Los métodos instrumentales simplifican mucho los procedimientos aplicados al análisis de alimentos. Extienden las posibilidades de detección de analitos aún cuando se encuentran a muy bajas concentraciones. Sin embargo es importante aclarar que no todos los análisis pueden realizarse mediante éstos métodos.

Espectroscopia

            Los métodos espectroscópicos de análisis se basan en la medición de la radiación electromagnética emitida o absorbida por las soluciones que se van a analizar. Los métodos de absorción se basan en la disminución de la potencia de un haz de radiación electromagnética como consecuencia de su interacción con el analito.

 Espectros de absorción para el análisis cualitativo

            Un espectro de absorción es una gráfica de porcentaje de transmitancia, absorbancia, logaritmo de absorbancia de una solución problema en función de la longitud de onda o número de onda. Lo más práctico y común cuando se trabaja en la región visible es usar espectros de longitud de onda contra absorbancia.

            La siguiente gráfica es un ejemplo de un espectro de absorción para ión permanganato (similar al que se obtendrá en la próxima práctica) y el ión dicromato. Nótese como son diferentes.

            Este tipo de gráficas son muy útiles ya que cada compuesto tiene su propio espectro de absorción que lo hace diferente de los demás. Podemos decir que es la “huella digital” de cada compuesto. Los colorantes orgánicos usados en los alimentos (con amplia aplicación en bebidas pueden ser caracterizados mediante éste tipo de técnicas).

 Curva de calibración para el análisis cuantitativo

            Esta gráfica nos permite conocer la concentración de una solución problema midiendo su absorbancia e interpolando.

 Para obtenerla, primero se preparan una serie de soluciones de concentración conocida llamadas soluciones estándar. Se ajusta el espectrofotómetro a la longitud de onda en la que se presenta un máximo en el espectro de absorción (cuando no se desea elaborar el espectro de absorción, las normas oficiales mexicanas para análisis, indican la longitud de onda que se debe utilizar). Se ajusta el espectrofotómetro a 0% de T  y a 100% de T utilizando el estándar de 0 ppm también conocido como Blank. Posteriormente, se llena la cubeta con el siguiente solución estándar y se anota la absorbancia que presentó. Se desecha la solución y se llena la misma cubeta con el siguiente estándar y sucesivamente se van anotando las absorbancias que presentan todos los estándares. Finalmente se grafica concentración vs. absorbancia.

Espectroscopía de absorción atómica

El espectrofotómetro de absorción atómica es un equipo capaz de detectar iones metálicos a muy baja concentración (ppm o ppb). La muestra es inyectada a través de un tubo capilar y se combina con gases de combustión para generar una flama con iones libres generando energía radiante cuya intensidad es proporcional a su concentración en la muestra y que es detectada en un fototubo. Estos métodos tienen aplicación en el análisis minucioso de agua potable, verduras frescas o cualquier alimento que puede contener metales pesados en su constitución.

Potenciometría

Estos métodos se basan en la medición de la diferencia de potencial que se genera en una celda electrolítica registrado por la presencia de iones en solución. El pH (potencial hidrógeno se obtiene mediante esta técnica).

 Las muestras líquidas cuya coloración es tan intensa que hace imposible apreciar los cambios de tono de color mediante indicadores orgánicos como la fenolftaleína o anaranjado de metilo pueden ser analizadas mediante titulaciones potenciométricas.

Una titulación potenciométrica consiste en registrar los cambios de pH que ocurren al añadir solución titulante y se elabora una gráfica en cuyo eje de las ordenadas se registra el valor de pH y en las abcisas en valor de mL añadidos de solución titulante.

Por ejemplo, un jugo de uva puede ser titulado de esta manera para determinar su contenido de ácido tartárico sin tener la limitación del uso de indicadores orgánicos.

Refractometría

La refracción es un fenómeno que se produce cuando un rayo de luz pasa de un medio hacia otro de densidad diferente. La dirección del haz de luz cambia al pasar de un lado al otro de la superficie. Si el segundo medio es más denso que el primero, el rayo se volverá casi más perpendicular a la superficie divisora de los dos medios. El ángulo entre el rayo del primer medio y la perpendicular de la superficie divisora, se llama ángulo de incidencia, i, en tanto que el ángulo correspondiente en el segundo medio se le denomina ángulo de refracción, r. El seno de i y el seno de r son directamente proporcionales a las velocidades de la luz en los dos medios.

 

Índice de refracción

La proporción (sen i/sen r), se llama índice de refracción, n.

El índice de refracción tiene una amplia aplicabilidad en la industria de bebidas para controlar su calidad. Existe una relación directa entre el índice de refracción y el contenido de alcohol en soluciones, por lo que esta propiedad es usada para determinar la concentración de etanol en bebidas alcohólicas.

Las bebidas no alcohólicas como los jugos de frutas o bebidas similares también pueden ser analizadas mediante refractometría para determinar los grados brix (% de sacarosa) mediante la relación que existe entre el índice de refracción y los grados brix.

Los sólidos totales presentes en un puré de tomate pueden ser determinados mediante el refractómetro.

Polarimetría

            Al instrumento utilizado para detectar la actividad óptica y medir el número de grados de rotación del plano de polarización de la luz polarizada, se le llama polarímetro.

En la siguiente figura, se ilustran las partes principales, que incluye un polarizador, un tubo para contener las soluciones en la trayectoria de la luz, un analizador (en realidad es otro dispositivo polarizador) y una escala para medir los grados de rotación.

Como se indica en la figura del inciso a), cuando el polarizador y al analizador están “paralelos” entre sí, y el tubo no contiene ningún material ópticamente activo, la luz polarizada llega hasta el observador.

Con un polarímetro es posible determinar la cantidad de sacarosa que se encuentra presente en soluciones (como el jugo de caña) y es muy utilizado en los ingenios para las determinaciones de concentración de azúcar durante su proceso de obtención.

Cromatografía de gases

La amplia gama de aplicaciones que tiene éste método hace que sea uno de los más versátiles para el análisis de alimentos. Aditivos, pesticidas y vitaminas pueden ser determinados mediante métodos cromatográficos y éstos conforman una numerosa lista que sólo es una parte las sustancias que pueden ser analizadas de esta manera.

La cromatografía es un método físico de separación en el cual los componentes a separar se distribuyen entre 2 fases una de las cuales constituye

1.- Fase estacionaria (de gran área superficial)

 2.-Fase móvil  (fluido que pasa atreves o a lo largo de la fase estacionaria)

La fase estacionaria puede ser un sólido o liquido dispuesto sobre un sólido que actuó  como soporte de gran área superficial.

 La fase móvil es un fluido  (puede ser gas, liquido, o fluido supcritico que se usa como portador de la mezcla).