I. INTRODUCCIÓN

La sacarosa es un disacárido conformado por glucosa y fructosa que se

encuentran (en 1-2) por sus hidroxilos anómeros; su hidrólisis provoca la aparición

del poder reductor de la glucosa y fructosa libres, del mismo modo, el poder

rotatorio dextrógiro en dicha hidrólisis de la sacarosa pasa a ser levógiro en la

mezcla equimolecular de glucosa y fructosa. Mientras que la glucosa es

dextrógira, la fructosa es fuertemente levógira. Por esta razón es que a esta

hidrólisis se le llama también inversión de la sacarosa (Primo, 2007).

Así pues, esta inversión se puede realizar mediante la acción ácida o enzimática, y

es prácticamente irreversible, por lo que su mecanismo pertenece a las reacciones

bimoleculares.

Resulta de gran importancia llevar a cabo esta práctica de inversión de la

sacarosa, ya que debido a esta hidrólisis realizada se obtiene azúcar invertido que

posee un poder endulzante (POD) más alto que el de la sacarosa e incluso un

poder anticongelante (PAC) también mayor, controla la formación de cristales y

realza el sabor en determinados productos. Es por ello que posee una gran

aplicación en la industria alimentaria como por ejemplo en heladerías (Primo,

2007).

A continuación se fundamentarán y explicarán los métodos y procedimientos

llevados a cabo para la realización de la presente práctica, en donde se pueden

apreciar los resultados obtenidos y las observaciones pertinentes respectivas.

II. OBJETIVOS Evaluar los efectos de algunos factores que influyen la inversión de la

sacarosa

Realizar los cálculos necesarios para caracterizar la inversión de la

sacarosa.

III. REVISIÓN DE LITERATURA

III.1. Azúcares reductores

Los azúcares que contienen un grupo carbonilo libre se conocen como

azúcares reductores. Todos los monosacáridos son azúcares reductores. Los

disacáridos son azúcares reductores solo si contienen un grupo carbonilo

libre. La sacarosa no es un azúcar reductor porque no tiene un grupo

carbonilo libre. Los grupos carbonilo de la glucosa y la fructosa intervienen

ambos en el enlace glicosídico y, por tanto, no están libres para participar en

otras reacciones. La maltosa, por otra parte, tiene un grupo carbonilo que

interviene en el enlace glicosídico, y el otro grupo carbonilo está libre, por

tanto la maltosa es un azúcar reductor (Vaclavik y Christian, 2002).

Los azúcares reductores dan colores marrones a los productos horneados

cuando se combinan con grupos aminoácidos libres de las proteínas en una

reacción de pardeamiento llamada Reacción de Maillard (Vaclavik, 2002).

III.2. Azúcar Invertido

Se conoce con este nombre a la mezcla de azucares producida cuando la

sacarosa se hidroliza química o enzimáticamente. El adjetivo "invertido" se

refiere al cambio del poder rotatorio que se observa durante dicha hidrólisis:

la sacarosa es dextrorrotatoria (+ 66°) pero al transformarse en glucosa

(+52*) y en fructosa (-92*) la mezcla resultante desarrolla un poder

levorrotatorio (-20°) por la fuerte influencia de la fructosa; es precisamente a

este giro de +66* a -20* a lo que se le llama inversión. La producción de

azúcar invertido puede lograrse mediante acción enzimática (el uso de una

invertasa) o mediante tratamientos químicos que involucran la ruptura del

enlace acetal, adicionando un H del agua a la fructosa y un O a la glucosa

(Badui, 2006).

El azúcar invertido se produce naturalmente en la miel de abeja, razón por la

cual dicho producto es tan dulce; también en los jugos de frutas con pH ácido

y que sufren algún tratamientotérmico se percibe un ligero aumento de la

dulzura, debido a la hidrólisis de la sacarosa. Comercialmente es fácil de

producir, ya que el enlace glucosídico es muy lábil por la influencia de la

fructosa; la energía de activación necesaria para lograr esta transformación

es baja, por lo que se pueden emplear ácidos diluidos o enzimas de las

llamadas invertasas. No es recomendable usar ácidos fuertes ni

temperaturas elevadas, pues en estas condiciones, por procesos químicos

que se estudiarán más adelante, no sólo se provoca la hidrólisis del

disacárido, sino también la deshidrataron de los monosacáridos y la

formación de colores y olores indeseables (Badui, 2006).

Debido a la presencia de la fructosa, el azúcar invertido es un poco más

dulce que la sacarosa. Si consideramos un valor arbitrario de 100 para el

poder edulcorante del disacárido, el de la fructosa es de 180 y el de la

glucosa de 74; consecuentemente, el del azúcar invertido será el promedio:

(180 + 74)/2= 127; es decir, el azúcar invertido es 27% más dulce que la

sacarosa. Otra de sus características es que no cristaliza, por lo que se

emplea en algunos derivados de la confitería; además, es higroscópico, lo

cual puede ser una desventaja en algunos casos. En la industria se han

desarrollado muchos jarabes de sacarosa con distintos grados de hidrólisis,

que reciben el nombre genérico de azúcar líquido. Su aplicación en

productos comerciales es impórtenle, ya que ayuda a controlar la

cristalización y a realzar el sabor en productos derivados de fruta; también se

puede aplicar en ciertos artículos para reducir su actividad del agua y así

apoyar su conversión. Asimismo, se facilita la compactación de nieves y

helados, el manejo de productos de panificación que van a ser sometidos a

congelación y da cuerpo a sustancias que serán utilizadas como rellenos

(Badui, 2006).

III.3. Azúcar invertido y temperatura

Herrera (2011) indica que la inversión de la sacarosa aumenta a medida que

la temperatura y el tiempo de contacto sean mayores. Estas son bajas a

temperaturas de 50–60 ºC y considerables a temperaturas mayores de 80ºC.

Cuando la cachaza no es eliminada en forma continua y eficiente, esta se

fermenta por acción bacterial produciéndose pérdidas de sacarosa,

minimizando así la cantidad en la miel virgen de caña y por consiguiente su

calidad. Cualquier 35 retención o acumulación de cachaza tendrá como

consecuencia una acidificación de jugo en los compartimientos inferiores

contribuyendo a la reacción de inversión. Con la acidez normal del jugo que

circula en el evaporador, las pérdidas por inversión pueden ser de 0.1%/hora,

a 120ºC

III.4. Azúcar invertido y pH

Chen (1991) indica cómo se muestra en la Figura 1 que el pH disminuye

conforme aumenta el porcentaje de azucares reductores, esto mostrándose a

diferentes temperaturas.

Figura 1. Porcentaje de sacarosa y pH (Chen, 1991)

IV. MATERIALES Y MÉTODOS

4.1. Materiales

4.1.1. Materia prima

- Azúcar blanca (Sacarosa)

4.1.2. Reactivos

- Ácido cítrico (C6H8O7)

- Solución de Glucosa (5 g/L)

- Fehling con ferrocianuro

4.1.3. Equipos e instrumentos

- Refractómetro

- Balanza analítica

- Termómetro

- Cocinas eléctricas

4.1.4 Materiales

- Vasos de precipitación 100 y 250 ml

- Varillas de vidrio

- Fiola 100 ml

- Bureta 50 ml

4.2 Métodos de análisis

4.2.1 Determinación de Azucares Reductores-Fehling con Ferrocianuro de

Potasio

- Se preparó la solución de glucosa, cuya concentración C fue de 5 g/L, y

se colocó en una bureta.

- En un matraz de 250 ml se colocó 10 ml de Fehling junto con 50 ml de

agua destilada.

- Se colocó la solución sobre una hornilla y se mantuvo en ebullición

durante la titulación.

- Se detuvo la titulación hasta que la solución viró a amarillo.

- Se anotó el gasto G en ml

- Se calculó el título T.

T= CxG1000

Donde:

C: Concentración de glucosa (5 g/L)

G: Gasto g (ml)

T: Titulo de Fehling (g de glucosa)

4.2.2. Preparación de las muestras para determinación de azucares

reductores

Se siguió el procedimiento mostrado en la figura 5, realizando las siguientes operaciones.

Dilución.- Se utilizó 500 g de azúcar blanca y se le adicionó 250 ml de agua, una

vez puestos en un vaso precipitado de 1 L se agitó con una varilla de vidrio y un

poco de calor generado por la cocina (35°C) en la que estaba el vaso, hasta

obtener un jarabe sin grumos de sacarosa.

Inversión.- Para realizar la inversión de adicionó 1.5 g de ácido cítrico al jarabe

obtenido, se agito hasta disolverse. Luego se repartió el jarabe con ácido en vasos

precipitados de 200ml, poniendo 100 ml a cada uno. En total fueron 5 vasos ya

que se destinaron a una temperatura de 80 °C, teniendo un control a un tiempo 0

(sin uso de temperatura) y luego evaluando el efecto de la temperatura en tiempos

de 5, 15, 25 y 35 min. Se realizó agitación constante en cada una para evitar que

se pegue o queme el azúcar.

Enfriado.- Después de pasar el tiempo determinado para cada temperatura se

prosiguió a enfriar los vasos de azúcar invertido con baño maría de agua

DILUCION

INVERSION

ENFRIADO

Azúcar invertido

Agua

Jarabe

v

Azúcar

vAcido + Calor

35°C

refrigerada. Después de ser enfriadas se prosiguió a la determinación de azucares

reductores en cada muestra.

Figura 2. Flujo de operaciones para la Inversión del azúcar

4.2.3. Procedimiento para obtención de azucares reductores en las muestras

- Algunas muestras se diluyeron. Se apuntó el factor de dilución D.

- Se colocó la muestra en la bureta

- En otro matraz se mezcló 10 ml de Fehling con 50 ml de agua destilada

- Se colocó la solución sobre una hornilla y se mantuvo en ebullición durante

la titulación

- Se detuvo la titulación hasta que la solución viró a amarillo

- Se anotó el gasto M en ml

- Se calculó la concentración de azucares reductores expresados en g

Glucosa/L

AR=TxDM

x1000

Donde:

AR: Azúcares reductores

D: Factor de dilución

M: Gasto M en ml

4.2.4. Análisis complementarios

Medición de °Brix, pH, aspecto general y color.

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De acuerdo a la metodología se determinó las cantidades de azúcares reductores

(g/L), °Brix y pH de muestras de sacarosa que se fueron obteniendo según el

tiempo al que fueron expuestos a temperatura de 80°C. También se determinó

estas cantidades para miel, pero sin realizar tratamiento térmico. El Cuadro 1,

muestra las cantidades usadas de azúcar, agua y miel, además del tipo de ácido

usado para la inversión de la sacarosa

Cuadro 1. Solución formulada

Características Cantidades

Azúcar (g) 500

Agua (g) 250

Tipo de Ácido Cítrico

Ácido (g) 1.5

Miel (g) 2

Se disolvió el azúcar con el agua para formar la solución de sacarosa, para esto

se elevó la temperatura hasta 50°C. El Cuadro 2 muestra los resultados obtenidos

luego de obtener la inversión de la sacarosa a distintos tiempos, mostrándose los

datos del gasto obtenidos en el método de Fehling, el factor de dilución (que se

usó en muestras más concentradas) y el resultado de azucares reductores.

También se aprecia la medición de los °Brix y pH en las muestras tratadas en

diferentes tiempos. En relación a los grados °Brix podemos observar que los

valores que se obtienen son cercanos al °Brix teórico, obtenido que es de un

66.6% (valor obtenido por cálculo de concentración de azucares en base a los

gramos utilizados en la solución preparada)

Cuadro 2. Inversión de sacarosa a 80°C

Tiempo

(min)

Gasto

Fehling (ml)

Factor

Dilución (D)

Azúcares

Reductores (g/L)°Brix pH

0 5.2 - 7.5 67.8 1.73

5 0.8 - 48.75 67.7 1.72

15 0.4 - 97.5 67,7 1.76

25 1.4 1/10 278.57 68.5 1.73

35 0.7 1/10 557.14 69.3 1.72

Miel 1.5 1/40 1040 79.4 3.29

En la Figura 2 se puede apreciar que los azucares reductores van aumentando

conforme transcurre el tiempo, tras haber sido sometido la solución de sacarosa a

ácido cítrico y a temperatura de 80°C. Esto concuerda con lo afirmado por Delicias

(2002), que menciona que la sacarosa se hidroliza con facilidad en soluciones

ácidas y además a velocidades que aumentan notablemente según el aumento de

la temperatura con liberación de monosacáridos constituyentes. Respecto al

aumento de velocidad con el aumento de temperatura, esto no puede ser

corroborado, ya que solo se trabajó a una única temperatura de 80°C. Herrera

(2012) afirma también que La inversión de la sacarosa aumenta a medida que la

temperatura y el tiempo de contacto sean mayores, además son bajas a

temperaturas de 50 - 60ºC y considerables a temperaturas mayores de 80ºC; por

lo que la temperatura utilizada sería la más adecuada.

0 5 10 15 20 25 30 35 400

100

200

300

400

500

600

f(x) = 15.0476916376307 x − 42.8702090592334R² = 0.909541734260073

f(x) = 0.479045825308711 x² − 1.54365158037836 x + 21.3920357992521R² = 0.995977676648251

AR (g/L) vs. Tiempo (min)

Tiempo (min.)

AR

(g

/L)

Figura 2. Azúcares reductores (g/L) Vs. Tiempo de inversión de la sacarosa

(min) a 80 °C.

Se puede observar que la línea de tendencia con mayor R2 es la que resulta de

una ecuación de segundo grado, por lo que esta resulta la más adecuada para

representar dicha relación y para poder predecir la cantidad de azucares

reductores en un determinado tiempo.

0 5 10 15 20 25 30 35 401.7

1.71

1.72

1.73

1.74

1.75

1.76

1.77

f(x) = − 0.000134146341463415 x + 1.73414634146341R² = 0.0136630532972029

pH vs. Tiempo (min)

Tiempo (min.)

pH

Figura 3. pH Vs. Tiempo de inversión de la sacarosa (min) a 80 °C.

Según Chen (1991) existe una relación entre la inversión de sacarosa por hora a

diferentes temperaturas y pH; pudiendo apreciarse que el pH disminuye a medida

que aumenta el porcentaje de azucares reductores. En la Figura 3, se observa que

el pH es fluctuante tendiendo a descender, pero en forma mínima, por lo que la

medición seria errónea posiblemente a una mala calibración del equipo.

0 5 10 15 20 25 30 35 4066.5

67

67.5

68

68.5

69

69.5

f(x) = 0.0439024390243902 x + 67.4975609756098R² = 0.806371329019415

°Brix vs. Tiempo (min.)

Tiempo (min.)

°Bri

x

Figura 4. °Brix vs. Tiempo de inversión de la sacarosa (min) a 80 °C.

En la Figura 4 se observa el grado de el incremento de los °Brix conforme se da

una aumento en el tiempo en un medio acido con adición de calor a 80°C. Esto se

debe a que aumenta la concentración de azucares reductores, y los grados °Brix

al dar uso de la medida refractómetro registra los sólidos solubles, en los cuales

se encuentran estos azucares.

VI. CONCLUSIONES

- La inversión de la sacarosa en un mayor tiempo de exposición a

temperatura de 80°C da un mayor resultado de azúcares reductores.

- La ecuación cuadrática es la que mejor se ajusta para expresar el

comportamiento de los azúcares reductores conforme avanza el tiempo

a una temperatura de 80°C.

- Los grados °Brix aumentan conforme se incrementa el tiempo de

exposición a calor en un medio ácido.

- El pH disminuye conforme aumentan los azucares reductores.

VII. RECOMENDACIONES

- Podría compararse el comportamiento de los azúcares reductores a

diferentes tiempos y también a diferentes temperaturas.ca

- Realizar el experimento de cinética de Reacción para poder ver de

manera más exacta a velocidad de inversión.

- Podría realizar como es la inversión de la sacarosa con otros tipos de

ácidos orgánicos, o con el uso de enzimas, para tener mayores valores

de comparación.

VIII. CUESTIONARIO

1. Recolecte 1 Norma Técnica de Azúcares o Jarabes invertidos comerciales

y 1 Norma Técnica de mieles comerciales. Compare su fuente de origen,

sus formas de presentación y sus características fisicoquímicas y

toxicológicas. Además sus tolerancias de adulteración.

Cuadro 3. Comparación entre la norma técnica de los azucares y la miel de

abeja.

N.T de Azucares * N.T Miel de abeja **

Origen

Solución acuosa, eventualmente

cristalizada, de sacarosa

parcialmente invertida por hidrólisis,

en la que el contenido de azúcar

invertido (cociente de fructosa por

dextrosa es 1.0 ± 0.1) debe ser

superior al 50% en peso de la

materia seca

Sustancia dulce natural producida por

las abejas a partir del néctar de las

flores o de secreciones o de otras partes

vivas de la planta, que las abejas

recogen, transforman, combinan con

sustancias específicas propias y

almacenan en panales; de los cuales se

extrae el producto sin ninguna adición.

Presentación

Fluido viscoso, cristalino, color

característico de la materia prima

de origen , libre de impurezas que

constituyan peligros físicos

La miel de abejas debe envasarse en

recipientes cuyo material sea resistente

a la acción del producto y no altere las

características del mismo.

Los envases deben estar perfectamente

limpios antes del llenado.

El recipiente debe disponer de cierre

hermético y sello, de tal forma que se

garantice la inviolabilidad del recipiente

y las características del producto.

El espacio libre no debe exceder del 6%

del volumen del recipiente.

Características

fisicoquímicas

El contenido de azúcar invertido

(cociente de fructosa por dextrosa es

1.0 ± 0.1) debe ser superior al 50%

en peso de la materia seca y que

tiene materia seca no menos del

62% en peso y cenizas

(Ver Cuadro 1)

conductimétricas no más del 0.4% en

peso de la materia seca

determinadas de acuerdo al método

de la ICUMSA. El calificativo de

“blanco” se reserva para el jarabe de

azúcar invertido, con un contenido de

cenizas conductimétricas que no

supere el 0.1%, en una solución cuya

coloración no supere las 25 unidades

ICUMSA.

Características

toxicológicas

Dosis máxima permitida de dióxido

de azufre 20 mg/kg.

Los Límites máximos de residuos de

plaguicidas en los azúcares se

sujetarán a lo establecido por el

Codex Alimentarius para la caña de

azúcar. El Ministerio de Salud podrá

exigir como medida sanitaria con

fines epidemiológicos, de

rastreabilidad y ante emergencias

sanitarias la identificación cualquier

otro contaminante en los productos.

Se entiende por Límite Máximo de

Residuos de plaguicidas (LMR) a la

concentración máxima de residuos

de un plaguicida (expresada en

mg/kg), recomendada por la

Comisión del Codex Alimentarius,

para que se permita legalmente su

uso en la superficie o la parte interna

de productos alimenticios para

consumo humano y de piensos.

En el cuadro 1 también indica el límite de

sustancias toxicas (Hidrometilfurfural) que

podrían estar presentes en la miel de

abeja.

(*) Reglamento técnico aplicable a los azucares y jarabes destinados al

consumo humano (DIGESA, 2009)

(**) Norma técnica mexicana (1997)

Cuadro 4. Especificaciones fisicoquímicas de la miel

Fuente: Norma técnica mexicana (1997)

2. Compare las características fisicoquímicas entre la miel y el jarabe

invertido.

Aunque ambos productos presentan en su composición glucosa y fructosa, estas varían

en su proporción, resultado así que no todas sus características fisicoquímicas son las

mismas. En el siguiente cuadro se puede observar la diferencia en sus características

fisicoquímicas:

Cuadro 5. Características fisicoquímicas de la miel y el jarabe invertido

Característica Miel Jarabe invertido

Consistencia Viscosa, fluida o

cristalizada*

Líquido viscoso

Color De incoloro hasta pardo

oscuro*

Amarillento

pH 3.54** 5.0 – 6.0

Azúcares reductores Mínimo 65% -

Fuente: *Código Alimentario Argentino (1998). ** Noia et al., (2009) y Paniplus (2011).

3. Adjunte un paper que contenga la obtención de azúcar invertido o jarabe

invertido por vía enzimática.

IX. BIBLIOGRAFIA

BADUI, S. 2006. Química de los Alimentos. 4ta Edición. Pearson Education.

CHEN, J. Manual del Azúcar. Segunda Edición. Editorial Limusa. México.

CÓDIGO ALIMENTARIO ARGENTINO (CAA). 1998. Capítulo X: Alimentos

Azucarados. Res. GMC. Anexo MERCOSUR. Ediciones Marzocchi. Buenos

Aires – Argentina. Pág. 8 – 15

DELICIAS Z, Ac., 2011. Empleo de bactericidas para controlar la inversión de

la sacarosa en el jugo de caña. Tesis para optar el título profesional de

ingeniero químico. Escuela académico profesional de ingeniería química.

Universidad Nacional “José Faustino Sánchez Carrión”.

DIGESA. 2009. Reglamento técnico aplicable a los azucares y jarabes

destinados al consumo humano. Perú.

GOBIERNO DE MÉXICO. 2009. Norma mexicana de miel. Alimentos-miel-

especificaciones y métodos de prueba. Consultado el 12 de Septiembre del

2015. Disponible en: http://www.anmvea.com/imagenes/normas/NMX-F-036-

1997.pdf

HERRERA, E., NH. 2002. Estudio comparativo de métodos para la

determinación de sacarosa y azúcares reductores en miel virgen de caña

utilizados en el INGENIO PICHICHÍ S.A. Tesis para optar al título de tecnóloga

en química en la modalidad de práctica empresarial. Universidad Tecnológica

de Pereira.

NOIA, A. COLL, F. VILLAT, M. LAPORTE, G. SERENO, D. OTROSKY, R.

MESTORINO, N. 2009. Características fisicoquímicas y microbiológicas de

mieles de Pampa. Facultad de Ciencias Veterinarias, UNLPam, La Pampa.

Argentina.

PANIPLUS. 2011. Hoja de datos de seguridad de jarabe de azúcar invertido

(Levudex). Querétaro – México.

PRIMO, Y. 2007. Química orgánica básica y aplicada: De la molécula a la

Industria. Editorial Reverté S.A. España.

VACLAVIK, V. y CHRISTIAN, E. 2002. Fundamento de ciencia de los

alimentos. Editorial Acribia, S. A. España.

X. ANEXOS