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Determinación de la vitamina c por Yodometría
Objetivo:
Determinar el contenido de acido ascórbico en un comprimido de vitamina c. Comparar el contenido de vitamina c presente en un comprimido y en el jugo de frutas.
Introducción: La vitamina C o acido ascórbico, es un agente reductor que se puede determinar por medio de una titulación con yodo estándar. Ya que la molécula pierde dos electrones en esta reacción, su peso equivalente es la mitad de su peso molecular. También se puede utilizar el método directo o por retroceso, que consiste en determinar una especie haciéndola reaccionar con un exceso medido de solución estándar A; el exceso que no reacciono con la especie a determinar se valora con una segunda solución estándar B. en este caso el acido ascórbico, que es la sustancia a determinar, se hace reaccionar con una solución estándar de yodo (solución A), el exceso de yodo que no reacciono se determina por valoración en medio acido con una solución patrón de tiosulfato de sodio (solución B). Fundamento: En la reacción, el yodo reacciona con el acido ascórbico en una relación 1:1. Cada molécula de acido ascórbico debe transferir dos electrones para que el I2 se pueda reducir a 2I-, el producto de esta oxidación es el acido deshidroascorbico, es decir, no contiene hidrógenos. El acido ascórbico en presencia de yodo se oxida, siendo el yodo el oxidante para este proceso redox. Cuando el acido ascórbica se oxida en presencia de yodo, se concierte en acido deshidroascorbico conocida la cantidad de yodo generada procedemos a valorar el exceso de yodo que sobra después de valorar el acido ascórbico con una disolución de tiosulfato de sodio de concentración conocida, es decir, procedemos a la realización de una titulación por retroceso. Como indicador para esta reacción redox, vamos a utilizar una sustancia que presenta actividad redox, la cual presenta distintos colores en su forma oxidada y reducida, esta sustancia es el almidón.
Materiales: -matraces erlenmeyer de 250mL -bureta de 25 mL -vasos pp. de 100 mL -vaso pp. de 1 L -probeta de 100 mL -pipeta de 100 mL -pipeta de 5 mL -jeringas -embudo cónico -pizeta -vidrio de reloj -espátula -papel filtro -soporte c/pinzas Reactivos: -oxalato de sodio -permanganato de potasio -acido clorhídrico -tiosulfato de sodio -acido sulfúrico -almidón -yodo -acido ascórbico -agua destilada Propiedades: Reactivo Na2C2O4 KMnO4 H2SO4 Na2S2O3 KI HCl I2
Punto fusión 260° C 240° C 10° C 48.3° C 680° C -26° C 83° C
de Punto de Densidad ebullición 2.34 g/cm3 2.7 g/cm3 337° C 1.8 g/cm3 100° C 1.67g/cm3 1327° C 3.13 g/cm3 48° C 1.12 g/cm3 184° C 4.9 g/cm3
Solubilidad
Apariencia
3.7g/mL 6.8 g/mL Miscible 7.1 g/mL 1.28 g/mL
Solido solido Liquido Solido Solido Liquido Solido
Metodología: A) Para preparar una solución de KMnO4 0.1 N: - calcular la cantidad de gramos para preparar la solución. - pesar el valor calculado y disolver en 500 mL de agua destilada. - calentar hasta hervir durante 15-20 minutos. - dejar enfriar y filtrar en un frasco ámbar con fibra de vidrio. B) valoración de la solución con Na2C2O4: - se pesan de 2 a 3 gramos de oxalato de sodio previamente secado a 110° C y se vacía en el matraz. - se disuelve con 15-20 mL de H2SO4 (1:8). -iniciar la titulación con KMnO4, calentando el matraz a 70°C. - hacer la titulación por triplicado.
C) Preparación de una solución de Na2S2O3 0.1 N: - se hacen los cálculos para preparar la solución. - se pesa un exceso del valor calculado y se vacía a un matraz aforado de 1L. - disolver con agua destilada hervida y fría hasta aforar. D) Preparación del indicador de almidón al 1% : -pesar 1 g de almidón -colocarlo en un mortero y agregar un poco de agua para formar una pasta. -diluir en 30 mL de agua destilada -agregar 500 mL de agua destilada hirviendo y continuar hirviendo. -dejar enfriar y guardar en un frasco ámbar. E) Valoración con KMnO4 : -en un matraz pesar 6 g de KI y disolver con 50 mL de agua destilada. -agregar de 2 a 3 mL de HCl -agregar 25 mL de KMnO4 -titular con Na2S2O3 hasta la aparición de un color amarillo, agregar el almidón y continuar titulando hasta a desaparición del color azul. -hacer por triplicado. F) Preparación de la solución de yodo 0.1 N: -pesar 3.1725 g de yodo y se vacía en un matraz aforado -se pesan 4.5 g de KI y se disuelven en 8.75 mL de agua destilada y se agregan al matraz.
-disolver y aforar. G) Valoración con Na2S2O3: -se colocan 15 mL de yodo en un matraz. -titular con Na2S2O3 hasta a aparición de un color café. -agregar 2 mL de almidón y 150 mL de agua destilada y disolver. -continuar la titulación hasta la desaparición del color azul. -realizar por triplicado. H) Titulación con acido ascórbico: -moler 3 comprimidos de vitamina C en el mortero -vaciar en un matraz erlenmeyer y disolver con agua destilada. -agregar 5 mL de almidón. -titular con yodo hasta el cambio de color. -el yodo que no reacciono se titula con Na2S2O3 hasta el cambio de color. -realizar por triplicado. I) Titulación con jugo de frutas: -preparar una solución de jugo de frutas con agua destilada. -agregar 5 mL de almidón -titular con yodo hasta el cambio de color. Resultados: Se utilizaron 3 pastillas para la determinación de la vitamina c en un fármaco; se obtuvieron los siguientes resultados:
Matraz
1 2 3
Peso de la Agua vitamina destilada C
Yodo Almidón gastado agregado antes de agregar el almidón
0.5076 g. 0.5151 g. 0.5089g.
34.7 ml. 35.6 ml. 35.2 ml.
50 ml. 50 ml. 50 ml.
5 ml. 5 ml. 5 ml.
Yodo gastado después del adicionar el almidón 0.1 ml. 0.1 ml 0.2 ml.
Total de yodo gastado
34.8 ml. 35.7 ml. 35.4 ml.
Resultados para la determinación en el jugo de frutas :
Sandia
Cantidad del jugo
Agua destilada
almidón
Matraz 1 Matraz 2
15 ml. 15 ml.
15 ml. 15 ml.
10 gotas 10 gotas
papaya
Cantidad del jugo
Agua destilada
almidón
Matraz 1 Matraz 2
15 ml. 15 ml.
15 ml. 15 ml.
10 gotas 10 gotas
Melón
Cantidad del jugo
Agua destilada
almidón
Matraz 1 Matraz 2
15 ml. 15 ml.
15 ml. 15 ml.
10 gotas 10 gotas
Volumen total gastado de yodo 0.3 ml. 0.4 ml. Volumen total gastado de yodo 2.3 ml. 2.0 ml. Volumen total gastado de yodo 0.6 ml. 0.5 ml.
La coloración inicial de cada matraz, era de acuerdo al color del jugo de la fruta; al agregar el almidón al inicio de la muestra no paso ningún cambio en el color inicial, pero cuando se inicio la titulación con el yodo obtuvieron un color verde-olivo- militar. No gastamos mucho yodo en la titulación, tanto en el fármaco como en los jugos de las frutas, aunque claro, cabe destacar que usamos cantidades diferentes de muestras en tanto al comprimido como al jugo. Fotos:
Formula para calcular la cantidad de vitamina C: g/mL = 0.424
Concentración de la vitamina C en un comprimido:
matraz 1: g/mL = 0.424
matraz 2: g/mL = 0.424
=0.30 g/mL
matraz 3: g/mL = 0.424
=0.30 g/mL
Promedio: 0.29 g/mL
=0.29 g/mL
Concentración de la vitamina C presente en jugos de frutas: 1. Sandia:
Matraz 1: g/mL = 0.424
=0.00848 g/mL
Matraz 2: g/mL = 0.424
=0.0113 g/mL
Promedio: 0.00989 g/mL
2. Papaya:
Matraz 1: g/mL = 0.424
=0.0371 g/mL
Matraz 2: g/mL = 0.424
=0.0322 g/mL
Promedio: 0.0346 g/mL
3. Melón:
Matraz 1: g/mL = 0.424
=0.00968 g/mL
Matraz 2: g/mL = 0.424
=0.00806 g/mL
Promedio: 0.00887 g/mL
Esto indica que la papaya tiene una mayor cantidad de vitamina C que el melón y la sandia, y que, de acuerdo con la comparación entre el comprimido y las frutas, el comprimido presentò mayor cantidad de vitamina C, lo que significa que si queremos obtener mejores resultados en las frutas tendría que ser mayor el volumen a consumir.
Investigación: Prelaboratorio ¿Què es la vitamina c? Es una vitamina hidrosoluble necesaria para el crecimiento y desarrollo normales. Las vitaminas hidrosolubles se disuelven en agua y el cuerpo no las puede almacenar. Las cantidades sobrantes de la vitamina salen del cuerpo a través de la orina; eso quiere decir que la persona necesita un suministro continuo de tales vitaminas en la dieta. (R)-3,4-dihidroxi-5-((S)-1,2-dihidroxietil)furano-2(5H)-ona Fórmula C6H8O6 Peso mol. 176,13 g/mol Metabolismo bueno Excreción renal Vida media 16 días (3,4 horas en personas que tienen niveles muy elevados del compuesto). La vitamina C, enantiómero L del ácido ascórbico o antiescorbútica, es un nutriente esencial, en particular para los mamíferos.1 La presencia de esta vitamina es requerida para un cierto número de reacciones metabólicas en todos los animales y plantas y es creada internamente por casi todos los organismos, siendo los humanos una notable excepción. Su deficiencia causa escorbuto en humanos, 2 3 4 de ahí el nombre de ascórbico que se le da al ácido, y es ampliamente usada como aditivo alimentario para prevenir este último.2 El farmacóforo de la vitamina C es el ion ascorbato. En organismos vivos, el ascorbato es un antioxidante, pues protege el cuerpo contra la oxidación, y es un cofactor en varias reacciones enzimáticas vitales. La vitamina C es una forma química del ácido ascórbico. Como el resto de vitaminas es esencial para la vida y forma parte de la mayoría de procesos metabólicos del organismo. Se trata de una vitamina hidrosoluble, con gran acción antioxidante. La vitamina C es muy lábil y se oxida con mucha facilidad tanto en las cocciones por la temperatura como por el aire y la luz solar. Generalmente el organismo contiene vitamina C (hígado, hipófisis, glándulas suprarrenales, leucocitos …) y con la alimentación diaria se ingiere suficiente cantidad de vitamina C. Aunque en algunas ocasiones se puede ver reducida y entonces tenemos necesidad de un suplemento de la misma. La vitamina C se encuentra principalmente en alimentos de origen vegetal y puede presentarse en dos formas químicas interconvertibles: ácido ascórbico (forma reducida) y ácido dehidroascórbico (forma oxidada), siendo ambas formas funcionales biológicamente y manteniéndose en equilibrio fisiológico. Si el ácido dehidroascórbico es hidratado se transforma en ácido dicetogulónico, no activo biológicamente, siendo esta transformación irreversible. Esta hidratación ocurre espontáneamente en disolución neutra o alcalina.
O OH HO
5
O
4
3
HO
1
O
HO
OH 5
O
4
2
3
OH
O
1
O
C
OH
O C
O C
2
O
Ácido dehidroascórbico
H C OH HO C
H
CH2 OH Ácido dicetogulónico Por lo que aunque una alimentación sana nos aporta vitamina C, aunque para asegurarse una absorción activa de Vitamina C lo ideal es tomar algún suplemento oral de la misma. La vitamina C es uno de muchos antioxidantes, al igual que otros dos antioxidantes bien conocidos como la vitamina E y el betacaroteno. Los antioxidantes son nutrientes que bloquean parte del daño causado por los radicales libres, los cuales son subproductos que resultan cuando el cuerpo transforma alimentos en energía. Donde encontrar la vitamina c Todas las frutas y verduras contienen alguna cantidad de vitamina C. Los alimentos que tienden a ser las mayores fuentes de vitamina C son, entre otros: el pimentón verde, las frutas y jugos de cítricos, las fresas, los tomates, el brócoli, los nabos y otras verduras de hoja verde, la papa o patata blanca y la dulce (camote) y el melón cantalupo. Otras fuentes excelentes abarcan: la papaya, el mango, el melón, la col de Bruselas, la coliflor, el repollo, el cidrayote, los pimentones rojos, la frambuesa, los arándanos, la piña y los arándanos agrios. ¿Cuáles son sus funciones?
Interviene en la formación de colágeno (constituyente principal del cartílago y del hueso), en la síntesis de hormonas esteroideas y en el metabolismo de las grasas (lípidos). Tiene influencia sobre la actividad de los leucocitos y macrófagos, células que componen el sistema de defensas del organismo. Mejora la cicatrización de heridas y reduce los síntomas provocados por reacciones alérgicas. Actúa en el organismo como transportadora de oxígeno e hidrógeno y tiene efectos antioxidantes contra la acción nociva de los radicales libres, relacionados con el desarrollo de enfermedad tumoral.. Participa de forma activa en los procesos de desintoxicación que se producen en el hígado.
Inhibe la formación de nitrosaminas (sustancias potencialmente cancerígenas) en el estómago a partir de los nitratos, sustancias que se encuentran presentes en ciertas bebidas y alimentos. Interviene en el mantimiento de la integridad de encías, huesos, dientes y vasos sanguíneos. Aumenta la absorción orgánica del hierro presente en los alimentos. La vitamina C se requiere para el crecimiento y reparación de tejidos en todas las partes del cuerpo. Es necesaria para formar el colágeno, una proteína importante utilizada para formar la piel, el tejido cicatricial, los tendones, los ligamentos y los vasos sanguíneos. La vitamina C es esencial para la cicatrización de heridas y para la reparación y mantenimiento de cartílago, huesos y dientes. El cuerpo no fabrica la vitamina C por sí solo, ni tampoco la almacena. Por lo tanto, es importante incluir muchos alimentos que contengan esta vitamina en la dieta diaria. Evitar el envejecimiento prematuro (proteger el tejido conectivo, la "piel" de los vasos sanguíneos). Facilitar la absorción de otras vitaminas y minerales. Se usa como antioxidante. Evitar las enfermedades degenerativas tales como arteriosclerosis, cáncer, enfermedad de Alzheimer. Evitar las enfermedades cardíacas (tema tratado más adelante). Desde los descubrimientos de Linus Pauling se aseveraba que la vitamina C reforzaba el sistema inmune y prevenía la gripe. Ayuda a la absorción de hierro en el estomago. Actúa como cofactor esencial en la síntesis de colágeno, por lo que es imprescindible en el mantenimiento de los tejidos conectivos y huesos. Acción antioxidante y neutralización de los radicales libres: Disminuye la peroxidación de los lípidos (los LDL o de baja densidad responsables de la arteriosclerosis). Disminuye el daño oxidativo del ADN y el daño oxidativo de las proteínas. Muy ligada en el metabolismo del colesterol por los ácidos biliares. Prevención en la formación de carcinomas: Tiene un rol importante en la formación de carcinógenos en el tracto gastrointestinal. Previene la formación de tumores cutáneos debido a los daños que provoca el los rayos UVA-UVB en el ADN celular. A nivel energético y neurotransmisores: Esta implicada en las reacciones enzimáticas para la producción de neurotransmisores, como la serotonina y la norepinefrina. Esencial en la síntesis de carnitina, elemento primordial en el transporte de los elementos grasos a la mitocondria para mejorar el aporte energético. NOTA
Para aprovechar al máximo el contenido en vitamina C de los alimentos, los hemos de proteger de la luz, la temperatura y del oxígeno del aire, ya que estos factores la
destruyen. Un zumo de naranja natural pierde su contenido de vitamina C a los 15 ó 20 minutos de haberlo preparado, y también se pierde en las verduras cuando las cocinamos (aproximadamente un 50% del contenido inicial en crudo). ¿En que situaciones puede resultar útil un suplemento?
Las necesidades de vitamina C están aumentadas en situaciones tales como el embarazo, la lactancia, el estrés, el abuso del tabaco, la toma de anticonceptivos orales, la recuperación una lesión y ciertas enfermedades que alteran el aprovechamiento de esta vitamina. En estos casos concretos, el especialista revisará la dieta y valorará la posibilidad de complementarla con un suplemento de vitamina C durante un período concreto de tiempo.
Efectos secundarios La toxicidad de la vitamina C es muy poco común, debido a que el cuerpo no la puede almacenar. Sin embargo, no se recomiendan cantidades superiores a 2000 mg/día, dado que tales dosis altas pueden llevar a malestar estomacal y diarrea. Una cantidad muy poca de vitamina C puede llevar a signos y síntomas de deficiencia, como: * Resequedad y formación de horquilla en el cabello * Gingivitis (inflamación de las encías) * Encías sangrantes * Piel áspera, reseca y descamativa * Disminución de la tasa de cicatrización de heridas * Tendencia a la formación de hematomas * Sangrados nasales * Debilitamiento del esmalte de los dientes * Dolor e inflamación de las articulaciones * Anemia * Disminución de la capacidad para combatir infecciones * Posible aumento de peso debido al metabolismo lento Una forma grave de deficiencia de vitamina C se conoce como escorbuto, que afecta principalmente a adultos mayores y desnutridos. Exceso de vitamina C La ingesta elevada de vitamina C puede ser perjudial pudiendo dar lugar a alteraciones gastrointestinales tales como diarreas y calambres abdominales, e incluso puede favorecer el desarrollo de ataques agudos de gota y empeorar una litisasis renal por cálculos de oxalato, ya que la vitamina C se transforma en oxalato en el cuerpo humano. Recomendaciones
La mejor forma de obtener los requerimientos diarios de las vitaminas esenciales, incluyendo la vitamina C, es consumiendo una dieta balanceada que contenga una variedad de los alimentos de los grupos básicos de alimentos. La vitamina C se debe consumir todos los días, ya que no es una vitamina liposoluble y, por lo tanto, no se puede almacenar para uso posterior. El Comité de Nutrición y Alimentos del Instituto de Medicina (Food and Nutrition Board at the Institute of Medicine ) recomienda las siguientes cantidades de vitamina C:
Bebés y niños: * 0-6 meses: 40 miligramos/día (mg/día) * 7 -12 meses: 50 mg/día * 1-3 años: 15 mg/día * 4- 8 años: 25 mg/día * 9-13 años: 45 mg/día Adolescentes: * Mujeres de 14 a 18 años: 65 mg/día * Hombres de 14 a 18 años: 75 mg/día Adultos: * Hombres de 19 años o más: 90 mg/día * Mujeres de 19 años o más: 75 mg/día Las mujeres que estén en embarazo o lactando y aquellas que fuman necesitan cantidades mayores. Se recomienda preguntarle al médico acerca de lo mejor en cada caso particular. ¿Cómo se detecta su deficiencia? Cuando existe un leve déficit de vitamina C nos sentimos cansados, irritables y con dolores en las articulaciones. Una deficiencia surge por un aporte disminuido de vitamina C, por malabsorción o porque está incrementada su eliminación en el organismo.
Concentración de Vitamina C (mg/100 g) Ciruela Kakadu 310 Camu camu 2800 Escaramujo: 2000 Acerola: 1600 Guayaba: 300
Grosella negra: 200 Pimiento rojo (ají o chile): 190 Perejil: 130 Kiwi: 90
Brécol (Brócoli): 80 Grosella: 80 Col de Bruselas: 80 Caqui: 60 Papaya: 60
COMO DETECTAR LA VITAMINA C EN ALIMENTOS La vitamina C se puede reconocer mediante azul de metileno. Este colorante cuando está oxidado es de color azul y se reduce fácilmente formando un compuesto incoloro. Por otra parte, la cromatografía y la titulación volumétrica de óxido-reducción son métodos utilizados para cuantificar el contenido de vitamina C de un alimento. La cromatografía líquida de alta presión (HPLC) es el método más utilizado por ofrecer una gran precisión de los resultados. Sin embargo la técnica de HPLC resulta cara, por ello en esta práctica determinaremos el contenido de vitamina C presente en la fruta, en bebidas preparadas o en complejos vitamínicos mediante una titulación volumétrica de óxido reducción. 1.1. Volumetrías redox La titulación volumétrica es un método de análisis cuantitativo en el que se mide el volumen de una disolución de concentración conocida (disolución patrón o titulante patrón) necesario para reaccionar completamente con un compuesto en disolución de concentración desconocida. Para determinar cuándo se ha llegado al final de la titulación, en la disolución problema se agrega un indicador que sufre un cambio físico apreciable, como por ejemplo cambio de color, en el punto final de la reacción En esta práctica determinaremos el contenido de vitamina C mediante una volumetría de óxido-reducción, la vitamina C tiene carácter reductor y utilizaremos una disolución de yodo como agente oxidante que constituye el titulante patrón. Para que una sustancia se oxide es necesario que otra se reduzca y al revés (Reacción de oxidación-reducción; REDOX). Por lo tanto cuando al ácido ascórbico reducido le añadimos yodo, este se reducirá a yoduro a consta de que el ácido ascórbico se oxide.
Las titulaciones en las que interviene el yodo como agente oxidante se denominan yodimetrías. Dado que la reacción entre el yodo y el ácido ascórbico presenta una
estequiometría 1:1, en el punto final de la titulación el número de moles de yodo reducido es equivalente a los moles de ácido ascórbico oxidado. Es importante señalar que con este método se determina la capacidad reductora total de la disolución, por ello, si la disolución a titular contiene otras sustancias reductoras además del ácido ascórbico el volumen de la disolución oxidante (yodo) consumida puede estar aumentada, y por tanto, el contenido de ácido ascórbico sobrestimado. Además hay que tener en cuenta que la vitamina C es oxidada fácilmente por el aire, por tanto, las disoluciones que contienen vitamina C deben ser preparadas inmediatamente antes de ser tituladas, con el fin de obtener resultados fiables. El almidón se utiliza como indicador para el yodo, debido a que forma un complejo de color azul intenso con el mismo. Cuando añadimos yodo sobre vitamina C reducida desaparecerá pues pasará a yoduro (la vitamina C se oxidará en el proceso). Cuando ya no quede vitamina C reducida el yodo no desaparecerá, se unirá al almidón y aparecerá el color azul indicando el fin de la titulación. El almidón se hidroliza con facilidad y uno de los productos de la hidrólisis es la glucosa, la cual tiene carácter reductor, por tanto, una disolución de almidón parcialmente hidrolizada puede ser una fuente de error en una titulación redox. TRATAMIENTO Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 3.1.
Calcular la cantidad de vitamina C en la muestra (zumo por ejemplo) en g/L utilizando la siguiente fórmula:
Donde: El volumen de yodo consumido es es el volumen añadido al erlenmeyer desde la bureta al titular el preparado de vitamina C. El volumen de la muestra es el volumen de zumo que hemos puesto en el erlenmeyer con una concentración de vitamina C desconocida.
BIBLIOGRAFÍA Ciancaglini P et al. Using a classical method of vitamin C quantification as a tool for discussion of its role in the body. Biochem. Mol. Biol. Edu. 29: 110-114, 2001. Harris DC. Análisis químico cuantitativo. Editorial Reverté, 2001.
