Revista de Investigación Talentos Volumen III. (2) Julio - Diciembre 2016
ISSN Impreso: 1390-8197 ISSN Digital: 2631-2476
DETERMINACIÓN DE VITAMINA C
EN PIMIENTO
CAPSICUM ANNUUM POR VOLTAMETRÍA
DE BARRIDO LINEAL
DETERMINATION OF
VITAMIN C IN PEPPERS CAPSICUM ANNUUM BY LINEAR SCANNING VOLTAMETRY
Carlos García( 1), Maryuri Llanos( 1), Bertha Mazón( 1), Kerly Dávila( 1), Jorge Cun( 1)
( 1)Universidad Técnica de Machala, Ciudadela Universitaria Km. 5 ½ vía Pasaje Apartado 070151 Machala, Ecuador. email: cgarcia@utmachala.edu.ec
Resumen: la vitamina C está presente
en varios alimentos, actúa como un antioxidante en el organismo, convirtiéndose en sustancia
esencial para el ser humano,
debido a que no puede biosintetizarla por sus pro-
pios medios, es necesario adquirirla de frutos, hortalizas o suplementos vitamínicos. Esta investigación cuan-
tifica la Vitamina C en
pimientos obtenidos de la Parroquia
Palmales, Provincia de
El Oro-Ecuador;
se comparó muestras de la especie
Capsicum annum de color verde y rojo, evidenciando la presencia de vita- mina C en ambos
casos. Para su cuantificación se empleó el método de adición estándar
mediante técnicas electroquímicas como
voltametría de barrido lineal, utilizando
carbón vítreo como
electrodo de trabajo,
Ag/AgCl/KCl como electrodo
de referencia y un
contra electrodo de
platino, en solución electrolítica NaNO3/HNO30,1M
y se utilizaron los mismos volúmenes
(5 ml.) de zumo de pimiento de color rojo y verde, a volúmenes diferentes del patrón de Vitamina
C en orden ascendente y solución electrolítica HNO3/NaNO3
0,1M; mediante lectura de picos de
intensidad de corriente de cada muestra y la aplicación del método es-
tadístico de regresión lineal, se determinó la
concentración de vitamina C. Los análisis fueron
realizados por triplicado e
inmediatamente después de obtener el zumo de los pimientos para evitar la
oxidación del mismo. Finalmente, aplicando ANOVA (análisis
de varianza de un factor), los resultados obtenidos muestran
diferencias significativamente superiores de concentración de vitamina C en pimientos
de color rojo (209,042
mg/100 g) versus los verdes (165,261
mg/100 g).
Palabras clave: antioxidante, Capsicum
annuum, pimiento, vitamina C, voltametría
Abstract: Vitamin C is present
in several foods. It works as an antioxidant in the body, turning it essential substance for humans because
it cannot be biosynthesized on their own. It is acquired from fruit, vegetables or vitamin
supplements. This research quantifies this vitamin in peppers grown in Palmales, El Oro province- Ecuador. This proves there is a high concentration of Vitamin C in pepper. Samples of the species
Capsicum annum were compared in green
and red colored peppers, showing the presence
of vitamin C in both. Elec- trochemical
methods for quantification as the linear scanning voltammetry were used, using glassy carbon as working
electrode (Ag /
AgCl / KCl) as a referent electrode and a counter
electrode of platinum in elec-
trolytic solution in NaNO3/HNO3 0,1M
both for analyzing the green and red pepper equal volumes (5ml. capsicum extract)
at different
volumes pattern Vitamin C in
ascending order and
electrolyte solution
NaNO3/HNO3 0,1M. The concentration of Vitamin C was determined by reading current peak intensity,
as well as the statistic method of linear regression. The analysis was tripled and
immediately after obtaining the peppers juice in order to avoid its oxidation. Finally, applying
One-Factor Analysis of Variance
(ANOVA). The results
showed higher concentrations of Vitamin
C in red peppers (209,042
mg/100 g) than in green ones (165,261mg/100g)
Key Words:
antioxidant, Capsicum annuum, pepper, vitamin C, voltametry
Recibido: 15 - 11
- 2015
Aceptado: 20 - 06 - 2016
Publicado como artículo científico en Revista de
Investigación Talentos III (2) 1-9
I. INTRODUCCIÓN
a vitamina
C o ácido ascórbico es un monosacá- rido hidrosoluble que se encuentra en alimentos,
L
es destruido por el calor, la oxidación y los álcalis,
se clasifica como un antioxidante exógeno, es decir; que
debe ser ingerida en la dieta, mediante frutos, horta- lizas o suplementos
vitamínicos (Estrella et al.,
2015). Los
pimientos pertenecen al género Capsi-
cum, de la familia de las Solanáceas, se originan de México y Mesoamérica, existen 40
especies distri- buidas en América (Gago, 2015). Las variedades cul-
tivadas de Capsicum annuum pertenecen a diversas subespecies o variedades botánicas. Es una hortaliza de gran importancia comercial y económica, y es unos de los cultivos más extendidos en todo el mundo
(Gago, 2015; Parcero, 2014). Su producción va diri- gida a cuatro destinos de
consumo: en fresco, seco, pimentón y en conserva o bien deshidratado para su
uso como especie. Pero su éxito radica que además de ser una especie
que imparte aroma,
color y sabor,
tiene gran variabilidad y un elevado nivel
nutricional (Rodríguez et al., 2014), protege contra la oxidación descontrolada en la célula, por
ello es considerando beneficioso para la salud (Toledo et al., 2013).
La vitamina
C por su propiedades favorece
la absor- ción de hierro
a nivel intestinal, regenera la forma
oxidada de la vitamina E y como antioxidante neu- traliza el oxígeno singlete y
captura radicales hidro- xilo (Oxilia, 2014),
disminuyendo los daños oxidativos de
lípidos, proteínas y ácidos nucleicos causados
por especies
de oxigeno
reactivo, que in- cluyen los radicales libres
que es un fenómeno con- tinuo
con implicaciones
en el
envejecimiento y la carcinogénesis (Couto & Canniatti,
2010; Oxilia,
2014). Estudios
indican que la vitamina C puede im- pedir
mutaciones en el ADN humano, y a altas con- centraciones puede reducir mutaciones causadas por
el estrés oxidativo en células humanas in vitro (Da
Silva et al., 2011).
En Nigeria
algunos médicos prescriben vitamina C para ayudar a tratar
enfermedades como el resfriado común,
gripe, tos, llagas, heridas, gingivitis,
enfer- medades de la piel, diarrea,
paludismo e infecciones bacterianas, además de
prevenir el daño tisular (Ogunlesi
et
al., 2010). Investigaciones recientes también involucran la
vitamina C en la curación y prevención de enfermedades como
el escorbuto, en- fermedades inmunológicas, enfermedades crónico
degenerativas, como las cardiovasculares, enferme- dades neurodegenerativas como el
Parkinson y el Alzheimer, así
como el cáncer, diabetes
y cataratas (Ramirez &
Pacheco, 2011). Los requerimientos dia- rios de ácido ascórbico según la FDA oscilan entre
60-100 mg/dl.
Las hortalizas
con altos
niveles de ácido ascórbico
incluyen pimiento (Okiei
et
al.,
2009). Estudios
epidemiológicos sugieren que un fre-
cuente consumo de estos alimentos está asociado a la
salud y una baja incidencia de enfermedades degene-
rativas incluyendo el cáncer (Da Silva et
al., 2011).
Existen en la actualidad varias técnicas que permiten
determinar compuestos antioxidantes,
las técnicas
voltamétricas han sido últimamente las técnicas de elección para la evaluación del poder
antioxidantes en vegetales debido
a la sencillez,
rapidez y bajo costo y pueden resultar más selectiva y sensible que otros métodos.
Estos compuestos al actuar como
agentes reductores en soluciones, tienden
a ser fácil- mente oxidados sobre la superficie de un electrodo;
donde, el bajo potencial de oxidación corresponde a un alto poder antioxidante (Alves et al., 2010; Flores
et al., 2010). En la voltametría de
barrido lineal, se realiza un barrido de potencial, desde un potencial E1
hasta un potencial E2, a velocidad de barrido cons- tante, y se registra la corriente que circula a través del
electrodo
de trabajo cuando se impone un potencial variable en el tiempo, se obtienen
curvas de intensi- dad de corriente
en función del potencial, denomina- das curvas i-E (Ibáñez, 2010; Vilasó et al., 2014).
Cuando el potencial se aleja del potencial de equili- brio ya sea en el sentido
anódico como catódico, se vuelve más reductor
o más oxidante según el caso, y el consumo de analito aumenta.
Además, si el poten-
cial alcanza la región difusiva, la concentración su- perficial de la especie
electroactiva finalmente cae a cero, y el transporte de masa de la especie
a la super- ficie alcanza su máxima velocidad (corriente limite) y
luego declina por efecto del agotamiento de la es- pecie electroactiva en la cercanía del electrodo. Como
resultado se observa un pico
(Flores et al., 2010; Okiei
et al., 2009). La electroquímica es una opción para
el análisis
de compuestos
orgánicos, a niveles de partes por millón, partes por billón y partes por tri- llón (Lara et al., 2015).
Esta técnica
aporta mucha información cuantitativa de los analitos en solución, dado que la intensidad
pico registrado en la reacción
redox, está relacionada directamente con la concentración de la muestra,
dado que cada especie tiene un potencial
caracterís- tico de oxidación/reducción (Vilasó et al., 2014).
Conociendo que la vitamina C tiene excelentes pro- piedades benéficas para la salud humana, el propósito
de
este trabajo es determinar en cuál de los pimientos
Capsicum annuum de color rojo o verde hay una mayor concentración de vitamina C. Esta investiga- ción puede ser útil para buscar nuevos tratamientos de enfermedades o en la agricultura para ayudar me- jorar el desarrollo de cultivos
alimenticios.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
A. Ubicación geográfica donde se efectuó
la Investi- gación
El
estudio se efectuó en el Laboratorio de Investiga- ciones de la Unidad
Académica de Ciencias
Quími- cas y de la Salud de la Universidad Técnica de Machala, condiciones de temperatura de
22-32°C y humedad de 62-82%.
Latitud: 3°16’0” S. Longitud:
79°59’0” W.
B. Equipos
Se usó el Potenciostato (Princeton Applied Rese-
arch), con software Versa Studio Potentiostat, en el equipo se verificaron las condiciones óptimas de fun-
cionamiento y calibración, se equipó con
la celda
electroquímica que consta de 3 electrodos: un elec- trodo de trabajo de carbón vítreo,
un electrodo de re-
ferencia (Ag/AgCl/KCl) y un contra electrodo
de platino. Una bombona de nitrógeno, balanza analítica
y una cocineta.
C. Reactivos y materiales
El ácido
ascórbico, ácido nítrico, nitrato de
sodio, cloruro de potasio, agua desionizada, fueron
adquiri- dos en PROLABOR. Las Soluciones fueron prepara-
das en envases adecuados de color ámbar
para evitar oxidaciones y degradaciones, El agua desionizada se utilizó para la
preparación de todas las soluciones.
Los materiales utilizados fueron balones volumétri- cos, pipetas volumétricas, vasos de precipitados, mortero con pistilo, embudo,
soporte para embudo
y papel filtro.
Electrolito de soporte (HNO3/NO3Na 0,1 M). - En un balón volumétrico
de 250 ml. se adicionaron 2,5 gr de nitrato
de sodio y se aforo con ácido nítrico 0.1
M. Se mantuvieron tapados para evitar la
evapora- ción del ácido.
Solución patrón.
- Se usó ácido ascórbico extra puro (99.99 %)
y se pesó 0.5 gr en un balón volumétrico de
100ml. y se aforo con electrolito
soporte HNO3/NO3Na 0,1 M
D. Muestras para el análisis
Para el análisis se
recolectaron aleatoriamente de 3 diferentes cultivos
de la
parroquia Palmales, 6 pi- mientos
Capsicum annuum por cultivo, 3 verdes y 3 rojos en estadíos de 100 días y 120
días respectiva- mente, los pimientos se encontraban en buen estado, frescos y sin lesiones. Para
el análisis de las mues- tras, se procedió a lavar y secar para eliminar semillas
e impurezas, se trocearon y se trituraron los vegetales
para obtener el zumo de los pimientos
tanto del rojo
como del verde mezclando
todos los frutos de una
misma repetición, finalmente se filtró
y recolectó aproximadamente 50 ml. de
zumo por cada muestra en balones volumétricos de 50 ml. Los análisis
se re- alizaron por
triplicado e inmediatamente después de obtener
el zumo de pimiento para evitar la oxidación
del mismo.
E. Mediciones Voltamétricas
En el
estudio se utilizó un potenciostato (Princeton
Applied Research) con software
Versa Studio Poten- tiostat, el
cual se equipó con una
celda electroquí- mica con tres electrodos que fueron utilizados en las mediciones respectivas, Para los estudios
de volta-
metría a partir de la solución patrón, se hicieron di- luciones con electrolito soporte y el zumo de
pimiento, trabajando volúmenes de 5, 12, 17, 25, 35
ml. de
solución patrón, con 5 ml. de
zumo de
pi- miento verde y solución
electrolítica en balones vo- lumétricos de 50 ml., se procede a la purga de la celda con nitrógeno durante 10 minutos
antes de cada lec- tura. El barrido
de potencial
de cada
solución fue entre 0 mV y 1,5 mV, utilizando una velocidad de ba-
rrido de 0,2 mV/s para obtener el voltagrama. Todas
las mediciones se llevaron a cabo a temperatura am- biente. Para el pimiento
rojo se utilizaron volúmenes
de 5, 12, 17, 25, 35 ml. de solución patrón de vita- mina C y 5 ml. de zumo de
pimiento rojo y solución electrolítica en balones
volumétricos de 50 ml. y se
purgó la celda con nitrógeno durante 10 minutos para
cada lectura. Se utilizó el mismo barrido de potencial
e igual velocidad de barrido.
Los
datos obtenidos en el voltagrama fueron utiliza- dos para elaborar las curvas de calibración. Además, se realizó un análisis de varianza ANOVA y se cal- culó
las medias y desviaciones estándar
de las inten- sidades de corriente y concentración de vitamina C en
pimiento rojo y verde.
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los voltagramas obtenidos por voltametría de barrido
lineal, tanto para pimientos de color verde y rojo, se muestran las diferentes curvas de intensidad de co- rriente en
función del potencial para cada medición de
vitamina C, hasta llegar al
máximo equilibrio donde la curva
comienza a decaer. Cada lectura
dada se registró mediante el software
Versa Studio Poten- tiostat.
La intensidad de corriente (µA) aumenta de acuerdo a la concentración de vitamina C en las muestras,
por lo tanto, el pico de cada
curva indica el aumento de la concentración del analito. En las Figuras 1 y 2 se
muestran los parámetros empleados y los potenciales de oxidación determinados en muestras
de pimiento verde y rojo respectivamente.
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Fig. 1. Voltagrama lineal de diferentes concentraciones 5 ml. (lila), 12 ml. (amarillo). 17 ml. (gris). 25 ml. (verde) y
35 ml. (rojo). de adición de solución patrón de Vitamina C
en pimientos verdes.
Fig. 2. Voltagrama lineal de diferentes concentraciones 5 ml. (lila), 12 ml. (amarillo). 17 ml. (gris). 25 ml. (verde) y
35 ml. (rojo). de adición de solución patrón de Vitamina C
en pimientos rojos.
En las Figuras 3 y
4 tanto en el pimiento verde
como para el rojo respectivamente, se evidencia valores
de intensidad de corriente
dado en
microamperios, lo que demuestra la sensibilidad del método. En ambos
pimientos se puede apreciar que los picos de corriente
para
cada lectura se obtienen de manera creciente, de-
bido a la
concentración de la vitamina C que se uti- lizó en cada lectura.
Esto sirve como un indicador de que el equipo
está trabajando de manera adecuada. A mayor concentración o más mililitros de vitamina C, se obtendrá una mayor lectura para la
intensidad de corriente.
Fig. 3. Intensidad (µA) por cada concentración de volumen (ml.) de Vitamina C en pimientos verdes.
Fig. 4. Intensidad (µA) por cada concentración de volumen (ml.) de Vitamina C en pimientos rojos.
Para la determinación de la vitamina C en los pimien- tos se aplicó la fórmula de la ecuación de la recta me-
diante regresión lineal donde se obtuvieron factores de correlación próximos a
1,00, lo que indica que la dispersión de los datos es baja o casi nula y que el
modelo
matemático se ajusta a ellos. En las Figuras
5 y 6 se representa
la variación
de la
intensidad en relación con la concentración de Vitamina
C, los pun-
tos
están próximos a la recta por lo que se encuentran valores más exactos.
Fig. 5. Variación de la intensidad en relación a la concen- tración de Vitamina C en solución Electrolítica NO3Na/HNO3 0,1 M en pimientos verdes.
Fig. 6. Variación de la intensidad en relación a la con- centración de Vitamina C en solución Electrolítica NO3Na/HNO3 0,1 M en pimientos rojos.
Para el
cálculo de la concentración de vitamina C, se aplica la siguiente ecuación:
b:
Intercepto µA Csi: Concentración
Solución Patrón g/ml. m: Pendiente uA/ml. Vm: Volumen de la
muestra ml. CM: Concentración
de Vitamina C ppm o mg/ 100 g
En la Fig. 7 se muestra
la intensidad de corriente ± la
desviación estándar en relación al último pico de in- tensidad de corriente de
los pimientos
rojo y verde respectivamente. La concentración de vitamina C en
pimientos rojos es de 209.042mg/100g y en pimien- tos verdes es de 165.261
mg/100g lo cual nos indica que el pimiento rojo tiene una mayor concentración de vitamina
C en relación
a los verdes como se mues- tra en la figura 8.
Fig. 7. Intensidad de corriente ± desviación estándar en relación al último pico de intensidad de corriente de los pimientos rojo y verde.
Fig. 8. Contenido de Vitamina C (mg/100g.) en pimiento rojo y verde, por método de voltametría de Barrido Li- neal.
Para determinar si hay diferencia significativa de vi- tamina
C entre pimientos de color rojo
y verde, se utilizó el método estadístico de Análisis de varianza
(ANOVA) de un factor, con un nivel
de significancia α=0,05 (a un
5% de error). Para este método, es ne- cesario
el planteamiento de las hipótesis:
nula (H0) y alternativa (H1).
; La media de vitamina C de las mues-
tras de pimientos verdes es similar a la media de vi- tamina C de las muestras de pimientos rojos; es decir, no
hay una
diferencia significativa de vitamina C entre pimientos verdes y rojos. Y debido a que la con- centración de vitamina C tiene una relación
lineal con
la intensidad
de corriente, también se plantea: No hay
una
diferencia significativa de intensidad de corriente
entre pimientos verdes y rojos.
La media de
vitamina C de las mues- tras de pimientos verdes difiere de la media de vita-
mina C de las muestras de pimientos rojos; es decir, hay una diferencia significativa de vitamina C entre pimientos verdes y rojos. Y debido a que la concen- tración de vitamina C tiene una relación lineal
con la intensidad de corriente, también
se plantea: Sí existe
una
diferencia significativa de intensidad de corriente
entre pimientos verdes y rojos.
En la Tabla I se obtienen los resultados de ANOVA de un factor aplicada a la intensidad
de corriente re- gistrada en los dos tipos de muestras
de pimientos de color rojo y verde; en (a) se aprecia
los estadísticos básicos: suma, media, desviación estándar y varianza; en (b) se evidencian los resultados del análisis de va-
rianza, el estadístico de prueba
F de Fisher calculado es mayor que el valor F de tabla (290,2704 > 7,7086), por
lo tanto,
se acepta
H1. De
igual forma, En la Tabla
II se obtienen los resultados de ANOVA de
un
factor aplicada a la concentración de vitamina C en las muestras
de pimiento de color rojo y verde;
en (a) se tienen los estadísticos
básicos; en (b) se observan los resultados del análisis de varianza, el
estadístico de prueba F calculado también es
mayor que F de tabla (70,7759
> 7,7086) ó p<α (0,0011<0,05),
por consiguiente, se corrobora H1. Esto quiere
decir que si hay una diferencia
significativa de vitamina C entre
pimientos de color verde y rojo.
TABLA I.
ANOVA DE
UN FACTOR DE LA INTENSIDAD
DE CORRIENTE REGISTRADA EN LAS MUESTRAS DE PIMIENTO DE COLOR ROJO Y VERDE
a) Resumen de estadísticos
b) Análisis de varianza
Según la Tabla I(a), la media de intensidad
de co- rriente en
las muestras
de pimiento
de color
rojo (439,2147 µA) es mayor a la media de las muestras
de pimiento
de color verde (426,1723 µA), con una diferencia de 13,04 µA.
TABLA II.
ANOVA DE
UN FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE VITAMINA
C EN LAS MUESTRAS DE PIMIENTO DE
COLOR ROJO Y VERDE
a) Resumen de estadísticos
b) Análisis de Varianza
Origen de
las variaciones
Suma de cuadrados
Grados de libertad
Promedio
de los F
cuadrados
Probabilidad
(p)
Valor crítico para
F
Según la Tabla II (a), la media
de las muestras de pi- miento de color rojo (209,0427 mg/100g)
es mayor a la media de las muestras de pimiento de color verde
(165,2619 mg/100g), con una diferencia de 43,7808 mg/100g.
En estudios
realizados por otros
autores (Ogunlesi et al., 2010; Okiei et al., 2009), se determina que la con-
centración de vitamina C mediante
voltamperometria cíclica, en
el pimiento verde de variedad Capsicum Annuum es
de 182,34
mg/100g. Por otra parte, (Quipo-Muñoz
et al.,
2013) determina que el pi-
miento verde posee 147,84 mg/100g de vitamina C mediante el método de
Indofenol, aproximándose a nuestros valores obtenidos de pimiento verde.
IV.
CONCLUSIÓNES
Se determinó
la concentración de Vitamina C en pi- mientos de variedad Capsicum
Annum por voltame- tría de barrido
lineal y el método de regresión lineal. Las intensidades de corriente varían entre 426,17233
± 0,9418 µA en el pimiento verde y 439,2147 ±
0,9333 µA en el pimiento rojo; mientras que la con- centración de vitamina C, es de 165,2619
± 4,2475 mg /100 g para pimiento verde y 209,0427 ± 7,9502 mg/100 g de pimiento
rojo. Luego, mediante el pro- ceso estadístico ANOVA (Análisis
de Varianza)
de un factor, se corroboró la hipótesis de que sí
existe una diferencia significativamente mayor de concentración
de vitamina C en pimientos de color rojo en compa- ración con los verdes.
Finalmente, se comprueba que
la medición
de la
intensidad de corriente aplicando el método de voltametría ayuda a cuantificar Vita- mina C en
productos alimenticios.
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