VALORACION DE NITRITOS Y NITRATOS EN SALES PARA LA ALIMENTACION

Nitrite and nitrate valoration in alimentation salts

Por ]. SIMAL, IsABEL IGLESIAS y BEGOÑA FERNÁNDEZ

Departamento de Bromatología-Toxicología y Análisis Químico Aplicado de la Facultad de Farmacia. Sección de Química Analítica Bromatológica (Departamento

de Investigaciones Químico-Farmacéuticas) del CSIC. Santiago de Compostela

SUMMARY

The authors apply the Zeroth and 2 nd. Derivative Spectroscopy fot the identification and quantification of Nitrites and Nitrates mixtures in salt, with satisfactory simplicity, precision and accuracy.

Key words: Nitrates, Nitrites, 2 nd. Derivative Spectroscopy, Salts.

RESUMEN

Los autores aplican la Espectroscopía Directa (derivada cero) y Segunda Derivada para l2 identificación y cuantificación de mezclas de nitritos y nitratos en sales, con simplicidad, pre­cisión y exactitud satisfactorias.

Palabras clave: Nitratos, Nitritos, Espectroscopía de Segunda Derivada, Sales.

INTRODUCCION

A este Departamento se han enviado en estos últimos años, diferentes muestras de sales «nitrificadas», como posibles causantes de alteraciones en carnes porcinas con ellas conservadas, así como muestras de sales conteniendo azúcares con o sin nitritos y nitratos, empleadas en el curado de jamón cocido tipo «York», e incluso unos polvos supuestamente «nitrificados», empleados en el curado de jamones.

Todo lo cual nos ha llevado a proponer un método, que con anterioridad se ha utilizado en la evaluación de estos componentes en aguas potables ( 1 ).

En el trabajo del cual se ha obtenido el presente extracto (2) se ha abordado la importancia del uso de los componentes nitrados tanto debido a su activir1ad antimicrobiana, desarrollo del color y de la fermentación en derivados cárnicos, y por supuesto, de su variada acción tóxica. También se especifican las normas oficia­les sobre la sal comestible y salmueras (3 ).

Anal. Bromatol. XXXIV-2 (1982), 177-190

'

178 J. SIMAL, ISABEL IGLESIAS y BEGOÑA FERNÁNDEZ

PARTE EXPERIMENTAL Muestras

Las muestras de sales de diferente procedencia han sido enumeradas para su análisis incorporando en último lugar una muestra supuestamente azucarada (tabla de resultados n.0 VI).

Antes de proceder al análisis de las muestras, para poder investigar la exactitud y precisión del método propuesto, se han empleado sales cargadas convenientemente (tablas I a V).

METODOS EMPLEADOS

1 Espectrofotometría de infrarrojos (2)

Mediante este método, se puede investigar directamente la presencia de nitritos y nitratos en las sales comestibles, así como evidenciar la presencia de azúcar debido a los espectros característicos que presentan (fig. 1).

11. Espectrofotometría de ultravioleta (2)

Fundamento: Siguiendo una línea de trabajo de este Departamento ( 1,4) se ha aplicado la espectrofotometría directa (derivada cero) y segunda derivad:! para la identificación de nitritos, nitratos y mezcla de ambos en sales.

11.1. Comprobación y determinación

a) Análisis cualitativo ( 1)

Se determinan y se leen las longitudes de onda donde se observan los máximos característicos: 208 nm para los nitritos y a 201 nm para los nitratos, también se leen las absorbancias a 210 nm y 213 nm.

Se ha registrado el espectro directo (derivada cero) y segunda derivada desde 300 a 186 nm, y estudiándolo se puede distinguir la presencia de nitritos y/ o nitra­tos, debido a los diferentes espectros que presentan (fig. 2).

En el espectro de la segunda derivada se mide la relación que hay entre la dis-

tancia del cero de la plumilla al máximo (A) y la distancia del cero de la plumilh

al mínimo (B) (fig. 2). Se puede averiguar si están solos o mezclados en las sales por los diferentes

espectros que resultan.

b) Análisis cuantitativo

Se puede determinar la cantidad que existe de cada anión en las sales, aplicando las ecuaciones propuestas por CHATEN (5) para mezclas binarias, en función de las relaciones de absorción a las longitudes de onda escogidas:

- Para lo cual lo primero es determinar los tanto por uno de nitrito!> y nitr~­tos en las muestras, siendo:

Fx , F'x : tanto por uno de nitritos en la muestra Fy , F'y : tanto por uno de nitratos en la muestra

obtenidas a partir de las siguientes ecuaciones: 1

'o

40

20

2~00 1800 1600 1400 1200 1000 800 o WAVENUMBER (cM-'1

lOO MI C.~

100

o

60

40

lO

o 20CO 180C 1600 1400 1200 100') 800 WAVENUMBER (CM- 1 )

._, e- ..,_Y ~K

IDO

·60

40

20

:~'Lo_o ______ 1_s_o_o ______ 1_6_o~o ------1~4~o~o----~1~2o~o~----~,o~o~o~----~8~c~o----~o V/AVE'\JU[-'":"l:::R. (CM- 1i

Figura 1

180

N02

A ¡j

]. SIMAL, ISABEL IGLESIAS y BEGOÑA FERNÁNDEZ

N03'

¡

Figura 2

MEZCLA

"A

8

Fx = Qo- Qy 1 Ox - Qy 1 Fy = 1 - Fx

1

F' - Q' o - Q' y 11 1 . X- Q'x-Q'y F'y = 1- F'x "2"

"1"

teniendo en cuenta dos relaciones de absorbancias a distintas longitudes de onda, que son:

A 208 nm A 210 nm y

A 210 nm A 213 nm

los términos de las ecuaciones "1" y "2" serán:

A 208 nm Oo = (relación de absorbancias determinadas en la sal pro-

A 210 nm blema).

A 208 nm Qx = (valor medio de las relaciones de absorbancias determi-

A 210 nm nadas en patrones de nitritos puros) .

A 208 nm Qy = (valor medio de las relaciones de absorbancias determi-

A 210 nm nadas en patrones de nitratos puros).

A 210 nm . Q'o = (de la sal problema).

A 213 nm

A 210 nm Q'x = (nitritos puros).

A 213 nm

A 210 nm Q'y = (nitratos puros).

A 213 nm

,.. - Una vez conocidos .Fx, l' x, l'y, .1' y se puede hallar las concentractones de nitritos y nitratos en las muestras problema, a partir de las siguientes ecua­ciones:

Cx , C'x : concentración de nitritos en la sal problema Cy , C'y : concentración de nitratos en la sal oroblema

A Cx=Fx­

a

C' _ Q'o- Q'x A' y- Q'y-Q'x 7

Siendo:

A : la absorbancia a 210 nm que presenta la muestra problema.

A' : la absorbancia a 213 nm que presenta la muestra problema.

a valor medio de la absorción específica (A:) que presentan soluciones patrones de nitritos o nitratos puros, según se aplique para averiguar Cx o Cy.

a' valor medio de la absorción específica (A:) que presentan soluciones patrones de nitritos o nitratos puros, según se aplique para averiguar C'x o C'y.

a y a' se determinan así:

A=a·b·c

donde:

A = absorbancia a 210 nm. A' = absorbancia a 213 nm.

A a=-

b A'= a' · b · e

b = espesor de la cubeta del espectrofotómetro ( 1 cm).

e =concentración de la muestra en gramos % (P/V).

A' a'=-

b

Las relaciones anteriormente citadas se han aplicado a las sales estudiadas. Los valores obtenidos, y su exactitud y precisión se encuentran recogidos en las tablas I ,

II, III , IV y V, en las cuales no aparece la relación A/B, ya que el espectro de nitritos y nitratos se ve alterado por la presencia de cloruros.

Tampoco aparecen los datos obtenidos por el método de la Brucina para deter­minar la concentración de nitratos (excepto en la tabla III), pues se ha observado que en sales y salmueras carece de precisión y exactitud debido a los cloruros (ver apartado IV).

111. V al oración colorimétrica de nitritos

Fundamento (6): adición de ácido sulfanílico y de a.-naftil amina a la disolución de la sal y determinación espectrofotométrica de la intensidad de coloración rosa así obtenida.

Anal. Bromatol. XXXIV-2 (1982 ), 177-190

1

182 ]. SIMAL, ISABEL IGLESIAS y BEGOÑA FERNÁNDEZ

IV. Valoración colorimétrica de nitratos

Fundamento (7): mediante la adición de brucina en medio sulfúrico que reaccio­na con los nitratos y da una coloración amarilla marrón, cuya intensidad es propor­cional al contenido en nitratos presentes, lo que permite su valoración colorimé­trica o espectrofotométrica.

RESULTADOS Y DISCUSION

En los datos recogidos en las tablas (I, II, III, IV y V) se halla reflejada la precisión y exactitud de los mismos, estimada la:

precisión a partir del coeficiente de variación % (Cv % ), y la exactitud a partir de la t experimental ( 8 ), que determinamos a partir de las siguientes ecuaciones:

d=X-x

d "t" exp = ~ --

Sm

X = dato analítico que va a ser evaluado por el méto­do propuesto.

~ = resultado medio de «n» determinacione~.

S = desviación típica.

sm = s;vn. la t exp. se compara con la "t" de la tabla de Fisher para P = 0,05 y N = n - 1 (N = 9 en el presente caso).

Si la "t" exp. es menor que la "t" encontrada en las tablas (2,262 para este caso) se debe considerar que el método es exacto; en caso contrario, no. ·

Aplicando estos criterios a los datos obtenidos, y empleando las relaciones de A 208 nm A 210 nm

absorbancias y se observa que: A 21 O nm A 213 nm

A 208 nm Para la serie A (tabla I) la relación se mantiene prácticamente

A 210 nm -constante y los valores de las concentraciones de nitritos (Cx) calculados empleando dicha relación no presentan exactitud, pero sí precisió:l.

A 210 nm La relación se mantiene prácticamente constante y las concentra-A 213 nm

dones de nitritos (C'x) calculados a partir de esa relación presentan exactitud y precisión satisfactoria.

A 208 nm Para la serie B (tabla II) la relación presenta poca variación

A 210 nm y empleando la misma para calcular la concentración de nitratos (Cy) se. obtienen resultados precisos, pero no exactos ( t = 9,48 ).

A 210 nm La relación se mantiene prácticamente constante y las concentra-A 213 nm

dones ( C' y) obtenidas a partir de la misma son precisas y ex catas. ..,

Tabla 1

Muestras de sales comunes sobrecargadas con nitrito sódico (6 g N02Na/Kg sal = 2 mg N02- + 500 mg sal/1)

SERIE A

N.o A 208 nm A 210 nm

MUESTRA A 208 nm A 210 nm A 213 nm ----- Cx (1) A 210 nm t~ 213 nm

- --- -- ----1 0,228 0,228 0,219 1,000 1,041 1,9 2 0,235 0,231 0,224 1,000 1,031 1,9 3 0,231 0,231 0,223 1,000 1,036 1,9 4 0,243 0,242 0,233 1,000 1,039 2,0 5 0,240 0,240 0,231 1,000 1,039 2,0 6 0,252 0,251 0,241 1,004 1,041 1,9 7 0,238 0,237 0,230 1,000 1,035 1,9 8 0,237 0,237 0,227 1,000 1,044 1,9 9 0,243 0,242 0,232 1,004 1,043 1,9

10 0,240 0,240 0,229 1,000 1,044 1,9

X 1,001 1,039 1,92 S 0,001 0,004 0,04

Cv% 0,16 0,38 2,08 t - - - - - - 6,32

Error absoluto - - - - - - -0,08

(1) Cx = mg N02-11 calculados por A 208 nm/A 210 nm (relaciones de absorbancia al U.V.). (2) C'x = mg N02-11 calculados por A 210 nm/A 213 nm (relaciones de absorbancia al U.V.). (3) mg N02-11 calculados a 520 nm (método calorimétrico para nitritos).

C'x (2) 520 nm (3)

1,9 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 2,0 2,2 2,0 2,2 2,0 2,3 2,0 2,2 1,9 2,0 1,9 2,2 2,0 2,1

1,97 2,3 0,05 0,10 2,33 4,80 1,99 4,10

-0,03 0,13

--r

N.o

Tabla 11

Muestras de sales comunes sobrecargadas con nitrato potásico (1,8 mg N03 - + 500 mg sal/1)

SERIE B

A 208 nm A 210 nm A 208 nm A 210 nm A 213 nm MUESTRA A 210 nm A 213 nm

f--1 0,259 0,238 0,203 1,088 1,172 2 0,253 0,233 0,198 1,086 1,177 3 0,252 0,232 0,198 1,086 1,172 4 0,252 0,232 0,198 1,086 1,172 5 0,254 0,234 0,199 1,087 1,176 6 0,251 0,231 0,196 1,087 1,179 7 0,250 0,230 0,196 1,087 1,173 8 0,246 0,226 0,192 1,088 1,177 9 0,248 0,228 0,194 1,088 1,175

10 0,245 0,225 0)91 1,089 1,178

X 1,087 1,175 S 0,001 0,002

Cv% 0,09 0,21 ! - - - - - -

Error absoluto - - - ---

(1) Cy = mg N03-/l calculados por A 208 nm/A 210 nm (relaciones de absorbancia al U.V.). (2) C'y = mg N03- /1 calculados por A 210 nm/A 213 nm (relaciones de absorbancia al U.V.).

'

~y (1) C'y (2)

2,0 1,8 1,9 1,8 1,9 1,8 1,9 1,8 2,0 1,8 1,9 1,9 1,9 1,8 1,9 1,8 1,9 1,8 1,9 1,8

1,98 1,81 0,04 0,03 2,08 1,70 9,48 1,05

0,12 0,01

....... 00 _¡::..

:-<

"' .... ~ > !' .... "' > tJj

~ ..... ,;) t-' m "' .... > "'

'<:

tJj m (¡) o Z• > 'ti m Sl >' z t; m N

Tabla 111

Muestras de sales comunes sobrecargadas con nitrito sódico y nitrato potásico (0,7 mg N02- + 1,2 mg NOs-+ 500 mg sal/1)

SERIE C

Cx (1) Cy (2) A 208 nm A 210 nm 0,•

MUESTRA A 208 nm A 210 nm A 213 nm A 208 nm A 210 nm A 208 nm A 210 nm A 410 nm 520 nm (3) A 210 nm A 213 nm ----

A 210 nm A 213 nm A 210 nm A 213 nm ----

1 0,242 0,229 0,204 1,057 1,123 0,6 0,7 1,3 1,2 0,028 0,7 2 0,239 0,226 0,201 1,062 1,124 0,6 0,7 1,3 1,1 0,028 0,7 3 0,236 0,227 0,202 1,057 1,124 0,6 0,7 1,2 1,2 0,034 0,7 4 0,245 0,231 0,206 1,061 1,121 0,5 0,7 1,4 1,1 0,035 0,7 5 0,243 0,228 0,202 1,061 1,129 0,4 0,6 1,3 1,2 0,023 0,7 6 0,242 0,227 0,202 1,057 1,124 0,4 0,7 1,2 1,2 0,025 0,6 7 0,240 0,227 0,202 1,057 1,124 0,6 0,7 1,2 1,2 0,036 0,7 8 0,238 0,224 0,200 1,058 1,120 0,6 0,7 1,3 1,1 0,048 0,6 9 0,236 0,221 0,197 1,068 1,122 0,3 0,7 1,4 1,1 0,028 0,7

10 0,232 0,218 0,193 1,064 1,130 0,4 0,6 1,3 1,2 0,030 0,7

X 0,50 0,68 1,29 1,16 0,031 0,67 S 0,11 0,04 0,07 0,05 0,007 0,04

Cv% 21,90 5,88 5,42 4,2 21,89 5,88 t 5,74 1,58 4,06 2,00 - - - 2,362

Error absoluto 0,2 0,02 0,09 -0,04 - - - --0,03

(1) Cx = mg N02- /1 (relaciones de absorbancia al U.V.). (2) Cy = mg N03- /1 (relaciones de absorbancía al U.V.) . (3) mg N02- /1 calculados a 520 nm (método colorimétrico para nitritos). (4) Absorbancia a 420 nm (método colorímétrico para nitratos).

....... oc

Tabla IV O'-

Muestras de salmueras azucaradas (180 mg CINa + 4 mg N03K + 5 mg sacarosa/}= 2,5 mg N03 - /1)

SERIE D

N.o A 208 nm A 210 nm

MUESTRA i\ 208 nm A 210 nm A. 213 nm A 275 nm ---- Cy (1) C'y (2) A 210 nm A 213 nm

---- -----1 0,331 0,307 0,261 0,020 1,078 1,176 2,3 2,4 2 0,330 0,306 0,261 0,019 1,078 1,172 2,3 2,4 3 0,333 0,308 0,263 0,020 1,081 1,171 2,3 2,4 ':-< 4 0,330 0,306 0,260 0,020 1,078 1,176 2,3 2,4 {/)

~

5 0,332 0,308 0.262 0,020 1,081 1,175 2,4 2,5 ~

6 0,331 0,305 0,259 0,019 1,085 1,177 2,5 2,6 > !"

7 0,328 0,304 0,260 0,019 1,079 1,169 2,3 2,3 >-< {/)

8 0,329 0,303 0,259 0,020 1,085 1,169 2,5 2,5 > té

9 0,324 0,300 0,255 0,018 1,080 1,176 2,3 2,4 tT1 t-'

10 0,330 0,307 0,260 0,019 1,075 1,181 2,3 2,5 >-< c;'J t-' tT1 {/) >-<

1,080 1,174 2,35 2,41 X > {/)

S 0,003 0,003 0,08 0,05 '<

Cv% 0,27 0,31 3,43 2,23 té tT1

t - - - - - - 5,98 . 5,68 c;'J o

Error Z• absoluto -0,15 -0,09 > - -- - - -

"'j tT1 ::<'

( 1) Cy = mg N03- /1 calculados por A 208 nm/ A 210 nm ( relaci ·.mes de absorbancia al U .V.). z >·

(2) C'y = mg N03-/l calculados por A 210 nm/A 213 nm (relaciones de absorbancia al U.V.). z !:=' tT1 "'

--

Tabla VI

Muestras de sales comerciales

(Tomándose 500 mg de sal y diluyéndose a 1 1)

A 210 nm C'x (1) N.o

A 210 nm A 213 nm CARGA CARGA A 210 nm MUESTRA mg N02-¡1 mg N03-¡1 A 213 nm A 213 nm

--1 0,340 0,301 1,130 1,0 2,0 1,0 2 0,339 0,328 1,134 3,0 - -- 3,0 3 0,379 0,346 1,095 2,0 1,0 1,9 4 0,311 0,287 1,084 1,5 1,5 1,6 5 0,360 0,332 1,084 2,0 1,0 1,9 6 0,392 0,374 1,048 3,0 - - - 3,0 7 0,401 0,360 1,120 1,5 1,5 1,4 8 0,236 0,228 1,035 2,0 - - - 2,0 9 0,312 0,295 1,058 2,2 - - - 2,2

10 0,394 0,379 0,343 --- - - - 15,0(4)

A 210 nm (1) C'x = mg N02- /1 para la relación de absorbancias al U.V.

A 213 nm

A 210 nm (2) C'y = mg N03- /1 para la relación de absorbancias al U.V.

A 213 nm (3) mg N02- /1 calculados a 520 nm (método colorimétrico para nitritos ). (4) Para estos datos se ha realizado una dilución previa de la muestra.

- -

C'y (2) A 210 nm

A 213 nm --

2,0 - --1,1 1,4 1,1 - --1,6 ------

15,0 (4)

520 nm (3)

1,0 3,2 2,0 1,4 2,1 3,2 1,3 2,0 2,4

14,0 (4)

- __ - --

00 00

':-'

"' ...... :;:: > S' ......

"' > l:d trl t"' ...... Cl t"' trl "' ...... > "'

'<1

l:d trl Cl o Zt > "'1 trl :>:1 z >' z t:) trl N

nm Para la serie C (tabla III) la relación · no se mantiene constante

A 210 nm y el cálculo de las concentraciones de nitratos (Cy) y de nitritos (Cx) no presenta precisión ni exactitud.

A 210 nm -Empleando la relación para calcular la cantidad de nitrito.; y nitra-

A 213 nm tos, se obtienen resultados ligeramente menos precisos, pero sí exactos.

Determinando la absorbancia a 520 nm y llevándola a la recta patrón (método colorimétrico III) se calcula la concentración de nitritos, pero los resultados no pre­seentan ni exactitud ni precisión.

Determinando la absorbancia a 410 nm, se obtienen resultados que carecen totalmente de precisión.

A 208 nm Para la serie D (tabla IV) la relación es prácticamente cons-

A 210 nm tante y los resultados obtenidos empleando esta relación para el cálculo de nitratos (Cy) presentes en la salmuera son precisos, pero no exactos.

A 210 nm La relación es más constante que la anterior y las concentraciones

A 213 nm de nitratos (C'y) calculados presentan una mayor precisión, pero igualmente se apre­cia un error sistemático ("t" exp. > a 2,262).

A 210 nm Para la serie E (tabla V), empleando la relación par:l calcular

A 213 nm las concentraciones de nitratos (C'y) y nitritos (C'x), se obtienen 1esultados

A 210 nm precisos pero no exactos. La relación no se incluye por carecer

A 213 nm de precisión y exactitud.

Calculando las concentraciones de nitritos a partir de la absorbancia a 520 nm (III)), los resultados no presentan exactitud, pero sí precisión.

En la tabla VI se encuentran recogidos los datos obtenidos en el análisis cíe diez sales comerciales, nueve de las cuales no presentan nitritos ni nitratos; por lo cual fueron cargadas con las cantidades que se recogen en la tabla, al objeto de pe probar el método. La muestra n.0 10, empleada en la salazón de jamón tipo «York» , contenía nitritos y nitratos en las cantidades allí expresadas.

CONCLUSIONES

l . Se sugiere la comprobación de la presencia de nitritos, nitratos y su mezcla en sales simples y azucaradas, mediante espectrofotometría infrarroja, donde el cloruro sódico resulta transparente. Los nitritos se ponen de manifiesto por una banda aguda hacia 830 cm-1, y una banda ancha e intensa hacia 1.250 cm-1.

Para los nitratos la primera banda está localizada a 840 cm- 1 y la banda ancha e intensa hacia 1.360 cm- 1

•

2. Se proponen los siguientes criterios para demostrar la presencia de nitritos , nitratos y su mezcla en sales simples y azucaradas, mediante espectrofotometría en la región U.V.:

Anal. Bromatol. XXXIV-2 (1982), 177-190

190

•

•

•

J. SIMAL, ISABEL IGLESIAS y BEGOÑA FERNÁNDEZ

Los nitritos se ponen de manifiesto por:

Presentar un máximo de absorción a 208 nm. La relación (A 210 nm/ A 213 nm) es de 1,039, con Cv % 0,38. La relación (A 208 nm/ A 210 nm) es de 1,001, con Cv % 0,16.

Los nitratos se ponen de manifiesto por:

Presentar un máximo de absorción a 210 nm. La relación (A 210 nm/ A 213 nm) es de 1,175, con Cv % 0,21. La relación (A 208 nm/A 210 nm) es de 1,087, con Cv% 0,09.

En mezclas de nitratos y nltntos los valores para los máximos de absor­ción y para las relaciones de absorbancia quedan comprendidos entre aque­llos límites .

.3. La evaluación cuantitativa puede establecerse con mejor precisión y exactitud mediante las relaciones de absorbancia neta (A 210 nm/ A 213 nm ).

4. En el espectro de la segunda derivada la relación A/B no se puede emplear, en caso de sales, pues el espectro de los claruros interfiere.

5. La presencia de azúcar en sales minerales disminuye la precisión e introduce un error sistemático. Este procedimiento espectrofotométrico, sin embargo, puede ser utilizado eficazmente en el análisis cuantitativo.

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