Química Analítica II.DEC. FQ

Determinación de azúcares reductores por el método de

Lane Eynon

Ache, Nedda N°2

Caballero, Natalia N°4

Ramos, Mariana N°16

Rostán, Mauricio N°20

Grupo 13. Subgrupo A

Noviembre de 2013

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

OBJETIVOS

Adquirir los conocimientos necesarios para realizar una valoración de

Lane Eynon.

Determinar la concentración de azucares reductores presentes en una

bebida refrescante sabor naranja.

Determinar la concentración de azúcares reductores presentes en jugo

natural de naranja.

Comparar ambas concentraciones entre sí y con los datos bibliográficos.

INTRODUCCIÓN

Los azúcares son compuestos orgánicos muy abundantes en la

naturaleza y extensamente aprovechados directa o indirectamente por el

hombre. Son los carbohidratos más sencillos, término que se utiliza para

designar a los polihidroxialdehidos, a las polihidroxicetonas y a sus derivados

hidrolizables. De fórmula simple Cn(H2O)n son también llamados sacáridos,

categoría dentro de la cual se pueden separar en monosacáridos y

polisacáridos.

La glucosa es un monosacárido, lo que significa que no puede

hidrolizarse en unidades menores. Los polisacáridos son azúcares que al

hidrolizarse producen unidades monosacáricas iguales o distintas. Por ejemplo,

la maltosa es un disacárido, al hidrolizarse produce dos unidades de glucosa.

Los monosacáridos son compuestos simples, con dos tipos de grupos

funcionales, un grupo carbonilo y grupos alcohol. El grupo carbonilo puede ser

del tipo aldehído o del tipo cetona.

PROPIEDADES REDOX

Los grupos carbonilos tienen propiedades redox, por lo que también los

azúcares. Los que pueden reducir al ion cúprico de un licor de Fehling (solución

1

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

de CuSO4, tartrato de sodio y potasio, NaOH) o al ion plata de una solución de

Tollens se denominan azúcares reductores. Todos los monosacáridos y la

mayoría de los disacáridos son reductores. La reacción en solución, se da con

la forma abierta del azúcar, con el grupo carbonilo, no con el hemiacetal.

La sacarosa no es un azúcar reductor debido a que por su estructura no

existe en solución un equilibrio donde esté presente la forma abierta. En efecto,

los dos carbonos anoméricos están protegidos, por lo tanto no es posible la

reacción redox al estar ambas funciones carbonílicas bloqueadas.

DOSIFICACIÓN DE AZÚCARES

Los azúcares que pueden hallarse en los productos comerciales son

principalmente la sacarosa, el azúcar invertido, la glucosa, la fructosa y menos

frecuentemente la maltosa, la lactosa, la rafinosa.

Los métodos para la determinación de los azúcares se pueden clasificar

de la siguiente manera:

Métodos químicos:

a) Basados en el poder reductor.

b) Adición al grupo carbonilo.

Métodos físicos:

a) Peso específico.

b) Índice de refracción.

c) Poder rotatorio.

Entre los métodos químicos para la dosificación de azúcares, los

hidrovolumétricos que se basan en la reducción de las sales cúpricas siguen

siendo, aún hoy, los más empleados.

La reducción se manifiesta con la formación de un precipitado rojo de

óxido cuproso (Cu2O). La solución cúprica generalmente empleada es el licor

2

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

de Fehling, el cual consta de dos soluciones que se mezclan en volúmenes

iguales en el momento de usarlas.

Todos los métodos volumétricos de azúcares reductores, que tienen en

común el empleo de soluciones cúpricas alcalinas se pueden agrupar en dos

clases:

1) Métodos volumétricos basados en una reducción completa de una cierta

cantidad de reactivo valorado.

2) Métodos en los cuales se opera con un exceso de solución reactivo.

Luego se determina el cobre reducido o el cobre cúprico en exceso, separando,

o no, previamente el óxido cuproso formado. Estas determinaciones se pueden

hacer tanto gravimétrica, volumétrica o colorimétricamente.

La técnica que se va a utilizar en la práctica es la de Lane y Eynon, que

está comprendida en el primer grupo.

CONDICIONES QUE AFECTAN LA PRECIPITACIÓN DE Cu2O

Variación del poder reductor de los monosacáridos e influencia de

la solución cúprica.

En 1880 Soxhlet demostró que cuando un monosacárido actúa sobre

cualquier solución cupri-alcalina, las primeras porciones agregadas son más

fuertemente reductoras que las siguientes, siempre que todas actúen en

iguales condiciones experimentales. Dicho de otra forma, los monosacáridos

reducen mayor cantidad de cobre cuanta mayor cantidad de cobre hay en el

medio.

Por tanto, es de esperar entonces que una modificación en la

concentración cúprica que se emplea para efectuar la reacción, debe traducirse

en un cambio en la cantidad de solución de azúcar gastada.

3

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Si cuando un azúcar se va incorporando en porciones iguales sobre el

reactivo en ebullición, el poder reductor del azúcar va disminuyendo

constantemente en cada agregado, es lógico pensar que esa disminución del

poder reductor se debe al hecho de ir disminuyendo también constantemente la

relación entre concentración de sal cúprica presente y el azúcar que se agrega.

Por lo tanto, no puede ser indiferente la concentración inicial del sulfato de

cobre en la mezcla de partes iguales de solución cúprica y tartárica empleada.

Influencia de la temperatura y de la presión atmosférica

Operando en iguales condiciones experimentales, si se aumenta la

temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción, se produce una disminución

del gasto de solución de azúcar. En este sentido cabe destacar que la mayor

reducción tiene lugar a la temperatura de ebullición de la mezcla de azúcar y

reactivo, pero el gasto de solución aumenta rápidamente cuando la

temperatura desciende por debajo de este punto de ebullición.

Ahora bien, cuando la reacción tiene lugar en estas condiciones, todo

aumento de presión atmosférica se traducirá en un aumento del poder reductor

de la solución de azúcar, porque es afectado el punto de ebullición. Sin

embargo, la influencia de la presión no es muy grande, pues varía muy poco.

Influencia del tiempo de calentamiento

A mayor tiempo de calentamiento, para las demás condiciones

experimentales iguales, los azúcares expresan mayor poder reductor.

Influencia de la alcalinidad

Un aumento en la alcalinidad aumenta la velocidad de la reacción. Otro

aspecto a tener en cuenta es la acción del CO2 atmosférico que, al carbonatar

las soluciones, disminuye a alcalinidad de las mismas, y disminuye entonces el

poder reductor de los azúcares.

4

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Superficie que presenta la solución durante la reacción

La influencia de este factor es de menos cuantía que la de los anteriores,

pero en ciertos casos extremos debe ser tenida en cuenta. En efecto, cuando

se calienta la mezcla de reactivo y azúcar en un vaso que ofrece gran

superficie de contacto con el aire, el Cu2O formado se pierde en parte por

oxidación y redisolución en medio alcalino. (El uso de matraz Erlenmeyer en los

métodos de ebullición elimina este error, pues el escape continuo de vapor

arrastra el aire).

REPRODUCIBILIDAD DEL PODER REDUCTOR

Todos los métodos que utilizan soluciones cupri-alcalinas tienen como

inconveniente que el poder reductor de un azúcar no es una constante. Es

decir la reacción entre el Cu2+ y el azúcar no es estequiométrica, ya que la

cantidad de Cu2+ que pueda reducir un gramo de azúcar no es siempre la

misma, sino que depende de las condiciones en las cuales se realiza esta

reducción.

Por lo tanto si se quiere utilizar el poder reductor de los azúcares como

método de determinación de azúcares, se debe estandarizar el método de

forma tal de fijar todas las variables para que el poder reductor se mantenga

constante (o lo que es lo mismo, como la reacción no es estequiométrica,

ajustar las condiciones que hacen que la reacción sea reproducible, para que

se comporte como estequiométrica)

Luego de ajustar esas variables se debe realizar una calibración del

método. Esa calibración va a ser diferente para cada técnica, y puede

expresarse en la forma de curva de calibración o en forma de tablas de

calibración como por ejemplo las tablas de Lane y Eynon.

5

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Técnica de Lane y Eynon

INTRODUCCIÓN

En esta técnica se determina la cantidad de azúcar que reduce

completamente un volumen dado de licor de Fehling. Para comprobar la

reducción completa del cobre del reactivo, se utiliza azul de metileno,

basándose en la propiedad que tiene este indicador de decolorarse en

presencia de un azúcar reductor en solución alcalina en ebullición.

Para proceder en la determinación, se prepara una solución de la

sustancia en examen que contenga de 1 a 3 g/L del azúcar reductor a

determinar. Se añade sobre la solución de Fehling y desde la bureta un

volumen de solución de azúcar algo inferior al necesario para la decoloración

completa, se lleva a ebullición, manteniéndola así durante el lapso de tiempo

prescrito para cada azúcar. Luego se añaden dos o tres gotas de azul de

metileno al 1%, y manteniendo siempre en ebullición el líquido, se deja caer

sobre él más solución de azúcar hasta desaparecer el color azul, lo cual debe

lograrse en no más de tres minutos, en este punto la reducción es completa.

Para estimar el volumen de solución azucarada necesario para reducir

completamente la cantidad de licor de Fehling empleada, se realiza

previamente una valoración aproximada.

TABLAS DE LANE Y EYNON

Dado que el poder reductor de un azúcar varía con la concentración del

mismo, Lane y Eynon prepararon tablas que contemplan este hecho. Esas

tablas sólo se pueden usar cuando la valoración se practique siguiendo

estrictamente el ‘modus operandi’ indicado por los autores.

6

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

ESTANDARIZACIÓN DEL MÉTODO

Al ser imposible trabajar exactamente en las mismas condiciones en las

que trabajaron Lane y Eynon cuando construyeron las tablas, lo que va a hacer

cada operador es fijar sus propias condiciones experimentales para asegurar la

reproducibilidad de la reacción, y puede utilizar las tablas en forma tentativa,

para luego, con una solución patrón de glucosa, calcular su ‘factor

experimental’.

Las variables se fijan de la siguiente manera:

I. TIPO DE AZUCAR: se realiza la calibración con el mismo azúcar del

problema.

II. CANTIDAD DE ION CÚPRICO: se agrega la solución A con pipeta

aforada.

III. TEMPERATURA: se trabaja a ebullición, que es la forma más sencilla de

mantener constante la temperatura de reacción de un medio líquido.

IV. TIEMPO DE CALENTAMIENTO: se regula estandarizando las

condiciones y/o la velocidad de agregado de azúcar.

V. ALCALINIDAD: se asegura agregando un exceso adecuado de base.

VI. SUERFICIE EXPUESTA: se utilizan siempre matraces Erlenmeyer de

250 mL.

CALIBRACIÓN DEL MÉTODO

La calibración de puede realizar de diferentes maneras:

Utilización de una curva de calibración

Como en esta técnica la propiedad medida es el gasto de solución de

azúcar, la curva se construye graficando la concentración de azúcar reductor

en abscisas, y el inverso del gasto en ordenadas.

7

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Utilización del factor experimental

Este Factor se determina a partir de una única solución patrón del

azúcar, cuya concentración debe ser lo más cercana posible a la concentración

de la solución problema.

En una curva de calibración de concentración en función del inverso del

gasto, la pendiente en cada punto representa el valor del factor F. Por lo tanto,

si el punto de la curva correspondiente a la solución problema está lo

suficientemente próximo a aquel correspondiente a la solución patrón, es

posible aproximar la curva que une dichos puntos a una recta, y por lo tanto, la

pendiente en ambos puntos es la misma.

En otras palabras en factor determinado a partir de la solución patrón es

igual al factor correspondiente a la solución problema, siempre que los valores

del gasto (o gasto-1), y por lo tanto las concentraciones de ambas soluciones,

sean lo suficientemente próximos. Se considera que los gastos son

convenientemente cercanos cuando difieren en menos de 1 mL.

Una vez calculado el factor experimental, se calcula la concentración de

la solución problema mediante la expresión: C = F / G

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

MATERIALES EQUIPOS Y REACTIVOS

Reactivos:

Solución de Fehling A1 (CuSO4.5H2O I-201)

Solución de Fehling B2 (KNaC4H4O6•4H2O I-561, NaOH)

Azul de metileno al 1%3

1 Preparación: Pesar de forma exacta aproximadamente 17,3g de CuSO4.5H2O y llevar a 250mL con agua destilada.2 Preparación: Pesar 86,5g de KNaC4H4O6•4H2O y 25g de NaOH y llevar a 250mL con agua destilada. 3 Preparación: Pesar aproximadamente 0,1g de azul de metileno y disolver en 10mL de agua.

8

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Patrón de glucosa4

Solución problema: SALUS naranja sin gas

Solución problema: Jugo natural de naranja

Materiales y equipos

Balanza auxiliar y analítica

Bureta de 50 mL

Matraces aforados de 25 mL, 250 mL y 500 mL

Matraces Erlenmeyer de 250 mL

Pipetas aforadas de 10 mL y 25 mL

Vasos de Bohemia

Embudo

Mechero

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A) Solución problema: SALUS naranja sin gas

Preparación de la muestraRealizar una toma de 25 mL del jugo SALUS de naranja y trasvasar a un

matraz de 500 mL. Llevar a volumen con agua destilada.

Preparación del patrón glucosa Pesar aproximadamente de forma exacta 1 g de glucosa y llevar a 500

mL con agua destilada.

Estandarización de la solución de FehlingColocar 5 mL de la solución A y 5 mL de la solución B en un matraz de

250 mL.

En una bureta de 50 mL colocar la solución patrón de glucosa.

Dejar caer desde la bureta aproximadamente 10 mL y llevar a ebullición.

Agregar 5 gotas del indicador.

4 Conservar en estufa a 105°C. Antes de utilizar, retirar y almacenar en desecador.

9

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Continuar agregando solución desde la bureta a un ritmo de 0,25 mL

cada 15 segundos hasta que desaparezca el color azul.

Con el gasto de la solución de glucosa calcular el factor F.

Valoración previa aproximadaColocar 5 mL de la solución A y 5 mL de la solución B en un matraz de

250 mL.

En una bureta de 50 mL colocar la solución problema.

Dejar caer desde la bureta aproximadamente 10 mL y llevar a ebullición.

Agregar 5 gotas del indicador.

Continuar agregando solución desde la bureta a un ritmo de 1 mL cada

15 segundos hasta que desaparezca el color azul.

Valoración exactaColocar 5 mL de la solución A y 5 mL de la solución B en un matraz de

250 mL.

En una bureta de 50 mL colocar la solución problema.

Dejar caer desde la bureta aproximadamente 10 mL y llevar a ebullición.

Agregar 5 gotas del indicador.

Continuar agregando solución desde la bureta a un ritmo de 0,25 mL

cada 15 segundos hasta que desaparezca el color azul.

La diferencia entre el gasto del patrón y la solución problema no puede

ser mayor a 1, ya que no podemos suponer linealidad en la curva de

calibración.

Con el factor hallado para el patrón de glucosa y los gastos de la

solución problema, calcular la concentración de azúcares reductores en la

disolución.

Calcular la concentración de azucares reductores en la solución

problema.

10

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

B) Solución problema: Jugo natural de naranja

Preparación de la muestra de jugo natural de naranjaA los efectos prácticos podemos considerar densidad igual a 1, por lo

que se realiza una toma de 25 mL de jugo natural, se trasvasa a un matraz de

500 mL y se lleva a volumen con agua destilada.

Preparación del patrón de glucosaPesar aproximadamente de forma exacta 1,1 g de glucosa, trasvasar a

un matraz de 500 mL y llevar a volumen con agua destilada.

Proceder de igual manera que para la solución de jugo SALUS.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

RESULTADOS

A) Solución de SALUS naranja:

Factor F (mg) Concentración (g/100 mL)

44,05184 0,187660305

44,44516 0,186868489

44,2485 0,186868489

44,44516 0,189264239

44,2485 0,18845886

F promedio= 44.287832mg

Promedio de las concentraciones: 0.187824077g/100mL

Concentración de azúcares reductores en refresco: 3,76g/100mL.

11

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

B) Solución de jugo natural de naranja:

Factor F (mg) Concentración(g/100 mL)

43,29696 0,224807876

43,29696 0,226568773

43,5092 0,217483308

43,72144 0,22597875

42,66024 0,2169396

43,5092 0,214261333

43,72144 0,22597875

F promedio: 43,38792

Promedio de las concentraciones: 0,221716913 g/100 mL

Concentración de azúcares reductores en el jugo natural de naranja:

4,43 g/100 mL

DISCUSIÓN

Según la etiqueta del refresco SALUS, su contenido de azúcares es de 4

g/100 mL. Según nuestro análisis el contenido de azúcares reductores es de

aproximadamente 3,76 g/100 mL, el cual está dentro de los valores esperados.

Según datos bibliográficos el jugo de naranja tiene una concentración de

carbohidratos de alrededor de 10.4 g/100 mL dentro de los cuales se incluye

azúcares y fibra. Debe señalarse que este valor es variable, dependiendo de

múltiple factores (tiempo de maduración y especie de la naranja, etc.). En este

caso obtuvimos un resultado experimental de 4.43g/100mL, esta variación se

puede explicar con lo antedicho.

Obtuvimos una mayor concentración de azúcares reductores en el jugo

natural de naranja que en el refresco SALUS, lo cual coincide con lo esperado

según los datos bibliográficos.

12

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

CONCLUSIONES

El método de Lane Eynon es adecuado para los fines propuestos ya que

obtuvimos los resultados esperados.

RECOMENDACIONES

Una de las desventajas que tiene este método es el gran tiempo que se

insume en realizar cada valoración, por lo cual, no fue factible hacer más de

una réplica genuina. Como consecuencia, los resultados del trabajo no serán

expresados con incertidumbre, para ello se debería tener al menos dos réplicas

genuinas. Igualmente sería recomendable hacer un mínimo de cinco réplicas

para tener una incertidumbre menor.

Realizar una hidrólisis previa para asegurarse que todos los azúcares

presentes sean reductores.

13

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

BIBLIOGRAFÍA

BrowneC.A. y Zerban F.W. – “Phisical and Chemical Methods or Sugar

Analysis” – 3° EDICIÓN – JOHN EILEY & SONS – New York – 1955

Cano Marota C.R. y PenaC.- “Dosificación de azúcares en escala semi-

micro”- pR vol V, Nos 1 -3, año XLV – A.E.Q.

Villavecchia, Víctor – “Tratado de Química Analítica Aplicada” TOMO II,

Capitulo II – Editorial Gustavo Gili S.A. – Barcelona – 1944

Cátedra de Química Analítica Cuantitativa – “Manual de Prácticos” –

TOMO II.

Romero L.P.- “Método Polarimétrico de dosificación” – Ph-A.E.Q. N|3 –

Agosto – Setiembre 1949.

http://www.salus.com.uy/#/productos/4

http://www.dietaynutricion.net/informacion-nutricional-de/zumo-de-

naranja/

14

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

ANEXO A

15

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

A) Solución de jugo SALUS de naranja

Patrón:

Masa de glucosa

(g)

Volumen de solución

(mL)

Concentración de glucosa en solución de jugo (g /100mL)

Concentración(g/L)

0,9833 500 0,19666 1,9666

Gasto de Glucosa (mL)

22,40

22,60

22,50

22,60

22,50

Muestra problema:

Volumen de toma (mL) Volumen de solución (mL)

25,00 500

Gasto de solución de Salus (mL)

23,60

23,70

23,70

23,40

23,50

16

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

B) Solución de jugo natural de naranja

Patrón:

Masa (g)Volumen de

solución (mL)Concentración de glucosa en solución de jugo (g/100 mL)

Concentración (g/L)

1,0612 500 0,21224 2,1224

Gasto de Glucosa (mL)

20,40

20,40

20,50

20,60

20,10

20,50

20,60

Muestra problema

Volumen de toma (mL) Volumen de solución (mL)

25,00 500

Gasto de solución de jugo natural de naranja (mL)

19,30

19,15

19,95

19,20

20,00

20,25

19,20

17

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

ANEXO B

18

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

A) Solución de jugo SALUS de naranja

- Patrón

[ ]=masaGlucosa(g)

volumens oluci ón(L)

[ ]=0,9833g0,500 L

=1,9666 gL

F=[] .Gasto

Gasto de solución de Glucosa (mL)

Factor F (mg)

22,4 44,05184

22,6 44,44516

22,5 44,2485

22,6 44,44516

22,5 44,2485

F=¿ ∑ Fin

, n=5

F=44,287832mg

- Concentración de la solución de jugo SALUS

[ g/100mL ]= F (mg)gasto (mL )∗10

19

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Gasto de solución de jugo SALUS (mL)

Concentración (g/100 mL)

23,6 0,187660305

23,7 0,186868489

23,7 0,186868489

23,4 0,189264239

23,5 0,18845886

[ g/100mL ]=∑C in

, n=5

[ g/100mL ]=0,187824077

CD∗V D=CC∗V CC c=3,756481532g /100mL

B) Solución de jugo natural de naranja

- Patrón

[ ]=1,0612g0,500 L

=2,1224 gL

Gasto de solución de Glucosa (mL)

Factor F (mg)

20,40 43,29696

20,40 43,29696

20,50 43,5092

20,60 43,72144

20,10 42,66024

20,50 43,5092

20,60 43,72144

20

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

F=43,38792mg

- Concentración de la solución de jugo natural de naranja

Gasto de solución de jugo natural de naranja (mL)

Concentración (g/100mL)

19,30 0,224807876

19,15 0,226568773

19,95 0,217483308

19,20 0,22597875

20,00 0,2169396

20,25 0,214261333

19,20 0,22597875

[ g/100mL ]=0,221716913g /100mL

Cálculo de densidad de jugo natural de naranja

d= masa(g)volumen(mL)

d=25,8886 g25,00mL

=1,035544 gmL

A efectos prácticos tomaremos la densidad igual a 1.

CD∗V D=CC∗V C

C c=4,434338257 g/100mL

21

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

ANEXO C

22

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

Ilustración 1. Información nutricional de Salus Naranja

Ilustración 2. Información nutricional de Jugo Natural de Naranja

23

Determinación de azúcares reductores por el método de Lane Eynon

ÍNDICE

Objetivos 1

Introducción 1-8

Metodología experimental 8-11

Resultados y discusión 11-13

Conclusiones 13

Recomendaciones 13

Bibliografía 14

Anexo A 15-17

Anexo B 18-21

Anexo C 22-23

24