Agro Sur, Vol. 32 N° 1, 2004, pp. 68-75 CIENCIA PECUARIA
Determinación de los niveles de triacilgliceroles (% p/p) presentes en grasas de origen animal y vegetal mediante la técnica de cromatografía de gases capilar Determination of triacylglycerols (% w/w) in animal and vegetable fats by gas-capillary chromatography
Rey Gutiérrez T. 1 *, Gilberto Díaz G. 1, Salvador Vega y L. 1, Ignacio Méndez R. 2, Hector Delgadillo G. 1, Norma Pérez F. 1, y Manuel Pinto C 3 1*
Departamento de Producción Agrícola y Animal. Universidad Autónoma Metropolitana
Xochimilco, Calzada del Hueso 1100, Col. Villa Quietud, 04960, Coyoacán,
México, D.F. Correo electrónico: reygut@correo.xoc.uam.mx
Abstract Study of triacylglycerols (TAG) by gas-liquid chromatography (GLC) employing a capillary column is an efficient technique for the determination of certain quality parameters of fats and oils. For example, it enables the determination of the authenticity of the milk fat in milk and dairy products and the genuineness of olive oil. In this study, chromatographic conditions are described that provide well-developed peaks of TAG of low molecular weight (C28 to C32) up to high molecular weight (C34 to C54). Profiles were obtained from the oils from: peanut, canola, sunflower, maize, olive and fish, and the fats of; raw milk, pork and beef. Key words: triacylglycerols, vegetable fat, animal fat, gas chromatography, capillary column. Resumen El estudio de triacilgliceroles (TAG) por cromatografía de gas-líquido (CGL) con columnas capilares es una técnica efectiva para la determinación de ciertos parámetros de calidad de grasas y aceites. Por ejemplo, posibilita la determinación de la autenticidad de la grasa láctea en leche y productos lácteos y la genuinidad del aceite de oliva, entre otros. En este trabajo, las condiciones cromatográficas permitieron obtener picos bien desarrollados desde los TAG de peso molecular bajo (C28 a C32) hasta los de peso molecular alto (C34 a C54), logrando obtener los perfiles de aceites de: cacahuate, canola, girasol, maíz, oliva y pescado; grasas de: leche cruda, cerdo y vacuno. Palabras clave: triacilgliceroles, grasa vegetal, grasa animal, cromatografía de gases, columna capilar. INTRODUCCION El análisis de triacilgliceroles (TAG) por cromatografía de gas-líquido (CGL) empleando columnas capilares es una técnica efectiva para la determinación de ciertos parámetros de calidad de grasas y aceites. La composición triglicérica de aceites vegetales de gran uso, desde el punto de vista comercial y de consumo, ha sido y sigue siendo estudiada por CGL. Entre los aceites más analizados se encuentran los de: maíz, girasol, cacahuate, algodón, oliva, palma, soya y coco. La grasa animal se ha estudiado en menor proporción que las grasas vegetales, esto se debe, principalmente, a la complejidad que presentan sus mezclas triglicéricas (Kemppinen y Kalo, 1993; Lozada et al., 1995; Pontillon, 1995; Ulberth y Gaberning, 1997). La termoestabilidad de las columnas capilares hace posible la separación eficiente de los diferentes tipos de TAG presentes en una mezcla de acuerdo con el número de carbonos acilados y número de dobles enlaces presentes en los ácidos grasos constituyentes. Los factores clave que permiten identificarlos y cuantificarlos están asociados con la técnica de inyección, el gas de arrastre, la razón de flujo, el programa de temperatura, la longitud de la columna y la cantidad y masa molecular de los analitos (Lozada et al., 1995; Ulberth y Gaberning, 1997). En general, la cuantificación por CGL está basada en la relación entre la masa del analito y la respuesta del detector de ionización de flama (DIF), la respuesta depende del contenido ionizable de los átomos de carbono y de los gases comburentes. La temperatura programada permite reducir la razón de flujo en la columna y mantiene la presión en forma constante. Una variación en el flujo de la columna inevitablemente conduce a una alteración en la composición de los gases de combustión del DIF, esto puede causar un cambio en la respuesta del detector. Sólo los equipos de CGL modernos ofrecen el control electrónico de la presión, derivando en un flujo constante de la columna. En algunos países, la entrada en vigor de reglamentaciones que exigen el cumplimiento de una serie de características que fijan la identidad y los requisitos mínimos de calidad y autenticidad de los productos ha impulsado el desarrollo de métodos de análisis por CGL en diversos aspectos del control de las materias primas y los productos elaborados (Juárez, 1983; Villanueva et al., 1988; Precht, 1991; Mercosur, 1993; Lozada et al., 1995; Pontillon, 1995). En este contexto, la Comunidad Europea estableció un método de referencia que permite determinar la pureza de la grasa láctea, mediante el análisis de los TAG por CGL con columna capilar (Molkentin y Precht, 2000; CE, 2001). Otra técnica similar es usada en la industria chocolatera con el fin de discriminar entre manteca de cacao pura y otras grasas equivalentes (Pontillon, 1995). El estudio de los TAG por CGL se ha venido desarrollando desde hace 30 años, siendo en la década de los noventa donde se han alcanzado mejores resultados en las separaciones de los TAG en diferentes tipos de grasa (animal y vegetal) según el peso molecular de las 3 cadenas de ácidos grasos que contienen, ya sea saturados o insaturados, desde 26 a 54 átomos de carbono (Parodi, 1971; Pinto et al., 1987; Barrón et al., 1990; Precht, 1991; Ulberth y Gaberning, 1997; Vega et al., 2002). Con la ventaja de que es posible aislar los TAG puros para la determinación posterior de su composición en ácidos grasos. En México existen algunos estudios sobre la composición de TAG en grasa de leche pasteurizada, leche recombinada y margarina (Vega et al., 1999, 2002), pero no hay información respecto a leche cruda, manteca de cerdo, sebo de vacuno, aceites de: pescado, cacahuate, canola, girasol, maíz y oliva. Por lo anterior, el objeto de este trabajo fue obtener y describir los niveles de TAG (% p/p) en diferentes tipos de grasas naturales de origen animal y vegetal mediante la CGL con detector de ionización de llama y columna capilar. MATERIAL Y METODO Estándar de triacilgliceroles (TAG) (100 mg al 99%, SIGMA Chemical Co. St. Luis Mo 63178, USA): tricaprilina (C8:0) 20%, tricaprina (C10:0) 20%, trilaurina (C12:0) 20%, trimiristina (C14:0) 20%, tripalmitina (C16:0) 20%. El estándar de TAG se disolvió en 5 ml de hexano (grado cromatográfico) obteniendo una concentración total de 10 mg/ml. Se inyectó 7 veces 1 µl para calcular los valores medios, mínimos y máximos del tiempo de retención y por ciento de área de cada TAG individual. Los factores de corrección se obtuvieron considerando el factor de respuesta para la trilaurina (C36) igual a 1.0 y usando la fórmula: f(x) = CX/C36 x AC36/ACX donde: f(x) = factor de corrección
del TAG x Para la separación de los TAG se empleó una columna capilar de fenil-metil-silicón al 5% con polaridad intermedia (HP5) de 2 m de longitud, 0.25 mm de diámetro interno y 0.25 µm de grosor de capa. El cromatógrafo de gases (CG) usado fue un Perkin Elmer Autosystem 9000 equipado con detector de ionización de llama (FID). La señal del FID fue procesada por un integrador computarizado PE Nelson modelo 1022 que permite almacenar y reprocesar cromatogramas. Las condiciones de operación del CG consistieron en temperatura del inyector: 350 °C, 0.0 min split1 cerrado, 1.25 min split1 abierto, flujo del gas de arrastre (helio): 1 ml/min, programa de temperatura del horno: temperatura 1 = 200 °C 0 min, con incremento de 5 °C/min hasta 325 °C; temperatura 2 = 325 °C 6 min. Tiempo total de corrida 31 minutos. Volumen de inyección 1 µl. Para identificar y cuantificar los TAG se compararon los cromatogramas de las grasas de origen animal y vegetal con los cromatogramas del estándar de TAG. Los porcientos de TAG obtenidos se normalizaron en correspondencia a los factores de corrección determinados para la tricaprilina, tricaprina, trilaurina, trimiristina y tripalmitina, asumiendo que la trilaurina es recuperada completamente de la columna (Pinto et al., 1987; Ulberth y Gaberning, 1997). Dado que el estándar constó de 5 TAG (C24, C30, C36, C42 y C48), se realizó un análisis de regresión lineal simple con el objeto de obtener la ecuación de la recta de mayor ajuste y con ello la identificación de los demás TAG presentes en las grasas analizadas. La variable independiente fue el número de carbonos del TAG y la variable dependiente fue el tiempo de retención. Se analizaron muestras comerciales de aceites de cacahuate, de canola, de girasol, de maíz, de oliva y de pescado, grasa de leche cruda, manteca de cerdo y sebo de vacuno. Para ello se realizó un muestreo durante 1998 y 1999 de leche cruda proveniente de unidades de producción lechera establecidas en el altiplano mexicano, durante los meses de noviembre a octubre. Las cuencas lecheras que se seleccionaron se encuentran en el Distrito Federal y los estados de México e Hidalgo; Vega (2000) estimó que en 1998 produjeron aproximadamente 780 millones de litros de leche cruda y, para el 2001 la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación estimó una producción de 892 millones de litros, que constituyeron parte del abasto para la industria lechera y un volumen significativo de la leche acopiada en México para su procesamiento industrial. El total de muestras fue de 232, siendo 216 de leche cruda, 2 de cada uno de los siguientes aceites: pescado, cacahuate, canola, girasol, maíz y oliva y, 2 de manteca de cerdo y sebo de vacuno. a) Muestras grasa de leche cruda (n = 216). Se colectaron muestras de 1 litro de leche cada quince días durante 12 meses. Estas muestras se obtuvieron de unidades de producción (establos) del D.F. y los estados de México e Hidalgo. La toma de muestras se realizó según metodología propuesta por la FIL/IDF (1995). La materia grasa se extrajo por medio de un detergente, empleando la técnica propuesta por Frank et al. (1975), y se mantuvo a –20°C hasta su análisis. b) Muestras grasa no láctea: RESULTADOS Y DISCUSION Los factores de corrección para los TAG identificados fueron calculados de acuerdo a lo descrito en la preparación del estándar y determinación de factores de corrección en MATERIAL Y METODO en combinación con lo propuesto por Pinto et al. (1987). Los valores se presentan en el Cuadro 1.
El intervalo de los factores de corrección fue de 0.96 a 1.15 y, está contenido en el intervalo (0.9 – 1.1) que es aceptado en la corrección de los valores de TAG (Pinto et al., 1987). Los valores de TAG encontrados en las diversas grasas analizadas fueron corregidos por su factor correspondiente. En las Figuras 1 y 2 se presentan los cromatogramas del estándar de TAG y de los diferentes tipos de grasas. Las condiciones cromatográficas, permitieron obtener picos bien desarrollados desde los TAG de peso molecular bajo (C28-C32 en grasa láctea) hasta los de peso molecular alto (C36-C54 en manteca de cerdo, sebo de vacuno y en aceites de pescado y vegetales). Los TAG se identificaron por comparación de los picos cromatográficos (tiempos de retención y área bajo la curva) con los de los TAG del estándar utilizado (tiempo de retención y área), logrando identificar 14 picos cromatográficos en grasa de leche cruda; 6 en aceites de pescado y de cacahuate, 5 en manteca de cerdo y sebo de vacuno; 4 en aceites de canola, girasol, y maíz y 3 en aceite de oliva. Los TAG identificados comprendieron del C28 al C56, siendo cualitativamente diferentes en cada una de las grasas en cuestión. El perfil de la grasa láctea presentó un comportamiento bimodal, la primera del C28 al C44, alcanzando el máximo en el C38 y, la segunda del C44 al C54, correspondiendo el máximo al C52, estos resultados son semejantes a los publicados por Zegarzska y Jaworski (1981), Pinto et al. (1987) y Precht (1991), quienes emplearon columnas empacadas en sus estudios y Lozada et al. (1995) que usaron columna capilar de 2.5 m de longitud. La manteca de cerdo y sebo de vacuno se caracterizaron por tener la mayor proporción del C46 al C52, mientras que el aceite de pescado fue del C46 al C56. En los aceites vegetales predominaron los TAG C36, C50 y C52, exceptuando al aceite de cacahuate quien registró además al C54 y C56, esta composición de grasas animales y vegetales convergen con lo informado por Precht (1991). De acuerdo con los resultados, las grasas animales presentan una mayor complejidad que las grasas de origen vegetal analizadas, el mayor número de picos cromatográficos se encontraron en la grasa de leche, aceite de pescado, manteca de cerdo y sebo de vacuno (Figura 1).
En el cuadro 2 se registran cuantitativamente los TAG (% p/p) de las grasas estudiadas, la dispersión de los datos de GL con respecto a las medias fue estimada con la desviación estándar, alcanzando hasta tres veces lo informado por Timms (1980) y Pinto et al. (1987) para grasas lácteas australianas y chilenas, respectivamente. La variabilidad puede deberse a que las condiciones de producción en cada país son diferentes. Los TAG de la grasa láctea presentaron una mezcla compleja en comparación con las otras grasas, se encontraron en un intervalo comprendido entre el C28 y C54, la mayor proporción correspondió del C36 al C42 con un 33.41 % y del C46 al C54 con el 56.54 %, sumando un total del 89.95 %. Varios autores como Parodi (1971) en Australia, Zegarska y Jaworski (1981) en Polonia, Silva (1986, tomado de Vega, 2000) en Chile y Lozada et al. (1995) en España, encontraron el TAG C38 en mayores cantidades que todos los demás; sin embargo, otros investigadores como Precht (1991) en Alemania y Contarini et al. (1993) en Italia informaron que los TAG C50 y C52 presentaron los contenidos más elevados, esto último fue igual a lo detectado en este trabajo. Teniendo en cuenta que en esta grasa se presentan ácidos grasos con longitud de cadena desde C4 a C26 (Jensen et al., 1991), el número de especies moleculares es muy elevado.
El aceite de pescado también presentó una mezcla compleja con TAG comprendidos entre C46 y C56, logrando una proporción del 69.8 % para C50, C52 y C54, este aceite presenta ácidos grasos con longitud de cadena C14 a C22, y con diferentes grados de insaturación, por lo que, al igual que la grasa de leche, ofrece una gran cantidad de especies moleculares (Laakso et al., 1990; Romero et al., 2000). La manteca de cerdo se caracterizó por que el C50 alcanzó el 59.3 %, mientras que en el sebo de vacuno los TAG C48, C50 y C52 representaron el 81.4 %. Los aceites vegetales se destacaron por tener en mayor proporción al C52 en un intervalo del 53.8 al 74.6 %, correspondiendo el mínimo al aceite de cacahuate y el máximo al de canola, el aceite de oliva presentó el valor máximo de C36 con una proporción de 12.3%. Estos resultados se deben a que el contenido de ácidos grasos de cadena larga en la molécula del TAG es elevado, principalmente AG insaturados con 16 y 18 carbonos (Kallio et al., 2001). El control de calidad de productos ricos en grasa es una de las aplicaciones del estudio de los TAG por CG-capilar. Por ejemplo, la determinación de la autenticidad de la grasa láctea en leche y productos lácteos y la pureza del aceite de oliva (Alonso et al., 1997; Fontecha et al., 1998; Molkentin y Precht, 2000). Los resultados del estudio permiten concluir que se demostró la practicabilidad del uso de una columna capilar corta para el análisis de grasas sencillas y de gran complejidad como aceites vegetales y grasa láctea respectivamente. En la determinación cuantitativa de los TAG, de acuerdo a su número de carbonos, resultó ser una adecuada alternativa debido a que el consumo del gas de arrastre (helio) es mínimo y el tiempo de análisis reducido. 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