La identificación de los analitos que tratamos en nuestro trabajo (sacarina y ciclamato) de forma aislada o en mezclas (edulcorantes), se realiza generalmente por métodos cromatográficos en capa fína de celulosa, sílice o alúmina. Para su determinación se emplean procedimientos gravimétrícos, métodos volumétricos ácido-base y de precipitación, así como el empleo de técnicas cromatográfícas de gases y líquida de alta resolución, electroforesis o métodos electroquímicos y espectrofotométricos (espectrofotometría infraroja y ultravioleta), entre otros.
Un gran número de métodos espectrofotométricos empleados en esta determinación usan reactivos comunes como azul de etileno, naranja de acridina, ácido fenol-sulfúrico, cristal de violeta o ferroína.
Una alternativa de los métodos espectrofotométricos es la formación y extracción de compuestos de asociación iónica entre sacarina y ciclamato con las formas protonadas de colorantes básicos. De esta forma se pueden determinar estas especies con gran sensibilidad debido a las elevadas absortividades molares de los colorantes básicos integrados en el par iónico. También se emplea la extracción con fase sólida.
Aunque resultan muy útiles en la determinación, muchas de estas técnicas necesitan equipos muy costosos y pueden requerir mucho tiempo para realizar el análisis, mientras que otras pueden tener limitaciones con respecto a la sensibilidad u otros factores.
Antes de explicar los distintos métodos de determinación que acabamos de citar para nuestros analitos, aclararemos una serie de conceptos que se reflejarán después para cada caso en los ejemplos concretos:
El límite de detección (LDD) se define habitualmente como la cantidad o concentración mínima de sustancia que puede ser detectada con confianza por un método analítico determinado, pero no necesariamente cuantificada. Intuitivamente, sería la concentración mínima obtenida a partir de la medida de una muestra (que contiene el analito)que seríamos capaces de discriminar de la concentración obtenida a partir de la medida de un blanco, es decir, de una muestra sin analito.
El límite de cuantificación es la mínima cantidad o concentración de analito que se puede cuantificar con precisión y exactitud, de manera reproducible de acuerdo a una validación intra o interlaboratorio.
Tanto el límite de detección como el límite de cuantificación son criterio para evaluar la sensibilidad: capacidad para discriminar entre pequeñas diferencias de concentración del analito. Se evalúa mediante la sensibilidad de calibración, que es la pendiente de la curva de calibración a la concentración de interés.
La unidad de medida de la sensibilidad analítica es el inverso de la concentración de analito.
La unidad de medida de la sensibilidad analítica es el inverso de la concentración de analito.
La ecuación de la recta (recta de calibrado) se obtiene mediante calibración con disoluciones de concentración perfectamente conocida (disoluciones patrón) a partir de la medida de la señal analítica proporcionada por éstas. Los pares de valores concentración-señal se ajustan a una recta, a partir de la cual pueden obtenerse la concentración del analito en muestras desconocidas.
http://www2.ine.gob.mx/bioseguridad/descargas/1ertallermonitoreo_martha_rold.pdf
http://www.quimica.urv.es/quimio/general/lod.pdf
http://personal.telefonica.terra.es/web/farmasoftware/Pagina14.html
Una vez aclarados dichos conceptos, a continuación mostraremos los procedimientos más comunes para realizar nuestra determinación y los resultados obtenidos para cada caso:
DETERMINACIÓN DE POR ESPECTROFOTOMETRÍA (SACARINA)
Este método de determinación para la sacarina es un método rápido, sencillo, sensible y libre de interferencias generadas por iones comunes o ingredientes que normalmente se encuentran en los alimentos y pueden alterar nuestros resultados; que puede emplearse para determinaciones rutinarias. Por tanto, el uso de este sistema de determinación está ampliamente extendido y, de hecho, aparece establecido como método oficial de análisis según la AOAC, en combinación con la cromatografía.
Se basa en la bromación de la sacarina para formar el derivado N-bromo, que en la reacción con ioduro de potasio libera iodina, la cual tiñe la solución de color amarillo. Para aumentar la intensidad de este color, con el fin de facilitar la determinación, se puede añadir un surfactante que es el bromuro de trimetil amonio y que luego se extrae con alcohol.
Para el análisis espectrofotométrico se empleó un espectrofotómetro “Systronic 106”, y para la medición del pH se empleó un pHmetro “Systronic 331”.
Al realizar la determinación, el máximo de absorción se observó a 400nm; y las rectas de calibrado mostraron una buena linearidad en el rango de 1.5-15μg por cada 50 mL de disolución (0.03-3 ppm).
A continuación se muestra el espectro de absorción de solución coloreada:
La absorbancia molar y la sensibilidad determinadas por este método fueron 4.76x10 10 5 l mol -1 cm -1 y 3.8 × 10 -4 µg cm -2 respectivamente.
Estas características ópticas y otras, tales como la desviación estándar relativa, el coeficiente de correlación o la recta de regresión aparecen especificadas en la siguiente tabla:
*La recta de calibrado será: Y = 0.0520X + 0.0210
La reproducibilidad del método fue comprobada realizando seis réplicas del análisis en una solución que contenía 5 µg por cada 50 ml de sacarina, y la interferencia se estudió investigando el efecto de la adición de algunas especies interferentes comunes como ácido ascórbico, ácido cítrico, gelatina, bicarbonato sódico, glucosa, sacarosa o ácido benzoico, entre otras. La mayor parte de estas especies no interfirieron en el procedimiento, por eso podemos asegurar que es un método fiable.
Para asegurar la validez del método, se añadió una cantidad determinada de sacarina a varias mezclas libres de este analito, y se observó que los porcentajes de recuperación eran de un 95.8-98.4%. Estp demostró que se trata de un método exacto y preciso.
Este método aparece explicado con más detalle en el artículo siguiente:
http://www.ijpsonline.com/article.asp?issn=0250-474X;year=2006;volume=68;issue=6;spage=821;epage=823;aulast=Mathew
DETERMINACIÓN POR HPLC (SACARINA Y CICLAMATO)
Este método es uno de los más empleados para los analitos sacarina y ciclamato. Para la determinación por este sistema, las muestras pueden inyectarse en la columna directamente o después de un pretratamiento, pero en todos los casos deben realizarse previamente los procesos de extracción, limpieza y purificación con el fin de elminar interferencias.
Esta técnica de determinación se aplicará a distintas preparaciones que contienen edulcorantes:
Para las determinaciones de analitos en edulcorantes, la detección se realizaba generalmente a 254 nm. Sin embargo, la tendencia hoy en día cambió hacia el uso de longitudes de onda menores, entre 200-210nm, con el fin de mejorar la detección. Además, en los analitos que presentan una baja absorción de la luz UV (como el ciclamato), se han añadido otros métodos de detección, como la conductividad, la fotometría indirecta o la detección fluorométrica con el fin de aumentar la selectividad y sensibilidad de la determinación.
Los sistemas de detección se basan en la comparación de los tiempos de retención de la muestra que contiene el analito a analizar con los tiempos de retención estándar.
Para la sacarina:
La cuantificación de la sacarina por HPLC se realizó primero por detección UV a 254nm, pero los métodos de determinación más recientes han empleado longitudes de onda menores, de entre 233-235, 227-228, 214-217 y 200-210nm. Para la detección de la sacarina se ha usado también un detector de conductividad.
Para el ciclamato:
Dado que el ciclamato presenta una baja absorción de la luz UV, los métodos de HPLC para la determinación de este analito requieren sistemas de detección específicos, como la fotometría indirecta UV o la conductivdad.
El primer caso tiene la ventaja de ser aplicable a la instrumentación de la HPLC convencional sin ningún tipo de modificación. En esta técnica, la concentración fijada de luz UV absorbida se añade a la fase móvil. La absorbancia de esta fase móvil está monitorizada y los iones soluto pueden ser fácilmente detectados por el cambio de absorbancia (tanto positivo como negativo).
En la mayoría de los métodos fotométricos indirectos, los iones absorbidos por la UV son normalmente usados cuando son compatibles con las fuentes de luz UV, tales como deuterio, mercurio y lámparas de xenón usadas en HPLC. Sin embargo, el uso de tintes cromogénicos es raramente utilizado. Es posible que el principio de fotometría indirecta en conjunto con HPLC pueda ser también aplicado a una fase móvil que contiene un ión de absorción visible. La principal ventaja de usar la detección de luz visible es que incluyen un luz brillante emitida por diodos (LEDs), fotodiodos, CCDs y fibras plásticas ópticas, que pueden ser usadas para construir una unidad de detección por HPLC relativamente barata.
Para el ciclamato, en lo referente a esta fotometría UV indirecta, se han empleado métodos de detección a 267nm usando una fase móvil de toluenosulfonato, que presenta una buena absorción de la luz UV. En el segundo caso, los detectores de conductividad se basan en que los compuestos que coeluyen con el ciclamato no presentan ninguna respuesta electroquímica y, por tanto, no aparecen en el cromatograma.
Además de estos métodos, se puede emplear también la derivatización, que se debe realizar previamente al análisis. En el caso del ciclamato, este puede determinarse con detección UV a 314nm después de su conversión en diclorociclohexilamina, la cual se separa en una columna cormatográfica de fase reversa con una fase móvil de metanol y agua. La determinación también se puede llevar a cabo a 585nm, después de la derivatización del ciclamato a metil violeta.
Este compuesto es un indicador de ácido-base en soluciones acuosas y está basado en la observación de los cambios de color y en el rango de pH (4.2-6.3).
De esta forma, el ciclamato es fácilmente detectado en muestras inoculadas usando una fase móvil consistente en 30 μmol dm-3 de rojo de metilo y, como disolución amortiguadora se empleó una disolución tampón fosfato (pH= 7.0) de 0.02 mol dm-3. La temperatura de la columna empleada en esta determinación es de 23º C.
El límite de detección obtenido fue 0.14 mmol dm-3 y la desviación estándar relativa del pico máximo fue del 0.58% para una solución que contenía 5.0 mmol dm-3 de ciclamato. Este método fue exitosamente aplicado y las recuperaciones de ciclamato para éstos se sitúa en un rango del 93 al 99%.
Para más información: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10885077
** En este vídeo se puede ver el desarrollo del proceso de la cromatografía líquida de alta resolución y los aparatos empleados en él (HPLC):
http://www.youtube.com/watch?v=kz_egMtdnL4
DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL
1. DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL (CICLAMATO)
Para la determinación del ciclamato en jugos azucarados se puede aplicar una electroforesis capilar zonal (CZE) con detección ultravioleta (UV) indirecta a 254 nm, tal y como explicamos en la tarea anterior.
Para realizar la determinación, el ciclamato debe separarse de los demás componentes de la muestra por capilaridad mediante una columna con sílica-gel, con un electrolito que contiene benzoato de sodio (1mM) e hidróxido de amonio (10 mM) a un voltaje de -20 KV.
Este método se puede emplear también para la determinación del ácido sórbico, que se añade en muchos casos a estos jugos como conservante, y también para la de otros edulcorantes artificiales como el aspartamo. Sin embargo, la sacarina o la cafeína, a menudo presentes también en estas bebidas (como por ejemplo, en las bebidas de cola), no pueden ser determinadas cuantitativamente por este sistema.
A continuación se muestra el electroferograma (gráfico realizado con los resultados del análisis por electroforesis) obtenido de la separación de ciclamato, acesufalmo-K, aspartamo, alitamo y sacarina; empleando un electrolito de 10mM de benzoato de sodio y 1mM de meltiamonio:
Para más información se pueden consultar la siguente página:
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TG8-4007DNC-R&_user=2345338&_coverDate=06%2F02%2F1995&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1341014576&_rerunOrigin=google&_acct=C000057006&_version=1&_urlVersion=0&_userid=2345338&md5=71cd546373f939bce2793e43c000160
2. DETERMINACIÓN SIMULTÁNEA POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL (SACARINA Y CICLAMATO)
La electroforesis capilar zonal, además de emplearse para la determinación de ciclamato en edulcorantes, también se puede usar para determinación simultánea de aspartamo, sacarina, ciclamato y dulcina, lo cual se puede aplicar para bebidas de cola y tabletas. Las condiciones empleadas en dicha determinación se muestran en la siguiente tabla:
En este método de determinación, la electroforesis capilar se realiza con detección fotométrica indirecta, y el límite de detección para la mayor parte de los compuestos se encuentra en el rango de los nanogramos.
En este artículo aparece explicado con detalle el método de determinación que acabamos de exponer: http://www.chem.agilent.com/Library/applications/59631122.pdf
3. DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL COMBINADA CON EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA (CICLAMATO)
Otro método empleado para la determinación de ciclamato, en este caso en comidas que pueden contener edulcorantes (como pueden ser frutas en sirope o mermeladas), relacionado con los explicados anteriormente, es la electroforesis capilar zonal combinada con la extracción en fase sólida. En este caso se disuelve una muestra de 5-10 g en 0.1 mol/L de ácido clorhídrico, se homogeniza y se eleva hasta un volumen de 50mL. A continuación, la disolución obtenida pasará por diversos procesos con el fin de realizar la correcta preparación de la muestra para que esta pueda ser analizada por electroforesis capilar zonal. Estos procesos incluyen centrifugación, elución con metanol y adición a una solución de propionato sódico, y se pueden observar detallados en el artículo que se encuentra en la siguiente página: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TG8-4NCR97W-5&_user=10&_coverDate=06%2F22%2F2007&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1352899232&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=fbd50057e90ff47143a92eaffb371734
Para la electroforesis se emplea gel de sílice, y una solución amortiguadora de sorbato potásico (10 mmol/L y brumuro de trietilamonio (1mmol/L).
Para determinar el límite de detección y el máximo de absorción (longitud de onda que se empleará como referencia) se usa un detector UV. Dichos valores son 300 y 254 nm respectivamente.
Las rectas de calibrado para el ciclamato muestran una buena linearidad en el rango de 2-1000μg/mL, y los límites de detección dependen de la muestra empleada, pero se incluyen en un rango de 5-10μg/g.
El porcentaje de recuperación analizado a un nivel de 200μg/g para diversas muestras de frutas o mermeladas variba entre un 93.3% y un 108.3%, y la desviación estándar relativa era menos del 4.9%. Estos valores obtenidos en la determinación con electroforesis capilar zonal fueron muy similares a los obtenidos con HPLC.
DETERMINACION POR CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA (SACARINA)
La cromatografía en capa fina es una técnica con muchas ventajas ya que el sistema de bandeado se puede observar directamente, además su coste es mucho menor que el de la técnica de HPLC ya que no requiere mantenimiento de bombas ni detectores y el consumo de disolventes y estacionarios es mucho más económico.
Se utilizan medios de detección por fluorescencia para la determinación de la sacarina en bebidas educoradas, así como para la determinación de cafeína y benzoato de sodio.
Los reactivos empleados son azul Nilo, perclorato, acetonitrilo, meti letil cetona, acetato de amonio, benzoato de sodio, cafeína, sacarina, perclorato, y el ácido acético glacial, y los materiales son placas HPTLC, dos lámparas UV y una microjeringa calibrada.
El tiempo total requerido para este análisis es inferior a 3 h, y el procedimiento se puede ver con detalle en el siguiente artículo: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed067p428?cookieSet=1. Mostraremos un breve resumen:
Procedimiento:
Pesar 50 mg del Nile Blue en un matraz. Disolver y diluir hasta la marca con acetonitrilo.
Solución de pretratamiento: pipetear 2,5 mL de la disolución anterior y pasar a un vaso de precipitados de 800-ml, luego diluir hasta 600 ml con acetonitrilo, y agitar para homogenizar. Sumergir las placas de TCL en la solución pretratamiento durante 30 min. A continuación secar aplicando calor.
Preparar las soluciones estándar y de muestra
Desarrollo de la visualización:
Coger una de las placas y aplicar en ella una gota de las disoluciones estándar a un 1cm de distancia desde el borde de la placa. En un tiempo aproximado de 6 minutos los diferentes puntos que hemos hecho migrarán hacia arriba. Después de secar la placa con una pistola de calor, se pueden visualizar bajo una lámpara UV y en un cuarto oscuro, los tres puntos a diferentes alturas. Midiendo la distancia de migración podemos calcular el Rf
Para identificar cada cada componente de la mezcla estándar depositamos 1microlitro de cada una de las soluciones de las tres mezclas en otra placa siguiendo el mismo procedimiento. Después del desarrollo, cada componente puede identificarse en base al Rf.
En la imagen se muestran los resultados de esta separación y detección por fluorescencia de la sacarina, la cafeína y el benzoato en las mezclas (a la derecha) y en una muestra de refrescos (a la izquierda).
DETERMINACIÓN POR MÉTODO GRAVIMÉTRICO (SACARINA)
Este método para la determinación de sacarina en edulcorantes, establecido por la AOAC, es un método rápido, preciso y de bajo coste.
En un principio se basaba en la bromación en un medio alcalino (reacción de Hoffman) seguida de la precipitación de BaSO4(s) en una disolución de BaCl2; pero dado que este método presentaba una baja sensibilidad y era muy costoso, pronto fue sustituido por otros más precisos y exactos, basados en el empleo de secarinato de mercurio y nitrato de mercurio, que además no requieren de una preparación previa para eliminar interferencias.
Los mejores resultados obtenidos en esta última determinación (empleando nitrato de mercurio, http://jbcs.sbq.org.br/jbcs/JBCS%201993/Vol%2004(n02)/v4n2-05.pdf ) fueron obtenidos con un pH=2, y una desviación relativa de 4.3%.
DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA POR FORMACIÓN Y EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS DE ASOCIACIÓN IÓNICA CON COLORANTES BÁSICOS (SACARINA Y CICLAMATO)
Para realizar dicha determiación se emplearon disoluciones de sacarina y ciclamato de 1g/l preparadas a partir de sal sódica, y los colorantes básicos utilizados fueron el naranja de acridina (disolución acuosa de 0.001M) y el azul Nilo (0.003M)
Para medir la absorbancia y el registro de las curvas espectrales se utilizaron espectrofotómetros con cubetas de 1 cm, y las medidas de pH se realizaron con un medidor .
La parte experimental de esta determinación se puede ver con detalle en el artículo (http://digitum.um.es/xmlui/bitstream/10201/4409/1/Determinaci%C3%B3n%20espectrofotom%C3%A9trica%20de%20sacarina%20y%20ciclamato.pdf?sequence=1), por lo que nos centraremos básicamente en los resultados obtenidos por dicho método de determinación y en las conclusiones.
La absorbancia de la sacarina se mide a 492 nm utilizando como referencia una muestra sometida al mismo tratamiento pero sin sacarina, y la recta de calibrado se prepara con diferentes volúmenes de la disolución patrón de sacarina.
La absorbancia del ciclamato se mide a 632 nm del mismo modo que la sacarina: frente a un ensayo en blanco realizado en las mismas condiciones pero carente de ciclamato.
El método se basa en el hecho de que ambos analitos se encuentran en forma aniónica en medios neutros ó débilmente ácidos y son susceptibles de asociarse a colorantes básicos para formar compuestos de asociación iónica extraíbles en disolventes orgánicos. De esta forma, la determinación espectrofotométrica en la fase orgánica resulta muy sensible debido a la alta absortividad molar del colorante. Con un adecuado estudio de las condiciones experimentales y selección del extractante se puede lograr una buena selectividad.
Se probaron distintos colorantes básicos, encontrándose buenos resultados al emplear naranja de acridina para sacarina y azul Nilo para ciclamato.Sin embargo, no fue posible conseguir simultáneamente elevados porcentajes de extracción y bajos valores para el ensayo en blanco con el empleo de diversos disolventes orgánicos puros por lo que se recurrió al empleo de mezclas de ellos, y las que mejores resultados ofrecieron fueron las formadas por metil isobutil cetona (MIBC) y ciclohexanona (CH).
Finalmente se obtuvo que los extractos orgánicos presentan máximos de absorción a 492 nm para el par iónico sacarina-anaranjado de acridina y 632 nm para el par ciclamato-azul Nilo.
Además, se ha comprobado que, tanto en el caso de ciclamato como de sacarina, son suficientes tiempos de contacto de los reaccionantes de 30 segundos y agitación de 2 minutos para conseguir valores de absorbancia máximos y constantes.
Con respecto a las gráficas de calibrado, sensibilidad y precisión en las condiciones experimentales, se obtiene una linealidad entre la absorbancia y la concentración de sacarina de 0'5-5 µgml-1 en fase acuosa, una absortividad molar aparente de 7'6 x 104 lmol-1cm-1 y un índice de sensibilidad de Sandell de 2'7x10 -3 µgcm-2.
Para el caso del ciclamato se observa comportamiento lineal entre 2-30 µgml-1 en fase acuosa con una absortividad molar de 6'6 X 10 lmol-1cm-1, y un índice de sensibilidad de Sandell de 3´04x10-2 µgcm-2.
Las desviaciones estándar relativas obtenidas para 1´0 y 3'0 µgml-1 de sacarina (10determinaciones) fueron ±2'1 y±1´6%, y para 10 y 30 µgml-1 de ciclamato ±1´9 y ±1´5%, respectivamente.
La utilidad práctica de los métodos espectrofotométricos ha sido comprobada mediante su aplicación a la determinación de sacarina en edulcorantes artificiales y gomas masticables, y de ciclamato en edulcorantes artificiales en los que se encuentra mezclado con sacarina. En el caso de la determinación de sacarina en edulcorantes artificiales, tanto líquidos como en comprimidos, es posible la determinación directa por el procedimiento propuesto, mientras que en aquellas muestras donde simultáneamente se encuentran sacarina y ciclamato es necesaria una separación previa de la sacarina por extracción en medio ácido.
http://www2.ine.gob.mx/bioseguridad/descargas/1ertallermonitoreo_martha_rold.pdf
http://www.quimica.urv.es/quimio/general/lod.pdf
http://personal.telefonica.terra.es/web/farmasoftware/Pagina14.html
Una vez aclarados dichos conceptos, a continuación mostraremos los procedimientos más comunes para realizar nuestra determinación y los resultados obtenidos para cada caso:
DETERMINACIÓN DE POR ESPECTROFOTOMETRÍA (SACARINA)
Este método de determinación para la sacarina es un método rápido, sencillo, sensible y libre de interferencias generadas por iones comunes o ingredientes que normalmente se encuentran en los alimentos y pueden alterar nuestros resultados; que puede emplearse para determinaciones rutinarias. Por tanto, el uso de este sistema de determinación está ampliamente extendido y, de hecho, aparece establecido como método oficial de análisis según la AOAC, en combinación con la cromatografía.
Se basa en la bromación de la sacarina para formar el derivado N-bromo, que en la reacción con ioduro de potasio libera iodina, la cual tiñe la solución de color amarillo. Para aumentar la intensidad de este color, con el fin de facilitar la determinación, se puede añadir un surfactante que es el bromuro de trimetil amonio y que luego se extrae con alcohol.
Para el análisis espectrofotométrico se empleó un espectrofotómetro “Systronic 106”, y para la medición del pH se empleó un pHmetro “Systronic 331”.
Al realizar la determinación, el máximo de absorción se observó a 400nm; y las rectas de calibrado mostraron una buena linearidad en el rango de 1.5-15μg por cada 50 mL de disolución (0.03-3 ppm).
A continuación se muestra el espectro de absorción de solución coloreada:
La absorbancia molar y la sensibilidad determinadas por este método fueron 4.76x10 10 5 l mol -1 cm -1 y 3.8 × 10 -4 µg cm -2 respectivamente.
Estas características ópticas y otras, tales como la desviación estándar relativa, el coeficiente de correlación o la recta de regresión aparecen especificadas en la siguiente tabla:
*La recta de calibrado será: Y = 0.0520X + 0.0210
La reproducibilidad del método fue comprobada realizando seis réplicas del análisis en una solución que contenía 5 µg por cada 50 ml de sacarina, y la interferencia se estudió investigando el efecto de la adición de algunas especies interferentes comunes como ácido ascórbico, ácido cítrico, gelatina, bicarbonato sódico, glucosa, sacarosa o ácido benzoico, entre otras. La mayor parte de estas especies no interfirieron en el procedimiento, por eso podemos asegurar que es un método fiable.
Para asegurar la validez del método, se añadió una cantidad determinada de sacarina a varias mezclas libres de este analito, y se observó que los porcentajes de recuperación eran de un 95.8-98.4%. Estp demostró que se trata de un método exacto y preciso.
Este método aparece explicado con más detalle en el artículo siguiente:
http://www.ijpsonline.com/article.asp?issn=0250-474X;year=2006;volume=68;issue=6;spage=821;epage=823;aulast=Mathew
DETERMINACIÓN POR HPLC (SACARINA Y CICLAMATO)
Este método es uno de los más empleados para los analitos sacarina y ciclamato. Para la determinación por este sistema, las muestras pueden inyectarse en la columna directamente o después de un pretratamiento, pero en todos los casos deben realizarse previamente los procesos de extracción, limpieza y purificación con el fin de elminar interferencias.
Esta técnica de determinación se aplicará a distintas preparaciones que contienen edulcorantes:
- Concentrados de edulcorantes y edulcorantes en tabletas o en bebidas: en este caso, para su determinación, la muestra se diluye en agua o en fase móvil y se filtra en un filtro de membrana de un diámetro de poro de 0.45µm.
- Bebidas carbonatadas: en este caso primero se debe eliminar el gas usando un baño ultrasónico.
- Jugos de fruta y cócteles: requieren centrifugación y filtración para separar los sólidos o la materia insoluble.
- Yogures, siropes, caramelos, bebidas energéticas y alimentos sólidos: para su determinación deben extraerse con agua a 40ºC, homogeneizarse y filtrarse.
- Chocolates: en este caso se eliminan primero las grasas y después se extraen con agua caliente.
Para las determinaciones de analitos en edulcorantes, la detección se realizaba generalmente a 254 nm. Sin embargo, la tendencia hoy en día cambió hacia el uso de longitudes de onda menores, entre 200-210nm, con el fin de mejorar la detección. Además, en los analitos que presentan una baja absorción de la luz UV (como el ciclamato), se han añadido otros métodos de detección, como la conductividad, la fotometría indirecta o la detección fluorométrica con el fin de aumentar la selectividad y sensibilidad de la determinación.
Los sistemas de detección se basan en la comparación de los tiempos de retención de la muestra que contiene el analito a analizar con los tiempos de retención estándar.
Para la sacarina:
La cuantificación de la sacarina por HPLC se realizó primero por detección UV a 254nm, pero los métodos de determinación más recientes han empleado longitudes de onda menores, de entre 233-235, 227-228, 214-217 y 200-210nm. Para la detección de la sacarina se ha usado también un detector de conductividad.
Para el ciclamato:
Dado que el ciclamato presenta una baja absorción de la luz UV, los métodos de HPLC para la determinación de este analito requieren sistemas de detección específicos, como la fotometría indirecta UV o la conductivdad.
El primer caso tiene la ventaja de ser aplicable a la instrumentación de la HPLC convencional sin ningún tipo de modificación. En esta técnica, la concentración fijada de luz UV absorbida se añade a la fase móvil. La absorbancia de esta fase móvil está monitorizada y los iones soluto pueden ser fácilmente detectados por el cambio de absorbancia (tanto positivo como negativo).
En la mayoría de los métodos fotométricos indirectos, los iones absorbidos por la UV son normalmente usados cuando son compatibles con las fuentes de luz UV, tales como deuterio, mercurio y lámparas de xenón usadas en HPLC. Sin embargo, el uso de tintes cromogénicos es raramente utilizado. Es posible que el principio de fotometría indirecta en conjunto con HPLC pueda ser también aplicado a una fase móvil que contiene un ión de absorción visible. La principal ventaja de usar la detección de luz visible es que incluyen un luz brillante emitida por diodos (LEDs), fotodiodos, CCDs y fibras plásticas ópticas, que pueden ser usadas para construir una unidad de detección por HPLC relativamente barata.
Para el ciclamato, en lo referente a esta fotometría UV indirecta, se han empleado métodos de detección a 267nm usando una fase móvil de toluenosulfonato, que presenta una buena absorción de la luz UV. En el segundo caso, los detectores de conductividad se basan en que los compuestos que coeluyen con el ciclamato no presentan ninguna respuesta electroquímica y, por tanto, no aparecen en el cromatograma.
Además de estos métodos, se puede emplear también la derivatización, que se debe realizar previamente al análisis. En el caso del ciclamato, este puede determinarse con detección UV a 314nm después de su conversión en diclorociclohexilamina, la cual se separa en una columna cormatográfica de fase reversa con una fase móvil de metanol y agua. La determinación también se puede llevar a cabo a 585nm, después de la derivatización del ciclamato a metil violeta.
Por otra parte, el ciclamato se puede determinar también después de su oxidación a ciclohexilamina, la cual puede ser, o bien cuantificada por HPLC y detección UV; o bien convertida en un derivado fluorescente que se separa después en una columna cromatográfica de fase reversa usando como tampón acetonitrilo, y se cuantifica a 350-650nm de excitación y emisión, respectivamente.
Para más información se puede consultar el libro que aparece en la siguiente página: http://books.google.es/books?id=1c9dq_10r4IC&pg=PA531&lpg=PA531&dq=Food+analysis+by+HPLC+cyclamate&source=bl&ots=8FdqSbEqFx&sig=D_K-NhnebGUIpG2p7ldCrnPvAhg&hl=es&ei=m7TzS970FYvkmwOj5IilDQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCsQ6AEwAg#v=onepage&q=Food%20analysis%20by%20HPLC%20cyclamate&f=false
A continuación mostraremos algunos ejemplos concretos de determinación de sacarina y ciclamato por este método basado en la HPLC que hemos encontrado en diversos artículos:
1. DETERMINACIÓN POR HPLC COMBINADA CON ESPECTROMETRÍA DE MASAS (CICLAMATO)
Este método de determinación presenta una alta sensiblidad y especificidad, y es relativamente simple. Se basa en el empleo de la cromatografía de pares iónicos y en la ionzación por espectrometría de masas. La separación se realiza una columna C8 con una solución acuosa de aminometano a pH=4.5 como fase móvil. Para más información acerca del proceso de preparación se puede consultar el artículo de la siguiente página: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TF4-4HCMSPR-1&_user=10&_coverDate=01%2F12%2F2006&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1353251108&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=934b3314b35c4ce67121743f4242cd5d
Al realizar la determinación, el coeficiente de correlación de la curva de calibrado obtenida fue de 0.996, en un rango de 50-5000ng/mL. El límite de detección es de 5ng/mL y el límite de cuantificación es de 20ng/mL.
2. DETERMINACIÓN POR HPLC (CICLAMATO)
Se trata de un método rápido y simple que emplea fase reversa en HPLC combinada con fotometría indirecta visible (433nm). Para la determinación se emplea rojo de metilo, un colorante cromogénico que tiene un gran espectro de absorción UV/luz visible, con un pico máximo de absorción a los 433 nm, que fue usado para la separación cromatográfica. A continuación se muestra su espectro de absorción a diferentes ratios.
Para más información se puede consultar el libro que aparece en la siguiente página: http://books.google.es/books?id=1c9dq_10r4IC&pg=PA531&lpg=PA531&dq=Food+analysis+by+HPLC+cyclamate&source=bl&ots=8FdqSbEqFx&sig=D_K-NhnebGUIpG2p7ldCrnPvAhg&hl=es&ei=m7TzS970FYvkmwOj5IilDQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCsQ6AEwAg#v=onepage&q=Food%20analysis%20by%20HPLC%20cyclamate&f=false
A continuación mostraremos algunos ejemplos concretos de determinación de sacarina y ciclamato por este método basado en la HPLC que hemos encontrado en diversos artículos:
1. DETERMINACIÓN POR HPLC COMBINADA CON ESPECTROMETRÍA DE MASAS (CICLAMATO)
Este método de determinación presenta una alta sensiblidad y especificidad, y es relativamente simple. Se basa en el empleo de la cromatografía de pares iónicos y en la ionzación por espectrometría de masas. La separación se realiza una columna C8 con una solución acuosa de aminometano a pH=4.5 como fase móvil. Para más información acerca del proceso de preparación se puede consultar el artículo de la siguiente página: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TF4-4HCMSPR-1&_user=10&_coverDate=01%2F12%2F2006&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1353251108&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=934b3314b35c4ce67121743f4242cd5d
Al realizar la determinación, el coeficiente de correlación de la curva de calibrado obtenida fue de 0.996, en un rango de 50-5000ng/mL. El límite de detección es de 5ng/mL y el límite de cuantificación es de 20ng/mL.
2. DETERMINACIÓN POR HPLC (CICLAMATO)
Se trata de un método rápido y simple que emplea fase reversa en HPLC combinada con fotometría indirecta visible (433nm). Para la determinación se emplea rojo de metilo, un colorante cromogénico que tiene un gran espectro de absorción UV/luz visible, con un pico máximo de absorción a los 433 nm, que fue usado para la separación cromatográfica. A continuación se muestra su espectro de absorción a diferentes ratios.
Este compuesto es un indicador de ácido-base en soluciones acuosas y está basado en la observación de los cambios de color y en el rango de pH (4.2-6.3).
De esta forma, el ciclamato es fácilmente detectado en muestras inoculadas usando una fase móvil consistente en 30 μmol dm-3 de rojo de metilo y, como disolución amortiguadora se empleó una disolución tampón fosfato (pH= 7.0) de 0.02 mol dm-3. La temperatura de la columna empleada en esta determinación es de 23º C.
El límite de detección obtenido fue 0.14 mmol dm-3 y la desviación estándar relativa del pico máximo fue del 0.58% para una solución que contenía 5.0 mmol dm-3 de ciclamato. Este método fue exitosamente aplicado y las recuperaciones de ciclamato para éstos se sitúa en un rango del 93 al 99%.
Para más información: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10885077
** En este vídeo se puede ver el desarrollo del proceso de la cromatografía líquida de alta resolución y los aparatos empleados en él (HPLC):
http://www.youtube.com/watch?v=kz_egMtdnL4
DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL
1. DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL (CICLAMATO)
Para la determinación del ciclamato en jugos azucarados se puede aplicar una electroforesis capilar zonal (CZE) con detección ultravioleta (UV) indirecta a 254 nm, tal y como explicamos en la tarea anterior.
Para realizar la determinación, el ciclamato debe separarse de los demás componentes de la muestra por capilaridad mediante una columna con sílica-gel, con un electrolito que contiene benzoato de sodio (1mM) e hidróxido de amonio (10 mM) a un voltaje de -20 KV.
Este método se puede emplear también para la determinación del ácido sórbico, que se añade en muchos casos a estos jugos como conservante, y también para la de otros edulcorantes artificiales como el aspartamo. Sin embargo, la sacarina o la cafeína, a menudo presentes también en estas bebidas (como por ejemplo, en las bebidas de cola), no pueden ser determinadas cuantitativamente por este sistema.
A continuación se muestra el electroferograma (gráfico realizado con los resultados del análisis por electroforesis) obtenido de la separación de ciclamato, acesufalmo-K, aspartamo, alitamo y sacarina; empleando un electrolito de 10mM de benzoato de sodio y 1mM de meltiamonio:
Para más información se pueden consultar la siguente página:
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TG8-4007DNC-R&_user=2345338&_coverDate=06%2F02%2F1995&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1341014576&_rerunOrigin=google&_acct=C000057006&_version=1&_urlVersion=0&_userid=2345338&md5=71cd546373f939bce2793e43c000160
2. DETERMINACIÓN SIMULTÁNEA POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL (SACARINA Y CICLAMATO)
La electroforesis capilar zonal, además de emplearse para la determinación de ciclamato en edulcorantes, también se puede usar para determinación simultánea de aspartamo, sacarina, ciclamato y dulcina, lo cual se puede aplicar para bebidas de cola y tabletas. Las condiciones empleadas en dicha determinación se muestran en la siguiente tabla:
En este método de determinación, la electroforesis capilar se realiza con detección fotométrica indirecta, y el límite de detección para la mayor parte de los compuestos se encuentra en el rango de los nanogramos.
En este artículo aparece explicado con detalle el método de determinación que acabamos de exponer: http://www.chem.agilent.com/Library/applications/59631122.pdf
3. DETERMINACIÓN POR ELECTROFORESIS CAPILAR ZONAL COMBINADA CON EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA (CICLAMATO)
Otro método empleado para la determinación de ciclamato, en este caso en comidas que pueden contener edulcorantes (como pueden ser frutas en sirope o mermeladas), relacionado con los explicados anteriormente, es la electroforesis capilar zonal combinada con la extracción en fase sólida. En este caso se disuelve una muestra de 5-10 g en 0.1 mol/L de ácido clorhídrico, se homogeniza y se eleva hasta un volumen de 50mL. A continuación, la disolución obtenida pasará por diversos procesos con el fin de realizar la correcta preparación de la muestra para que esta pueda ser analizada por electroforesis capilar zonal. Estos procesos incluyen centrifugación, elución con metanol y adición a una solución de propionato sódico, y se pueden observar detallados en el artículo que se encuentra en la siguiente página: http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TG8-4NCR97W-5&_user=10&_coverDate=06%2F22%2F2007&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_searchStrId=1352899232&_rerunOrigin=google&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=fbd50057e90ff47143a92eaffb371734
Para la electroforesis se emplea gel de sílice, y una solución amortiguadora de sorbato potásico (10 mmol/L y brumuro de trietilamonio (1mmol/L).
Para determinar el límite de detección y el máximo de absorción (longitud de onda que se empleará como referencia) se usa un detector UV. Dichos valores son 300 y 254 nm respectivamente.
Las rectas de calibrado para el ciclamato muestran una buena linearidad en el rango de 2-1000μg/mL, y los límites de detección dependen de la muestra empleada, pero se incluyen en un rango de 5-10μg/g.
El porcentaje de recuperación analizado a un nivel de 200μg/g para diversas muestras de frutas o mermeladas variba entre un 93.3% y un 108.3%, y la desviación estándar relativa era menos del 4.9%. Estos valores obtenidos en la determinación con electroforesis capilar zonal fueron muy similares a los obtenidos con HPLC.
DETERMINACION POR CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA (SACARINA)
La cromatografía en capa fina es una técnica con muchas ventajas ya que el sistema de bandeado se puede observar directamente, además su coste es mucho menor que el de la técnica de HPLC ya que no requiere mantenimiento de bombas ni detectores y el consumo de disolventes y estacionarios es mucho más económico.
Se utilizan medios de detección por fluorescencia para la determinación de la sacarina en bebidas educoradas, así como para la determinación de cafeína y benzoato de sodio.
Los reactivos empleados son azul Nilo, perclorato, acetonitrilo, meti letil cetona, acetato de amonio, benzoato de sodio, cafeína, sacarina, perclorato, y el ácido acético glacial, y los materiales son placas HPTLC, dos lámparas UV y una microjeringa calibrada.
El tiempo total requerido para este análisis es inferior a 3 h, y el procedimiento se puede ver con detalle en el siguiente artículo: http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed067p428?cookieSet=1. Mostraremos un breve resumen:
Procedimiento:
Pesar 50 mg del Nile Blue en un matraz. Disolver y diluir hasta la marca con acetonitrilo.
Solución de pretratamiento: pipetear 2,5 mL de la disolución anterior y pasar a un vaso de precipitados de 800-ml, luego diluir hasta 600 ml con acetonitrilo, y agitar para homogenizar. Sumergir las placas de TCL en la solución pretratamiento durante 30 min. A continuación secar aplicando calor.
Preparar las soluciones estándar y de muestra
Desarrollo de la visualización:
Coger una de las placas y aplicar en ella una gota de las disoluciones estándar a un 1cm de distancia desde el borde de la placa. En un tiempo aproximado de 6 minutos los diferentes puntos que hemos hecho migrarán hacia arriba. Después de secar la placa con una pistola de calor, se pueden visualizar bajo una lámpara UV y en un cuarto oscuro, los tres puntos a diferentes alturas. Midiendo la distancia de migración podemos calcular el Rf
Para identificar cada cada componente de la mezcla estándar depositamos 1microlitro de cada una de las soluciones de las tres mezclas en otra placa siguiendo el mismo procedimiento. Después del desarrollo, cada componente puede identificarse en base al Rf.
En la imagen se muestran los resultados de esta separación y detección por fluorescencia de la sacarina, la cafeína y el benzoato en las mezclas (a la derecha) y en una muestra de refrescos (a la izquierda).
DETERMINACIÓN POR MÉTODO GRAVIMÉTRICO (SACARINA)
Este método para la determinación de sacarina en edulcorantes, establecido por la AOAC, es un método rápido, preciso y de bajo coste.
En un principio se basaba en la bromación en un medio alcalino (reacción de Hoffman) seguida de la precipitación de BaSO4(s) en una disolución de BaCl2; pero dado que este método presentaba una baja sensibilidad y era muy costoso, pronto fue sustituido por otros más precisos y exactos, basados en el empleo de secarinato de mercurio y nitrato de mercurio, que además no requieren de una preparación previa para eliminar interferencias.
Los mejores resultados obtenidos en esta última determinación (empleando nitrato de mercurio, http://jbcs.sbq.org.br/jbcs/JBCS%201993/Vol%2004(n02)/v4n2-05.pdf ) fueron obtenidos con un pH=2, y una desviación relativa de 4.3%.
DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA POR FORMACIÓN Y EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS DE ASOCIACIÓN IÓNICA CON COLORANTES BÁSICOS (SACARINA Y CICLAMATO)
Para realizar dicha determiación se emplearon disoluciones de sacarina y ciclamato de 1g/l preparadas a partir de sal sódica, y los colorantes básicos utilizados fueron el naranja de acridina (disolución acuosa de 0.001M) y el azul Nilo (0.003M)
Para medir la absorbancia y el registro de las curvas espectrales se utilizaron espectrofotómetros con cubetas de 1 cm, y las medidas de pH se realizaron con un medidor .
La parte experimental de esta determinación se puede ver con detalle en el artículo (http://digitum.um.es/xmlui/bitstream/10201/4409/1/Determinaci%C3%B3n%20espectrofotom%C3%A9trica%20de%20sacarina%20y%20ciclamato.pdf?sequence=1), por lo que nos centraremos básicamente en los resultados obtenidos por dicho método de determinación y en las conclusiones.
La absorbancia de la sacarina se mide a 492 nm utilizando como referencia una muestra sometida al mismo tratamiento pero sin sacarina, y la recta de calibrado se prepara con diferentes volúmenes de la disolución patrón de sacarina.
La absorbancia del ciclamato se mide a 632 nm del mismo modo que la sacarina: frente a un ensayo en blanco realizado en las mismas condiciones pero carente de ciclamato.
El método se basa en el hecho de que ambos analitos se encuentran en forma aniónica en medios neutros ó débilmente ácidos y son susceptibles de asociarse a colorantes básicos para formar compuestos de asociación iónica extraíbles en disolventes orgánicos. De esta forma, la determinación espectrofotométrica en la fase orgánica resulta muy sensible debido a la alta absortividad molar del colorante. Con un adecuado estudio de las condiciones experimentales y selección del extractante se puede lograr una buena selectividad.
Se probaron distintos colorantes básicos, encontrándose buenos resultados al emplear naranja de acridina para sacarina y azul Nilo para ciclamato.Sin embargo, no fue posible conseguir simultáneamente elevados porcentajes de extracción y bajos valores para el ensayo en blanco con el empleo de diversos disolventes orgánicos puros por lo que se recurrió al empleo de mezclas de ellos, y las que mejores resultados ofrecieron fueron las formadas por metil isobutil cetona (MIBC) y ciclohexanona (CH).
Finalmente se obtuvo que los extractos orgánicos presentan máximos de absorción a 492 nm para el par iónico sacarina-anaranjado de acridina y 632 nm para el par ciclamato-azul Nilo.
Además, se ha comprobado que, tanto en el caso de ciclamato como de sacarina, son suficientes tiempos de contacto de los reaccionantes de 30 segundos y agitación de 2 minutos para conseguir valores de absorbancia máximos y constantes.
Con respecto a las gráficas de calibrado, sensibilidad y precisión en las condiciones experimentales, se obtiene una linealidad entre la absorbancia y la concentración de sacarina de 0'5-5 µgml-1 en fase acuosa, una absortividad molar aparente de 7'6 x 104 lmol-1cm-1 y un índice de sensibilidad de Sandell de 2'7x10 -3 µgcm-2.
Para el caso del ciclamato se observa comportamiento lineal entre 2-30 µgml-1 en fase acuosa con una absortividad molar de 6'6 X 10 lmol-1cm-1, y un índice de sensibilidad de Sandell de 3´04x10-2 µgcm-2.
Las desviaciones estándar relativas obtenidas para 1´0 y 3'0 µgml-1 de sacarina (10determinaciones) fueron ±2'1 y±1´6%, y para 10 y 30 µgml-1 de ciclamato ±1´9 y ±1´5%, respectivamente.
La utilidad práctica de los métodos espectrofotométricos ha sido comprobada mediante su aplicación a la determinación de sacarina en edulcorantes artificiales y gomas masticables, y de ciclamato en edulcorantes artificiales en los que se encuentra mezclado con sacarina. En el caso de la determinación de sacarina en edulcorantes artificiales, tanto líquidos como en comprimidos, es posible la determinación directa por el procedimiento propuesto, mientras que en aquellas muestras donde simultáneamente se encuentran sacarina y ciclamato es necesaria una separación previa de la sacarina por extracción en medio ácido.
