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• Ariel Rolón

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Laboratorio de Química Analítica Cuantitativa Repollo Morado como Indicador Químico

OBJETIVOS :  Preparar indicador de repollo morado.  Comprobar los cambios que experimentan, el indicador frente a sustancias ácidas y básicas.  Comparar el efecto indicador del repollo frente a la fenoltaleina.  Determinar la concentración del Na(OH) utilizando 2 indicadores.

FUNDAMENTO : El repollo morado tiene como nombre científico Brassica oleracea, es una variedad capitata, su color se debe a que además de clorofila este contiene otros pigmentos en sus hojas como una sustancia denominada antocianina, que resulta ser un electrolito de carácter débil con características ácido-base, la cual permite que actúe como indicador de la acidez o basicidad de una solución acuosa. Además se produce un cambio de color entre la forma neutra y la ionizada, lo que lo convierte en un indicador ácido-base similar a la fenolftaleina, naranja de metilo u otros. La función del extracto de repollo es que al mezclar este con las soluciones estas pueden cambiar de color y así se pueda reconocer el ácido y las bases, Rosado: la sustancia es ácida, Verde: la sustancia es básica y Si no cambia significativamente o queda violeta: la sustancia es neutra. Si se representa la forma molecular del indicador como Hln (forma ácida, color rosado) y la forma ionizada como In- (forma básica, color verde) la ecuación que da cuenta de la reacción ácido - base es: Hln 

H2 In- + H3O+

Si el indicador se encuentra en un medio ácido, los iones In- se combinan con los iones H+ para dar moléculas de Hln y el equilibrio iónico anterior se desplaza hacia la derecha. Por el contrario, si el medio es básico los iones OH- se combinan con los iones H+ para dar agua, para dar moléculas de In- y el equilibrio iónico anterior se desplaza hacia la izquierda. El cambio neto de color del indicador se denomina viraje, y el intervalo de pH en el que se produce el cambio de color se denomina intervalo de viraje y con lo cual nos podemos dar cuenta del desplazamiento del equilibrio.

ANTOCIANINA :

La antocianina o antocianidina (del griego ἀνθός (anthos): ‘flor’ + κυανός (kyáneos): ‘azul’) pertenece al grupo de los bioflavonoides y es un pigmento rojo azulado que protege a las plantas, sus flores y sus frutas contra la luz ultravioleta (UV) y —por su propiedad antioxidante— evita la producción de radicales libres. Se encuentra en muchas frutas oscuras (como la frambuesa azul y negra, zarzamora, cereza, mora azul, uva azul y negra) y otras verduras. Según el pH su color está dado por los grupos hidroxilos de los anillos fenólicos y el benzapirilio, estando comúnmente en combinaciones 3-5-7, a pH menor a 5 toma coloraciones rojizas a pH básico toma coloración púrpura.

ESTRUCTURAS DE LAS ANTOCIANINAS : Las antocianinas son glucósidos solubles en agua de antocianidinas y son parte de los compuestos fenólicos conocidos como flavonoides con un anillo A – benzoil y un anillo B – hidroxicinamoil. La estructura de la antocinina es el 2 – fenilbenzopirilo de la sal de flavilio. Las antocianinas existen como glucósidos de polihidrixi/polimetoxi derivado de la sal. Cuando el residuo de azúcar es hidrolizado de la antocianina, el resultado es la aglicona, conocida como antocianina. Las más comunes formas de las antocianidinas son: pelargonidina, cianidina,delfinidina,peonidina,malvidina y petunidina. Las clases comunes de glucósidos son: 3 – monóxido, 3 – bióxido y 3 – triósido, así como también 3,5 diglicósido y más raramente el 3,7- diglicósido con glucosa, galactosa, arabinosa(es uno de los más frecuentes) y xilosa. Las antocianinas poseen uniones de azúcar en el anillo – B 3’ y 5’ – hidroxilos. Los dos tipos más importantes de glucósidos son: El 3 – monóxidos y el 3 – desoxipelargonidina, 3 – desoxicianidina y 3 – desoxidelfina. Además de la glucosilación, la introducción de moléculas aciladas es un efecto que ocurre ampliamente. Los grupos comunes de acilo son los ácidos aromáticos de los cuales los más comúnmente encontrados son los ácidos hidroxicinámicos: p- coumárico, cafeico y ferúlico, y más raramente el hidroxibenzoico.El color particular de cada antocianina depende del número y orientación de los grupos hidroxilos y metoxilos. Un incremento en la hidroxilación produce un color azul, mientras un incremento en la metoxilación produce un color rojo.

Así por ejemplo se tienen los

diferentes colores en: Pelargonidina Cianidina Delfinidina Peonidina

naranja naranja a rojo azul rojo naranja rojo

Petunidina Malvidina

azul rojo azul rojo

BIOSÍNTESIS DE LAS ANTOCIANINAS EN LAS PLANTAS La vía del ácido shikímico se inicia en los plastos por condensación de dos productos fotosintéticos, la eritrosa 4-P con el fosfoenolpiruvato (PEP), y por diversas modificaciones se obtiene el ácido shikímico, del cual derivan directamente algunos fenoles en los vegetales. Pero la vía del ácido shikímico normalmente prosigue, y la incorporación de una segunda molécula de PEP conduce a la formación de fenilalanina.

La vía biosintética de los flavonoides comienza cuando la fenilalanina, por acción de la enzima fenilalanina amonioliasa (PAL) se transforma en ácido cinámico, que luego es transformado en ácido p-cumarínico por incorporación de un grupo hidroxilo a nivel de anillo aromático, y la acción de una CoA ligasa lo transforma en cumaril-SCoA, el precursor de la mayoría de los fenoles de origen vegetal, entre los que se encuentran los flavonoides

FACTORES QUE ALTERAN LA ESTABILIDAD DE LA ANTOCIANINA Su estabilidad está determinada por el grado de oxidación, la temperatura, fuerza iónica, pH de la fruta, interacción con radicales y moléculas complejas, siendo este pigmento uno de los más lábiles en la industria.

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Efecto del pH: Las antocianinas son más estables en un medio ácido que en un medio neutro o alcalino. En un medio ácido la forma predominante es la del ión flavilio, el cual da el color rojo, cuando esta es sometida a pH básico o alcalino, el ion flavilio es susceptible al ataque nucleofílico por parte del agua, produciéndose la pseudobase carbinol, esto es a pH 4.5 y seguido de la forma charcona, las dos formas son incoloras. Conociendo esto, las antocianinas, tienen su máxima expresión de color a pH ácido (pH1), y su forma incolora se produce a pH neutros o alcalinos, debido a esta característica se utilizan a las antocianinas a pH ácido o ligeramente neutro en la industria alimenticia.

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Dióxido de Sulfuro: Enzimas que destruyen a las antocianinas puede ser inactivadas utilizando dióxido de sulfuro en bajas concentraciones (30ppm). Pueden inhibir la degradación enzimática de antocianinas en cerezas agrias rojas sin blanquear. Bajas concentraciones también son utilizadas para estabilizar las antocianinas y altas concentraciones de dióxido de sulfuro en la región de las 10,000 ppm se utiliza para un blanqueo irreversible, que se utiliza en las cerezas rojas para la producción maraschino, o cerezas glace.

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Oxígeno y Ácido Ascórbico: La presencia de oxígeno y ácido ascórbico contribuye a la degradación de las antocianinas. La pérdida de antocianinas ante la presencia de oxígeno depende del pH y se relaciona a la concentración presente de la pseudo-base. La retención de color es mejorada cuando el oxígeno es removido por calentamiento, puede ser por vacío o por flujo de nitrogeno.

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La Temperatura: La antocianina es destruida por el calor durante el procesamiento y almacenamiento.

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Otros: Complejos de metal aparecen cuando las antocianinas reaccionan con el aluminio,cobre y hierro. La adición de Fe3+ y Al3+ mejora la estabilidad de las antocianinas en la “crowberry”.

EFECTOS DE ANTOCIANINA  Tienen la increíble capacidad de reforzar las paredes de los vasos sanguíneos en las horas siguientes de su ingestión ya que la antocianina es un conjunto de complejos bioflavonoides que actúan como neutralizadores de radicales libres en el cuerpo humando y son bioflavoniodes muy poderosos.

 Los bioflavonoides son poderosos antioxidantes, la antocianina agente colorante (pigmento) y promotor de la Salud son de las 150 más poderosas de 40.000 bioflavonoides. (Sobre investigación del Departamento de Agricultura de EUA) que actúan poderosamente contra daños de radicales libres y radicales súper oxidantes (tal: hidrogeno peroxido y amino ácido tiroxina).

 Mantiene suaves los tejidos conectivos  Las antocianinas y sus derivados protegen y restauran desde el ADN actuando a nivel atómico. Se encontró en la antocianina, la cyadinid (investigación en Japón) que funciona como súper antioxidante que protegen las membranas lípidas de las células, de la oxidación por sustancias dañinas. Es 20 veces más potente que la vitamina C y 50 veces más potente que la vitamina E.

 Las antocianinas tienen propiedades anti-inflamatorias del colagen y sistema nervioso, protegen los vasos sanguíneos del daño por radicales libres (oxidación) incluyendo daños mitigantes de los micro vasos, nivela el azúcar en la sangre que provoca la diabetes que daña la vista.

 Las antocianinas ayudan a bajar las reacciones alérgicas (según una investigación Búlgara) y restauran el sistema nervioso, (como cualquier parte del cuerpo, el cerebro y la red nerviosa., son propenso al daño por radicales libres).

 Anti-artríticos  Anti-histamínicos  Anti-ulceroso  Previenen el cáncer  Previenen enfermedades degenerativas; al prevenir la nitratación de la Tiroxina la antocianina ayuda a proteger contra las enfermedades neurológicas y detienen las perdidas neuróticas por edad avanzada.

 Anticavidad y sifiloma  Detienen la progresión de las cataratas  Previenen el envejecimiento de la piel  Protegen a los pulmones  Reducen o detienen el progreso de la esclerosis múltiple o en placas.

ALGUNOS EJEMPLOS DE APLICACIÓN EXITOSA DE LA METABÓLICA A LOS FLAVONOIDES :

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Coloración de las flores. La innovación en el color de las flores de las plantas ornamentales, en especial la oferta de variedades azules o amarillas inexistentes en la naturaleza, es uno de los mayores atractivos que pueden ofrecer los cultivares. Como ejemplo se puede mencionar la Petunia de flores naranjas (el color es concedido por flavonoides sintetizados gracias a genes traídos de otras plantas), y los claveles violetas (logrados por genes traídos de la petunia transgénica). Mejoras en el potencial farmacéutico de las plantas. Algunos flavonoides presentes en las leguminosas, llamados isoflavonoides, pueden actuar como fitoestrógenos, lo cual ha generado interés en el uso de estos compuestos para tratar desórdenes hormonales en humanos. La ingeniería genética se utiliza para buscar la biosíntesis de isoflavonoides en plantas de cultivo donde normalmente están ausentes. Se ha realizado un experimento inicial exitoso en Arabidopsis thaliana. Supresión de la fertilidad del polen. En semillas de híbridos como el maíz se ha utilizado la ingeniería genética para que el polen generado por estas plantas híbridas fuera estéril. Por ejemplo en el maíz se ha logrado crackeando dos genes CHS: C2 y Whp, lo que da como resultado polen estéril de color blanco, producto de la ausencia de flavonoides en él. También hay ejemplos en híbridos de petunias y de la planta del tabaco. Biosíntesis de flavonoides por bacterias genéticamente modificadas. Recientemente mediante la ingeniería genética se ha logrado cultivar bacterias capaces de sintetizar flavonoides de tipo flavanonas[]

PARTE EXPERIMENTAL MATERIALES

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BURETA DE 50 ML. 4 ERLEMEYER. SOPORTE. PINZA FISCHER. INDICADOR FENOLFTALEINA. INDICADOR DE DE REPOLLO MORADO. SOLUCIÓN FTALATO ACIDO DE POSTASIO 0.1N NA(OH). AGUA DESTILADA.

CÁLCULOS/ RESULTADOS

Volúmen consumido de Na(OH) con indicador Fenoltaleina V1 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V2 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V3 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V4 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml Vx = 1,95 ml = 2,0 ml Volúmen consumido de Na(OH) con indicador Repollo Morado V1 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V2 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V3 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml V4 = 2,0ml – 0,05ml = 1,95 ml Vx = 1,95 ml = 2,0 ml

CÁLCULO DE LA NORMALIDAD DE Na(OH) (OH)-

N1 X V1

= =

N1 x 2,0 ml = N1 =

DISCUSIÓN

H+ N2 X V2 2,0 ml x 0,1 N 0,1000 N de Na(OH)

La práctica tuvo como fin realizar la comparación y efectividad de la antocianina (Pigmento que actúa como indicador ácido base) con un indicador químico normalmente utilizado para una valoración de neutralización. Utilizando para ello, una disolución patrón de Ftalato Ácido de Potasio con el que se pudo estandarizar una solución de Na(OH) (previamente preparado con cuidados especiales) Ambas valoraciones, con los distintos indicadores, se realizó bajo las mismas condiciones, en las cuales se pudo observar un consumo de volúmenes iguales de Na(OH) para llegar al punto final con muy buena nitidez. Se pudo apreciar que el indicador fenolftaleina, en solución ácida presentó un aspecto traslúcido obteniéndose en el punto final una coloración fucsia; mientras que con la disolución de repollo morado en solución ácida presentó una coloración rosada y en el punto final una coloración verde. De acuerdo a los datos obtenidos, se pudo determinar la concentración de Na(OH) cuyo valor es 0,1000 N; siendo este valor el mismo en ambos indicadores.

CONCLUSIÓN

En comparación con el uso del indicador fenolftaleína, la disolución de repollo morado como indicador, tiene los mismos efectos que ésta, la de actuar como indicador ácido - base. La observación del punto final fue nítida, por lo que no se tuvo inconvenientes al momento de visualizar el viraje de color que corresponde al punto final. La práctica se llevó a cabo sin dificultades.

BILIOGRAFÍA

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Skoog, D – Química Analítica, 7ma edición – Skoog, Douglas A.;West, Donald M.; Foller, F. James; Crouch, Stanley R – McGraw – Hill 2001

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http://spaelettronico.com/antocianina/

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http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/quintero_h_cm/capitulo4.pdf

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http://wiki.gleducar.org.ar/wiki/Medici%C3%B3n_del_pH_con_un_repollo

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http://herbolaria.wikia.com/wiki/Antocianina

Así por ejemplo se tienen los diferentes colores en: Pelargonidina Cianidina Delfinidina Peonidina

naranja naranja a rojo azul rojo naranja rojo

Petunidina Malvidina

azul rojo azul rojo

COLORACIÓN FRENTE A DIFERENTES SUSTANCIAS En la sucesión de fotos (Fig. 1, 2 ,3 y 4), se puede observar los diferentes colores que toma la lombarda (repollo morado) según el pH de medio. La difusión final separa en dos medios ácido fuerte y base fuerte (fig 3). Se dispuso en una caja Petri 4 gotas de los compuestos a citar, rodeando unas gotas de indicador (Fig1).Posteriormente se puso en comunicación las gotas (Fig2). Ácido fuerte Ácido débil Base débil Base fuerte

H2SO4 CH3COOH NH4OH NaOH

6N 1M 1M 6N

Fig. 1

Fig.2

Fig. 3

Fig.4