Separata APAI 2015ii (1)

Carlos Alberto Suca Apaza

SEMESTRE 2015SEMESTRE 2015SEMESTRE 2015SEMESTRE 2015 ---- i ii ii ii i

ANÁLISIS DE

PRODUCTOS

AGROINDUSTRIALES

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

Catión Anión

Aluminio (Al3+) Bromuro (Br-)

Amonio (NH4+) Carbonato (CO3

2-)

Bario (Ba2+) Carbonato ácido o bicarbonato (HCO3-)

Cadmio (Cd2+) Cianuro (CN-)

Calcio (Ca2+) Clorato (ClO3-)

Cesio (Cs+) Cloruro (Cl-)

Cinc (Zn2+) Cromato (CrO42-)

Cobalto (II) o cobaltoso (Co2+) Dicromato (Cr2O72-)

Mercurio (II) o mercúrico (Hg2+) Sulfato ácido (HSO4-)

Plata (Ag+) Sulfito (SO32-)

Plomo (II) o plumboso (Pb2+) Sulfuro (S2-)

Potasio (K+) Tiocianato (SCN-)

Sodio (Na+) Yoduro (I-)

Cobre (I) o cuproso (Cu+) Fosfato (PO43-)

Cobre (II) o cúprico (Cu2+) Fosfato ácido (HPO42-)

Cromo (III) o crómico (Cr3+) Fosfato diácido (H2PO4-)

Estaño (II) o estañoso (Sn2+) Fluoruro (F-)

Estroncio (Sr2+) Hidróxido (OH-)

Hidrógeno (H+) Hidruro (H-)

Hierro (II) o ferroso (Fe2+) Nitrato (NO3-)

Hierro (III) o férrico (Fe3+) Nitrito (NO2-)

Litio (Li+) Óxido (O2-)

Magnesio (Mg2+) Permanganato (MnO4-)

Manganeso (II) o manganoso (Mn2+) Peróxido (O22-)

Mercurio (I) o mercurioso (Hg22+) Sulfato (SO4

2-)

Lista de algunos iones inorgánicos

Carlos Alberto Suca Apaza Ingeniero Agroindustrial

Técnicas de Laboratorio

ANÁLISIS DE ALIMENTOS Y PRODUCTOS

AGROINDUSTRIALES

El curso de Análisis de Productos Agroindustriales es la disciplina que trata del desarro-llo, aplicación y estudio de los procedimientos analíticos para evaluar las propiedades de los alimentos y sus compuestos. Este curso se dicta en las carreras profesionales de In-geniería Agroindustrial algunas veces bajo el nombre de Análisis de Alimentos

El componente práctico de Análisis de Productos Agroindustriales es una serie de sesio-nes de laboratorio, cuyo objetivo fundamental es poner en práctica los conocimientos teóricos, a través de guías o protocolos que son los procedimientos analíticos. Estos pro-tocolos permiten al futuro profesional adquirir información acerca de la composición, es-tructura, propiedades fisicoquímicas y atributos sensoriales de los alimentos.

El desarrollo de instrumentación sofisticada y técnicas de laboratorio, así como el soporte de otras ciencias aplicadas como la química de alimentos, han sido decisivos en el mejo-ramiento de la cantidad, calidad y disponibilidad de alimentos en el mundo. Junto a la instrumentación adecuada y la asistencia de protocolos ampliamente usados y acepta-dos por regulación de entidades científicas, el futuro ingeniero agroindustrial estará en la capacidad de analizar cualquier alimento, así como comprender el fundamento detrás de cada técnica.

Por consiguiente, el objetivo de este curso está orientado a la aplicación de los principios básicos de los procedimientos analíticos comúnmente usados en un laboratorio de ali-mentos, y su uso deberá redundar en el desarrollo de alimentos de calidad; tarea y com-promiso insoslayable de todo profesional dedicado a la agroindustria.

El autor

PRESENTACIÓN

El análisis de productos agroindustriales es aquella disciplina que trata del desarrollo, aplicación y estudio de procedimientos analíticos que ayudan a caracterizar las propiedades de los alimentos y

productos agroindustriales y sus constituyentes. Estos procedimientos se usan para dar información acerca de una amplia variedad de características, composición, estructura, propiedades físico-

químicas y sensoriales de los productos agroindustriales. Esta información es importante puesto que ayuda a definir los procedimientos y parámetros que permiten obtener productos de calidad

obtenidos por la aplicación de tecnologías agroindustriales apropiadas. Por tanto, el objetivo de este manual es revisar los principios básicos de procedimientos analíticos comúnmente usados en el análisis de diferentes productos alimentarios. Asimismo, propone su aplicación a compuestos

alimentarios específicos como proteínas, lípidos, agua, carbohidratos, etc.

1.1 Razones para analizar alimentos

Varias son las razones por las que se analizan los alimentos y otros productos similares; y general-mente esta tarea es realizada por técnicos, científicos e industriales que se desempeñan en el sector

agroalimentario. Los distintos propósitos se discuten a continuación.

1.1.1 Reglamentación y recomendaciones gubernamentales

Las dependencias gubernamentales solicitan a las empresas del rubro agroindustrial realizar el aná-

lisis de sus productos con el fin de emitirles los permisos de autorización sanitaria y habilitaciones de planta correspondientes. En el Perú, según el Título II, Artículos 5° al 7° del Reglamento sobre

Vigilancia y Control Sanitario de Alimentos y Bebidas, aprobado por Decreto Supremo N° 007-98-SA, los organismos de vigilancia sanitaria son tres: a) Ministerio de Salud, b) Municipalidades e

c) Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (INDECOPI). El Ministerio de Salud cumple sus funciones en materia de sanidad e inocuidad ali-mentaria a través de su órgano de línea técnico-normativo que es la Dirección General de Salud

Ambiental (DIGESA), que es la encargada de la emisión de las autorizaciones y habilitaciones de

Capítulo 1

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS

DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES

1

plantas procesadoras de alimentos. Por otro lado, el Instituto Nacional de Defensa de la Competen-cia y Propiedad Intelectual (INDECOPI) se encarga de elaborar los estándares y normas técnicas

para la elaboración de productos alimenticios. Por ello, estas entidades solicitan de los empresarios la entrega de certificados de análisis de alimentos emitidos por laboratorios reconocidos y acredita-

dos. Por ejemplo, el Artículo 96 del D.L. 007-98-SA, menciona lo siguiente:

Estándares

El Indecopi y otras agencias gubernamentales han especificado un número de estándares obligato-rios y facultativos concernientes a la composición, calidad, inspección y etiquetado de productos agroindustriales específicos.

Estándares obligatorios

• Estándares de identidad—estos estándares especifican el tipo y cantidades de los ingredien-tes que ciertos alimentos deben contener si es que se llaman o denominan en una forma par-

ticular. Para algunos productos hay una concentración máxima o mínima de ciertos compo-nentes que deben contener. Por ejemplo, según la Norma Técnica Peruana 202.057:2006, un

helado de crema debe contener grasa de leche en un mínimo de 7%, para que reciba la deno-minación de helado de crema.

Ar�culo 96°.- Requisitos para la inscripción en el Registro Sanitario

Son requisitos para la inscripción en el Registro Sanitario de alimentos de consumo humano:

a) Formulario único establecido por la DIGESA, debidamente llenado y firmado por la persona facultada para ello.

b) Informe de ensayo con resultados de los análisis &sico-químicos y microbiológicos del producto, emi)do por organismo de

evaluación de la conformidad autorizado o designado por el MINSA o autorizado o designado por la autoridad competente

en el país de fabricación para el caso de alimentos importados o emi)do por un organismo de evaluación de la conformidad

con métodos acreditados ante la autoridad nacional de acreditación de dichos países. Para los países de la comunidad andina

se aplicará lo establecido en las Decisiones per)nentes. Los informes de ensayo no deben tener mas de tres (03) meses de

emi)do. Las muestras a ser analizadas deberán ser muestreadas por un organismo de evaluación de la conformidad no pu-

diendo ser el mismo interesado quien realice el muestreo el producto y lo lleve al laboratorio. El informe con los resultados

de los análisis deben consignar por lo menos la siguiente información:

• Nombre del laboratorio que realizó la evaluación analí)ca.

• Número de informe

• Nombre del producto, fecha de producción y fecha de vencimiento

• Código o clave de lote de producción, plan de muestreo aplicado y organismo o en)dad que realizó el muestreo.

• Ensayos &sico-químicos y microbiológicos realizados, métodos y resultados obtenidos

• Fecha de análisis

• Firmas y colegiaturas habilitadas del jefe de control de calidad y del jefe de laboratorio.

c) Proyecto de e)queta conteniendo la información tal como acompañará al producto, incluidas propiedades atribuidas o ale-

gaciones demostradas ante la Autoridad de Salud, y el e)quetado nutricional conforme al Codex Alimentarius.


ANÁLISIS DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 2

Facultad de Química e Ingeniería Química—UNMSM

• Estándares de calidad—estos estándares se han definido para ciertos tipos de alimentos (e.g., frutas y vegetales enlatados) para definir requisitos mínimos en cuanto a su color, fir-

meza, masa y libre de defectos.

• Estándares de llenado de envases o contenedores—estos estándares establecen cuán llenos

debe estar un envase para evitar decepciones del consumidor, así como especifican la mane-ra para medir el llenado de los envases.

Estándares facultativos

Comprende los estándares de gradación, es decir, un número de alimentos que incluyen carne, pro-

ductos lácteos y huevos son evaluados y clasificados según su calidad, de estándar a excelente. Por ejemplo, las carnes pueden ser clasificadas según “primera”, “selecta”, “estándar”, etc., según su

origen, terneza, jugosidad, aroma y apariencia. Hay claras definiciones asociadas con estos des-criptores que los productos deben conformar antes de que se le otorguen una categorización apro-

piada. La especificación de la gradación de un alimento sobre la etiqueta es facultativa, pero mu-chos fabricantes optan por colocar la gradación ya que los productos con alta gradación pueden ser

vendidos a mayor precio.

Etiquetado nutricional

Las etiquetas de los alimentos procesados deben tener obligatoriamente una tabla de composición o valor nutricional, de manera que permita a los consumidores una elección informada de los ali-

mentos que escoja para su dieta. Las etiquetas nutricionales establecen el valor calórico total, así como el contenido total de grasa, grasa saturada, colesterol, sodio, carbohidratos, fibra dietética, azúcares, proteínas, vitaminas, calcio y hierro. Para determinar las proporciones y/o cantidades de

cada uno de estos compuestos nutricionales se recurre al análisis de los alimentos; en cuyos proto-colos se encuentra la metodología e instrumental necesario para llevar a cabo el análisis.

Autenticidad

El precio de ciertos alimentos está definido por la calidad de los ingredientes que contiene. Por

ejemplo, un paquete de granos de café Premium proveniente de Perú o Colombia, o la etiqueta de un vino caro puede reclamar que fue producido en cierta región, usando un cierto tipo de uvas en

un año en particular. ¿Cómo verificamos esto? Hay muchos casos en el pasado donde los fabrican-tes hacían alusiones falsas acerca de la autenticidad de sus productos con la finalidad de obtener

altos precios. Por ello es importante tener técnicas analíticas que pueden ser usadas para verificar la autenticidad de ciertos componentes alimentarios, a fin de asegurar que los consumidores no son

víctimas de fraude económico y que la competencia entre los fabricantes sea justa.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE PRODUCTOS AGROINDUSTRIALES 3


Inspección y gradación

Los gobiernos tienen un servicio de inspección que analiza rutinariamente las propiedades de los

productos agroindustriales para asegurar que reúnen las leyes y reglamentos apropiados. De aquí, tanto las agencias del gobierno como los fabricantes de alimentos necesitan técnicas analíticas para

proveer la información apropiada acerca de las propiedades de los alimentos. El criterio más im-portante para este tipo de evaluación es la precisión de la medición y el uso de métodos oficiales. Las técnicas escogidas deben ser confiables, simples y baratas, fáciles de llevar a cabo.

1.1.2 Seguridad alimentaria

Otra de las razones para analizar los alimentos y productos transformados, tanto desde el punto de

vista del consumidor como del industrial, es asegurar que son inocuos; es decir, no representan ningún peligro para la salud del consumidor. Un determinado producto alimenticio es considerado

inseguro si contiene sustancias peligrosas como químicos tóxicos (pesticidas, herbicidas, etc.), mi-croorganismos o materia extraña (como trozos de vidrio, metal, madera, etc.); por ello, sería eco-

nómicamente desastroso si una empresa vendiera productos peligrosos o tóxicos. Por consiguiente, es importante que el industrial desarrolle una serie de medidas y procedimientos para averiguar hasta qué punto sus productos son seguros y no representan peligro para la salud del consumidor.

Esto se averigua aplicando las técnicas de análisis.

1.1.3 Control de calidad

En esta era de la globalización, las industrias deben ser muy competitivas a fin de incrementar su participación en el mercado y generar más ingresos. Esto se logra fabricando productos de la más alta calidad y más baratos que los de la competencia, sin sacrificar su inocuidad y valor nutritivo.

Para reunir estos estándares rigurosos, los industriales requieren de técnicas para analizar los ali-mentos antes, durante y después de su fabricación, lo que se denomina como control de calidad.

En una planta de procesos agroindustriales, se comienza con un número de diferentes materias pri-ma, se les procesa de cierta manera (e.g., calor, frío, mezclado, secado), se les empaca para el con-

sumo y se les almacena. El alimento es luego transportado a un almacén o al mercado de venta al detalle donde es comercializado para el consumo.

Una de las preocupaciones más importantes de los fabricantes de alimentos es producir un produc-

to final que tenga consistentemente las mismas propiedades generales cada vez, i.e., apariencia, textura, flavor, vida en anaquel. Cuando adquirimos un producto en particular, esperamos que sus

propiedades sean las mismas (o muy similares) a las veces previas, y que no varíen de adquisición a adquisición. Idealmente, un industrial quiere tomar las materias prima, procesarlos de cierta ma-

nera y lograr un producto con propiedades deseables y específicas. Desafortunadamente, las pro-piedades de las materias prima y las condiciones de proceso varían cada vez, lo que ocasiona que




las propiedades del producto final varíen también, frecuentemente en una forma no predecible y algunas veces, indeseable.

Caracterización de las materias prima

Los fabricantes miden las propiedades de las materias prima que ingresan al proceso de produc-ción, a fin de asegurarse de que reúnen ciertos estándares mínimos de calidad que los fabricantes han establecido previamente. Si estos estándares no se cumplen, el fabricante rechaza el material.

Incluso cuando un lote de materia prima ha sido aceptado, las variaciones en sus propiedades pue-den dar lugar a cambios en las propiedades del producto final. Analizando las materias prima es

frecuentemente posible predecir su comportamiento subsecuente durante el procesamiento, de ma-nera que las condiciones de procesamiento pueden ser modificados para producir un producto final

con propiedades deseables. Por ejemplo, el color de las papas fritas depende de la concentración de azúcares reductores en las papas: a más alta concentración de azúcares reductores, más pardo será

el color. Así, es necesario tener una técnica analítica para medir la concentración de azúcares re-ductores en las papas de manera que las condiciones tecnológicas del freído puedan ser modifica-das para producir papas con un color óptimo.

Monitoreo de las propiedades durante el procesamiento

Sería una ventaja para los fabricantes si son capaces de medir las propiedades de los productos que procesan durante su fabricación. Así, cualquier problema que se genere podría ser rápidamente detectado y ajustado para compensar las variaciones. Esto ayudaría a mejorar la calidad total del

producto y reducir la cantidad de material y tiempo gastado. Por ejemplo, si un fabricante está pro-duciendo un aderezo, y el contenido de grasa es muy alto o muy bajo, ellos querrían ajustar las

condiciones de procesamiento para eliminar este problema. Tradicionalmente, las muestras son removidas del proceso y evaluados en el laboratorio de control de calidad. Este procedimiento in-

sume mucho tiempo y significa que algo del producto se descarta generalmente antes de que un problema en particular se presente. Por esta razón, hay una tendencia en la agroindustria de usar técnicas analíticas que sean capaces de medir rápidamente las propiedades de los alimentos en lí-

nea, sin tener que remover una muestra del proceso. Estas técnicas permiten que los problemas sean determinados mucho más rápidamente y por lo tanto permitir a una mejora de la calidad el

producto y menos desperdicio. El criterio ideal para una técnica en línea es que sea capaz de medir rápida y precisamente, no sea intrusiva, no destructiva y que pueda ser automatizada.

Caracterización del producto final

Una vez que el producto ha sido fabricado, es importante analizar sus propiedades para asegurar

que reúne los requerimientos apropiados legales y de etiquetado, que sea seguro, y que es de la




más alta calidad. Es también importante asegurarse de que retenga sus propiedades deseables hasta el momento de su consumo.

1.1.4 Investigación, desarrollo e innovación (I + D + i)

Las preferencias de los consumidores por productos más saludables y los gustos cambiantes de

éstos, obligan a las empresas así como a los centros de investigación en el rubro, a desarrollar nue-vos productos que satisfagan dichas demandas. Por tanto, los industriales están obligados a res-ponder a esas tendencias, por lo que desarrollan programas de investigación y desarrollo de nuevos

productos; para lo cual, las herramientas analíticas son un medio importante para alcanzar esos objetivos. En estos últimos años, ha habido cambios significativos en las preferencias de los con-

sumidores por alimentos que sean más saludables, de más calidad, bajo costo y más exóticos. Los fabricantes deben responder rápidamente a estos cambios con el fin de mantenerse competitivos

dentro de la agroindustria. Para cumplir con estas demandas, los fabricantes frecuentemente em-plean un número de profesionales cuyos objetivos primarios son llevar a cabo investigación que conducirá hacia el desarrollo de nuevos productos, la mejora de productos existentes y la reduc-

ción de los costos de fabricación.

1.2 Propiedades analizadas

Los analistas de alimentos están interesados en obtener información de una variedad de caracterís-ticas propias de los alimentos, las mismas que incluyen su composición química, estructura, pro-piedades físico-químicas y atributos sensoriales. Todas estas propiedades juegan un papel impor-

tante sobre la calidad de los alimentos; por lo que un programa completo de desarrollo de nuevos alimentos deberá incluir el análisis de todas las propiedades y/o atributos del nuevo producto.

1.2.1 Composición química

La composición de un alimento determina ampliamente su inocuidad, valor nutricional, propieda-

des físico-químicas, atributos tanto de calidad como sensoriales. Muchos alimentos son muy com-plejos en su composición. Ésta se puede especificar de diferentes formas dependiendo de la pro-

piedad que interese al analista y el tipo de procedimiento analítico a emplearse. Algunas recomen-daciones dadas por las dependencias gubernamentales establecen que la concentración de ciertos componentes alimentarios deben estar claramente estipulados en las correspondientes etiquetas;

sobre todo aquellos que tienen que ver con la salud del consumidor (colesterol, grasas trans, azúca-res, metales pesados, toxinas, etc.). A manera de ejemplo, en el Anexo del CODEX STAN 12-

1981, se estipula que el contenido de hidroximetilfurfural (HMF) de la miel después de su elabora-ción y/o mezcla no debe ser superior a 40 mg/kg.




1.2.2 Estructura

Los componentes de los alimentos están organizados de tal forma que de esta organización depen-de algunas de sus propiedades físico-químicas y atributos sensoriales. En consecuencia, dos ali-

mentos que tienen la misma composición pueden tener diferentes atributos sensoriales si sus cons-tituyentes están dispuestos de manera distinta. Un ejemplo típico es la clara del huevo fresco y el

cocido. Mientras que al estado fresco, la clara es un líquido transparente y viscoso, se vuelve un gel opaco cuando se calienta en agua hirviente durante algunos minutos. Aunque su composición

sigue casi inalterada, sus propiedades físicas han cambiado rotundamente.

La estructura de los alimentos puede ser examinada a varios niveles: a nivel molecular, microscó-

pico y macroscópico. Todos estos niveles estructurales contribuyen a las propiedades de los ali-mentos, y su conocimiento es sumamente útil para entender la relación entre estas propiedades y su calidad organoléptica. Por lo tanto, se necesitan técnicas analíticas para caracterizarlas. Las téc-

nicas más importantes para ello están consideradas en el presente manual.

1.2.3 Propiedades físico-químicas

Las propiedades físico-químicas tales como la reología, propiedades ópticas, estabilidad, sabor, etc., determinan la calidad perceptible, atributos sensoriales y comportamiento de los alimentos

durante la producción, almacenamiento y consumo. Para estas propiedades, se pueden adoptar y/o desarrollar métodos para que su medición se haga antes, durante y después de la producción del

bien.

Propiedades ópticas

Están determinadas por la forma en que interactúan con la radiación electromagnética en la región visible del espectro, e.g., absorción, dispersión, transmisión y refracción de la luz. Por ejemplo,

una leche con grasa completa tiene una apariencia más blanca que una leche descremada, ya que una fracción grande de luz incidente sobre la superficie de la leche entera es dispersada debido a la presencia de gotículas de grasa.

Propiedades reológicas

Están determinadas por la manera en que el perfil del alimento cambia o la forma en que los ali-mentos fluyen en respuesta a una fuerza aplicada. Por ejemplo, la margarina debe ser untable cuando sale del refrigerador, pero no debe ser tan suave que colapse bajo su propio peso cuando se

deja sobre la mesa a temperatura ambiente. La medición de su estabilidad, viscosidad u otra pro-piedad reológica puede ayudarnos a predecir dicho comportamiento.




Estabilidad

Es la medida de la habilidad del producto para resistir cambios en sus propiedades en el tiempo.

Estos cambios pueden ser de origen químico, físico o biológico. La estabilidad química se refiere a los cambios en el tipo de moléculas presentes en un alimento en el tiempo debido a reacciones quí-

micas o bioquímicas, e.g., rancidez de la grasa o pardeamiento no enzimático. La estabilidad física se refiere a los cambios en la distribución espacial de las moléculas presentes en una alimento en el tiempo debido al movimiento molecular de un lugar a otro, e.g., descremado de la grasa en le-

che. La estabilidad biológica se refiere a los cambios en el número de microorganismos presente en un alimento con respecto al tiempo, e.g., crecimiento bacteriano y/o fúngico.

Sabor

El sabor está determinado por la forma en que ciertas moléculas en el alimento interactúan con los receptores de la boca (gusto) y la nariz (olor) de los seres humanos. El sabor percibido de un ali-mento depende del tipo y la concentración de los constituyentes del sabor dentro de él, la naturale-

za de la matriz del alimento, así como cuán rápidamente las moléculas del sabor pueden moverse hacia los sensores de la boca y la nariz. Analíticamente, el sabor de un alimento está caracterizado

por la medición de la concentración, tipo y liberación de las moléculas del sabor dentro de un ali-mento o en el espacio de cabe por encima de él.

Se debe prestar mucha atención en el diseño o desarrollo de productos, con el propósito de otor-garle las propiedades que los hacen deseables. Por consiguiente, los procedimientos analíticos ne-cesarios para analizar alimentos deben asegurar que éstos posean las propiedades físico-químicas

apropiadas.

1.2.4 Atributos sensoriales

Finalmente, la calidad de los alimentos está determinada por su interacción con los cinco sentidos humanos (visión, olfato, gusto, tacto y oído). Es por esta razón que las propiedades sensoriales de nuevos productos son evaluados por personas para asegurar que son sensorialmente aceptables

antes de ser lanzados al mercado. Aunque estas evaluaciones se hacen sobre una base subjetiva, no obstante, se puede hacer una evaluación a muchas personas para tener una mejor aproximación de

la verdadera calidad sensorial del producto. Otra forma de tener una mejor aproximación es desa-rrollando en pocas personas, ciertas habilidades para percibir cambios sutiles en la composición de

los alimentos. De esa manera, también puede obtenerse resultados fiables de la calidad sensorial. Pero, a pesar de entrenar personas para evaluar sensorialmente un alimento, esta evaluación no deja de ser subjetiva. Por ello, se ha tratado de correlacionar los atributos sensoriales con cantida-

des que puedan ser medidas utilizando técnicas analíticas objetivas. Una de esas técnicas es el TPA (Texture Profile Analysis, análisis de perfil de textura), que permite hacer comparaciones de




ciertos atributos físicos como pegajosidad, adherencia, masticabilidad, crocantez, fracturabilidad, etc., de los alimentos.

1.3 Criterios de elección de la técnica analítica más apropiada

En el análisis de productos agroindustriales, existen muchas técnicas con ventajas y limitaciones;

lo que hace un poco difícil adoptar una técnica en particular para un determinado análisis. Por ello, se debe priorizar ciertos criterios para la mejor elección de una metodología analítica específica. Algunos de estos criterios se presentan a continuación.

1.3.1 Precisión

La precisión es una medida de la habilidad para reproducir una respuesta entre determinaciones realizadas por un mismo analista o grupo de analistas utilizando el mismo equipo y aproximación

experimental.

1.3.2 Exactitud

Es una medida de cuán cercana está una medida del valor real del parámetro en medición. Nótese que no es lo mismo precisión y exactitud.

1.3.3 Reproducibilidad

La reproducibilidad es una medida de la habilidad para reproducir una respuesta por analistas usando la misma aproximación experimental pero en diferentes laboratorios utilizando equipos

diferentes.

Figura 1—Comparación de precisión y exac'tud, a) buena exac'tud y buena precisión, b) buena preci-

sión y pobre exac'tud, c) buena exac'tud y pobre precisión, d) ni exacto ni preciso.




1.3.4 Simplicidad de operación

La simplicidad es una medida de la facilidad que presentan algunas técnicas analíticas que pueden ser usadas por analistas, sobre todo inexpertos. Esto puede representar una ventaja sobre todo con

personas con poco entrenamiento en técnicas avanzadas de análisis. Se debe señalar que una técni-ca analítica simple no quiere decir que produzca resultados no válidos. Al contrario, la simplicidad

de la técnica muchas veces expresa la creatividad en la obtención de datos numéricos.

1.3.5 Costo

El costo total del análisis, que incluye el de los reactivos, instrumentación y salario del personal requerido para llevar a cabo el análisis, es un criterio a tener muy en cuenta, ya que en la mayoría

de los casos, las técnicas analíticas son caras y representan una buena proporción de los costos totales en la investigación y desarrollo de un nuevo producto agroindustrial.

1.3.6 Velocidad

Es el tiempo necesario para completar el análisis de una sola muestra o muestras, y en algunos ca-sos, es el criterio más importante a considerar en la elección de una determinada técnica.

1.3.7 Sensibilidad

Es una medida de la más baja concentración de un componente que puede ser detectado por un determinado procedimiento.

1.3.8 Especificidad

Es una medida de la habilidad para detectar y cuantificar componentes específicos en una muestra dentro del material alimentario, aún en presencia de otros componentes similares.

1.3.9 Seguridad

Muchos reactivos utilizados en distintas técnicas de análisis representan un peligro potencial para el analista, de manera que este debe ser un criterio fundamental a fin de resguardar su integridad

personal. Frente a otras técnicas que ofrecen escaso peligro potencial, se debe priorizar aquélla en el que el analista pueda sentirse seguro después de ejecutado el análisis.




1.3.10 Destructivo/no destructivo

En algunos métodos analíticos, las muestras son completamente destruidas, mientras que en otros permanecen intactos.

1.3.11 En línea/fuera de línea

Algunos métodos pueden ser usados para medir las propiedades de los alimentos durante el proce-

so, mientras que otros pueden ser utilizados después de que la muestra haya sido procesada o reti-rada de la línea de procesamiento.

1.3.12 Aprobación oficial

Muchos organismos internacionales han aprobado algunas técnicas de laboratorio, las cuales fue-ron incorporadas como oficiales después de una serie de estudios profundos y réplicas de las mis-

mas. Tales organismos son por ejemplo: ISO, AOAC, AOCS, INDECOPI, etc.

1.3.13 Naturaleza de la matriz alimentaria

La composición de la matriz alimentaria que rodea al analito (sustancia química de estudio) influ-

ye frecuentemente en la elección del tipo de método a seleccionar para llevar a cabo el experimen-to. La naturaleza de la matriz puede ser sólida, líquida, transparente u opaca, polar o no polar, etc.

Lo común es que existan varios métodos disponibles para la determinación de un compuesto en particular; en consecuencia, la elección de un método dependerá de los criterios establecidos pre-

viamente y de la importancia que se le dé a éstos. Si, por ejemplo, se está analizando una muestra en un laboratorio de una dependencia gubernamental, probablemente los criterios más importantes

serán la exactitud y el uso de un método oficial. Mientras que en un control de calidad rutinario en una planta procesadora primarán los criterios de elección centrados en la velocidad para obtener un resultado y que el método sea no destructivo de las muestras.

1.4 Fuentes de técnicas analíticas

La información acerca de las variadas técnicas analíticas puede obtenerse de un número de fuentes

diferentes. Una técnica analítica puede ser utilizada rutinariamente en laboratorio o en una empre-sa. Alternativamente, puede ser posible entrar en contacto con un experto quien podría recomendar

una cierta técnica, e.g., un profesor universitario o consultor. Frecuentemente, es necesario consul-tar publicaciones técnicas y científicas. Existe un gran número de fuentes de donde se puede obte-

ner la información sobre métodos analíticos usado para analizar alimentos.




1.4.1 Libros

Los libros sobre análisis de alimentos y productos agroindustriales dan una visión general de las variadas técnicas analíticas, o pueden tratar sobre componentes específicos o características fisico-

químicas específicas. La consulta de un libro general de análisis de alimentos es el mejor lugar para obtener una visión de los tipos de procedimientos analíticos disponibles y determinar crítica-

mente sus ventajas y desventajas. Algunos de estos libros son:

• Nielsen SS. 2010. Food analysis. 4 ed. Springer, New York.

• Matissek R, Schnepel FM, Steiner G. 1998. Análisis de los alimentos. Acribia, Zaragoza.

1.4.2 Métodos oficiales de análisis

Los organismos científicos han establecidos ciertas técnicas como métodos oficiales (e.g., AOAC). Normalmente, un laboratorio en particular desarrolla una nuevo procedimiento analítico y propone como un método oficial a cualquiera de las organizaciones. El método luego es evaluado

por un número de laboratorios independientes usando el mismo procedimiento analítico y tipo de equipo estipulado en la propuesta original. Los resultados de estas pruebas son cotejados y compa-

rados con los valores esperados para asegurar que el método da resultados reproducibles y exactos. Después de evaluaciones rigurosas, el procedimiento puede ser aceptado, modificado o rechazado

como método oficial. Las organizaciones publican volúmenes que contienen los métodos oficial-mente reconocidos para una variedad de componentes alimenticios. Es posible consultar una de

estas publicaciones oficiales y determinar si existe un procedimiento analítico apropiado o necesi-tará cierta modificación para alguna aplicación particular.

1.4.3 Revistas científicas

Los métodos analíticos desarrollados por científicos son frecuentemente reportados y publicados en revistas científicas, e.g., Journal of Food Science, Journal of Agriculture and Food Chemistry,

etc. La información acerca de los métodos analíticos en revistas científicas pueden ser obtenidos buscando bases de datos computarizados de publicaciones científicas disponibles en las bibliotecas

o en el Internet (e.g., Scielo, Latindex, Elsevier).

1.4.4 Suministradores de equipos y reactivos

Muchas empresas que fabrican equipos y reactivos para análisis anuncian sus productos en revistas científicas, diarios de negocios, directorios de ventas e Internet. Estas empresas envían sus publi-caciones donde están descritos los principios y especificaciones del equipo y los procedimientos

de análisis que están vendiendo, los cuales pueden ser utilizados en el análisis de alimentos.




1.4.5 Internet

El Internet es una fuente excelente de información sobre varios procedimientos analíticos disponi-bles para analizar las propiedades de los alimentos. Los profesores universitarios, suministradores

de libros, organizaciones científicas, bases de datos y suministradores de equipos y reactivos colo-can información en la red acerca de las técnicas de análisis. Se puede acceder a esta información

utilizando apropiadamente algunas palabras clave.

1.4.6 Desarrollo de una nueva técnica

En algunos casos puede que no haya una técnica adecuada disponible, de manera que es necesario desarrollar una nueva. Esto se debe hacer con mucho cuidado de manera que se garantice que la

técnica da mediciones exactas y confiables. La confianza en la exactitud de la técnica puede ser obtenida por el análisis de muestras de propiedades conocidas o por comparación de los resultados de la nueva técnica con aquellos de los métodos bien establecidos u oficiales.

Uno de los factores más importantes que se debe considerar cuando se desarrolla una nueva técni-ca analítica es la forma en que “el analito” será distinguido de la matriz. Muchos alimentos contie-

nen un gran número de componentes diferentes, y por lo tanto es frecuentemente necesario distin-guir los componentes a ser analizados (“el analito”) de la multitud de otros componentes qué están

alrededor (“la matriz”). Los componentes de los alimentos pueden distinguirse uno de otro según las diferencias en sus características moleculares, propiedades físicas y reacciones químicas.

• Características moleculares, tamaño, forma, polar idad, carga eléctr ica, interacciones con la radiación.

• Propiedades físicas, densidad, reología, propiedades ópticas, propiedades eléctr icas, transiciones de fase (punto de fusión, punto de ebullición).

• Reacciones químicas, r eacciones químicas específicas entre el componente de interés y el reactivo añadido.

Cuando se desarrolla una técnica analítica apropiada que es específica para un componente parti-

cular, es necesario identificar las propiedades moleculares y fisicoquímicas del analito que son suficientemente diferentes de aquellos componentes en la matriz. En algunos alimentos, es posible determinar directamente el analito dentro de la matriz, pero frecuentemente es necesario llevar a

cabo un número de pasos preparatorios para aislar el analito antes de llevar a cabo cualquier análi-sis. Por ejemplo, un analito puede ser aislado físicamente de la matriz usando un procedimiento y

luego analizado utilizando otro procedimiento. En algunas situaciones, puede haber uno o más componentes dentro de un alimento que tienen propiedades muy similares al analito. Estas interfe-

rencias puede hacer un poco difícil desarrollar una técnica analítica que sea específica para el ana-lito. Puede ser necesario remover estas sustancias que interfieren antes de llevar a cabo el análisis, o usar un procedimiento analítico que puede distinguir entre sustancias de propiedades similares.




1.5 Bibliografía

• Matissek R, Schnepel F-M, Steiner G. 1998. Análisis de los alimentos. Edit. Acribia, Zara-goza, España. 416 p.

• McClements DJ. En línea. Analysis of food products. University of Massachussets. Dispo-nible en: http://people.umass.edu/mcclemen/581Toppage.html

• Nielsen SS (ed.). 2003. Food analysis. 3 ed. Kluwer Academic/Plenum Publishers, Nueva York. 557 p.




En la actualidad, se dispone de muchos protocolos de análisis de alimentos, cuyo número es más o menos igual a la cantidad y variedad de productos, y aquéllos varían de acuerdo con las peculiari-

dades de cada muestra a analizar. Como vemos, son muchos protocolos que memorizar o utilizar. No obstante, en todos ellos se pueden observar principios que se repiten implícita y reiteradamen-

te. Por ello, es importante para el analista conocer estos patrones repetitivos, pues en función de ellos puede derivar y desarrollar protocolos para evaluar un determinado alimento. Antes de desa-

rrollar los métodos de evaluación de productos agroindustriales, debemos consensuar algunos prin-cipios que deben ser tomados en cuenta al analizar los productos. A dichos principios los llamare-mos principios o procedimientos rectores.

Los principios rectores que desarrollaremos en este capítulo son: a) el muestreo y b) los principios estadísticos. Ambos son importantes en la evaluación de productos agroindustriales, pues evita

hacer experimentos innecesarios y malgastar recursos económicos, y más bien, por el contrario, ayudan a obtener resultados más precisos y confiables.

3.1 Muestreo

Frecuentemente se debe determinar las características técnicas y de calidad de una gran cantidad de productos. Estos pueden ser los que llegaron a una determinada distribuidora en camión frigorí-

fico, los producidos en toda una jornada de trabajo o las materias prima al inicio de un proceso de fabricación. Para obtener un dato preciso y exacto de las características del producto, lo ideal sería

analizar la totalidad de unidades que comprende el lote de ese producto. Sin embargo, sabemos que esto es imposible, primero porque la mayoría de las técnicas de análisis son destructivas de la muestra y no quedaría nada para vender y, segundo, porque muchas metodologías insumen consi-

derable tiempo, son costosas o son muy complicadas, haciéndolas inviables para su aplicación.

Ante tal contrariedad, es una práctica común tomar una fracción del lote para hacer el análisis y

asumir que sus propiedades son representativas de todo el conjunto. A este procedimiento se le

conoce como muestreo, y se define como el conjunto de criterios, técnicas y procedimientos para extraer una fracción representativa de un lote o población de producto. A pesar de su aparente sim-

Capítulo 3

PRINCIPIOS RECTORES EN EL ANÁLISIS

DE ALIMENTOS

27

plicidad, es una de las etapas más importantes en el análisis de productos agroindustriales. Si no se procede correctamente, corremos el riesgo de introducir errores gravísimos en los resultados e in-

validar las conclusiones o conjeturas que de éstos se extraigan. A veces no se tiene en cuenta que la homogeneidad es rara en los alimentos, y por eso, los resultados de una porción de alimento

pueden diferir mucho de los de otra, inclusive cuando las muestras se encuentran muy próximas en el mismo lote de fabricación. Es una condición axiomática de los procesos agroindustriales que las

propiedades de los productos varíen de una unidad a otra. Por eso es necesario conjugar todos los criterios posibles para tomar una muestra representativa.

La Figura 2 muestra las etapas iniciales de un análisis de alimentos, que comprende desde el plan-

teamiento del problema analítico hasta la interpretación de los resultados. Sin embargo, lo que aquí nos interesa es la etapa de muestreo con sus correspondientes subetapas.

Figura 2—Etapas implicadas en el muestreo de alimentos para análisis.

Diseño del plan de muestreo

Toma de muestra

Tratamiento de la muestra

MU

EST

RE

O

Selección del método de análisis

Realización de mediciones

Planteamiento del problema analí'co

Problema

Resultados



3.1.1 Selección del método de análisis

Para seleccionar el método de análisis más apropiado se deben conjugar los criterios mencionados en el Capítulo 1 junto con algunos de los propósitos del análisis que a continuación presentaremos.

Las muestras se analizan debido a varias razones en la agroindustria y esto influye en el tipo de plan de muestreo a usarse.

Muestras oficiales

Las muestras pueden ser seleccionadas para cumplir requisitos oficiales o legales por intermedio de un laboratorio del gobierno o privado, y debidamente acreditado. Para numerosos productos se han definido procedimientos de muestreo normalizados de obligado cumplimiento. Las entidades

que desarrollaron estos procedimientos son la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales (AOAC) y el Codex Alimentarius. Las muestras

son analizadas para asegurar que los industriales estén suministrando productos inocuos, que cum-plen con los requisitos legales y de etiquetado.

Materias prima

Las materias prima son muy frecuentemente analizadas antes de su aceptación por parte del encar-gado de la planta, o antes de utilizar en algún proceso en particular. Por ejemplo, la industria láctea

dedicada a la fabricación de mantequilla, analizará la leche que le proveen en cuanto a su conteni-do o tenor graso, puesto que este componente es el más importante para la obtención de productos

de calidad en dicha industria.

Muestras para control de procesos

Frecuentemente, se analiza el alimento durante el proceso para saber si se está operando dentro de los estándares o parámetros establecidos, además de si lo hace de manera eficiente. Así, si surgiera

algún problema, sería rápidamente detectado y corregido.

Productos terminados

Los alimentos son analizados al final de la línea de envasado o empacado para asegurarse de que el producto es inocuo y no va a afectar la salud del consumidor; además, se analiza para saber si cum-

ple con las normas de etiquetado. Para determinar el valor nutricional consignado en la etiqueta, se utilizan métodos de análisis oficialmente aprobados.


CAPÍTULO 3: PRINCIPIOS RECTORES EN EL ANÁLISIS DE ALIMENTOS 29

Investigación y desarrollo

Las muestras son analizadas por científicos de alimentos y otros que desarrollan nuevos productos.

Para ello también es necesario contar con un plan de muestreo a pesar de que el tamaño o volumen de muestra es frecuentemente pequeño y de propiedades bien definidas. Es decir que se deben con-

jugar criterios para un buen muestreo y una óptima utilización de los recursos disponibles.

3.1.2 Diseño del plan de muestreo

Un plan de muestreo es un documento elaborado por los encargados del análisis de los alimentos en una empresa o los científicos en su tarea de innovación, y consiste básicamente en una serie de directrices que guían a los operarios sobre la forma más correcta de llevar a cabo un muestreo. En

otras palabras, los objetivos primordiales de un buen plan de muestreo consisten, por un lado, en dar instrucciones precisas sobre la forma cómo se van a recoger las muestras de alimento que sean

representativas del lote, y por el otro, dar directivas para evitar que entre la recogida y el análisis se produzcan cambios en la composición o estructura del producto sujeto a estudio.

Para elaborar un buen plan de muestreo, veamos las condiciones en que se encuentran los alimen-tos y las principales fuentes de variabilidad inherentes a ellos.

Condiciones en las que se encuentran los alimentos

Productos a granel

Los alimentos a granel son aquéllos que por sus características no se pueden confinar sus atributos y propiedades en una unidad de envase o embalaje. Así, aunque sea un saco de arroz o harina, sus

propiedades son continuas y no están restringidas al peso o volumen que ingresan en una determi-nada unidad de envase.

Los datos obtenidos del análisis de productos a granel tienen aplicaciones diversas. Se utilizan de

manera habitual en el comercio o para la vigilancia de la contaminación con productos agroquími-cos o el uso indebido de estimulantes de crecimiento.

Hay que velar por que las muestras sean verdaderamente representativas del producto a granel. Puede ser necesario tomar varias muestras de sacos, cajas, paquetes o animales en canal y en va-

rios puntos de un silo o recipiente. Es preferible aplicar un muestreo aleatorio en lugar de recoger las unidades de muestra fácilmente accesibles. Para evitar los problemas asociados de muestrear de una pila de productos, arrumados en un almacén, la mejor manera es hacerlo durante la carga o

descarga de una expedición. Los análisis en este nivel se limitan con frecuencia a los componentes principales, pero en general, se realiza el análisis de muchas muestras, a veces cientos, de manera

que sus valores tienden a minimizar el error.



Alimentos al por mayor

El muestreo de alimentos al por mayor sigue generalmente los principales criterios utilizados con

los productos a granel. Es esencial que el muestreo sea aleatorio a fin de garantizar la validez de los resultados.

Alimentos al por menor

Para los productos primarios, es decir los no transformados, como carnes, frutas u hortalizas, el protocolo de muestreo debe garantizar que quede representada la gama completa de puntos de ven-ta. La muestra debe ser proporcional al volumen de alimentos que pasa a través de los distintos

puntos.

Productos del campo o huertos

Estos productos suelen ser mucho más variables, puesto que depende fundamentalmente del suelo

y su tratamiento con fertilizantes. En la mayoría de las veces, estos productos se consumen estacio-nalmente frescos o se conservan siguiendo métodos tradicionales que pueden presentar diferencias

sustanciales con respecto a la práctica comercial.

Alimentos no cultivados o silvestres

En muchas comunidades, cuyo estilo de vida es cazador-recolector o seminómada, se consumen cantidades sustanciales de alimentos silvestres vegetales y animales. En estos casos, es práctica-

mente imposible realizar un muestreo aleatorio y la única opción es realizar un muestreo de conve-niencia cuando surge la oportunidad. Este criterio es aceptable siempre que se deje constancia a la

hora de presentar sus resultados o en el plan de muestreo.

Alimentos listos para el consumo

En estudios donde se requiere investigar la calidad de alimentos preparados, como los expendidos por cadenas de comida rápida o restaurantes, es necesario tomar varios criterios para tomar las

muestras, puesto que este tipo de alimentos se preparan muchas veces utilizando una gran variedad de recetas y métodos de cocción. Para preparar las muestras que se han de analizar, se recurre a

menudo a la simulación de los procedimientos de cocción en el laboratorio o en cocinas especiali-zadas. Este sistema es en general satisfactorio, aunque en las condiciones domésticas que se simu-lan no siempre se preparan los alimentos de manera controlada. Con la recogida de platos cocina-

dos de los establecimientos de comida se obtendría una mayor representatividad, por lo que a ve-ces se prefiere este sistema, que, sin embargo, también tiene sus problemas logísticos.



Fuentes de variabilidad en los alimentos

Muestras geográficas

La diversidad de condiciones edafo-climáticas de un país introduce en los alimentos producidos una serie de variaciones en su composición. Las diferencias en la comercialización y la forma de

preparación entre las distintas zonas geográficas también pueden dar a lugar variaciones considera-bles. Por ello, es necesario que en los protocolos de muestreo se indique claramente el lugar de procedencia de la muestra. Ayudaría mucho a entender la variabilidad de los alimentos si a lo ante-

rior también se incluyen aquellos aspectos que introduzcan alguna variación con respecto a las costumbres geográficas.

Muestras estacionales

Alimentos como pescados, leche y productos lácteos exhiben una importante variabilidad en su composición según las estaciones en las que se producen. Los alimentos de origen vegetal están

especialmente expuestos a variaciones, en particular por lo que respecta a su contenido de agua, carbohidratos y vitaminas; mientras que el pescado y la leche muestran variaciones en su conteni-do graso.

A fin de hacer un muestreo satisfactorio, hay que organizar la recogida de muestras calendarizando la frecuencia de tal manera que queden reflejadas estas variaciones. En algunos casos es necesario

que en el informe del análisis figuren los datos de carácter estacional de las muestras analizadas.

Estado fisiológico y madurez

El estado fisiológico o de madurez de los alimentos, sobre todo frescos, determina variaciones en la composición. Por ejemplo, en las concentraciones de azúcares, ácidos orgánicos y vitaminas en

muchas plantas y de grasas y algunos minerales en los alimentos de origen animal.

El almacenamiento de los alimentos de origen vegetal también suele afectar a su contenido de

agua y vitaminas y a los niveles de algunos nutrientes orgánicos, debido al metabolismo residual de la planta durante el almacenamiento.

Cultivares y razas

Otra fuente importante de variación es la diversidad de cultivares o variedades y razas, de donde

provienen los alimentos. En caso de la leche, por ejemplo, la composición de grasa de leche de distintas razas es diferente y esto debe ser de obligatorio conocimiento para aquéllos que van a

realizar el muestreo.



3.1.3 Toma de muestra

La toma de muestra debe seguir los lineamientos del plan de muestreo. No se debe dejar nada a la improvisación. En el plan de muestreo se debe especificar la forma cómo se llevará a cabo el

muestreo y los implementos y materiales que se utilizarán para su ejecución.

En el caso de alimentos cuyas unidades pueden ser perfectamente consideradas como muestras, se

toman dichas unidades considerando todos los factores de variabilidad que hemos visto anterior-mente.

En el caso de alimentos a granel como cereales, harinas, la toma de muestra normalmente se hace con una sonda especial que, introducida en el saco o envase, permite obtener una muestra represen-

tativa del lote. Las sondas son un tubo con extremo filoso que al ser insertadas en los envases per-mite sacar a través del tubo una muestra del alimento ensacado.

En el caso de productos que requieren condiciones especiales, como los helados (bajas temperatu-

ras), la muestra se debe tomar de manera que se le den las condiciones requeridas para evitar que se produzcan cambios entre la recogida y el análisis. Esto es especialmente importante si lo que se

va a determinar en el helado es su tasa de derretimiento. Cualquier fluctuación de temperatura po-dría introducir errores que lleven a obtener interpretaciones equivocadas respecto del producto.

En otros casos, el muestreo requiere lograr geometrías homogéneas al momento de tomar la mues-tra. Es el caso de los quesos, se logra tener trozos de queso en forma de cilindro, para un análisis mecánico-reológico, utilizando cilindros metálicos cortadores.

3.1.4 Tratamiento de la muestra

La Figura 3 muestra las distintas etapas para el tratamiento de muestras, ya sean de mercancías a

granel o envasadas. La muestra compuesta/agregada para las mercancías a granel puede ser some-tida a un proceso de cuarteo para pasar a la sub-muestra secundaria.

El cuarteo es un procedimiento que se usa para garantizar la representatividad de la muestra con respecto al lote. Como su nombre lo indica, se obtienen cuatro sub-muestras que se logran colocan-

do la muestra en forma de un montículo. Luego se divide el montículo en cuatro partes, tal como se muestra en la Figura 4. Se eligen al azar dos de los cuartos en una de las diagonales, las que se vuelven a mezclar y formar otro montículo más pequeño. Se vuelve a dividir este nuevo montículo

en cuatro partes y así sucesivamente hasta obtener el tamaño de muestra deseado.

Para el caso de granos y semillas enteras, se realiza utilizando un cuarteador de granos (Figura 5b

y 5c). Previamente se separan rastrojos, pajas y algunas semillas o granos que no han completado su madurez, haciendo pasar la muestra por un separador helicoidal (Figura 5a).

Los alimentos envasados (galletas, papas fritas, etc.) pueden someterse a una infinidad de trata-mientos antes de iniciar con el protocolo analítico. Se puede reducir de tamaño utilizando molinos



Fig

ura

3—

Op

era

cio

ne

s y

an

áli

sis

qu

e i

nte

rvie

ne

n e

n u

n m

ue

stre

o.

De

A d

e o

pe

raci

on

es

de

mu

est

reo

se

pa

sa

a A

de

op

era

cio

ne

s a

na

lí'

cas.

Re

com

en

da

cio

ne

s d

e l

a U

nió

n I

nte

rna

cio

na

l d

e Q

uím

ica

Pu

ra y

Ap

lica

da

(U

IQP

A),

to

ma

da

s d

e G

ree

nfi

eld

y S

ou

thg

ate

(2

00

3).



Figura 4—Operación de cuarteo de granos, harinas u otro 'po de alimento que se presente bajo la forma

de harina.

Figura 5—Separador helicoidal de granos, b) y c) cuarteadores de granos de dis'ntos modelos.

a)

b)

c)



de granos. En otros casos, la muestra puede requerir una disolución, congelación, secado o algún otro tipo de tratamiento. Se debe cuidar más bien que la sustancia o compuesto alimentario de inte-

rés no sufra modificaciones ni pérdidas al momento de hacer estos pretratamientos.

Hay que tener en cuenta que los pretratamientos no forman parte de un protocolo de análisis; sino

que el analista, con la experiencia y el conocimiento, debe hacer constar en el plan de muestreo, las etapas y procedimientos necesarios para preparar de forma adecuada el alimento a analizar.

3.1.5 Realización de mediciones

La mediciones se hacen con los instrumentos analíticos que se encuentran en los laboratorios de

alimentos. Con ayuda de los protocolos, estos instrumentos miden las propiedades analizadas y nos dan valores numéricos como respuesta a esa medición. Por ello, la razón de este manual es presen-tar cada uno de esos protocolos.

3.2 Tipos de muestreo

Existen distintos criterios para clasificar los diferentes tipos de muestreo, aunque en general pue-

den dividirse en dos grandes grupos: métodos de muestreo probabilísticos y métodos de muestreo no probabilísticos.

3.2.1 Muestreo probabilístico

Los métodos de muestreo probabilístico son aquellos que se basan en el principio de equiprobabili-

dad. Es decir, aquellos en los que todos los entes (personas, unidades de alimentos o productos, animales, etc.) tienen la misma probabilidad de ser elegidos para formar parte de una muestra y, consiguientemente, todas las posibles muestras de tamaño n tienen la misma probabilidad de ser

seleccionadas. Solo estos métodos de muestreo probabilísticos nos aseguran la representatividad de la muestra extraída y son, por tanto, los más recomendables en la obtención de muestras para anali-

zar alimentos y controlar la calidad. A continuación desarrollaremos los métodos de muestreo pro-babilísticos más importantes.

Muestreo aleatorio simple

El procedimiento que se sigue en este método de muestreo es: 1) se asigna un número a cada indi-

viduo de la población y 2) a través de algún medio mecánico (balotario, tablas de números aleato-rios, números aleatorios generados con una calculadora o computadora, etc.) se eligen tantos suje-

tos o entes como sea necesario para completar el tamaño de muestra requerido.



Este procedimiento, atractivo por su simplicidad, tiene poca o nula utilidad práctica cuando la po-blación que estamos manejando es muy grande.

Muestreo aleatorio sistemático

Este procedimiento exige, como el anterior, numerar todos los elementos de la población, pero en lugar de extraer n números aleatorios sólo se extrae uno. Se parte de ese número aleatorio i, que es un número elegido al azar, y los elementos que integran la muestra son los que ocupa los lugares i,

i+k, i+2k, i+3k,…, i+(n-1)k, es decir, se toman los individuos de k en k, siendo k el resultado de dividir el tamaño de la población entre el tamaño de la muestra: k =N/n. El número i que emplea-

mos como punto de partida será un número al azar entre 1 y k.

El riesgo en este tipo de muestreo está en los casos en que se dan periodicidades en la población ya

que al elegir a los miembros de la muestra con una periodicidad constante (k) podemos introducir una homogeneidad que no se da en la población.

Muestreo aleatorio estratificado

Trata de obviar las dificultades que presentan los anteriores ya que simplifican los procesos y sue-

len reducir el error muestral para un tamaño dado de la muestra. Consiste en considerar categorías típicas diferentes entre sí (estratos) que poseen gran homogeneidad respecto a alguna característica

(se puede estratificar, por ejemplo, variedades, razas productoras, lugares de producción, etc.). Lo que se pretende con este tipo de muestreo es asegurarse de que todos los estratos de interés estarán representados adecuadamente en la muestra. Cada estrato funciona independientemente, pudiendo

aplicarse dentro de ellos el muestreo aleatorio simple o el estratificado para elegir los elementos concretos que formarán parte de la muestra. En ocasiones las dificultades que plantean son dema-

siado grandes, pues exige un conocimiento detallado de la población.

La distribución de la muestra en función de los diferentes estratos se denomina afijación y puede

ser de diferentes tipos:

Afijación simple

A cada estrato le corresponde igual número de elementos muestrales.

Afijación proporcional

La distribución se hace de acuerdo con el peso (tamaño) de la población en cada estrato.

Afijación óptima

Se tiene en cuenta la previsible dispersión de los resultados, de modo que se considera la propor-ción y la desviación típica. Tiene poca aplicación ya que no se suele conocerse la desviación.



Muestreo aleatorio por conglomerados

Los métodos presentados hasta ahora están pensados para seleccionar directamente los elementos

de la población, es decir, que las unidades muestrales son los elementos de la población.

En el muestreo por conglomerados la unidad muestral es un grupo de elementos de la población

que forman una unidad, a la que llamamos conglomerado. Un envases unificador como cajas de cartón, javas, bolsas, etc., son conglomerados naturales. En otras ocasiones se pueden utilizar con-glomerados no naturales como: grupos de estudio. Cuando los conglomerados son áreas geográfi-

cas suele hablarse de “muestreo por áreas”.

El muestreo por conglomerados consiste en seleccionar aleatoriamente un cierto número de con-

glomerados (el necesario para alcanzar el tamaño muestral establecido) y en investigar después todos los elementos pertenecientes a los conglomerados elegidos.

3.2.2 Métodos de muestreo no probabilístico

A veces, para estudios exploratorios, el muestreo probabilístico resulta excesivamente costoso y se

acude a métodos no probabilísticos, aun siendo conscientes de que no sirven para realizar generali-zaciones (estimaciones inferenciales sobre la población), pues no se tiene certeza de que la muestra extraída sea representativa, ya que no todos los sujetos de la población tienen la misma probabili-

dad de ser elegidos. En general se seleccionan a los sujetos siguiendo determinados criterios procu-rando, en la medida de lo posible, que la muestra sea representativa.

En algunas circunstancias, los métodos estadísticos y epidemiológicos permiten resolver los pro-blemas de representatividad aun en situaciones de muestreo no probabilístico, por ejemplo, los es-

tudios de caso-control, donde los casos no son seleccionados aleatoriamente de la población.

Entre los métodos de muestreo no probabilísticos más utilizados en investigación y análisis encon-

tramos:

Muestreo por cuotas

También denominado en ocasiones “accidental”. Se asienta generalmente sobre la base de un buen conocimiento de los estratos de la población y/o de los individuos más “representativos” o

“adecuados” para los fines de la investigación. Mantiene, por tanto, semejanzas con el muestreo aleatorio estratificado, pero no tiene el carácter de aleatoriedad de aquél.

En este tipo de muestreo se fijan unas “cuotas” que consisten en un número de individuos que reú-

nen unas determinadas condiciones, por ejemplo: 20 consumidores de 25 a 40 años, de sexo feme-nino y residentes en el distrito del Rímac. Una vez determinada la cuota se eligen los primeros que

se encuentren que cumplan esas características. Este método se utiliza mucho en las encuestas de opinión o al consumidor.



Muestreo intencional o de conveniencia

Este tipo de muestreo se caracteriza por un esfuerzo deliberado de obtener muestras

“representativas” mediante la inclusión en la muestra de grupos supuestamente típicos. También puede ser que el investigador selecciones directa e intencionalmente los individuos de la pobla-

ción. El caso más frecuente de este procedimiento es utilizar como muestra los individuos a los que se tiene fácil acceso (los profesores de universidad emplean con mucha frecuencia a sus propios alumnos).

Bola de nieve

Se localiza a algunos indivudos, los cuales conducen a otros, y estos a otros, y así hasta conseguir una muestra suficiente. Este tipo se emplea muy frecuentemente cuando se hacen estudios con po-

blaciones jerarquizadas.

Muestreo discrecional

A criterio del investigador los elementos son elegidos sobre lo que él cree que pueden aportar al estudio.

En la Tabla 1 se presentan las ventajas e inconvenientes de los distintos tipos de muestreo probabi-lístico que hemos detallado anteriormente.

3.3 Principios estadísticos

En el análisis de alimentos se buscan resultados que son observables y repetibles. Por ello, sin el pensamiento estadístico, la observabilidad y repetibilidad son inherentemente contradictorios. En

cualquier resultado que se obtenga, la variabilidad es un hecho innegable, ya que ningún análisis realizado bajo condiciones bien controladas puede dar resultados iguales; inclusive las mediciones

hechas por diferentes analistas sobre el mismo evento varían.

De acuerdo con lo anterior, el analista debe ser muy cuidadoso en el diseño del plan de muestreo.

El punto de partida para una correcta planeación es aplicar los principios estadísticos, que son: aleatorización, repetición y bloqueo. Estos principios, adecuadamente aplicados, le van a otorgar la validez a los resultados obtenidos en el análisis.

3.3.1 Aleatorización

La aleatorización es un procedimiento por el cual se extraen las muestras de manera que las peque-

ñas diferencias provocadas por materiales, equipo y todos los factores no controlados, se repartan



Tipo de mues- Características Ventajas Inconvenientes

Aleatorio simple Se selecciona una muestra de

tamaño n de una población

de N unidades, cada elemento

tiene una probabilidad de

inclusión igual y conocida de

n/N.

• Sencillo y de fácil compren-

sión.

• Cálculo rápido de medias y

varianzas.

• Se basa en la teoría estadís-

tica, y por tanto, existen

paquetes informáticos para

analizar los datos.

Requiere que se posea

de antemano un lista-

do completo de toda

la población. Cuando

se trabaja con mues-

tras pequeñas es posi-

ble que no represente

a la población adecua-

damente.

Sistemático Conseguir un listado de los N

elementos de la población.

Determinar tamaño muestral

n. Definir un intervalo k=N/

n. Elegir un número aleato-

rio r entre 1 y k (r= arranque

aleatorio).

• Fácil de aplicar.

• No siempre es necesario

tener un listado de toda la

población.

• Cuando la población está

ordenada siguiendo una ten-

dencia conocida, asegura

una cobertura de unidades

de todos los tipos.

Si la constante de

muestreo está asocia-

da con el fenómeno

de interés, las estima-

ciones obtenidas a

partir de la muestra

pueden contener ses-

go de selección.

Estratificado En ciertas ocasiones resultará

conveniente estratificar la

muestra según ciertas varia-

bles de interés. Para ello de-

bemos conocer la composi-

ción estratificada de la pobla-

ción objetivo a hacer un

muestreo. Una vez calculado

el tamaño muestral apropia-

do, este se reparte de manera

proporcional entre los distin-

tos estratos definidos en la

población usando una simple

regla de tres.

• Tiende a asegurar que la

muestra represente adecua-

damente a la población en

función de unas variables

seleccionadas.

• Se obtienen estimaciones

más precisas.

• Su objetivo es conseguir una

muestra lo más semejante

posible a la población en lo

que a la o las variables estra-

tificadoras se refiere.

Se ha de conocer la

distribución en la

población de las va-

riables utilizadas para

la estratificación.

Conglomerados Se realizan varias fases de

muestreo sucesivas.

La necesidad de listados de

las unidades de una etapa se

limita a aquellas unidades de

muestreo seleccionadas en la

etapa anterior.

• Es muy eficiente cuando la

población es muy grande y

dispersa.

• No es preciso tener un lista-

do de toda la población, solo

de las unidades primarias de

muestreo.

• El error estándar

es mayor que en

el muestreo alea-

torio simple o

estratificado.

• El cálculo del

error estándar es

complejo.

Tabla 1—Ventajas e inconvenientes de los dis'ntos 'pos de muestreo probabilís'co.



de manera homogénea en todas las muestras. Así se aumenta la probabilidad de que el supuesto de independencia de los errores se cumpla, lo cual es un requisito para la validez de los resultados

obtenidos después de correr el procedimiento analítico. El cuarteador de granos y el procedimiento de cuarteo permiten obtener muestras aleatorias.

El procedimiento de toma de muestras del plan de muestreo debe contemplar que dicha tarea debe ejecutarse siguiendo algún criterio que considere la aleatorización. De otra manera, se introduci-

rían errores que podrían desvirtuar o alejar el resultado del verdadero valor.

3.3.2 Repetición

Es realizar más de una vez un mismo procedimiento analítico con una muestra distinta procedente de una misma fuente. Usualmente, cuando un análisis se realiza por triplicado, por ejemplo, se alu-de al hecho de hacer tres repeticiones, utilizando la misma técnica, los mismos equipos, el mismo

analista, pero con una muestra distinta.

Las repeticiones permiten distinguir la variabilidad natural o el error aleatorio al realizar los análi-

sis. Cuando no se hacen repeticiones no hay manera de estimar la variabilidad natural, mucho me-nos lograr el verdadero valor del atributo que deseamos conocer. Mientras más repeticiones se ha-

ce respecto a una determinada característica de la muestra, estamos más cerca del verdadero valor; de aquí la importancia de realizarlas.

3.3.3 Bloqueo

Cuando se sabe que dentro de las muestras pueden presentarse posibles variaciones en los resulta-dos, normalmente ocasionados por algún factor inherente o propio de las muestras, entonces lo

lógico es hacer un bloqueo. Bloquear quiere decir nulificar o tomar en cuenta, en forma adecuada, aquellos factores que puedan afectar ostensiblemente la respuesta. Al hacer el bloqueo, se supone

que el subconjunto de muestras que se obtengan dentro de cada bloque debe resultar más homogé-neo que el conjunto total de muestras. Por ejemplo, sabemos que la acidez de naranjas es un indi-

cador de madurez; por lo tanto, si tenemos muestras de distinto grado de madurez, es necesario hacer bloques, juntando aquéllas que tengan el mismo grado de madurez, y midiéndolas por sepa-rado. De esta manera, el bloqueo (grado de madurez) permite nulificar el error asociado a la inhe-

rente variabilidad debido a este factor.

Los factores de variabilidad más importantes en alimentos se han discutido en secciones anteriores,

por ello, a fin de tomar una muestra adecuada y realizar un buen plan de muestreo, es necesario tener conocimiento acerca de los factores que inducen a variación en la muestra que se desea anali-

zar. De otro modo, se incurriría en un grave error al omitir tales factores de variabilidad. Paradóji-camente, en el análisis de alimentos y productos agroindustriales, muchas veces no se toma en cuenta estos criterios estadísticos. Sin embargo, con una adecuada planificación y un claro entendi-



miento de los factores que inducen a incrementar el error, se estaría realizando un adecuado análi-sis, aplicando estos principios estadísticos.

3.4 Bibliografía

• McClements DJ. En línea. Analysis of food products. University of Massachussets. Disponi-

ble en: http://people.umass.edu/mcclemen/581Toppage.html

• Nielsen SS (ed.). 2003. Food analysis. 3 ed. Kluwer Academic/Plenum Publishers, Nueva

York. 557 p.

• Picó Y. 2012. Chemical analysis of food: techniques and applications. The Netherlands. 785

p.



Separata APAI 2015ii (1)

Documents

Transcript of Separata APAI 2015ii (1)