HdC en las aulas: estudio del contenido de vitamina C en zumos comerciales.

Este curso, gracias al Programa de Profundización de Conocimientos que puso en marcha el Departamento de Educación, Cultura y Deporte de Aragón, pudimos colaborar con dos institutos para ayudar a formar a futuros investigadores en los institutos de Sabiñánigo (Huesca) IES Biello Aragón e IES San Alberto Magno.

Cada jueves publicaremos los resultados de uno de los grupos de investigación de estos dos institutos, donde comprobaremos como a partir de materiales habituales en un laboratorio de enseñanza, los alumnos han podido investigar sobre temas cotidianos obteniendo resultados muy interesantes, siguiendo el método científico. Estas entradas también le pueden ser de utilidad a algún docente que quiera replicar estos resultados con sus alumnos.

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA VITAMINA C PRESENTE EN DIFERENTES ZUMOS DE FRUTAS

Autores: David, Miriam, Junkal, Carmen y Cristina (alumnos de 4º ESO).

Coordinadora: Diz, María

Centro: I.E.S Biello Aragón (Sabiñánigo). Curso 2012/13 

INTRODUCCIÓN

La vitamina C es un nutriente esencial, para todos los animales y plantas (especialmente los mamíferos) y es creada internamente por casi todos los organismos, excepto por los humanos y alguna otra especie como las cobayas o el ruiseñor. Su deficiencia causa escorbuto en humanos, de ahí el nombre de ascórbico que se le da al ácido, y es usada como aditivo alimentario (bajo el nombre E-300).

La cantidad que se debe tomar diariamente se sigue debatiendo. El ser humano parece ser extremadamente eficiente en la reutilización de la vitamina C, y al ser una vitamina hidrosoluble su eliminación por el riñón es extremadamente eficaz, por lo que los excesos se pueden eliminar en menos de cuatro horas. Sin embargo puede crear cálculos renales y trastornos gastrointestinales (diarreas) si se toma demasiada. Así que hay muy poco consenso en cual es la cantidad mínima recomendada. Podemos decir que ronda, según la edad, entre unos 40 y unos 70 mg diarios.

Entre sus beneficios tenemos que evita el envejecimiento prematuro, facilita la absorción de otras vitaminas y minerales, evita algunas enfermedades degenerativas, evita las enfermedades cardíacas… Se pensaba que la vitamina C refuerza el sistema inmune y previene la gripe, pero algunas investigaciones desmienten esta teoría.

Es tan importante que varios Premios Nobel fueron entregados a los investigadores que determinaron su estructura (W. Haworth y P. Karrer) y sus funciones biológicas (A. von Szent-Györgyi).

Los principales alimentos que contienen vitamina C son las  frutas (fresas, papaya, kiwi, naranja) y verduras (el pimiento, el brócoli, la col rizada).

Para fabricar un zumo de concentrado se parte de un concentrado de zumo que se obtiene por evaporación de gran parte del agua del zumo que posteriormente se refrigera o congela. Después se reconstituye el producto añadiendo agua. La legislación permite que se añadan sustancias aromatizantes y vitaminas que provengan de zumos. También se admite la adición de azúcar hasta un máximo de 15 g/L. Deben indicar en su etiqueta «zumo a base de concentrado«.

El zumo de naranjas exprimidas utiliza como materia prima el propio zumo, y no recurre a concentrados ni se somete a evaporación alguna.

Dependiendo del tratamiento térmico al que han sido sometidos, ambos tipos de zumos pueden ser refrigerados o ambiente (no requieren frío). Los refrigerados sólo han sufrido pasteurización, por lo que han de conservarse en el frigorífico hasta su consumo. Los ambiente han recibido un tratamiento térmico más intenso, UHT, que garantiza su esterilización y consigue que el envase no requiera frío. Por tanto, «refrigerado» no es sinónimo de «zumo de naranjas exprimidas». El ambiente sólo debe permanecer en el frigorífico una vez abierto el envase. De este modo, mantiene sus propiedades entre 2 y 6 días después de abierto.

La normativa obliga a un mínimo de 20 mg/L (o p.p.m.) de vitamina C en los zumos de naranja. Además se imponen límites para su utilización con fines antioxidantes en los productos alimentarios. Legalmente el fabricante debe indicar en el envase los aditivos usados con su nombre-número y clasificados por categorías (antioxidante en nuestro caso).

Lo malo de esta vitamina es que es una de las que se oxida (se estropea) más fácilmente, aunque cuanto menos contacto con el oxígeno y luz solar tenga este compuesto menor será la oxidación, de ahí que se envase al vacío y en recipientes opacos. Así que cuando nos dicen “tómate el zumo que se le va la vitamina” no es que literalmente se vaya, sigue estando en el vaso, pero oxidada. Será gracias a esta oxidación que podremos encontrar la cantidad de vitamina C en los zumos.

La oxidación-reducción (redox) una reacción química en la que existe una transferencia de electrones que modifica el estado de oxidación de los átomos. Un elemento capta electrones y se reduce, mientras otro los cede y se oxida.

La energía de activación de una reacción química es la energía mínima que se necesita para que se desencadene la reacción. En este caso, esa energía es muy pequeña, por lo que se produce en condiciones usuales de luz y temperatura. Pero si aumentamos la temperatura, la reacción ocurre más rápido. De ahí que si refrigeramos el zumo, su vitamina dura más tiempo. Pero tampoco hay que preocuparse en exceso, podemos beber tranquilos, ya que no ocurre rápidamente. Salvo que estemos en pleno verano aragonés, entonces mejor tomarlo enseguida.

Una valoración redox (también llamada volumetría o titulación) es una técnica analítica muy usada, que permite conocer la concentración de una disolución, basándose en una reacción redox entre un analito (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y la sustancia valorante. Para la determinación experimental se utilizan: buretas, matraces, vasos de precipitados, probetas, pipetas, etc.

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. El inconveniente es que 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.

Pero un resultado elevado podría no deberse sólo a este hecho, un equipo de farmacéuticos de la USC ha comprobado que los niveles de vitamina C de muchos zumos y refrescos son muy superiores a lo indicado por los fabricantes en las etiquetas. Algunas bebidas contienen niveles mucho más elevados que los especificados porque sólo aparece la cantidad de ácido ascórbico añadido, sin tener en cuenta el contenido natural de vitamina C de la naranja.

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

Nosotros valoramos el ácido ascórbico con Betadine (povisona yodada) como fuente de yodo, y utilizamos el propio color del yodo como indicador de que la reacción con la vitamina C había terminado. La reacción química puede observarse en el gráfico superior. Como desconocíamos la concentración de la disolución valorante, construimos una gráfica (izquierda) valorando disoluciones patrón hechas a partir de pastillas de Vitamina C compradas en farmacia, lo cual nos permitiría leer la concentración de analito presente a partir del volumen utilizado de valorante. Realizamos las medidas varias veces para poder minimizar los errores aleatorios.

Procedimos a comparar los valores de vitamina C para distintas marcas de zumos concentrados ambiente, valoramos también un zumo refrigerado, y el zumo natural recién exprimido, además de comprobar el efecto del tiempo sobre el ácido ascórbico y comprobar si el zumo de manzana presentaba esta vitamina.

CONCLUSIONES

Pudimos comprobar como el zumo de naranja natural, aunque con un alto contenido en vitamina C, no tiene más que algunos zumos comerciales, y desmitificamos que el ácido ascórbico se oxide rápidamente con el aire, ya que tras 20 horas el descenso en la cantidad de vitamina C, aunque notorio, era menos de lo esperado.

En algunas marcas, como el zumo DÍA, vemos que el etiquetado se corresponde con el contenido en vitamina C, pero en otros zumos, como Granini y Juver, el contenido varía notablemente. En el caso de Juver la diferencia es demasiado elevada como para que pueda deberse a simples errores sistemáticos. Confirmamos con esto los resultados de anteriores estudios sobre que algunas marcas estaban etiquetando mal sus zumos de naranja. El zumo de manzana no presentaba vitamina C (a pesar de haber encontrado alguna fuente en internet afirmando que sí tenía), lo cual concordaba con la información del envase, que no indicaba su presencia.

Comprobamos que este método resulta sencillo, barato y efectivo dentro de unos intervalos aceptables de error. De repetirlo, dada la dificultad de apreciar el punto donde la reacción ha acabado, utilizaríamos un indicador como el almidón, para ayudarnos a ver claramente cuando debemos detener la adición del valorante.

*Las fuentes de las imágenes utilizadas que no son propiedad de los alumnos están incluidas como enlace en cada imagen.

María Diz

Hablando de Ciencia