Informe de Labortorio de Química Orgánica II: Separación de los Componentes de la Leche.

Escuela Superior Politécnica del Litoral. Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales Laboratorio de Química Orgánica II.Nombre: Carolina Sánchez Caicedo Profesor: Ing. Víctor Gastón Del Rosario Fecha: 31/07/2012 Paralelo: 1 Separación de los Componentes de la Leche 1. OBJETIVOS: • • • Conocer el método de separación de los componentes básicos de la leche Reconocer los distintos tipos de sustancias existentes en la leche (entera) Caracterizar los componentes de la leche (caseína, lctosa, azucares). 2. INTRODUCCION La leche que goza de mayor producción y distribución para el consumo humano es la que se obtiene de la vaca. La leche es una secreción nutritiva de color blanquecino opaco producida por las glándulas mamarias de las hembras de los mamíferos (incluidos los monotremas). Esta capacidad es una de las características que definen a los mamíferos. La principal función de la leche es la de nutrir a los hijos hasta que son capaces de digerir otros alimentos. Además cumple las funciones de proteger el tracto gastrointestinal de las crías contra patógenos, toxinas e inflamación y contribuye a la salud metabólica regulando los procesos de obtención de energía, en especial el metabolismo de la glucosa y la insulina. Es el único fluido que ingieren las crías de los mamíferos (del niño de pecho en el caso de los seres humanos) hasta el destete. La leche de los mamíferos domésticos forma parte de la alimentación humana corriente en la inmensa mayoría de las civilizaciones: de vaca, principalmente, pero también de oveja, cabra, yegua, camella, etc. La leche es la base de numerosos productos lácteos, como la mantequilla, el queso, el yogur, entre otros. Es muy frecuente el empleo de los derivados de la leche en las industrias agroalimentarias, químicas y farmacéuticas en productos como la leche condensada, leche en polvo, caseína o lactosa. La leche de vaca se utiliza también en la alimentación animal. Está compuesta principalmente por agua, iones (sal, minerales y calcio), hidratos de carbono (lactosa), materia grasa y proteínas. También se denomina "leche" al jugo de ciertas plantas o frutos: leche de coco, leche de soja, leche de arroz o leche de almendra. Sin embargo, para la definición científica, el término leche no aplica a los jugos de nueces. La leche de los mamíferos marinos, como por ejemplo las ballenas, es mucho más rica en grasas y nutrientes que la de los mamíferos terrestres. La leche contiene vitaminas (principalmente tiamina, riboflavina, ácido pantotéico y vitaminas A, D y K), minerales (calcio, potasio, sodio, fósforo y metales en pequeñas cantidades), proteínas (incluyendo todos los aminoácidos esenciales), carbohidratos (lactosa) y lípidos. Los únicos elementos importantes de los que carece la leche son el hierro y la vitamina C. Las proteínas se pueden clasificar de manera general en proteínas globulares y fibrosas. Las proteínas globulares son aquellas que tienden a agregarse en formas esferoidales y no establecen interacciones intermoleculares como son los puentes de hidrógeno (característicos de las proteínas fibrosas) siendo solubilizadas en suspensiones coloidales. En la leche hay tres clases de proteínas: caseína, lacto albúminas y lacto globulinas (todas globulares). La caseína es una proteína conjugada de la leche del tipo fosfoproteína que se separa de la leche por acidificación y forma una masa blanca. Las fosfoproteinas son un grupo de proteínas que están químicamente unidas a una sustancia que contiene ácido fosfórico. En la caseína la mayoría de los grupos fosfato están unidos por los grupos hidroxilo de los aminoácidos serina y treonina. La caseína en la leche se encuentra en forma de sal cálcica (caseinato cálcico). La caseína representa cerca del 77% al 82% de las proteínas presentes en la leche y el 2,7% en composición de la leche líquida. La caseína está formada por alpha(s1), alpha(s2)-caseína, ß-caseína, y kappacaseína formando una micela o unidad soluble. Ni la alfa ni la beta caseína son solubles en la leche, solas o combinadas. Si se añade la kappa caseína a las dos anteriores o a cada una de ellas por separado se forma un complejo de caseína que es solubilizado en forma de micela. Esta micela está estabilizada por la kappa caseína mientras que las alfa y beta son fosfoproteínas que precipitan en presencia de iones calcio. En lo que se refiere a los sólidos o materia seca, la composición porcentual mas comúnmente hallada es: • • • • • Lípidos: 3,5 a 4% Lactosa: 4,7% aproximadamente Sust. Nitrogenadas 3,5% (proteínas entre ellas) Minerales 0,8% MATERIALES Y REACTIVOS Reactivos utilizados. • • • • Acido acético 50% Leche Acido acético DCM (di-cloro-metano) • Acetona • Etanol Equipo de la práctica. • • • • • • • • • • Matraz Erlenmeyer 250 ml Agitador Pipeta Papel filtro Termómetro Probeta Vasos de precipitación Espátula Embudo Equipo de filtrado al vacio PROCEDIMIENTOS Separación de componentes: 1.- precipitación de grasa y caseína. • • • • • • Colocar en un matraz Erlenmeyer 100 ml de leche homogenizar. Pesar e introducir en baño maría a 40 0 C. Agregar 1 ml de acido acético 50 % cuando la sustancia haya llegado a los 40 0 C, apagar mechero. Agitar hasta obtener precipitado. Dejar enfriar y filtrar por gravedad, colocar un embudo con papel filtro y realizar el filtrado. Medir el volumen del filtrado. 2.- separación de lactosa. • • Colocar el suero obtenido en el procedimiento anterior en un vaso de precipitación 250 ml. Calentar a ebullición y evaporar hasta 20 ml, al calentar realizar en un vaso de precipitado de 250 ml y regular la llama del mechero que no esté tan oxigenada ya que podría derramarse o saltar la muestra si se calienta en exceso. Agregar 70 ml de etanol o etanol 95 %. Entibiar solución hasta aparición de coágulos gelatinosos. Filtrar por gravedad y colocar el filtrado en frasco tapado Colocar la solución en refrigeración por 24 horas. Filtrar solido por succión. Dejar secar y pesar lactosa. • • • • • • 3.- separación de grasa. • • • • • El sólido pesado en el procedimiento 1 colocarlo en un vaso de precipitación. Agregar 10 ml de acetona 10 ml DCM (diclorometano). Agitar y poner el sobrenadante en un Erlenmeyer, guardar solido. Evaporar el DCM hasta obtener aceite amarillento. 4.-separacion de caseína. • • • • • • • • Colocar el sólido de la separación de grasa en vaso de precipitación. Agregar 15 ml de acetona. Agitar y decantar. Filtrar por succión. Agitar con 20 ml de acetona, filtrar. Secar y pesar el filtrado. DATOS Tabla # 1: Datos experimentales inciso A. Precipitación Masa matraz (m1) Masa matraz + leche (m2) Masa papel filtro (m3) Masa matraz + grumos (m4) Masa papel filtro + sólido (m5) Volumen suero 108,87g 211,01g 2g 110,43g 18,12g 85mL Tabla # 2: Datos experimentales inciso A. Separación lactosa M asa papel filtro (m 1) M asa papel filtro + sólido (m 2) 1,98g 6,16g RESULTADOS Al final de la práctica todos los componentes se separaron satisfactoriamente. El componente más complicado de extraer fue la caseína, sin embargo, uno de los compañeros del grupo lo aisló siendo ésta el patrón para todo el laboratorio. Las cantidades de los componentes se detallan en los cálculos. Las caracterizaciones de la caseína y los azúcares se realizaron también observando modificaciones en cada una de las pruebas. OBSERVACIONES La práctica se realizo de manera ordenada, una practica muy extensa, el tiempo destinado para su realización no fue lo suficiente para la misma, a pesar de esto se realizo completa y con éxito, cumpliendo asi los objetivos propuestos. RECOMENDACIONES Recomiendo tener un cúmulo de paciencia al momento de aislar cada uno de los componentes ya que son numerosos y cada uno requiere una técnica distinta. También recomiendo filtrar más de una vez si es posible porque los componentes podrían quedar en la solución o disolvente con el que se trabaja. El grupo de laboratorio trabajó con dos ensayos por separado de modo que los resultados fueron mejores ya que si uno era erróneo el otro era entonces corregido. CONCLUSIONES Al final de la práctica se descubrió que se pueden obtener una amplia variedad subproductos que tiene su uso e importancia en varias ramas de la industria y la química. Ninguna de los componentes de la leche, debería ser menospreciado puesto que todos constituyen una emulsión compuesta de componentes orgánicos vitales. Se aprendió a caracterizar cada uno de ellos mediante reacciones simples que dan lugar a observaciones para diferenciar sus características y propiedades. BIBLIOGRAFIA • http://vvalenciaudc.tripod.com/Laco.htm ¿Cuáles son las clases de proteínas que contiene la leche? Hable de cada uno de ello Según la combinación y proporción de estos aminoácidos existen varios tipos de proteínas (Caseina, Beta-lactoglobulina Alfa-lactoalbúmina Lactoferrina, Lactoperoxidasa, Inmunoglobulinas, Lisozima) que tienen funciones especializadas, pero todas: - Protegen el recién nacido y a la glándula mamaria de las infecciones. - Intervienen en la formación de otros componentes de la leche como la lactosa y la grasa. • La caseína comprende varios tipos de moléculas que son la alfa-caseína, la betacaseína, la kappa-caseína y la gamma-caseína. Son partículas sólidas que permanecen en suspensión. En la leche de vaca es la proteína más abundante, constituyendo el 80% del total de sus proteínas. En la leche humana constituyen el 40%. En la leche humana no hay ni alfa ni gamma caseína. Cuando esta proteína se encuentra en un medio ácido o alcalino (limón, vinagre, etc.) se produce su desnaturalización, tiene lugar una reacción química que altera su estructura, y deja de ser soluble en agua lo que provoca que precipite en forma de grumos. De ellos se obtiene la ricotta. Cuando a la leche se añade cuajo o ácido láctico se forma el queso. La beta-lactoglobulina es una proteína que no se encuentra en la leche humana, pero si en la leche de vaca. Cuando se hierve la leche esta proteína forma parte de la capa de nata que aparece en la superficie. La alfa-lactoalbúmina es una proteína que favorece la unión de la glucosa con la galactosa para la síntesis la lactosa. Se encuentra tanto en la leche de vaca como en la humana. Forma parte de la capa de nata que aparece en la superficie de la leche hervida. La lactoferrina es una proteína de color rojo debido al hierro al que esta unida. Tiene una importante función defensiva antibacteriana y antifúngica ya que altera la pared de los microorganismos causando su muerte y además fija el hierro del medio quitándoselo a estos que ya carecen de el para su proliferación. Parece ser que también actúa protegiendo la glándula mamaria. Además de en la leche, se encuentra en la saliva, las secreciones vaginales y bronquiales, y en los gránulos de los neutrófilos -una de las clases de células blancas de la sangre-. En la leche de vaca es elevada en el calostro pero luego desciende mucho. En la leche materna es especialmente elevada en el calostro pero se mantiene a lo largo a lo largo de toda la lactancia. La lactoperoxidasa es una proteína casi inexistente en la leche humana, pero muy abundante en la saliva. También es muy abundante en la leche de vaca. Es una enzima con función defensiva que en presencia de agua oxigenada, procedente de los microorganismos o producida por otros enzimas, cataliza la formación de una serie de sustancias con gran poder antimicrobiano. Las inmunoglobulinas son proteínas que reconocen las estructuras extrañas al organismo, como las membranas de los microorganismos, y se unen a ellas permitiendo que sean destruidas por el sistema inmune. • • • • • Son muy abundantes en el calostro y menos en la leche. En los bebés estas inmunoglobulinas no se absorben sino que permanecen en el tubo digestivo para protegerlo frente a microorganismos patógenos. La lisozima es una proteína presente en la leche humana pero ausente de la leche de vaca. Su función es disolver la pared de los microorganismos patógenos. Actúa además potenciando la acción de los leucocitos. La lisozima y la lactoferrina se potencian mutuamente en su acción contra los agentes infecciosos. ¿Qué nombre reciben los hidratos de carbono que tiene la leche? La lactosa es un disacárido presente únicamente en leches, representando el principal y único glúcido. Sin embargo, se han identificado pequeñas cantidades de glucosa, galactosa, sacarosa, cerebrósidos y aminoazúcares derivados de la hexosamina. La lactosa se sintetiza en la glándula mamaria por un sistema enzimático en el que interviene la !-lactoalbúmina para después segregarse en la leche. Es un 15% menos edulcorante que la sacarosa y contribuye, junto con las sales, al sabor global del alimento. Hay ciertos sectores de la población (sobre todo de raza negra y mestizos latinoamericanos) que no toleran la leche debido a su contenido de lactosa. Esto se debe a que la mucosa del intestino delgado no sintetiza la lactasa que es la enzima que hidroliza el enlace glucosídico y separa el azúcar en glucosa y galactosa. ¿Cuál es la composición porcentual de sólidos (materia seca) más común en la leche? La leche es un líquido de composición compleja, se puede aceptar que está formada aproximadamente por un 87.5% de sólidos o materia seca total. En lo que se refiere a los sólidos o materia seca la composición porcentual mas comúnmente hallada es la siguiente: Materia grasa (lípidos): Lactosa: Sust. nitrogenadas: Minerales: 3.5% a 4.0% 4.7% (aprox.) 3.5% (proteínas entre ellos) 0.8% • ¿Cuál es la composición del primer precipitado obtenido en el proceso de separación de los componentes de la leche, al agregarle 1 ml de ácido acético al 50%? La leche se corta debido a la coagulacion de la proteina de leche (que se llama caseina) por la accion con un acido, en este caso el acetico. La leche contiene varios nutrientes pero no contiene ningun acido. El acido aparece cuando algunas bacterias que existen en el ambiente eentran en la leche y se alimentan del azucar que contiene (lactosa), como desecho de su metabolismo generan acido lactico, la presencia de acido da paso a la fermentacion (leche cortada) ¿Qué sustancias orgánicas intervienen en la separación de la grasa de la leche? Es la acetona y el dicloro metano ¿Cómo separamos la caseína? Se Coloca el sólido de la separación de grasa en vaso de precipitación y se agregan 15 ml de acetona, luego se agita y se decanta, se filtra por succión y se agita con 20 ml de acetona, se fitra y se seca.