Determinación de vitamina C en los alimentos por yodometría

La vitamina C o ácido ascórbico (C₆H₈O₆) es uno de los nutrientes esenciales en nuestra dieta. Además de ser indispensable para la prevención del escorbuto, una enfermedad grave que puede causar la muerte, esta sustancia representa un antioxidante potente capaz de protegernos contra el cáncer, le da un impulso a nuestro sistema inmune al protegernos de enfermedades infecciosas y hasta es capaz de prevenir las cataratas.

Todos estos beneficios, además de otros que no mencionamos, hacen que determinar la cantidad de vitamina C en diferentes alimentos sea de gran importancia. A pesar de que existen diferentes técnicas analíticas instrumentales muy precisas y rápidas, la determinación por medio de la volumetría redox sigue siendo uno de los métodos estándares más utilizados gracias a su bajo costo y fácil implementación.

A continuación, presentamos un protocolo para la determinación de ácido ascórbico por medio de la técnica de yodometría (también llamada yodimetría, iodometría o titulación yodométrica), una forma de volumetría redox directa que utiliza yodo molecular como agente titulante para la determinación de un agente reductor (en este caso el ácido ascórbico), utilizando almidón como indicador del punto final.

Fundamentos del método

¿Qué es la yodometría?

La yodometría es un tipo particular de volumetría redox. A su vez, la volumetría redox es una técnica que se basa en la reacción rápida y cuantitativa entre un agente oxidante y un agente reductor, pudiendo ser cualquiera de los dos el analito y cualquiera el titulante.

El agente titulante

En el caso de la yodometría, el agente titulante es una disolución de yodo molecular (I₂) de concentración conocida, el cual se ha solubilizado en l forma del ion triyoduro (I₃^–). Esto se logra por medio de la reacción del yodo con iones yoduro, lo que aumenta su solubilidad en agua:

A pesar de que esta reacción facilita la disolución del yodo elemental en agua, el triyoduro generalmente se genera in situ por medio de la oxidación de iones yoduro utilizando yodato de potasio como agente oxidante, según la siguiente reacción:

Esta reacción se puede utilizar para generar triyoduro de manera cuantitativa para obtener así una disolución de concentración conocida de esta especie oxidante para utilizar como agente titulante del ácido ascórbico.

El analito – ácido ascórbico o vitamina C

El ácido ascórbico es un compuesto orgánico de fórmula molecular C₆H₈O₆. Su estructura se muestra en la siguiente figura:

Es compuesto es fácilmente oxidable gracias a la estructura que posee dos enoles vecinales que son fácilmente oxidables a las respectivas cetonas, incluso con agentes oxidantes leves.

La reacción de la titulación

Como toda volumetría, la yodometría se basa en una reacción química rápida que transcurre de manera cuantitativa. Esto quiere decir que la reacción progresa hasta completarse, consumiendo completamente todo el reactivo limitante, lo que permite lleva a cabo cálculos estequiométricos exactos.

En el caso del presente experimento, el agente oxidante es el yodo, el cual se encuentra en la disolución en forma de triyoduro, como se mencionó anteriormente. La semirreacción de reducción del yodo es:

Por su parte, el analito es el ácido ascórbico, el cual se oxida a ácido dehidroascórbico por medio de la oxidación de dos de sus grupos hidroxilo y liberando dos electrones y dos protones, como se muestra a continuación:

Entonces, la reacción global de la titulación vendría siendo:

Funcionamiento del indicador

Como en toda titulación, se debe tener alguna forma de detectar el punto final de la misma. Para esto, se suelen utilizar indicadores, los cuales son sustancias químicas que reaccionan con el exceso de titulante o que sufren algún otro cambio observable al alcanzar el punto de equivalencia. En el caso de las yodometrías, el indicador consiste en una disolución de almidón. Este compuesto forma un complejo con los iones triyoduro que posee un color azul oscuro muy intenso, casi negro.

Durante la titulación, el triyoduro agregado desde la bureta reacciona con el analito transformándose en yoduro, evitando así la formación del complejo coloreado con el almidón. Sin embargo, al alcanzar el punto de equivalencia y consumir todo el ácido ascórbico presente, la siguiente gota de titulante tendrá un exceso de triyoduro que no se reducirá a yoduro, por lo que inmediatamente se formará el complejo negro dando un cambio de color dramático a la disolución.

Materiales y reactivos

Para la determinación de vitamina C en los alimentos utilizando la titulación con yodo se requieren los siguientes reactivos:

• Yodato de potasio (KIO₃)
• Yoduro de potasio (KI)
• Ácido sulfúrico 1 M
• Almidón
• Muestras de alimentos. Estas pueden ser jugos de frutas cítricas, vegetales, pulpa de fruta, etc.

Además de los reactivos, también se necesitan los siguientes materiales e instrumentos de laboratorio:

• Fiolas o matraces Erlenmeyer de 250 mL.
• Balones aforados de 100 mL, 200 mL y 500 mL.
• Pipetas volumétricas de 10mL y 20 mL.
• Pipeta graduada de 50 mL.
• Vasos de precipitado de 500 mL y 100 mL.
• Bureta de 25 mL.
• Mortero de porcelana.
• Embudo de vidrio.
• Papel de filtro.
• Pesasustancias.
• Balanza analítica.
• Plancha de calentamiento.

Protocolo de titulación de ácido ascórbico por yodometría

Preparación del agente titulante (I₂ 0,01 M)

Se prepararán 500 mL de disolución de triyoduro de potasio 0,005 M como sigue:

1. Pesar 7 g de yoduro de potasio y transferirlos a un beaker o vaso de precipitado de 500mL que contenga 200mL de agua desionizada. Agitar hasta disolver completamente.
2. Utilizando una pipeta graduada, transferir al beaker anterior 100 mL de ácido sulfúrico 1 M a la disolución anterior y agitar.
3. Pesar con exactitud 1,0700 g de yodato de potasio en un pesasustancias y transferirlos al mismo beaker, asegurando de arrastrar toda la sal con agua desionizada utilizando una piseta. Disolver completamente.
4. Transferir la disolución cuantitativamente a un balón aforado de 500 mL, asegurándose de enjuagar bien las paredes del beaker con agua desionizada repetidas veces.
5. Llenar el balón hasta la marca de aforo utilizando primero un vaso de precipitado y luego una piseta. Agitar, tapar con un tapón de vidrio y reservar.

NOTA: Para resultados más exactos, se recomienda estandarizar esta disolución antes de titular las muestras o después de ello. Esto se puede hacer, por ejemplo, valorando una disolución de vitamina C de concentración conocida.

Preparación del indicador

El indicador es una disolución de almidón al 0,25 % m/V. Esta se debe preparar poco antes de la titulación de la siguiente manera:

1. Pesar 0,25 g de almidón y se transfieren a un vaso de precipitado de 100 mL.
2. Se agregan, con una pipeta graduada, 50 mL de agua desionizada.
3. Se calienta hasta la ebullición sobre una plancha de calentamiento bajo agitación constante hasta disolver completamente.
4. Se deja enfriar y se reserva para su uso durante la titulación. Si se desea, se puede transferir a un recipiente cerrado para evitar su contaminación.

Preparación de las muestras a analizar

El presente protocolo se puede utilizar para determinar la concentración de vitamina C tanto en muestras de tabletas de vitamina C, jugos o extractos líquidos de frutas y otros vegetales, o también de muestras sólidas tales como pulpa de fruta, raíces, etcétera.

El proceso de preparación de la muestra varía según el caso. A continuación, se presenta el procedimiento para tres casos típicos:

Muestra de tabletas de vitamina C

1. Pesar una tableta de vitamina C, triturarla y transferirla a un vaso de precipitado de 200 mL.
2. Agregar 150 mL de agua y agitar hasta disolver completamente. Es esencial asegurarse de que no queden residuos en el fondo del beaker.
3. Llenar el balón aforado hasta la marca de aforo, tapar, revolver y reservar para su análisis en un lugar oscuro, ya que la vitamina C es sensible a la luz solar.
4. Transferir esta disolución cuantitativamente a un balón aforado de 200 mL, enjuagando con agua desionizada mediante una piseta. Asegúrese de no agregar demasiada agua durante el enjuague para evitar pasarse de 200mL

Muestra de jugo de fruta

Los jugos y extractos de fruta se pueden titular directamente sin llevar a cabo la dilución. Sin embargo, independientemente de que se trate de jugos naturales o industriales, se aconseja filtrar la disolución antes de titular, para evitar que cualquier resto de pulpa pueda obstruir las pipetas utilizadas durante el procedimiento experimental.

Muestras de fruta fresca o de pulpa de fruta

1. Cortar y pesar 100 g de pulpa de fruta y agregarlos a un mortero triturando enérgicamente.
2. Agregar porciones de 10 mL de agua desionizada mientras se tritura, decantando la disolución sobrenadante en un beaker de 100 mL pasándolo primero por un filtro.
3. Repetir el procedimiento anterior por lo menos 5 o 6 veces, asegurándose de triturar bien entre una y otra adición de agua desionizada.
4. Transferir el extracto filtrado a un balón aforado de 100 mL y llenar hasta la marca de aforo con agua desionizada haciendo uso de la piseta.

Procedimiento de la titulación

1. Transferir una alícuota de 10 mL de la muestra respectiva (preparada según los pasos anteriores) a una fiola de 250 mL utilizando una pipeta volumétrica.
2. Agregar 100 mL de agua desionizada y 1 mL del indicador de almidón.
3. Titular la alícuota con la disolución de triyoduro utilizando una bureta hasta que la disolución en la fiola cambie de color a un color azul oscuro, casi negro.
4. Tome nota del volumen de titulante gastado y repita el procedimiento 2 veces más para obtener así un volumen promedio de titulante.

Cálculos del contenido de ácido ascórbico en las muestras

Dado que la relación estequiométrica entre el titulante y el analito es de 1:1, en el punto de equivalencia podemos decir que los moles de ambos son iguales, es decir:

En la fórmula anterior se debe colocar el volumen del titulante en mL. Esta concentración puede transformarse a un porcentaje o a un contenido por unidad según el tipo de muestra que se trate, como se demuestra a continuación.

Muestra de tabletas de vitamina C

La concentración de la alícuota obtenida gracias a la titulación se puede convertir en la cantidad de vitamina C en la tableta tomando en cuenta que la misma se disolvió en un volumen total de 200 mL y que la masa molar del ácido ascórbico es de 176,12 g/mol:

Muestra de jugo de fruta

En este caso, la concentración molar de la vitamina C en el jugo es directamente la obtenida para la alícuota, así que la masa por cada 100 mL de jugo se puede obtener de la siguiente forma:

Esta fórmula da como resultado los gramos de vitamina C por cada 100 mL de jugo o extracto.

Muestras de fruta fresca o de pulpa de fruta

Al igual que en el caso de la tableta, en este caso se toma en cuenta que la vitamina C de los 100 g de pulpa está disuelta en 100 mL de disolución, de los cuales se tomaron las alícuotas para su análisis. Entonces, la concentración de vitamina C por cada 100 g de pulpa viene determinada por:

Si se desea transformar esta cantidad a gramos de vitamina C por cada unidad de una fruta, se debe multiplicar el resultado anterior por la masa total de pulpa de una unidad de fruta y dividir entre 100 g.

Referencias

Ikewuchi, C. J. (2011). Iodometric determination of the ascorbic acid (Vitamin c) content of some fruits consumed in a university community in Nigeria | Global Journal of Pure and Applied Sciences. Global Journal of Pure and Applied Sciences. https://www.ajol.info/index.php/gjpas/article/view/78733

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