Leeuwenhoek y el descubrimiento de los microorganismos

 

Alejandro Alfredo Aguirre Flores. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

     La realidad entendida como aquello que acontece de manera verdadera y demostrada termina siendo una verdad irrefutable ante lo que usted mi estimado lector, es capaz de palpar mediante sus sentidos en este mismo instante, puesto que existe (lo que es capaz de observar a simple vista)  en el macrocosmos; sin embargo para ciertos seres vivos que por su extrema pequeñez quedan fuera del alcance del ojo humano, el macrocosmos podría entenderse como un basto espacio lleno potenciales ecosistemas, por ejemplo en este mismo instante si comparamos el ombligo de una persona con el Archipiélago de Galápagos probablemente se encuentren en él más especies de microorganismos que de especies en “Las Islas Encantadas”; estos “seres” fueron denominados como MICROBIOS y partiendo desde su análisis epistemológico esta palabra es una derivación de dos vocablos griegos “mikro”, pequeño y “bio”, vida; entendiéndose por tanto como una pequeña, muy pequeña forma de vida no necesariamente simple como algunos autores mencionan y mucho menos poco importante; verlos no es posible si no mediante un instrumento óptico denominado “microscopio” y es gracias a este importante invento que el estudio de los microbios ha sido posible formando en sí mismo toda una rama de la biología moderna denominada MICROBIOLOGÍA.

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En torno a dicho invento, el microscopio compuesto, es un instrumento conformado por dos sistemas de lentes, el uno es denominado sistema de lentes ocular y el segundo sistema como objetivo. Actualmente existen diversos tipos de microscopios más avanzados tales como el electrónico de barrido mismo que siendo capaz de captar imágenes con mayor resolución a nivel tridimensional y con facilidades que permiten obtener imágenes en formatos aptos para distinto software, aunque actualmente los microscopios poseen una  amplia diversidad como muestra la red conceptual siguiente:

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De manera general el microscopio compuesto, por ser más asequible y práctico, para el estudio de la microbiología básica o general, permite un aumento suficiente para la apreciación de estructuras microcelulares, de forma análoga existe el microscopio monocular simple formado por un solo lente con radio de curvatura muy pequeño, en consecuencia, una  buena capacidad de aumento, dada su capacidad focal de corto alcance.Resultado de imagen para microscopio compuestoUna de las limitantes que presentó el monocular es que al estar acompañado de una sola lente de gran poder de convergencia según afirmó en 1970 el investigador Norberto J. Palleroni del Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California, Estados Unidos; los monoculares presentan condiciones de observación pobres y con capacidad de enfoque limitada, por lo que de apoco han empezado a ser considerados como obsoletos, en comparación con el microscopio compuesto capaz de superar estas limitantes mediante a combinación de distintas lentes de diferente poder de convergencia a fin de amplificar y esclarecer la nitidez de las muestras observadas, y es en este punto donde nace la pregunta ¿QUIÉN Y CÓMO HIZO NACER TAN IMPORTANTE INVENTO? Para contestar dicha interrogante es importante introducirnos en un contexto histórico en el cual un hombre brillante tuvo genialidad de observar por primera vez microrganismos, dicho hombre es Antoni van Leeuwenhoek  a continuación su historia.

La genialidad de la obra de Antonie Philips van Leeuwenhoek

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     Considerando las diversas vicisitudes antes mencionadas propias del microscopio monocular, los microbios fueron descubiertos con un dispositivo de este tipo y todo fue gracias al holandés Antonie van Leeuwenhoek, quien en pleno siglo XVII construyó sus propios microscopios rudimentarios dado su oficio de fabricante de lentes, utilizó su conocimiento para el diseño de diversas estructuras cristalinas de aumento, que resultaron ser muy eficientes para la época, el trabajo de Leeuwenhoek fue tan magnífico que sus observaciones marcaron un antes y un después en la ciencia del micromundo.

Nacido en Delft, Países Bajos, un 24 de octubre de 1632 fue sin duda el PRIMER ser humano en observar microorganismos (bacterias y protozoarios) cuyas descripciones constituyen una de las obras más notables de las ciencias biológicas, lastimosamente  su trabajo se vio imposibilitado de replicarse dada la dificultad de reproducir las lentes que inventó, algunos investigadores afirman que Leeuwenhoek fue egoísta al no difundir el modo de fabricación de sus lentes, otros como Palleroni defienden su proceder dada la tremenda dificultad de la época para la realización de múltiples dispositivos con las mismas características adicionalmente y considerando la cantidad de tiempo suponemos invirtió en su obra y en la ilustración que realizó de sus observaciones, quizás fueron condiciones que dificultaron la divulgación de sus métodos y técnicas.

Leeuwenhoek queda huérfano de padre (Philips Antonisz van Leeuwenhoek)  a los cinco años, posibilitando a su madre, Margaretha van den Berch, contraer un segundo matrimonio con un hábil pintor llamado Jacob Jansz Molijn, de quien posiblemente aprendió técnicas para la ilustración científica que desarrollará posteriormente.Actualmente es considerado como padre de la biología celular y microbiología. 

Se conoce que Antonie a los 16 años se trasladó hasta la ciudad Holandesa de Amsterdam donde aprendió el oficio de textilero desempeñándose como aprendiz de tratante de telas y finalmente desarrollando diversas tareas hasta llegar a puestos  como cajero y contable, según mencionan Víctor Moreno, María E. Ramírez, Cristian de la Oliva, Estrella Moreno. (2018). Su vida se vio rodeada de tragedias, por ejemplo en 1666 muere su esposa tras haber contraído matrimonio en 1654 con Bárbara de Mey, una de las hijas del dueño de la empresa textilera donde trabajó por seis años, cuatro de sus cinco hijos murieron siendo infantes finalmente en 1671 contrae un segundo matrimonio con Cornelia Swalmius, con quien no tuviera hijos y 23 años más tarde también falleciera.

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DELFT-HOLANDA

En 1669 se convirtió en agrimensor (antigua rama de la topografía que consistía en la medición de territorios, terrenos o superficies destinadas para la agricultura), su vida fue definitivamente multifascética ya que en 1679 desempeñó el puesto de inspector y control de calidad en vinos en su poblado, Delft de que nunca saliera, habiendo sido siempre un personaje notable de dicha ciudad.

ANÁLISIS DE LA OBRA DE ANTONIE VAN LEEUWENHOEK

Fuera de la ciudad que lo viera nacer, nada se hubiera sabido de este magnífico hombre de ciencia, si no es porque Leeuwenhoek tuvo una gran habilidad para el manejo de cristales ya que mientras fue fabricante de lentes aprendió el oficio de moler las defectuosas, factor que marcó un antes y un después en la biología; Antonie poseía una gran habilidad en el pulido de lentes pequeñísimas biconvexas; muchos autores mencionan que en realidad Antonie creo dichas lentes como respuesta a su aburrimiento, obviamente cosa que no se a desmentido ya que se conoce el momento exacto en el que Leeuwenhoek creó su microscopio, estas diminutas lentes fueron montadas sobre platinas de latón como muestra la imagen siguiente: 

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Pues bien y antes de fantasear con tan fabuloso dispositivo es importante mencionar que la relación de tamaño del mismo era tal que cabía en la palma de una mano, sin embargo éstas al sostenerse muy cerca del ojo humano, al observar a través de ellas se podía apreciar objetos que eran montados sobre la cabeza o soporte similar al de un alfiler, dichas lentes ampliaban las muestras hasta unas 300 veces el tamaño original de las muestras, consiguió de esta forma lentes de entre 70 a 250 aumentos; apreciemos por tanto el tamaño original del dispositivo.

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El único instrumento fabricado por el naturalista holandés cuya autenticidad está certificada con técnicas modernas. Este objeto único pasó 300 años en el fondo de un canal en Delft y terminó en las manos de un coleccionista gallego.

Este diminuto dispositivo definió con mayor claridad las muestras que cualquier otro microscopio de la época, muchos importantes investigadores han aclarado que este dispositivo debería ser clasificado como una lupa puesto que sigue el mismo principio de observación.

Se conoce que la técnica utilizada por Antoni era bastante compleja, principalmente porque el montaje de la muestra podía ser un verdadero dolor de cabeza, en el mejor de los casos, de ser sólida era sostenida por la punta de su dispositivo mientras que si fuera una muestra líquida la debía montar sobre una lámina de talco o vidrio. El mérito especial no radica en su habilidad con las lentes sino más bien su técnica de observación y todo lo registrado en ella. Todo ello se conoce gracias al biólogo investigador inglés Clifford Dobell (1886-1949), quien mencionó que la clave del método de observación de Leeuwenhoek reside en la iluminación del campo oscuro, fundamente utilizado hasta la actualidad en los microscopios binoculares y monoculares, dicha iluminación consistía en iluminar lateralmente los objetos dándoles contraste con un fondo oscuro. La iluminación normal consiste en poder observar los objetos oscuros contra un fondo más claro, sin embargo el método de Leeuwenhoek obedece al principio del campo oscuro efecto análogo al efecto Tyndall, de tal manera que objetos muy diminutos pueden verse mientras reflejen la luz.

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En 1668, realizó importantes descubrimientos en torno a la red de capilares propuesta por el Fisiólogo italiano Marcello Malpighi, ilustre personaje quien descubriese los glóbulos rojos de la sangre y demostrando que son estas células las responsables del color rojo característico de la sangre, esto no se podría haber logrado sin Leeuwenhoek quien realizó observaciones de los capilares de las orejas de los conejos y la membrana intersticial de una pata de una rana, hasta que en 1674 realizara la primera descripción de los glóbulos rojos de la sangre.

Con mérito de sobra, Antonie Van Leeuwenhoek es considerado el fundador de la MICROMETRÍA, ciencia que estudia y mide todo lo observable a través de una lente o microscopio; los investigadores César Urtubia Vicario & Joan Antó i Roca en su artículo titulado: En el 350 aniversario  del nacimiento de Antoni van Leeuwenhoek (y ll.) Su obra.; mencionan un interesante experimento realizado por Leeuwenhoek y con el explican por qué se le considera como padre de la micrometría también: 

Calculó primero la dimensión aproximada de una gota de agua, misma que intentó separar el equivalente a  su centésima parte y la introdujo en un tubo de vidrio transparente mismo que había sido calibrado en unas 25 a 30 gotas. Posteriormente colocó el tubo bajo su microscopio y contó los infusorios (protozoarios) presentes en cada de sus partes, la palabra infusorios actualmente es un término no científico y hoy en día se les da el nombre propio filogenético. Con este dato calculó el número total de microorganismos presentes en la muestra sentando de esta manera el principio moderno de “cámara de recuento” y allí demostrada su incursión en la micrometría.

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GOTA DE AGUA DE MAR AMPLIADA 25 VECES.

Posteriormente al experimento de la gota, observó el agua de lluvia y saliva humana, y en estas muestras encontró lo que llamaría animálculos o infusorios, mismos que actualmente se conocen como protozoos, algas  y bacterias.

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De esta manera descubrió que existen múltiples aplicaciones de la micrometría, otro experimento que realizó fue calcular el diámetro de un grano de arena gruesa como de 1/30 de pulgada, lo comparó con un grano de arena fino de aproximadamente 1/80 de pulgada y otro de 1/100 de pulgada ¿cuál fue la implicación biológica de este comparativo? pues enorme, dicha comparación permitió a futuro comprender la relación de tamaño entre estructuras inertes con bióticas, por ejemplo haciendo equivalencias descubrió que diámetro de un grano de arena fina con respecto a 2.5 veces el diámetro de un pelo de su barba determinó que el equivalente eran 600 de éstos en su peluca o barba.

Sus observaciones se remontan a la química, desde la cristalografía, Leeuwenhoek  fue el primero en afirmar que los cristales (de sal por ejemplo) vienen dados por un ordenamiento de átomos.

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Cristales de azúcar descritos por Leeuwenhoek.

Las observaciones continuaron y así en 1677 descubrió los ESPERMATOZOOS  de los insectos y espermatozoides de los humanos, se opuso rotundamente a la teoría de generación espontánea casi 150 años antes que Luis Pasteur, demostrando por ejemplo que animales como los gorgojos no surgían espontáneamente de los granos de trigo y arena sino que se desarrollaban a partir de huevos diminutos, examinó también plantas, tejidos musculares, polen, y describió tres tipos de bacterias; bacilos, cocos y espirilos.

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Observó también  la constitución de diversos mohos y la morfología de diversas especies de insectos como pulgas, moscas, garrapatas y escarabajos como muestra la ilustración siguiente:

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PULGA DE LEEUWENHOEK

Por otro lado realizó descripciones de observaciones correspondientes al aparato bucal  y ojos de abejas. Realizó comprobaciones de sus propias deducciones, después de los análisis capilares en las patas de las ranas, complementó sus observaciones con las colas de los renacuajos de las mismas. Se sabe por su obra que observó las diferentes formas que presentaban los espermatozoides de especie a especie y los comparó en morfología.

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ESPERMATOZOIDES

Realizó y analizó observaciones de células de fermento llegando así al límite de su ampliación de lentes observando así en 1680 levaduras, y cuatro años antes reportó observaciones de gérmenes (microbios) lo que hoy en día se conoce como bacterias, sin embargo y como se mencionó antes, jamás describió el cómo realizó la fabricación de sus lentes.

Por todas estas observaciones exactamente un año después de haber escrito una carta dirigida a la Royal Society se publican por primera vez sus observaciones en las afamadas Philosophical Transactions, revistas de gran renombre en Londres – Inglaterra. En ellas describe los “animálculos” que observó procedentes de una laguna cercana a Delft, seres que hoy en día se clasificarían como protistas. Un 9 de octubre de 1676 describe las observaciones realizadas en 1675 donde afirma haber tinturado el agua de azul lo que pone en manifiesto la necesidad de colorearlos para poder observarlos, principio utilizado hasta la actualidad en microbiología. Adicionalmente describió  comparaciones, movilidad y comportamiento de ciertos protozoarios, en unos de sus artículos menciona: 

“Descubrí más animálculos en el agua de lluvia, así como unos pocos que eran ligeramente más grandes; e imagino que diez centenares de miles de estos animálculos muy diminutos no tenían el tamaño de un grano de arena común. Si se compararan estos animalillos microscópicos con los gusanillos del queso (que podemos distinguir a simple vista cuando se mueven), yo establecería la proporción en los términos siguientes: el tamaño de una abeja respecto al de un cabello, pues la circunferencia de uno de estos pequeños animálculos no es tan grande como el espesor del pelo de un gusanillo”. Antonie Philips van Leeuwenhoek (1676).

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Un dato muy curioso es que pensó que el calor o la sensación picante del agua de pimienta era causada por alguno de estos animáculos o alguna estructura que así lo permitiera y evidentemente no encontró nada; dicha suposición no fue tan descabellada como se pensaría en la actualidad puesto que en uno de sus últimos artículos mencionó microorganismos presentes en agua de jengibre, vinagre, clavo de olor y nuez moscada a los que describió como anguilillas con movimientos tipo oscilaciones tal como las anguilas en el agua.

Finalmente la pregunta es: ¿Cuantos dispositivos creó leeuwenhoek?

En 1774, tras la muerte de María la única de los 5 hijos que tuvo, los microscopios fueron subastados, Van Setters (1933) concluye que Leeuwenhoek fabricó al menos QUINIENTOS SESENTA Y SEIS (566) dispositivos, y en otro recuento se afirma fueron 543 de las cuales 26 se fabricaron en plata. Existen autores que mencionan tan solo 419 dispositivos lo cierto es que en la actualidad tan solo se conoce de la existencia de 9 y se sabe que muchas de ellas constituían hasta 270 aumentos. De la fabricación de las mismas no se sabe mucho más que eran pulidas meticulosamente y que debieron haber sido fabricadas mediante una técnica de soplado. 

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Los microscopios simples conservados actualmente son seis constituidos en bronces entre los que destacan como propietarios el Museo de la Universidad de Utrecht y el Deutsches Museum de Munich, y otros tres más constituidos en plata uno de los mismos se puede observar en el Museo de Munich antes citado. Uno de los datos más asombrosos es que una de las lentes descubiertas no contiene ni un solo rayón propio de la pulidura del vidrio, puesto que solo en la actualidad mediante técnicas modernas se puede lograr semejante cometido, sin embargo si se han determinado la presencia burbujas en las lentes puesto que Antonie utilizó técnicas de soplado que demuestra su gran habilidad con las mismas su espesor variaba entre los 10-20mm de diámetro. Dadas las condiciones de su fabricación y considerando que el siglo XIX existía una escasa cantidad de microscopios de Leeuwenhoek, Jhon Mayal Jr. secretario de la Royal Microscopical Society, usando el microscopio en posesión de la Universidad de Utrecht realizó tres copias de él, una de ellas guardada en Oxford  y otras dos en Cambridge. 

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Imagen de diatomeas obtenida con una lente de Leeuwenhoek en el Museo de la Universidad de Utrecht. Las manchas oscuras las producen burbujas de aire en la lente. Fuente: Fig. 5 en “The microscope in the Dutch Republic: The shaping of discovery”, por Ruestow EG.

Trágicamente Antonie falleció un 26 de agosto de 1723 en su ciudad natal Delft a los 90 años, marcando así un ayer y un mañana en la ciencia microbiológica. El 31 de agosto fue enterrado en la Oude Kerk (Iglesia Vieja) de la ciudad; y quien continuará su legado posteriormente fuera Christiaan Huygens para su propia investigación sobre microscopía mejorando los dispositivos creados por Leeuwenhoek.

COMENTARIO DEL AUTOR:  la información existente sobre Leeuwenhoek difícilmente le hacen justicia a su labor, lastimosamente son muchos los artículos en los que he notado pesimismo, a mi juicio incomprensible, sobre lo que diversos autores consideran como EGOÍSMO o CELO, actitud que no es muy ajena de algunos científicos en la actualidad, sin embargo considero que Leeuwenhoek fue un microbiólogo e ilustrador naturalista nato, que ante las circunstancias propias de la época no podía darse el lujo de utilizar su tiempo para difundir sus métodos a detalle cuando ante sus ojos el mundo microscópico se mostraba amplio y lo suficientemente basto como para ser ignorado, tiempo que invirtió ilustrando y describiendo cada muestra que llegó a sus manos y plasmarlo en sus obras posteriormente publicadas, cosa que no puede ni DEBE ser INVISIBILIZADA por los autores que en su nombre tratamos de interpretar su trabajo, un trabajo asombroso pese a las dificultades de la época; los científicos NO ESTAMOS para emitir JUICIOS DE VALOR a razón del trabajo de grandes pioneros de las ciencias como lo fue Leeuwenhoek, los científicos estamos para construir positivamente los pilares del conocimiento, me atrevo a decir que nuestra actitud debe parecerse a un automóvil 4×4 todo terreno capaces de aportar y brillar con luz propia antes que criticar y opacar el trabajo de grandes mentes como la de Antoni van Leeuwenhoek.

Alejandro Aguirre F. 18/11/2018

https://youtu.be/g7dS0NBsORc 

REFERENCIAS:

  • César Urtubia Vicario & Joan Antó i Roca en su artículo titulado: En el 350 aniversario  del nacimiento de Antoni van Leeuwenhoek (y ll.) Su obra. Tomado de: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/754/En_el_350_aniversario_del_nacimiento_de_Anton_van_Leeuwenhoek_(II).pdf  
  • Norberto J. Palleroni.(1970) Principios Generales de Microbiología. Departamento de Bacteriología e Inmunología de la Universidad de California (Estados Unidos). Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico. Departamento de Asuntos Científicos. Secretaría General de la Organización de Estados Americanos. Washington, D.C. pp. 1-3.

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Materiales de Laboratorio. (PARTE VI. Núcleos, papel filtro, pesafiltros, cristalizadores y petris.)

Alejandro Alfredo Aguirre Flores. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

     Continuando con esta selección de materiales de uso cotidiano en operaciones básicas de laboratorio, es importante mencionar que en ocasiones el desconocimiento de los materiales más comunes o sencillos que existen en los laboratorios de química o biología puede afectar de forma notable la consecución del objetivo de algún procedimiento experimental, en esta sexta entrega nos concentramos en aquellos sencillos pero muy importantes materiales que ayudan a controlar procesos de índole variada pero frecuente,no  sin antes mencionarles que puedes encontrar mayor información sobre otros materiales y equipos en la siguiente categoría de este tu blog: Materiales y aparatos para laboratorio de química

Como se ha mencionado en anteriores ocasiones en los laboratorios normalmente se llevan a cabo operaciones como ebullición, cristalizaciones, precipitaciones y filtraciones, esta publicación tiene como finalidad dar a conocer la importancia de materiales como núcleos de ebullición, filtros, pesas de filtros, cristalizadores, y petris.

ESPERAMOS TUS COMENTARIOS, SUGERENCIAS O APORTES.

1.- NÚCLEOS DE EBULLICIÓN:

Estas diminutas esferas de cristal son utilizadas para controlar que el burbujeo producido cuando un líquido llega a su punto de ebullición; en ocasiones especialmente los estudiantes novatos obvian este pequeño dispositivo, y ponen en ebullición distintas sustancias, poniendo en grave peligro su integridad puesto que la sustancia a ebullir  puede ser algún solvente o reactivo capaz de reaccionar con el fuego del mechero de ser el caso pudiendo provocar un incendio o explosión. En torno al rendimiento en un proceso químico los núcleos de ebullición permiten prevenir pérdidas de reactivo o producto por efecto del burbujeo excesivo. Su uso es recomendado en vasos de precipitación, matraces, cápsulas, etc.

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En resumen querido maestro o alumno; use estas pequeñas esferitas para evitar ebulliciones violentas, sobresaltos, reflujos o sacudidas bruscas recuerde que un laboratorio la seguridad persona y a de los demás es el mejor rendimiento. De no poseerlos y previamente informando de los riesgos que puede ocasionar, puede utilizar sustitutos como trozos de porcelana o cerámica  (siempre y cuando no sea reactivo, es decir, debe ser inerte) ni interfiera con el rendimiento del proceso, de esta manera se puede lograr cierta homogeneidad en la mezcla o sustancia que ebulle.

TIP: 

En ocasiones resulta algo complejo conseguir este material o se pierden con mucha facilidad, con mi corta experiencia puedo compartirles algunas alternativas útiles, y consiste en extraer las pequeñas perlitas que vienen en los reguladores de chorro en las botellas de champagne, whisky o ron, normalmente suelen poseer dos o tres perlitas de vidrio dentro de sí y cumplen con la función de regular la salida del licor, existen también en las tapas de las mismas botellas; de no ser posible lo recomendado anteriormente, otra alternativa es que en su próximo viaje a una zona costera y camine en la arena de la playa y con un poco de suerte seguramente encontrará trocitos de cuarzos de cristal de diversos colores, ellos sirven también para esta finalidad, hasta ahora no me arrepentido de usarlos, finalmente otra alternativa son pequeñas esferas de imanes negros usados en bisutería  dependiendo de la reacción pueden serle de utilidad, recuerde que un químico y laboratorista tiene que ser un verdadero 4X4 todo terreno!

2.- PESAFILTROS.-

Son vasitos o cajitas de vidrio por lo general, aunque los hay en plástico  de igual manera, ligeros, con tapón esmerilado, en los cuales se guardan los filtros con los precipitados en ellos recogidos, principalmente sustancias higroscópicas a fin de que no absorban humedad del ambiente una vez que han sido desecados en la estufa. Pesado previamente un pesafiltros se deduce por diferencia el peso del contenido descartando el peso del papel filtro que por lo general se lo hace previamente a la filtración como tal. Sirven por tanto como medio auxiliar en la determinación de pesos de precipitados sólidos o cristalizados (un aliado ideal cuando se trata de controlar las condiciones de un precipitado sobre todo si es capaz de hidratarse en el ambiente como es el caso del NaOH).

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3.- PAPEL FILTRO.-

El papel filtro normalmente es expendido de forma circular y poroso elaborado en celulosa pura aunque suele venderse también como rollos o pliegos para se cortados cuando se requiere variar medidas de acuerdo a la finalidad, de todos modos permite el paso de líquidos reteniendo a los sólidos no disueltos o precipitados como si se tratase de un colador fino fundamentándose en la filtración por gravedad, apoyándose de un embudo.

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Existen los llamados filtros cuantitativos, los mismos que al ser incinerados dejan una cantidad conocida de cenizas y así (de ser de buena calidad) llegan a centésimas de miligramo, existen de varios diámetros y resultan ser altamente importantes cuando se desea trabajar con masas conocidas exactas, cuando se combina su uso con un embudo para formar un equipo de filtración existe un dobladillo especial para  mejorar el rendimiento del filtrado, como muestra la siguiente ilustración:

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4.- CRISTALIZADORES.- 

Vasos cilíndricos de vidrio con pico o sin el de muy poca altura similar a una caja petri pero en ocasiones con mayor capacidad y amplia superficie de base. Como su nombre lo indica, son utilizados para la cristalización de sustancias sólidas disueltas, mediante una mayor evaporación a temperatura ambiente. Los hay en diversos volúmenes y diámetros.

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5.- CAJAS PETRI.-

Las cajas petri son materiales de vidrio muy importantes en la microbiología y la química, está formada por una tapa y un platillo de vidrio o plástico con o sin división en el medio, de gran superficie estandarizadas entre 8-12 cm de diámetro, se utiliza en química como evaporadores y cristalizadores con la novedad de poseer tapa evitando así la muestra se queme, en microbiología estos dispositivos son importantísimos puesto que en ellos se colocan los medios de cultivo (agares) para que solidifiquen y puedan realizarse en ellos los cultivos microbiológicos.

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REFERENCIAS:

Ing. Carrillo Alfonso A. (1990). Materiales y aparatos para laboratorio de química. Gráficas Mediavilla Hnos. Quito-Ecuador

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Usos y Aplicaciones de los Compuestos Aromáticos en la industria de Alimentos

Lucía Jaramillo Cando. [1]

Lesly Espinoza Buitrón. [1]

Alejandro Aguirre F. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

INTRODUCCIÓN

Los hidrocarburos aromáticos son parte de la gran familia del Benceno, puesto que tienen por núcleo uno o más anillos bencénicos, al presentar una estructura cíclica insaturada por esta razón se les denomina también arenos así lo menciona (Claramount, y otros, 2013); y son precisamente dicha característica que confiere aromaticidad a este tipo de compuestos debido a un traslape efectivo entre sus electrones π (pi) puesto que la presencia del anillo bencénico hace que su molécula presente tres pares de electrones deslocalizados en un ciclo plano adicionalmente el cumplimiento de los principios de Hückel. En definitiva estas características confieren cierta reactividad a este tipo de compuestos en los que reside una gran estabilidad proveniente de la deslocalización electrónica existente que en muchos casos incita a la resonancia, dando lugar a que las nubes electrónicas se encuentre en una relativa mayor “comodidad” como resultado de sus repulsiones débiles que si estuvieran localizadas en tres enlaces π.

Entorno a la investigación se han tomado en cuenta múltiples compuestos aromáticos derivados del Benceno así como compuestos heterocíclicos aromáticos que se relacionan con la industria de alimentos y derivados; tomando como factor común la “degeneración” de orbitales (con la misma energía) que tiene lugar en el núcleo del anillo bencénico, a su vez la presente investigación relaciona los aspectos negativos que pueden tener respecto a la industria alimentaria en efecto, su relación con la salud humana.

DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

 

Aplicaciones del benceno

El benceno desde su descubrimiento por parte de Michael Faraday en 1825, tras lograr aislarlo desde una sustancia oleosa extraída de una lámpara común de queroseno y su posterior formulación (C6H6) demostrando que posee seis átomos de carbono equidistantes y equivalentes, propuesta por Eilhard Mitscherlich en 1834; el benceno es por sí mismo el principal representante de los compuestos orgánicos aromáticos (Wade, 2011).

Tiempo después fueron múltiples los estudios realizados entorno a su síntesis y presencia en la naturaleza, así Hoffman en 1845 lo aísla a partir de la hulla, levantando así un indicio de su presencia en el petróleo. Pero no fue hasta que el Nobel de Química Linus Pauling consiguiera encontrar el verdadero origen de su comportamiento, la resonancia o mesomería en la cual ambas estructuras de Kekulé se sobreponen.

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Ilustración 1 Comportamiento del anillo bencénico.

De manera general el benceno es utilizado en la fabricación de tintas, detergentes, explosivos, caucho, plásticos y fármacos. Sin embargo y a pesar de presentar riesgos para la salud ya que normalmente según la FDA posee en sus etiquetas frases tales como la R45 que menciona riesgo para la salud y causa de aparecimiento de cáncer y sus respectivas R48/23/24/25 que lo consideran como un compuesto del tipo tóxico capaz de representar riesgo de efectos graves para la salud en caso de exposición prolongada por inhalación, contacto con la piel e ingestión (Documentacion Ideam, 2003). Las industrias alimenticias en algunos países lo siguen utilizando como solvente para la extracción de esencias y concentrados a continuación algunos ejemplos.

Especias y condimentos-determinación de humedad en pimienta gorda. Método de prueba.

 

Según la publicación mexicana cuyo título original fue publicado como: Spices and condiments-determination of moisture content of all spice method of test (1988). Menciona al benceno como solvente indicado para la determinación de la humedad en pimienta gorda, lo importante del artículo radica en que no atenta contra la salud de los consumidores puesto que el método propuesto es únicamente para el análisis laboratorial de la pimienta mas no para su consumo inmediato.

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Ilustración 2 Pimienta Negra (gorda)

El método desarrollado por Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos de México menciona que el benceno por su punto de ebullición e insolubilidad en agua permite una adecuada destilación continua del agua presente en una muestra de 30 a 35 g de semillas de pimienta gorda en 75 a 100 cm3 de benceno, la investigación sugiere la ecuación siguiente para el cálculo de la humedad (Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos, 1988):

Donde:                                                   Humedad %=(A* ρ)/M*100

A= Volumen de agua (cm3)

ρ = Densidad del agua (g/cm3)

M= Peso de la muestra (g)

 

Benceno como contaminante de los alimentos, fuentes hídricas y agua potable

 

Por otra parte el benceno ha sido uno de los principales contaminantes del agua potable en comparación con otros compuestos según menciona (Echeverry, 2016), alimentos como café, pan comercial, agua potable y envasada, frutas, verduras, bebidas isotónicas, chicles, derivados cárnicos, alimentos con saborizantes, helados, yogurt e incluso cosméticos en todo el mundo han presentado trazas de benceno, que como se mencionó anteriormente es altamente tóxico, el origen de dicho mal puede deberse a malas prácticas de manufactura en las industrias no alimenticias, mismas que desechan sus aguar residuales sin un adecuado control de sustancias contaminando de esta manera los recursos hídricos, la norma técnica internacional establecida por la FDA menciona que no se excederá la cantidad de 1μg/l de agua caso contrario se considera como muestra contaminada y requiere tratamiento emergente, a su vez la OMS (Organización Mundial de la Salud) y la Agencia para la Protección del Medio Ambiente (EPA), clasifica al benceno como parte de la lista de compuestos emergentes en el tratamiento de aguas por su persistencia y sus efectos negativos para la salud humana así lo afirma (Barceló & López de Alda, 2010).

Benceno como producto residual en la síntesis de benzoatos presentes en alimentos

Alimentos tales como las salsas de tomate (Kétchup), sodas y aquellos que presenten benzoato de sodio o potasio en general pueden tener mayor incidencia de trazas de benceno, y aunque el benzoato puede parecer inofensivo las industrias alimenticias y químicas en general sintetizan este compuesto a partir del benceno, a su vez y al no existir un proceso ciento por ciento efectivo, nada puede frenar el aparecimiento de rachas de reactivo en los productos finales así lo afirma (Echeverry, 2016). A continuación la síntesis comúnmente utilizada para la formulación del benzoato sódico:

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Ilustración 3 Síntesis del Tolueno, Benzoato sódico y ácido benzoico. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_benzoico

En relación al tema la Administración de Alimentos y Drogas de los Estados Unidos (FDA) por sus siglas en inglés, menciona que las sales de benzoato al ser expuestas a la luz y al calor en presencia de vitamina C (común en ciertos alimentos tales como gaseosas y fármacos) al reaccionar pueden causar cantidades residuales de benceno, este factor entorno a la industria de bebidas ha sido muy criticado por que normalmente las bebidas gaseosas son transportadas en vehículos con exposición directa a la luz solar creando el factor adecuado para su transformación y en consecuencia convertirse en un factor nocivo para la salud de los consumidores (Echeverry, 2016).

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Ilustración 4 Las gaseosas carbonatadas, por factores de estabilidad presentan benzoatos de sodio y potasio que al reaccionar con la luz y el calor pueden formar rachas de benceno.

 

Aplicaciones de otros compuestos aromáticos

 

Uso de las Quinolinas e Isoquinolinas en la industria alimenticia

Las quinolinas e isoquinolinas con compuestos cíclicos en los que un anillo bencénico y uno de piridina se hallan fusionados y eso aplica también para su correspondiente catión quinazolinio; aunque el criterio de carácter aromático de Hückel predice aromaticidad en compuestos mono cíclicos se conoce que este tipo de compuestos conservan sus propiedades aromáticas así lo considera (Dep. Fquím. UNAM, 2015); es así como muchos de sus derivados son utilizados en múltiples sectores industriales tales como el actinoquinol utilizado en la fabricación de pantallas UV, benzoquinolina utilizada en la fabricación de desinfectantes, lotrifen que es un derivado de las quinolinas ampliamente usado como abortivo o el dimetisoquin potente anestésico y finalmente la papaverina en la fabricación de relajantes musculares.

 

Amarillo de quinoleína (E E104) o amarillo de quinolina

 

El amarillo de quinolina es un importante ingrediente sintético para la industria de alimentos como agente colorante entre sus aplicaciones más destacadas están:

 

  • Dulces de azúcar y golosinas.
  • Repostería de naranja, vainilla y chocolate.
  • Panadería.
  • Bebidas alcohólicas y no alcohólicas hidratantes, energizantes, bebidas electrolíticas.
  • Heladería.
  • Snacks y botanas.
  • Salsas y condimentos.
  • Bebidas Carbonatadas.
  • Quesos en polvo.
  • Frituras y otros.

Según afirma (Badui, 2013), el color de los alimentos es muy importante para el consumidor a razón de ser el primer contacto e impresión que tiene un potencial comprador en respuesta de lo que visualmente aprecia del producto, lo que es determinante para la aceptación o rechazo del mismo.

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Ilustración 5 Alimentos que contienen colorante E E104 (Amarillo de quinolina) Fuente: http://hablemosclaro.org/ingrepedia/amarillo-de-quinolina/#1502293691178-e5ac3059-a00b

La síntesis del compuesto parte del sulfonato 2-(2-quinolil)-1,3-indadiona, consiste principalmente de las sales sódicas de mezclas de sulfonatos, monosulfonatos, tiosulfonatos como agentes colorantes con la presencia de cloruro de sodio y/o sulfato de sodio como sustancias no colorantes.

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Ilustración 6 Estructura Química del Amarillo de Quinolina. Fuente: http://hablemosclaro.org/ingrepedia/amarillo-de-quinolina/

El amarillo de quinolina es empleado en la industria de alimentos como agente colorante, lastimosamente estudios han demostrado riesgos para la salud ante este aditamento alimenticio, a tal punto que según menciona (Pliskin, 2017) ha sido prohibido en muchos países tales como: Estados Unidos, Australia, Finlandia, Noruega y Austria; y en muchos se ha sugerido evitar su consumo. Esta sustancia es soluble en agua y dentro de las industrias de mayor tendencia a su utilización son las de fabricación de fideos y pastas; así como también en marcas como HARIBO que fabrican dulces y gomas del tipo masticable (gomitas) y con respecto a las bebidas lácteas en diversas cremas y postres, de las bebidas más populares en las que se puede ubicar dicho colorante está la gaseosa FANTA de Coca Cola Spring Company. Entre los daños para salud más notables están la hipersensibilidad a la sustancia o su intolerancia (Pliskin, 2017).

 

Aplicaciones de las pirazinas en los alimentos

 

La pirazina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico. Su molécula presenta una simetría con grupo puntual D2h. Es un sólido de apariencia cerosa o cristalina. Presenta un fuerte olor similar al de la piridina. Es volátil con vapor de agua (UDEA, 2010).

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Ilustración 7 Estructura de la Pirazina.

Las pirazinas normalmente son factores de control en la industria vinícola y su síntesis ha evolucionado de la siguiente manera:

  • Síntesis de Staedel-Rugheimer (1876): Reacción de 2-cloroacetofenona con amoniaco para obtener la 2- aminocetona, la cual se condensa para formar la dihidropirazidina, y se forma la aromaticidad por oxidación posterior.
  • Síntesis de Gutknecht (1879): Ciclización de α-aminocetonas, producidas por reducción de isonitroso cetonas, para obtenerse las dihidropirazinas. Estas son posteriormente deshidrogenadas con óxido de mercurio (I) o sulfato de cobre (II), e inclusive con oxígeno atmosférico: 34
  • Síntesis de Gastaldi (1921): Se requiere de (4-N-sulfonilamino)cianometil cetonas.

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Ilustración 8 Pirazinas en Alimentos Fuente: https://lanocheenvino.com/2017/03/28/que-son-las-pirazinas/

Las pirazinas actúan como descriptores aromáticos en ciertos alimentos como el pimiento verde, las mismas se distribuyen en diferentes alimentos y verduras (espárragos y arvejas), por otro lado, las pirazinas forman parte de las uvas blancas y tintas mismas que confieren notas olfativas al vino así lo afirma (Cabeller, 2018).

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Ilustración 9 Uvas Blancas (verdes) para la elaboración de vino blanco. Fuente: https://lanocheenvino.com/2017/03/28/que-son-las-pirazinas/

Según la autora la concentración de pirazinas disminuye a medida que madura la uva por lo que en ocasiones los niveles altos de esta molécula en el vino es asociado con la falta de maduración de las uvas; a su vez de encontrarse en este estado (muy concentrado) es indicador negativo en la calidad del vino.

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Ilustración 10 Pirazinas comunes en las uvas para vinos. Fuente: http://vinospasini.blogspot.com/2012/07/aromas-verdes-del-vino.html

Por esta razón la necesidad de exhaustivos controles en el viñedo antes y después de la cosecha en este proceso entra en juego el profesionalismo y experiencia del enólogo por encima del mismo agricultor, la dificultad radica en el momento de la cosecha, puesto que la madurez de la uva es un fenómeno asincrónico puesto que maduran en diferentes tiempos los racimos de una misma cepa, cada unidad (granos) del racimo madura de forma independiente y la pulpa, piel y semilla de los granos también es asincrónica razón por la cual es dificultoso determinar el momento óptimo de la cosecha.

Por los motivos expuestos en el párrafo anterior el momento de la cosecha es crucial para condicionar las características sensoriales del vino; factores externos como el clima, la temperatura ambiental durante el periodo de la maduración, agentes químicos presentes en insecticidas son principalmente los influencian de forma directa la concentración de pirazinas en las uvas. Por ejemplo entorno a la temperatura tenemos la siguiente relación: Las temperaturas bajas durante la maduración inducen a producir uvas con nieles mayores de pirazinas (maduración rápida incompleta, no natural o acelerada), las temperaturas cálidas a su vez generan uvas con menores niveles de pirazinas acompañado de tiempos óptimos de maduración.

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Ilustración 11 El uso de polarímetros es indispensable para la obtención de índices de refracción que permitan identificar la presencia de compuestos como la pirazina. Fuente: http://agriculturers.com/que-son-los-grados-brix/

Finalmente las técnicas de vinificación, menciona la autora, impactan también con la concentración de pirazinas en el producto final y entorno a su detección se considera bajo siempre y cuando existan de 2 a 8 ng/l para vinos blancos y de 2 a 16 ng/l en los tintos.

Presencia de la piridina en industria alimenticia

La piridina fue descubierta por Thomas Anderson en 1849 y su nombre proviene del vocablo griego Pyros que significa fuego, en efecto este líquido incoloro presenta una alta inflamabilidad y de forma natural puede identificarse como un aceite (incoloro) de olor desagradable al calentar huesos de animales, la forma natural más común de este compuesto es el NAD, vitaminas B3, B6, B12, etc; es allí donde radica su importancia en la industria alimenticia.

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Ilustración 12 Piridina, azabenceno o azina. Fuente: https://www.ecured.cu/Piridina

Su síntesis parte del alquitrán crudo y es utilizada como solvente en la producción de muchos productos, los más comunes en el sector alimenticio es la producción de condimentos y vitaminas utilizadas en suplementos alimenticios, así lo afirma (Seco, 2014), es importante mencionar que la forma pura de la piridina es mortal, cancerígena, capaz de producir infertilidad se la puede encontrar en especies vegetales como la Belladona (Atropa belladona).

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Ilustración 13 Ilustración Naturalista de la Belladona. 

De manera general la formación de piridina en los procesos industriales de los alimentos se asocia a toxicidad salvo los casos en los que se contribuya con el aroma y el sabor cuyos derivados no son tóxicos así lo afirma (Seco, 2014).

Muchos de los alimentos de consumo diario contienen aromatizantes como resultado de la adición de compuestos que contienen piridina y de forma análoga por la adición de productos naturales en el medio ambiente. Una de las formas más conocidas de esta sustancia como derivado es la PIRIDOXINA, esta sustancia es conocida comúnmente como Vitamina B6, nutriente esencial con propiedades beneficiosas para el metabolismo y sistema nervioso del cuerpo humano, estudios han demostrado que es capaz de estimular energéticamente a un individuo motivo por el cual es ingrediente principal en muchas suspensiones orales y jarabes para niños y demás suplementos alimenticios (B. Pavlov, 1970).

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Ilustración 14 Piridoxina (Vitamina B6)

Entre los valores más importantes en (mg/100g de muestra) de esta importante vitamina en alimentos podemos mencionar la siguiente lista:

  • Pistachos: 1.7mg.
  • Hígado de pavo: 1.0mg.
  • Atún: 0.9mg.
  • Semillas de girasol: 0.8mg.
  • Sésamo: 0.8mg.
  • Salmón: 0.6mg.
  • Maíz: 0.6mg.
  • Avellanas: 0.6mg.
  • Carne roja: 0.5mg.
  • Lentejas: 0.5mg.
  • Duraznos: 0.5mg.
  • Plátanos: 0.3mg.

 

Incidencia del ácido benzoico en industria alimenticia

El ácido benzoico pertenece al extenso grupo de los compuestos aromáticos y es por sí mismo uno de los compuestos orgánicos más utilizados en la industria alimenticia. Su uso más común es como conservante alimenticio, de forma natural el ácido benzoico puede obtenerse de arándanos, ciruelas, canela, frambuesas, clavos de olor entre otros.

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Ilustración 15 Estructura molecular del ácido benzoico.

Este compuestos tiene especial eficacia en alimentos del tipo ácido, la razón de su popularidad en la industria radica en su costo, puesto que no es elevado y resulta muy útil para controlar y frenar el aparecimiento y propagación de levaduras, bacterias (en casos muy específicos) y mohos (MILKSCI, 2003).

 

Sin embargo no todo es beneficio, uno de los principales problemas de este compuesto es su sabor astringente y de cierta forma desagradable, por otra parte presenta ciertos niveles de toxicidad, que aunque es relativamente baja pero mayor en comparación con otros conservantes, puede producir intolerancia a algunas personas, y por este motivo es que su control es muy importante.

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Ilustración 16 El ácido benzoico en la industria de alimentos es identificado como aditivo-conservante E210.

El Conservante E210 (Ácido Benzoico) es utilizado principalmente en el continente europeo como conservante en bebidas refrescantes (gaseosas carbonatadas) como sucede en España así lo afirma (MILKSCI, 2003); entorno a la misma industria de bebidas es utilizado en la fabricación de zumos; productos lácteos utilizados en repostería y galletería así mismo en la elaboración de conservas de vegetales tales como tomates (Cherrys especialmente), pepinillos o pimiento envasados en grandes recipientes para uso de grandes cadenas de restaurantes de consumo masivo; crustáceos frescos o congelados y derivados de pescado; margarinas, salsas (especialmente en su forma de benzoato de sodio o potasio (E211 y E212 respectivamente) como es el caso de la salsa de tomate (MILKSCI, 2003).

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Ilustración 17 Ácido benzoico en los alimentos.

El mencionado conservante industrial se obtiene de al menos 3 formas diferentes en la industrial según menciona (Aditivos Alimentarios, 2016)

  • Oxidación de Naftaleno de anhídrido ftálico con óxido de Vanadio.
  • Oxidación de la mezcla de Tolueno y ácido nítrico.
  • Hidrólisis del clorobenceno.

De forma adicional este conservante está siendo empleado en la fabricación de gelatinas, humus, champiñones, miel, aceitunas, caviar, mermeladas, bebidas de malta y energizantes polos de helado, tortillas de trigo y patatas, frutas en almíbar, alimentos pre cocidos, licores y salsas picantes.

La OMS considera como aceptable una ingestión de hasta 5 mg por Kg de peso corporal y día. Con la actual legislación española esté límite se puede superar, especialmente en el caso de los niños. Otras legislaciones europeas son más restrictivas. En Francia sólo se autoriza su uso en derivados de pescado, mientras que en Italia y Portugal está prohibido su uso en refrescos. La tendencia actual es no obstante a utilizarlo cada vez menos sustituyéndolo por otros conservantes de sabor neutro y menos tóxico, como los sorbatos. El ácido benzoico no tiene efectos acumulativos, ni es mutágeno o carcinógeno (MILKSCI, 2003).

 

Incidencia del benzaldehído (C6H5CHO) en industria alimenticia

El benzaldehído (C6H5CHO), figura como un compuesto orgánico aromático perteneciente a los aldehídos y cetonas, y aunque el presente documento no tiene por finalidad centrarse en aldehídos y cetonas puesto que se abordará en la siguiente unidad de estudio, se considera al benzaldehído un compuesto aromático de alta importancia en la industria de alimentos. El benzaldehído es un compuesto químico que pertenece al extenso grupo de aldehídos aromatizantes, que consiste en un anillo de benceno con un sustituyente aldehído así lo afirma (Gavira Vallejo, 2015). A nivel organoléptico es un líquido incoloro con variaciones hasta tonalidades amarillas (dependerá de su pureza), se identifica por un olor frutal potente a cerezas y almendras amargas.

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Ilustración 18 Benzaldehído, bencenal, fenilmetanal o aldehído benzoico.

En torno a sus propiedades químicas, el benzaldehído es ligeramente soluble en agua, miscible en alcohol y éter; se recomienda su almacenaje en envases cerrados en lugares frescos, ventilados y protegidos de la luz solar puesto que tiende a oxidarse rápidamente en presencia de aire por tanto es recomendable también su almacenaje en frascos ámbar.

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Ilustración 19  Semillas que contienen Benzaldehído de forma natural.

El método de obtención natural es desde las semillas de almendras, ciruelas, cerezas, duraznos, melocotones entre otros; estas semillas poseen cantidades significativas de amigdalinas [glucósido, molécula formada por una parte glucídica y una parte no glucídica (C20H27NO11)], cuando las amigdalinas se rompen por catálisis enzimática o por hidrólisis se obtienen dos tipos de azucares, un cianuro y un benzaldehído formando así benzaldehído de forma natural (Gavira Vallejo, 2015).

Según el autor a nivel industrial, el benzaldehído también puede obtenerse, entre otros métodos, a través de la oxidación del tolueno [hidrocarburo aromático (C6H5CH3)]

En la industria alimenticia, el benzaldehído se usa como aditivo alimentario, entendiendo un aditivo como toda sustancia o mezcla que no aporta valor nutricional y que es agregada en la mínima cantidad posible, para crear, modificar mantener o intensificar las propiedades organolépticas y sus condiciones de conservación.

Todos los productos empleados como aditivos alimentarios están altamente regulados para que su consumo no sea perjudicial para el ser humano.

Sea cual sea su origen, el benzaldehído, es un producto considerado peligroso por el CLP (clasificación, etiqueta y envasado de productos químicos), con la siguiente clasificación, ya que puede provocar reacciones alérgicas en la piel y reacciones en el hígado (no llega a categoría de mortal, mutagénico o cancerígeno), en la industria de alimentos se identifican las siguientes 4 especies numeradas:

  • H302: Nocivo en caso de ingestión
  • H319: Lesiones oculares graves o irritación ocular
  • H332: Nocivo en caso de inhalación
  • H335: Toxicidad específica en determinados órganos.

Y a pesar de ser considero peligroso, forma parte de determinado alimentos, como las piruletas.

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Ilustración 20 Piruletas de caramelo.

Uno de los organismos encargados de esta regulación es la FEMA (Flavors and Extract Manufacturing Assosiation), la cual clasifica el benzaldehído con el número FEMA 2127. Según esta asociación, el aldehído puede ser empleado para dar aroma a almendras amargas, azúcar quemado, cereza, pimientos asados y malta.

Para asegurarse que el consumo del benzaldehído no es peligroso para la salud humana, han establecido unos límites de ppm que los productos alimentarios finales no pueden sobrepasar A continuación la tabla de concentraciones límites en ppm para alimentos que contengan benzaldehído con la finalidad de asegurarse que el consumo del benzaldehído no es peligroso para la salud humana (Gavira Vallejo, 2015).

TIPOLOGÍA DE PRODUCTO PPM MÁXIMO AUTORIZADO
Bebidas no alcohólicas 36 ppm
Helados 42 ppm
Caramelos 120 ppm
Productos horneados 110 ppm
Gelatinas y pasteles 160 ppm
Chicles 840 ppm
Bebidas alcohólicas 60 ppm

 

Aplicación del estireno y poliestireno en el envasado de los alimentos

 

El poliestireno es un plástico versátil usado para fabricar una amplia variedad de productos de consumo. Se sabe que cerca del 50-60% de estireno producido a nivel industrial está destinado a la fabricación de envases de poliestireno para comestibles (Roque Marroquín, 2016).

Dado que es un plástico duro y sólido, se usa frecuentemente en productos que requieren transparencia, tales como envases de alimentos y equipos de laboratorio.

Cuando se combina con varios colorantes, aditivos y otros plásticos, el poliestireno se usa para hacer electrodomésticos, electrónicos, repuestos automotrices, juguetes, macetas y equipamiento para jardines, entre otros a su vez el poliestireno en espuma puede tener más de 95 % de aire.

(Roque Marroquín, 2016) Menciona en su artículo que dados los efectos nocivos para la salud del estireno reportados por el Programa Nacional de Toxicología y su reciente clasificación como “agente carcinógeno racionalmente anticipado” y conocido la factibilidad de la migración de monómeros de estireno a partir de los envases de alimentos hacia su contenido, se considera importante la determinación de esta sustancia como advertencia y prevención de futuros perjuicios contra la salud humana.

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Ilustración 21 Bandejillas fabricadas con poliestireno para el envasado de alimentos.

El envasado para el servicio de alimentos de poliestireno suele ser mejor aislante, mantiene los alimentos frescos por más tiempo y cuesta menos que las otras alternativas (Chemical Safety Facts, 2010).

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Ilustración 22 Polimerización del estireno.

Existen 2 clases de poliestirenos utilizados en industrias varias estos son:

  • poliestireno expandido (EPS)
  • poliestireno extruido (XPS)

Con respecto al estireno se puede decir que es la molécula de partida del polímero antes mencionado, el estireno (C8H8) también conocido como VINILBENCENO etenilbenceno, cinameno o feniletileno. Se utiliza en la fabricación de una amplia gama de polímeros (como el poliestireno) y elastómeros copolímeros, como el caucho de butadieno-estireno o el acrilonitrilo butadieno-estireno (ABS), que se obtienen mediante la copolimerización del estireno con 1,3-butadieno y acrilonitrilo.

El estireno se utiliza ampliamente en la producción de plásticos transparentes y se ve relacionado con la industria alimenticia porque se considera como contaminante de diferentes alimentos, como frutas, hortalizas, nueces, bebidas y carnes. (Chemical Safety Facts, 2010)

DISCUSIONES Y CONCLUSIONES

Como se ha demostrado los compuestos aromáticos tienen una amplia incidencia en la industria alimenticia, sea por estar presentes en la fabricación de múltiples alimentos así como en los procesos de envasado; la identificación de los mismos permite tener una mayor prevención entorno al consumo de alimentos que pueden estar relacionados a compuestos aromáticos tóxicos o persistentes y en lo que respecta a la formación académica del profesional químico de alimentos permite conocer de forma efectiva las múltiples fuentes de contaminación de alimentos lo que en definitiva aporta en el mejoramiento y aseguramiento de la calidad dentro de la industria garantizando alimentos inocuos para el consumo humano, por otra parte es recomendable la socialización tanto de la presencia, utilidad, beneficios y riesgos de los diversos compuestos aromáticos y derivados del benceno con la sociedad misma que se relaciona directamente con el patrón de consumo de los alimentos mencionados en el presente informe investigativo.

Bibliografía

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La Radiactividad, una herramienta para medir el tiempo

Alejandro Aguirre F. [1]

[1] Universidad Central del Ecuador-Fac. Ciencias Químicas-Química de Alimentos

TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS © Copyright 2018

El tiempo en definitiva se enmarca dentro de lo más ambiguo de la existencia humana, es de suponerse también sea una gran inconformidad del hombre, porque nunca será suficiente, tanto es que el hombre se ha concentrado en estudiar su transcurrir, se le ha brindado nombre, unidades físicas para conceder formalmente una dimensión existente para explicarlo y aun así la ciencia se encuentra en la tarea de intentar romper sus “límites” casi de una forma irracional buscando evitar lo inevitable. El tiempo ha tenido sin numero de definiciones, la física menciona que el tiempo es una dimensión que representa la sucesión de estados por los que atraviesa la materia y la energía; la definición física moderna menciona:

No hay espacio ni tiempo fuera del límite de tu universo; el tiempo ocurre inexorablemente.

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Hasta hace poco, el cálculo de miles de años en el pasado es decir, para  referirnos a espacios de tiempo pertenecientes a la prehistoria e incluso la historia, eran efectuados mediante cálculos esencialmente empíricos que se sostienen únicamente en la habilidad deductiva de los más experimentados paleontólogos. En la actualidad  y gracias a los estudios de la radiactividad, se puede calcular la edad de los fósiles y de los minerales.

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El nuevo método consiste en la velocidad de disgregación de los principales elementos radioactivos; en efecto, al determinarse el grado de transformación que uno de éstos elementos experimenta en el periodo de una determinada estructura geológica, es muy posible establecer con gran exactitud cuántos años han transcurrido desde la formación de dicha estructura.

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En concreto la transformación de los elementos radioactivos es una especie de reloj  cuyas radiaciones marcan el tiempo desde el instante en que ha nacido el universo.

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La ley que rige dichas transformaciones establece que en cada unidad de tiempo la relación de los átomos transformados respecto a los que permanecen invariables es constante.

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Si dN es el número de átomos transformados en el tiempo dt, se puede decir que la ecuación diferencial:

dN=L.N.dt

La cual expresa que la cantidad de dN es PROPORCIONAL al número de los átomos N, que aún no se han desintegrado.

L es la constante de desintegración, es decir, la fracción que se transforma en unidad de tiempo t. POsteriormente se integra la ecuación diferencial obteniendo al fin:

ssssss.png

Misma que nos permite obtener el número de los átomos N que aún están con su carda de radioacividad después del tiempo t.

Lo mismo se puede decir en relación con el peso: Nt expresa el peso de la sustancia que subsiste después del tiempo t, y No expresa el peso que existía en el origen.

En el caso del Radio, por ejemplo, L es igual a 1/2200 tomando como unidad de tiempo el año; lo que significa que en un año sobre 2200 átomos de Radio se desintegra UNO SOLO.

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La vida media de un átomo, refiriéndonos a la duración de su existencia media tomada en un grupo a partir de un instante cualquiera es la inversa de la constante L; por tanto la vida media del Radio es de 2200 años; esta vida media varía como orden de magnitud entre 1010 años para el Torio y 10-9 segundos para el Torio C`, osea entre límites enormemente grandes.

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   Los físicos por su parte hacen todavía una distinción entre “vida media” y el tiempo de reducción del valor medio, llamado PERIODO, durante el cual cierta masa de sustancia se desintegra por mitad para comprenderlo Trevisani propone en 1952 un buen ejemplo:

En el estudio estadístico de la mortalidad humana cuando se consideran v.g. mil individuos de la misma edad, supóngase de 20 años , estos 1000 individuos, a 45 años serán reducidos a la mitad, pero no se puede deducir de aquí que en media, de las 1000 personas vivirían  25 años, porque tal vida media se obtendrían sumando todos los tiempos vividos. Podemos ver que ambos conceptos son distintos. Una análoga diferencia entre vida media y período en los cuerpos radioactivos.

Para la sustancias radioactivas el período es: 0.693/L.

Sea noel número de átomos que existían en el instante de origen del tiempo; n el número de átomos que existen en el momento del cálculo.

Llamamos L a la constante de radioactividad, y t el tiempo:

Tenemos:

n = no*e-Lt

Siendo: n = 1/2 no, de donde ½ = e-Lt  o sea  t =  log 2 /L = 0.693/L.

Así para el Radio el período es aproximadamente de 1600 años.

Para el Radio podemos calcular la constante de desintegración porque se ha llegado a contar directamente el número  de partículas alfa (∝) emitidas por segundo.

En efecto, el número de átomos emitidos de Radio en un tramo es:

AAAAAA

En un segundo son emitidos por gramo 3.71*1010 partículas y luego L para el Radio:

awaw.png

Se deduce la existencia media tomando la inversa de este número y dividiéndolo por el número de segundos tomados en un año. Nos da el período de 1600 años respectivamente.

El tiempo necesario para que una sustancia radioactiva esté en un equilibrio con el elemento que la genera depende de la velocidad de transformación de una y otra sustancia. es decir la emanación Radón se encuentra en equilibrio con el Radio. Después de dos meses cuando se hace iniciar el proceso de generación: el Radio A engendrado de emanación está en completo equilibrio después de cinco días. Esto nos da la posibilidad de encontrar las distintas cantidades de materia radioactiva que se encuentra en otra.

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Es por tanto cierto que la transformación de los elementos de tipo radioactivo sean una especie maravillosa de reloj ultra preciso cuyas radiaciones marcan el tiempo desde el instante en que ha nacido el universo mismo; y si usted es de los que cree en Dios sea en su forma Buda o en el mismo Jesucristo, independientemente y de ser artífice de la creación, seguramente este sea el sofisticado reloj que cuelga de su muñeca (de poseerla).

Los paleontólogos a su vez ya han empezado a apropiarse de este método de medida del tiempo y en todo el mundo se ha procedido a la verificación de los datos y registros fósiles de todo vestigio arqueológico, Según estas determinaciones la evolución del  ser humano habría comenzado sobre la Tierra hace unos 15 millones de años o 25 millones tomando en cuenta el ancestro primate más antiguo, los primeros mamífero y anfibios hace unos 150 y 250 millones de años ha respectivamente.

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En todo esto existió dificultades grandes, puesto que estas radiaciones tienen una vida que se calcula en millones de años y no se prestan para medir tiempos menores a 1 millón de años.

A la postre cuando se investigó un poco más sobre el Uranio, el Plomo y el Torio 230, éste último que se encuentra frecuentemente en los sustratos geológicos del periodo Plioceno y que tiene un período de radioactividad que dura 186000 años. Con tal procedimiento fue posible se establezca que por ejemplo, el estado glaciar del Polo Sur (ANTÁRTIDA) existe desde hace unos 1100000 años atrás.

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En siglo pasado las investigaciones al respecto se activaron entorno al descubrimiento de los rayos cósmicos.

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Resultado de imagen para Libby, Anderson y ArnoldEfectivamente, fueron los profesores Libby, Anderson y Arnold del Instituto de Física Nuclear de la Universidad de Chicago, demostraron que en la naturaleza junto con el Carbono común (C 12) existe siempre en todas partes pequeñas cantidades de un isótopo radioactivo del mismo elemento (C 14) producido por la acción de los rayos cósmicos sobre el nitrógeno de la atmósfera.

Ing. Javier Trevisani. 1952.

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En el aire el Carbono 14 permanece en cantidades constantes porque se va formando tanto como se desintegra, así también el carbono radiactivo penetra y se renueva continuamente aún en el seno de la materia viviente (mediante su alimentación) en contacto con la atmósfera, y se refiere a la materia viviente que es la que pertenece a los seres orgánicos.

A su vez si los seres de los mencionados mueren o son enterrados accidentalmente, entonces el Carbono 14 no puede ya renovarse y comienza su agotamiento radioactivo según las leyes ya antes mencionadas, se sabe que la emanación radioactiva del Carbono 14  se reduce a la mitad después de 5720 años.

Entonces desde el momento que queda enterrada una sustancia orgánica se puede establecer con mucha aproximación la fecha de su muerte dentro de un límite de 25.000 años. El descubrimiento de los profesores, Libby, Arnold, y Anderson  tiene por tanto una gran importancia.

Se ha efectuado múltiples experimentos así por ejemplo se ha examinado un pedazo de ciprés del sarcófago de la tumba egipcia de Neferu (Meydum) y pedazo de acacia de la tumba de Zoser (Sakkara).

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Zoser, el magnífico.

Los dos sarcófagos resultaron tener 4800 años, fechas que concuerdan con las de la historia señalada entre 4576 y 4650 respectivamente.

En el Carbono 14 están cifradas muchas esperanzas de la prehistoria y de la historia antigua de todos los continentes, estos descubrimientos ampliaron la información que proporcionan los astrónomos puesto que les permite tener mayo exactitud con la edad de muchos cuerpos celestes impactados con la tierra hace millones de años. En consecuencia permite fijar los cimientos del tiempo mediante la radioactividad porque se habla de las emanaciones radioactivas de un isótopo del Potasio, el denominado Potasio 40 (K40), que con el tiempo se transforma en Calcio y Argón, aun existe mucha información pendiente sobre su desintegración.

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Con todo ello ya podríamos contestar con un poco de aproximación sobre cuál es la edad de nuestro planeta, y casi podríamos afirmar que la Tierra tiene unos 4600 millones de años ± 1%. Esta datación, basada en el decaimiento de hafnio 182 en tungsteno 182, fue determinada por John Rudge, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Cambridge, en el año 2010, lo que resulta bastante curioso porque 70 años antes se creía que la edad de la Tierra databa de  unos 2 mil millones cosa que fue desmentida por los avances en el estudio del tungsteno y hafnio.

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La física y la química ponen así a disposición de la ciencia una cronología calculada sobre bases rigurosas que  permiten comprender con mayor exactitud la evolución de los distintos acontecimientos sobre y de nuestro globo así como del cosmos entero, un sentido de realidad y seguridad que apenas empieza a comprenderse.

Referencia Bibliográfica

Ing. Javier Trevisani. 1952. La radioactividad en la medición del tiempo. Revista Científica Órgano de la sociedad protectora de investigaciones científicas. Enero-Marzo 1952. Vol. Nº 1. pp. 18-21. Trujillo-Perú.

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