), el poseer un control de calidad en la leche que no sólo
permita cuantificarlo, sino también que sea fiable y razonablemente
económico, es fundamental. Con esto no sólo se conseguiría que pequeños
y medianos productores pudiesen implantar estos controles, sino también
que sea posible implementarlo con propósitos académicos (nivel
bachillerato y licenciatura).
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Hipótesis
Con base en una metodología adaptada (a micro-escala) de la
NMX-F-219-1972 para la cuantificación de lactosa en leche, es posible
determinar sí diversas variantes de leche Lala® presentan concentraciones
diferentes del mencionado disacárido. Sí la presentación deslactosada baja
en grasa asegura la ausencia de lactosa, entonces su presencia será
mínima en contraste con la leche entera y la leche light.
Desarrollo
Materiales
● Balanza analítica con sensibilidad de 0.0001 g
● Sistema de filtración al vacío
● Vasos de precipitados de 50 y 100 ml
● Matraz aforado de 50 ml
● Matraz Erlenmeyer
● Papel filtro
● Vidrio de reloj
● Espátula
● Pipetas volumétricas de 5 y 10 ml
● Cronómetro.
● Parrilla de calentamiento
● Agitadores de vidrio
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Reactivos
● Disolución de hidróxido de sodio 0.25 N
● Ácido clorhídrico 1 N
● Ácido nítrico 1:1
● Urea cristalizada
● Yoduro de potasio al 30 %
● Solución titulada de tiosulfato de sodio
● Solución de almidón al 1 % (estabilizada y recién hecha)
● Reactivo de Fehling I y II
● Leche Lala® (entera, deslactosada, light y deslactosada baja en grasa)
Metodología de reactivos
Para preparar 100 ml de hidróxido de sodio 25 N:
➢ 1 equivalente de NaOH= = 40 g140
➢ 100ml × 1L1000 ml
➢ 1 L0.25 equivalentes (N )
➢40 g NaOH
1 equivalente
➢ 100 ml = 1 g de NaOH puro. × ×× 1 L1000 ml 1 L
0.25 equivalentes 40 g NaOH1 equivalente
Para preparar 100ml de ácido clorhídrico al 1N que no es puro:
➢ 100 ml × 1 L 1000 ml
➢ 1 L 0.1 N
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➢ 1 equivalente 36.5g HCl (puros)
➢ 37g HCl100 g HCl (impuros)
➢1 ml HCl (impuros)1.19g HCL(impuros)
➢ 100ml = 8.28 ml HCl× × × × × 1 L1000 ml 1 L
1 N 1 equivalente
36.5 g HCL (imp) 100 g HCl (imp)37g HCl (puros)
1 ml HCl (imp)1.19 g HCl (imp)
impuro.
Para preparar 10 ml de solución de yoduro de potasio al 30 %.
➢ ⟹ Ecuación % general.×100 % masa volumen = g. de soluto
ml de disolución masa volumen
➢ g de soluto = 100% x ml disoluciónv m
➢ g de soluto = 10030% x 10 ml
= 3 g de KI
Para la solución de almidón 100 ml al 1%.
➢ g de soluto = 100% x ml disoluciónv m
➢ g de soluto = 1001 % x 100
= 1 g de almidón
Para hacer el ácido nítrico 1:1, se colocó la misma cantidad de agua destilada que
de ácido nítrico
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Procedimiento Experimental
Por la falta de reactivos en el laboratorio se decidió reducir el procedimiento 10
veces a las muestras que pide la Norma Mexicana F-219-1972.
1. Se pesan exactamente en un vaso de precipitados 1.25 de la leche y se
pasan cuantitativamente, lavando con agua, a un matraz aforado de 50 ml;
se añaden cerca de 20 ml de agua y se mezcla muy bien mediante
agitación cuidadosa del matraz, evitando la formación de espuma. Para
terminar se añaden 1.5 ml de solución de Fehling I y se agita.
Después se agrega 1 ml de NaOH 0.25 N y se agita.
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Se afora el volumen con agua. Se mezcla bien.
Se filtra en un embudo con papel filtro.
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En un vaso de precipitados de 100 ml se colocan:
● 2.5 ml de reactivo de Fehling I
● 2.5 ml de reactivo de Fehling II
● 5 ml de agua
2. Se cubre con el vidrio de reloj y se hierve. Se toman con una pipeta 5 ml de la
solución filtrada, se vierten en la mezcla de Fehling hirviente, continuando
en ebullición durante 6 minutos exactos, sin quitar el vidrio de reloj.
3. Se retira el vaso del fuego y se lava con agua la parte convexa del vidrio de
reloj, y su contenido se filtra conectando el embudo al sistema de vacío,
enjuagando el vaso con agua caliente para eliminar las trazas de cobre
adheridas al vaso y los lavados se pasan al embudo.
4. Se coloca el embudo de vacío en el matraz Erlenmeyer. Se agregan 0.5 ml de
ácido nítrico a un vaso de precipitados y se calienta. La mitad del ácido se
vierte con precaución en el embudo de vacío y el resto en el vaso para
disolver las trazas de óxido de cobre después de la disolución completa se
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filtra al vacío, se lava tres veces el embudo con pequeñas porciones de
agua, recibiendo los líquidos en el Erlenmeyer.
5. Se calienta la solución de nitrato de cobre (volumen total 5 - 7 ml) hasta
ebullición, se añaden con cuidado cerca de 0.15 g de urea y se continúa la
ebullición durante un minuto. Se deja enfriar, se adiciona 1 ml de yoduro de
potasio al 30% y se titula inmediatamente el yodo liberado con el tiosulfato
de sodio, añadiendo al final de la titulación 1 ml de la solución de almidón
como indicador.
Resultados
NOTA: No se toman en cuenta los datos de la leche deslactosada ya que no
se encontró ningún cambio en el vire cuando se hizo la titulación lo que
hace concluir que no hay un lactosa en la muestra.
1. Se convierten los ml de la solución de tiosulfato de sodio empleados en la
titulación a mg de hidróxido de cobre, multiplicando por el factor de la
solución del tiosulfato.
S O Cu O → S 2 Cu SO Na2 2 3 + 2 + + Na2 4
Normalidad del S ONa2 2 3
= 1.26 N][ ][ ][ ][ 10010 g Na S O2 2 3 1 mol
158 g Na S O2 2 3 1 mol2 eq. Na S O2 2 3
1 ml1000 ml
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● Leche light.
Se utilizaron 3 gotas de para titular la solución obtenida; seS ONa2 2 3
hizo el cálculo de que cada gota equivale a 0.05 ml.
3 gotas → x1 gota →0.05 ml
➔ 3 gotas de tiosulfato= 0.15 ml utilizados.
= 1.89x eq.]× 0.15ml Na S O[ 1000 ml1.26 eq.Na S O2 2 3
2 2 3 10−4 S ONa2 2 3
= 9.45 mol de O][ ][ ][ 11.89x10 Na S O−4
2 2 32 eq. Na S O2 2 3
1 mol Na S O2 2 3 1 mol Cu21 mol Na S O2 2 3
10× −5 Cu2
= =13.42 mg O][ ][ 1 9.45× 10 mol Cu−5
21 mol Cu2
142 g Cu2 .013419g Cu O ×1000 mg0 2 Cu2
● Leche entera.
Se utilizaron 5 gotas de .S ONa2 2 3
5 gotas → x1 gota →0.05 ml
➔ 5 gotas de tiosulfato= 0.25ml utilizados
= 3.15 eq. ]×0.25ml Na S O[ 1000ml1.26 eq. Na S O2 2 3
2 2 3 10× −4 S ONa2 2 3
=1.575 mol O][ ][ ][ 13.15×10 eq. Na S O−4
2 2 32 eq. Na S O2 2 3
1 mol Na S O2 2 3 1 mol Cu O21 mol Na S O2 2 3
10× −4 Cu2
=0.0224 g = 22.37 mg O][ ][ 11.575×10 mol Cu O−4
2 142 g Cu O21 mol de Cu O2
1000 mg× Cu2
● Leche deslactosada baja en grasa.
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Se utilizaron 3 gotas de para titular la solución obtenida; seS ONa2 2 3
hizo el cálculo de que cada gota equivale a 0.05 ml.
3 gotas → x1 gota →0.05 ml
➔ 3 gotas de tiosulfato= 0.15 ml utilizados.
= 1.89x eq.]× 0.15 ml Na S O[ 1000 ml1.26 eq. Na S O2 2 3
2 2 3 10−4 S ONa2 2 3
= 9.45 mol de O][ ][ ][ 11.89x10 Na S O−4
2 2 32 eq. Na S O2 2 3
1 mol Na S O2 2 3 1 mol Cu21 mol Na S O2 2 3
10× −5 Cu2
= =13.42 mg O][ ][ 1 9.45× 10 mol Cu−5
21 mol Cu2
142 g Cu2 .013419 g Cu O ×1000 mg0 2 Cu2
Tabla 3. Para la determinación de azúcares según Fehling
2. En la tabla se busca la cantidad de hidrato de lactosa correspondiente a los
mg de óxido de cobre.
% de lactosa = PM×10×100
En donde:
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M= Peso en gramos de la lactosa.
P= Peso en gramos de la muestra.
10= Parte Alícuota.
● Leche light.
% de lactosa = 1250 mg7.1mg x 10 x 100
% de lactosa = 5.68 %
● Leche entera.
% de lactosa = 125012.9 mg x 10 x 100
% de lactosa = 10.32 %
● Leche deslactosada baja en grasa.
% de lactosa = 1250 mg7.1 mg x 10 x 100
% de lactosa = 5.68 %
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Gráfica 1. Porcentajes de lactosa
Gráfica 2. Intolerancia a la lactosa en gramos
Como se puede observar en la gráfica 1 los niveles de lactosa en la leche light
como en la baja en grasa no tienen diferencia en los miligramos de lactosa
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que contienen. Para que un paciente con intolerancia a la lactosa pueda
ingerir un producto de este tipo debe tener máximo el 2 % de lactosa en su
composición, esta leche casi lo triplica, realmente los consumidores son los
que necesitan leche deslactosada, o los que creen necesitarla.
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Gráficas 3-5. Desviaciones estándar para las leches entera, light y
deslactosada baja en grasa.
Conclusiones
Se logró conocer el porcentaje de lactosa en las diferentes líneas de leche
Lala® al utilizar los métodos de separación indicados en la
NMX-F-219-1972, con la particularidad de haberlos llevado a micro-escala.
Lo anterior representa una baja sustancial en el gasto de reactivos sin ver
comprometida la certeza de los resultados.
Con la investigación realizada y ya con los resultados obtenidos, se concluye
que en la leche Lala® entera presenta un mayor porcentaje de lactosa (el
doble) que sus pares light y deslactosada baja en grasa. Si bien para la
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leche light no se esperaban niveles cercanos a la presentación
deslactosada (dado que la primera teóricamente contiene lactosa), es
probable que el descremado influya en los resultados.
Fuentes de información
Gil A. (2010). Tratado de Nutrición. Tomo 2. Composición y Calidad Nutritiva de
los Alimentos. España: Editorial Médica Panamericana.
Casanueva E., Kaufer M. (2009) Nutriología Médica. España: Editorial Médica
Panamericana.
Biesalski H., Grimm P. (2007), Nutrición texto y atlas .España: Editorial Médica
Panamericana.
Doria M (2009), Experimentos de química en microescala. (Nivel medio
superior ). México: Editorial Trillas.
Orozco F., Análisis Químico Cualitativo . México: Editorial Porrúa S.A.
Norma Mexicana (1972). NMX-F-219-1972 . [Acceso en línea] (Actualizado al
20 de febrero de 2018).
Disponible en:
http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-219-1972.PDF
[Último acceso 20 de febrero de 2018].
