UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA E
INSTRUMENTAL
ANÁLISIS QUÍMICO DE LOS ALIMENTOS

MÉTODO DE ANÁLISIS PARA DETERMINAR

GLUTAMATO DE SODIO EN ALIMENTOS

Profesora: Bravo Ayala, Marta Margot

Integrantes: Código:
Fuentes Ruiz, Elion Vicente 16070057
Genebrozo Guerra, Elizabeth Cristina 17070066
Jimenez Zarate, Angélica Jasmin 16070084

Lima-Perú
2021-II

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Tabla de contenido

RESUMEN ................................................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 3

FUNDAMENTACIÓN Y DESARROLLO DEL TEMA......................................................... 4

Método de valoración potenciométrica para determinar glutamato monosódico en

alimentos .................................................................................................................................. 4

Método de titulación potenciométrica ................................................................................... 4

Cromatografía en columna ..................................................................................................... 5

APLICACIÓN EN ALIMENTOS ............................................................................................. 6

Construcción del biosensor GCE / PtNP @ MXene-Ti3C2Tx / Chi / GluOx / Chi ........... 6

Detección de MSG con GCE/ PtNP@MXene-Ti3C2Tx/Chi/GluOx/Chi biosensor ............ 7

Rendimiento analítico del biosensor GCE/PtNP@MXene-Ti3C2Tx/Chi/GluOx/Chi ........ 7

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 9

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 RESUMEN
Se presenta el método de análisis, titulación potenciométrica, para la determinación de
glutamato monosódico en alimentos, del Manual de la AOAC.
Asimismo, se explica el estudio de un artículo, donde se desarrolla un biosensor de
glutamato altamente sensible basado en nanopartículas de Pt(PtNP) decoradas con
nanomateriales bidimensionales MXene-Ti3C2Tx para el análisis de glutamato
monosódico (MSG) en muestras de alimentos. El biosensor también se usó con éxito para
probar el contenido de MSG en salsa de soya, caldo en cubos y condimentos para hongos.

INTRODUCCIÓN
El glutamato monosódico (MSG), un aminoácido no esencial, se usa comúnmente como
potenciador del sabor en una diversidad de productos alimenticios, ya que le da un sabor
único. Además, el glutamato monosódico se utiliza también como aditivo en diferentes
productos farmacéuticos. También se utiliza como tampón y aromatizante en
formulaciones farmacéuticas orales para dar un sabor agradable, especialmente en jarabes
pediátricos. Tiene muchas funciones fisiológicas y nutricionales esenciales. En el sistema
nervioso central, el glutamato actúa como neurotransmisor y como reserva de
combustible. También es esencial para una función cerebral óptima como la cognición,
el aprendizaje, la memoria, etc.
En la multitud de alimentos que consumimos a diario, podemos encontrarlo de forma
natural, como por ejemplo en los tomates o en los champiñones, así como en algunos
pescados. También podemos encontrarlo de forma artificial, agregado como aditivo
alimentario para potenciar el sabor en snacks, platos preparados, sopas de sobre, pastillas
concentradas, etc.
No se han registrado enfermedades o afecciones relacionadas con el glutamato, de modo
que su uso está completamente permitido, siempre y cuando se cumplan unos criterios de
cantidades máximas permitidas en los alimentos comerciales a los que se les adiciona.
La concentración utilizada de glutamato monosódico en los alimentos está en el rango de
0,2 a 0,8%. Se espera que la ingesta diaria promedio de glutamato monosódico sea de 0,3
a 1,0 g. En general, se considera seguro en niveles de ingesta de hasta 6 mg. Kg-1 peso
corporal.

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 FUNDAMENTACIÓN Y DESARROLLO DEL TEMA

Método de valoración potenciométrica para determinar glutamato monosódico en

alimentos
Pesar 10 g si es un producto seco y 20 g si es un producto líquido ,se agrega 70 mL de
H2O y mezclar en agitación aprox 15 min hasta que sea una solución.Luego pesar 6g
Carbón activado y mezclar después dejar reposar 30 min y filtrar en embudo buchner .
Lavar el precipitado y el papel filtro con porciones de 25 mL de H2O.Trasvasar el filtrado
a un vaso de precipitado de 400 mL.Luego agregar 2 gotas de HCl y se evapora en baño
de vapor hasta obtener un volumen de 40 mL ,después trasvasar a un matraz de 50mL y
se lleva a volumen con agua.
Se transfiere una alícuota de 25mL a la columna y se ajusta el flujo a
0,5mL/min.Después de pasar la solución se lava con 10 mL de agua y se adiciona 120
mL de HCl 0,8N y después se hace pasar 170 mL de HCl 1N y se ajusta a 25-30
gotas/min.Se recogió el eluido en un vaso de precipitado y se neutraliza con NaOH 50%
y se ajusta a pH=7 con NaOH 0,1N.
Se neutralizan 25 mL de formaldehido AL 37% hasta pH=7 con NaOH 0,1N y se adiciona
al eluido ,se mezclan durante 10 min y se titula hasta pH=8,9 con NaOH 0,1N.Luego se
prepara el blanco titulando 25 mL de formaldehído neutralizado a pH=7 hasta pH=8,9
Método de titulación potenciométrica

El método de titulación potenciométrica ácido – base se fundamenta en que los iones

hidrógenos presentes en una muestra como resultado de la disociación o hidrólisis de
solutos, son neutralizados mediante titulación con un álcali estándar. El proceso consiste
en la medición y registro del potencial de la celda (en milivoltios o pH) después de la
adición del reactivo (álcali estándar) utilizando un potenciómetro o medidor de pH. Para
hallar la concentración del analito se construye una curva de titulación graficando los
valores de pH observados contra el volumen acumulativo (ml) de la solución titulante
empleada. La curva obtenida debe mostrar uno o más puntos de inflexión (punto de
inflexión es aquel en el cual la pendiente de la curva cambia de signo.
El potenciómetro o medidor de pH es un equipo electrónico que contiene un electrodo de
vidrio y lecturas de 0,1 unidades de pH. Para calibrar el equipo se realiza con soluciones
amortiguadoras (buffer) y siguiendo las instrucciones del fabricante. El electrodo de
vidrio está sujeto a menos interferencia y es usado en combinación con un electrodo de
referencia o comparación (electrodo de Calomel)
Ventajas de Titulación potenciométrica
Las principales ventajas del método potenciométrico son su aplicabilidad a soluciones
turbias, coloreadas, cuando sean inaplicables o no se puedan obtener indicadores visuales
adecuado

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Cromatografía en columna
La cromatografía en columna utiliza una columna de vidrio vertical que se llena con un
soporte sólido adsorbente (fase estacionaria: los más utilizados son gel de sílice (SiO2) y
alúmina (Al2O3)). La muestra que se quiere separar se deposita en la parte superior de
este soporte. El resto de la columna se llena con el eluyente (disolvente que constituye la
fase móvil) que, por efecto de la gravedad, hace mover la muestra a través de la columna.
Se establece un equilibrio entre el soluto adsorbido en la fase estacionaria y el disolvente
eluyente que fluye por la columna. Debido a que cada uno de los componentes de una
mezcla establecerá interacciones diferentes con la fase estacionaria y la móvil, serán
transportados a diferentes velocidades y se conseguirá su separación. Así, de manera
similar a otros tipos de cromatografía, las diferencias en las velocidades de
desplazamiento a través del medio sólido se corresponden con diferencias en los tiempos
de elución por la parte inferior de la columna para cada uno de los componentes de la
muestra original, que se recogerán en fracciones diferentes

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 APLICACIÓN EN ALIMENTOS
En el artículo titulado “Highly sensitive glutamate biosensor based on platinum
nanoparticles decorated MXene-Ti3C2Tx for L-glutamate determination in foodstuffs”
describen el desarrollo de un biosensor de glutamato altamente sensible basado en
nanopartículas de Pt (PtNP) decoradas con nanomateriales bidimensionales MXene-
Ti3C2Tx para el análisis sensible de glutamato monosódico (MSG) en muestras de
alimentos. Este estudio se realizó en la facultad de Agricultura y Biología, Universidad
Jiao Tong de Shanghai, Shanghai en China. El biosensor exhibió una alta selectividad
hacia el glutamato y podría mantener más del 70% de su sensibilidad inicial durante 28
días cuando se almacena en condiciones óptimas. La recuperación analítica de MSG
agregado (50 y 100 μmol / L) en la sopa de verduras fue 87.04 y 106.81 g / 100 g,
respectivamente. El biosensor también se usó con éxito para probar el contenido de MSG
en salsa de soja, caldo en cubos y condimentos para hongos.
Construcción del biosensor GCE / PtNP @ MXene-Ti3C2Tx / Chi / GluOx / Chi

El biosensor se construye mediante un método de fundición por gota. El electrodo de

carbono vitreo (GCE) se pulió primero con polvo de alúmina de 0,3 μm y 0,05 μm,
respectivamente. Después de eso, se lava con agua ultrapura y se seca con flujo de
nitrógeno. Los procesos de modificación de GCE se ilustraron en la Fig.1. Primero, se
dejaron caer 5 μL de 0.5 mg / mL de PtNP @ MXene-Ti3C2Tx sobre la superficie de
GCE y se secaron a temperatura ambiente durante 2 h. Luego, se agregaron 5 μL de
solución de quitosano (Chi) 0.1 g/100 mL (preparada en 0.3 g / 100 mL de ácido acético)
y se dejó secar por otras 2 h. La solución de la enzima glutamato oxidasa (GluOx) (20 U
/ mL) se preparó en solución tampón de fosfato (PBS) (0,1 M, pH 7,4), que se había
filtrado con filtro Millipore de 0,22 μm y se había conservado a 4 °C antes de su uso.
Después de que 5 μL de la solución preparada de GluOx se vertieron gota a gota en PtNP
@ MXene-Ti3C2Tx/GCE modificado con Chi, también fue necesario secar a 4 °C durante
2 h. El último paso fue el mismo agregar la solución de quitosano. El electrodo se
mantuvo a 4 °C durante 24 h para lograr la inmovilización ideal de la enzima. El
biosensor terminado se mantuvo a 4 °C cuando no estaba en uso.

Figura 1. Figura 1: Ilustración de la construcción del biosensor GCE / PtNP@MXene-Ti3C2Tx/Chi/GluOx /Chi y la

reacción electroquímica para la detección de glutamato. GCE, electrodo de carbono vítreo; TA, temperatura
ambiente.

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Detección de MSG con GCE/ PtNP@MXene-Ti3C2Tx/Chi/GluOx/Chi biosensor

Para establecer una curva estándar de concentración de MSG y la respuesta de corriente,

se realizaron experimentos de amperometría en PBS (0.1 mol/L, pH 7.4) a potencial
aplicado de 0.6 V vs Ag / AgCl a 40 °C con agitación constante. Los experimentos de
amperometría para cada biosensor se realizaron por triplicado. Para evaluar el
rendimiento del biosensor, se inyectó continuamente solución de MSG en la solución
tampón a partir de 10, luego 20, al menos 50 μmol/L. Cada una de las concentraciones
de MSG se repitió 5 veces y hubo un intervalo de tiempo entre cada inyección. El rango
de concentración de MSG fue de 10 a 400 μmol/L. Con el fin de explorar la posibilidad
de una aplicación futura del biosensor, se probó una sopa de verduras con una cantidad
conocida de MSG (50 y 100 μmol/L) utilizando el mismo método descrito anteriormente.
La sopa de verduras se hizo con hongos shitake frescos y algas marinas, que se compraron
en un supermercado local (Shanghai, China). Se agregaron hongos shitake (40 g) y algas
marinas (20 g) a 500 ml de agua ultrapura y se hirvieron juntos a 60 °C durante 30 min.
Luego, la sopa de verduras se enfrió a temperatura ambiente y el sobrenadante se recogió
y se filtró con un filtro de 0,22 µm. La sopa filtrada se enriqueció con 50 µmol/L de
MSG.
Rendimiento analítico del biosensor GCE/PtNP@MXene-Ti3C2Tx/Chi/GluOx/Chi

Para investigar el rendimiento analítico del biosensor construido, se inyectó MSG (10,
20, 50 μmol / L) en la solución tampón gradualmente y las respuestas actuales fueron
grabadas. La figura 4A es un amperograma típico que muestra la respuesta después de la
inyección de MSG. El biosensor tuvo un tiempo de respuesta de menos de 20 s (Figura
4A Recuadro), lo que indica que la reacción electroquímica del MSG ocurrió
relativamente rápido en la superficie del electrodo. Una vez que se alcanzó la corriente
máxima de cada adición de MSG, se mantuvo estable hasta la siguiente adición. El rango
de concentración de MSG probado fue de 10 a 400 μmol / L, y se obtuvo una buena
relación lineal en el rango de 10-110 μmol / L (R2 = 0,9948 en la Fig. 4B). Sin embargo,
la correlación lineal disminuyó ligeramente (R2 = 0,9541), probablemente porque el
rango de concentración estaba fuera del rango lineal para el biosensor. La Fig. S4
complementaria muestra la calibración de la respuesta de corriente frente a la
concentración de MSG en todo el rango. Con base en la ecuación lineal, la sensibilidad
del biosensor fue de 1.5906 nA / (μmol / L), que se calculó a través de la pendiente de la
curva de calibración. El límite de detección (LOD) de 0.45 μmol / L se calculó mediante
la fórmula LOD = 3 * (SD / m) (Ganesana, Trikantzopoulos, Maniar, Lee, &), donde SD
fue la desviación estándar de la señal en blanco y fue la pendiente de la curva de
calibración. El glutamato monosódico se utiliza en una amplia gama de productos
alimenticios como potenciador del sabor. Para explorar la aplicación futura del biosensor
GCE / PtNP @ MXene-Ti3C2Tx / Chi / GluOx / Chi, especialmente para el análisis de
umami, se aplicó el biosensor para determinar el nivel de MSG en un modelo alimentario.
A la sopa de verduras se le añadió la cantidad conocida de MSG (50 y 100 μmol / L). La
solución de muestra enriquecida se detectó de manera similar para obtener la respuesta
actual. Las concentraciones previstas de MSG en el modelo de alimentos se calcularon
basándose en la curva de calibración establecida como se describe anteriormente. Los
resultados para la detección de MSG en sopa de verduras se muestran en la Tabla 1, y la

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señal actual se muestra en la Fig. Suplementaria S5. Para los dos niveles de concentración
diferentes (50 y 100 μM), las concentraciones previstas fueron 43,52 ± 2,94 y 106,81 ±
11,86 μmol / L, los valores de RSD fueron 6,75% y 11,11%, respectivamente. El
contenido de L-glutamato libre en los productos alimenticios comunes varía de 9 a 2240
mg/100 g, que se encuentra dentro del rango lineal del biosensor cuando los productos
alimenticios se manipulan con el método y la proporción adecuados. Para validar aún
más la efectividad del biosensor, se analizaron tres tipos de muestras de alimentos, a
saber, salsa de soja, caldo en cubos y condimento de hongos con el biosensor propuesto.
Con el fin de mejorar el rendimiento de los biosensores de glutamato, se han aplicado
materiales novedosos como nanotubos de carbono, polímeros y nanopartículas metálicas
para modificar electrodos. Estos informes anteriores se resumen en la Tabla 3. El
biosensor modificado PtNP @ MXene-Ti3C2Tx exhibió el límite de detección más bajo
en comparación con otros biosensores GluOx. Esto podría atribuirse a (1) PtNP @
MXene-Ti3C2Tx que acelera la transferencia de electrones entre el sitio activo de la
enzima y la superficie del electrodo; (2) quitosano hidrófilo que retiene bien la
bioactividad del glutamato oxidasa; (3) matriz de quitosano que evita la fuga de la
enzima.

Figura 4. (A) Un amperograma típico del biosensor GCE / PtNP @ MXene-Ti3C2Tx / Chi / GluOx / Chi que muestra la
respuesta a MSG con diferentes concentraciones. Las flechas indican la adición de MSG (el rojo representa 10 μmol /
L, el amarillo representa 20 μmol / L y el azul representa 50 μmol / L). El recuadro muestra el tiempo de respuesta de
la primera adición de 10 μM de MSG. La respuesta actual alcanzó su máximo en unos 15 s. Los experimentos se
llevaron a cabo a un potencial aplicado de 0,6 V frente a Ag / AgCl en PBS a 40 ◦C (pH 7,4, 0,1 mol / L). (B) La calibración
correspondiente para la concentración actual y de MSG muestra un rango lineal de 10 a 110 μmol / L (n = 3).

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 BIBLIOGRAFÍA
1. OFFICIAL METHODS OF ANALYSIS OF THE ASSOCIATION OF
OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS. 15th ed. Virginia - USA: Kenneth
Helrich; 1990.
2. Liu J., Fan Y., Chen G., Liu Y. Highly sensitive glutamate biosensor based on
platinum nanoparticles decorated MXene-Ti3C2Tx for L-glutamate determination
in foodstuffs. LWT-Food Science and Technology. 2021; 148: 111748.
3. Ali H., Hammad S., El-Malla S. Green spectrophotometric methods for
determination of a monosodium glutamate in different matrices. Microchemical
Journal. 2021; 169: 106622.