Explorar
Comunidades en español
Anunciar en Engormix

Determinación de Nitrógeno Proteico en Alimentos Concentrados utilizando el método de Combustión Directa Leco® / Dumas

Publicado: 3 de octubre de 2006
Por: Juan Ruffino y Federico Napolitano. INBOX Technology and Services S.A.
Durante muchos años las técnicas más usuales para la determinación de nitrógenoproteico en alimentos concentrados o alimentos en general fueron dos: el métodoKjeldahl y el NIR.

El método Kjeldahl, es un típico método de digestiónvía húmeda del 1800, donde la utilización de ácidoscalientes y catalizadores tóxicos como mercurio o selenio son necesariospara acelerar el ataque químico sobre la muestra.
Consume de 60 a 90 minutos de operación y la posibilidad de realizar variosanálisis simultáneamente sólo está ligada a la duplicacióndel equipo.

Su alto costo por análisis, su baja productividad, la necesidad de operarioscalificados y la costosa neutralización de sus residuos, acompañadopor las cada vez más exigentes normas ambientales del siglo XXI, han provocadouna migración paulatina de sus usuarios hacia métodos máscompetitivos y seguros.

El otro método, la Espectroscopia de Reflectancia en el Infrarrojo Cercano(NIR), fue desarrollado como una alternativa al método Kjeldahl. Si bienha logrado serlo desde el punto de vista de la velocidad de análisis yla no utilización de sustancias peligrosas, su condición de métodode análisis secundario (no primario) y la necesidad de contar con muestrasde referencia de la misma matriz de estudio, analizadas por métodos primarios,lo hacen un método de difícil y costosa implementación aúnen empresas que cuentan con respaldo de laboratorios propios.

Un NIR apropiadamente calibrado podría demandar el análisis de 100 a 200 muestras, dependiendo de la complejidad de la matriz a estudiar.
Cada vez que el usuario cambie su rutina de análisis o el tipo de muestra, deberá repetir la calibración antes mencionada con el consiguiente costo asociado por el servicio de certificación de muestras, ya sea propio o de un ente externo.

Los proveedores de equipos NIR ofrecen calibraciones “pre-definidas de fábrica”, que si bien son útiles en algunos casos, en la mayoría de ellos no son adaptables a la matriz de muestra que elusuario tiene.

Como agravante existe la imposibilidad de guardar por mucho tiempo las muestrasutilizadas para la calibración, dada su condición orgánica,lo que termina afectando la trazabilidad del método. Los estándaresorgánicos son de elevado costo y de difícil obtención enel mercado.

EL MÉTODO DUMAS
Desde su aprobación por la AOAC y la AOCS, el método de combustión directa DUMAS, está sonando muy fuerte entre los fabricantes de alimentos.
Jean Baptiste Dumas, químico y político francés, fue quien desarrollo la determinación de nitrógeno a partir del ataque de una muestra mezclándola y calentándola con óxido de cobre en una atmósfera de dióxido de carbono (CO2). Los gases emanados de aquella combustión se reducían en cobre y el nitrógeno molecular era luego determinado volumétricamente.

La empresa LECO®Corporation (MichiganUSA), adoptó este método y lo automatizó sacando al mercadosu modelo FP-528 DSP y el actual TruSpec N., liderandoen la actualidad la fabricación de instrumentos para la determinaciónde N2/Proteína..
Esencialmente, en cualquiera de los modelos LECO® la secuenciade operación, está dividida en tres etapas: 

APesada
La muestra es pesada (200mg a 1 g dependiendo del modelo de equipo)
B_  Ciclo de análisis

1. Purga
a) La muestra pesada y envuelta en papel de estaño (Tin Foil) es colocada en el cabezal de carga y purgada de cualquier gas atmosférico que hubiera ingresado en el proceso de preparación de la misma.
b) Paralelamente el recipiente que colecta los gases de la combustión Ballast® (sistema patentado por LECO®), también es purgado.
2. Combustión
a) La muestra ingresa al horno calentado a 1000 ºC aproximadamente y gasoxígeno puro es ingresado para acelerar el proceso de combustión. 
b) Los productos de la combustión son principalmente:CO2, H2O, NOx, N2 
c) Dichos gases son pasados a través de un filtro en el horno y por unenfriador termoeléctrico, para quitar la humedad. Luego son recolectadosen el Ballast® 

3. Análisis
a) Los gases obtenidos en la combustión son homogeneizadosen el Ballast®  a través de una mezcla pasiva. 
b) Una alícuota de 3cc de muestra homogénea es capturada y el Ballast® esforzado a evacuarse. 
c) La muestra gaseosa de 3cc pasa a través de cobre para remover el O2y reducir los NOx a N2
d) La muestra continua su recorrido dentro del equipo pasando ahora porLecosorb®  para remover el CO2 y por Anhidrone para retener el H2O. 
e) Finalmente el N2 arrastrado por una corriente de gas Helio hacia una celdade Conductividad Térmica (TC) en donde se mide la concentraciónde N2 presente en la muestra. 

C_ Informe del resultado
El resultado final, expresado en N2 o N2/Proteína, es mostrado en la computadora o el display según el modelo de equipo.
En el siguiente esquema se puede observar el diagrama de flujo de gases de losequipos LECO®

Determinación de Nitrógeno Proteico en Alimentos Concentrados utilizando el método de Combustión Directa Leco® / Dumas - Image 1

En la práctica, todo el procedimiento anteriormente detallado se reduce a:
  • Pesar la muestra
  • Colocarla en el horno de combustión
  • Presionar el botón Start
En menos de cuatro minutos el resultado será mostrado en la pantallao transmitido a la red de datos.
Resultados típicos de una muestra de Pet Food utilizando el método de combustión directa LECO® /DUMAS

Determinación de Nitrógeno Proteico en Alimentos Concentrados utilizando el método de Combustión Directa Leco® / Dumas - Image 2

Existe cierto mito, que los usuarios de Kjeldahl han ido transmitiendo de generación en generación, referido a la obtención de valores más altos de N2/Proteína con Dumas vs Kjedahl.
En realidad esa diferencia existe, pero es fácilmente explicable: el método Dumas extrae con mayor eficiencia todo el N2 presente en la muestra, por consiguiente algunos valores tienden a dar mayor concentración.
Pero esto no es un error, muy por el contrario, estamos en presencia de una valor mucho más cercano al valor verdadero de la muestra.
Otras variables, tales como, menor incertidumbre total y calibración con estándares de sustancias puras, hacen del método Dumas unmétodo confiable y exacto.

VENTAJAS DEL MÉTODO LECO® / DUMAS
a) SEGURIDAD
No utiliza ácidos calientes y/o corrosivos ni catalizadores tóxicos como el antiguo método Kjeldahl. 
Evita exponer a los operadores a peligros, quemaduras o accidentes.
No hay manejo de material de vidrio.

b)
ECOLÓGICO
No utiliza sustancias tóxicas
No hay necesidad de gestión de residuos.
Evita stock y bodega especial para sustancias corrosivas
Cumple y excede cualquier legislación ambiental vigente

c)
MÉTODO de ANÁLISIS PRIMARIO
Aprobado AOAC, AOCS.
No requiere calibraciones secundarias y costosas como el NIR
Se calibra fácilmente con sustancias puras y de bajo costo (EDTA, GLICINA, etc)

d)
PRODUCTIVIDAD
Realiza un análisis cada 4 minutos.
El modelo TruSpec con corrousel automático de carga de 30 muestras expandible a 120, puede operar 8 hs consecutivas sin intervención del operador.

e) COSTOS
Un análisis LECO® / DUMAS es 7 veces menos costoso que un análisis por digestión Kjeldahl.
Reducido costo de mantenimiento anual y bajo índice de recambio de partes. 



BIBLIOGRAFÍA
1.Hauck, R. D. 1982. Nitrogen-Isotope Ratio Analysis, sec.36-3.2.2, Conversion of total nitrogen to ammonium-nitrogen. pp.744ff.InMethods of Soil Analysis, Part 2, Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy, Madison, Wisconsin.
2. Kirsten, Wolfgang. 1983. Organic Elemental Analysis: Ultramicro, Micro, and Trace Methods. Academic Press/Harcourt Brace Jovanovich, New York
3. Stable Isotope/Soil Biology Laboratory, Institute of Ecology, University of Georgia, Athens GA 30602 USA
4. Bellomonte, G. A. Constantine, and S. Giammariolo. 1987. Comparison ofmodified automatic dumas method and the traditionalKjeldahl method fornitrogen determination in infant food. JAOAC 70:227-229.
5. Colombo, B. And G. Giazzi. 1982. Total automatic nitrogen determination. Am. Lab. 14:38-45.
6. Sweeney, R. A. 1989.Generic combustion method for the determination of crudeprotein in feeds:Collaborative Study.JAOAC. 72:770-774.
7. LECO  Corporation, Michigan USA.
8. Depto. Capacitación y Entrenamiento INBOX Technology and Services S.A.

Temas relacionados
Autores:
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
Seguir
Únete para poder comentar.
Una vez que te unas a Engormix, podrás participar en todos los contenidos y foros.
* Dato obligatorio
¿Quieres comentar sobre otro tema? Crea una nueva publicación para dialogar con expertos de la comunidad.
Crear una publicación
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
2 de junio de 2015
Estimada Blanca, los resultados entre Kjeldahl y Dumas no deben dar igual. Lo que se debe evaluar es que no haya diferencias significativas entre sus medias (Test T) Con todo respeto, pretenderlo es no comprender como funciona Dumas. Dumas mide N2 total mientras que Kjeldahl no, de ahí la diferencia hacia arriba de Dumas vs Kjeldahl. Al calibrar el Dumas con muestras analizadas con Kjeldahl y tomar ese valor como "certificado", estás volviendo tendencioso el resultado de Dumas. Saludos ! Juan
Guadalupe Galo
EXTUNISA
28 de mayo de 2015


No es el tema específico pero les estimulo para que alguien experto en el tema escriba un artículo sobre análisis sensorial en pescado fresco.

Saludos
Guadalupe Galo
El Salvador

Luis Yagual de la Rosa
Nuproxa
29 de abril de 2010
Saludos Me parece muy Practico, Didáctico y sobre todo ahorra TIEMPO. Felicitaciones por el articulo.
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
23 de julio de 2008
Estimada Lic. Ana, Muchas gracias por su comentario. El método LECO-DUMAS sólo determina Nitrógeno total y en consecuencia no puede medir TNV a no ser que Ud. pueda correlacionarlo de alguna manera con el dato informado por el equipo. Saludos ! Juan RUFFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
2 de mayo de 2008
Estimado Don Numa, Gracias por sus comentarios. Le respondo que SI es posible analizar harina de pescado con el método Dumas sin problemas de exactitud. Pero reconozco que la harina de pescado, por contener gran cantidad de cenizas y grasa requiere de una adecuación especial del instrumento de medición. LECO Corp. adaptó especialmente su modelo LECO/DUMAS FP528C y LECO TruSpec N para el análisis de harina de pescado como producto de la retroalimentción permanente con sus Clientes. De hecho en Perú, los equipos que están funcionando lo están haciendo con una excelente performance, gracias a las modificaciones especiales realizadas por LECO en su sistema de transporte de gases y otras partes del sistema. Otra particularidad determinante para la calidad de los ensayos, está dada por el sistema Ballast + Alícuota, exclusivo de los equipos marca LECO. El Ballast es un recipiente que colecta todo el producto de la combustión de la muestra, no dejando nada afuera y tomando luego una alícuota representativa de 10cc que luego se inyecta al sistema detector de conductividad térmica. Este sistema automático garantiza máxima representatividad del resultado, precisión y exactitud. El uso de gas Helio como gas carrier, que tiene un gran diferencial de conductividad térmica con respecto al gas a analizar (N2), añade al instrumento una inmejorable resolución. Otros proveedores sacrifican calidad de análisis usando gas CO2 o Ar como gas carrier con el fin de bajar el costo de análisis. No discuto que esto sea más económico, pero que quede claro que es a costa de la calidad del resultado. Como información adicional provista por nuestros Clientes sabemos que la harina de pescado analizada en los equipos LECO/DUMAS presentan una diferencia de + 0,1[percent] con referencia al método Kjeldahl. Seguimos en contacto. Saludos. Juan RUFFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
26 de abril de 2008
Estimado Erick, Entiendo que cuando hablas de columna cromatográfica te refieres a los reactivos de retención de humedad (Anhydrone) y conversión de CO2 a CO (Lecosorb) que el equipo utiliza dentro de su ciclo de análisis. OK, si bien éstas no son exactamente columnas cromatográficas, es real que tienen un ciclo de vida. Cuando los reactivos se van agotando, la exactitud del análisis desmejora. Pero esto es fácilmente prevenible, dado que el software de los equipos LECO tiene contadores de análisis y tú puedes indicar allí, que te aparezca una alarma cuando es necesario cambiar los reactivos antes que se agoten totalmente. El tema es calcular, basándose en tu matriz de muestra, cuántos análisis puede realizar el equipo hasta que se agoten los reactivos. Esto es 100[percent] experimental y tiene una alta relación con el tipo de muestra que se analiza. LECO recomienda que cuando las 3/4 partes de los reactivos cambian de color es necesario reemplazarlos. Con respecto al efecto que tendría este agotamiento en los resultados, realmente es muy aleatorio. Mucho depende de las muestras como te decía anteriormente. Pero si podría ser una causa de valores erróneos. Si estás obteniendo resultados más bajos, te recomiendo lo siguiente: * Verifica que no haya pérdidas de gas ( O2 y He ) en todo el sistema * Verifica que la calibración se haga en el rango de los valores de proteína que tienen las muestras y con un patrón CERTIFICADO. Muchas veces se utilizan patrones secundarios o internos que no han sido validados correctamente. * Verifica que se estén utilizando reactivos y drogas originales * Verifica que la presión y flujo de los gases es la especificada Trata de utilizar los contadores del software para prevenir que trabajes con reactivos o droga agotados. Hay una buena cantidad de ellos que te ayudaran a trabajar más confiado. Seguimos en contacto. Saludos ! Juan RUFFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
26 de noviembre de 2007
Estimado Sr Erick, buenas tardes, y muchas gracias por su interés. Los equipos LECO están especialmente diseñados para evitar la saturación de los reactivos ante elevada presencia de CO2 , que Ud. menciona. En los mismos existe un ballast que es un recipiente cilíndrico que almacena todo el producto de la combustión (gases), los homogeniza y luego extrae una alícuota de 3cc o 10cc, que es en definitiva la porción de gas que pasará por los reactivos e irá a la celda de medición de N2. A diferencia de otros instrumentos basados en el método DUMAS, en donde todo el producto de la combustión pasa por los reactivos agotándolos rápidamente. En su país ya utilizan equipos LECO para la determinación de N2/Proteína en harina de pescado: Alicorp S.A. Equipo: LECO Truspec SGS del Perú S.A.C. Equipos: LECO FP-528 / LECO Truspec International Analytical Services S.A.C. Equipo: LECO Truspec Todos ellos analizan muestra de harina de pescado de 200 a 250 mg. Si desea contactarse con el distribuidor de LECO en Perú, para conseguir mejor información o cotizaciones, haga clic sobre nuestro encabezado o búsquenos en internet. Por razones de reglamento de Engormix, no puedo darle direcciones ni teléfonos en este foro. Saludos Cordiales ! Juan REFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
19 de noviembre de 2007
Estimado Don Erick, muchas gracias por sus comentarios, nos halaga su participación en este foro. Le confirmo que el método LECO/DUMAS si puede determinar N2/Proteína en harina de pescado, como en muchas otras matrices orgánicas. La única salvedad, como le aclaraba a nuestra colega de Chile, en el comentario anterior, es que el método en cuestión determina el N2 como N2 total, sin poder diferenciar los distintos estados en que el elemento pudiera encontrarse en la muestra. Por ejemplo no puede diferenciar TVN de N2 proteico. Todo el N2 el nitrógeno contenido en la muestra se expresará como N2 o N2/Proteína, como mejor a Ud. le convenga. Respecto a la ya sabida heterogeneidad de las muestras orgánicas, los instrumentos LECO TruSpec o FP-528 DSP resuelven muy bien ese tema por dos motivos: 1) Permiten hasta 1g de masa de muestra 2) Realizan un análisis cada 4 minutos. Este segundo punto le permite a Ud. obtener un set de 5 análisis en 20 minutos. El promedio de los 5 análisis análisis sin duda acercará el valor obtenido al valor verdadero de su muestra, minimizando la incertidumbre propia de toda muestra orgánica. Existe una regla de oro con respecto a la muestras no homogéneas: si no puedo aumentar la masa de la muestra debo aumentar la cantidad de análisis. Los instrumentos de LECO refuerzan esta regla, ya que le permiten ambas posibilidades: masa apropiada de muestra y cantidad de análisis, sumado a un rango de detección desde 1 ppm a 100% con extrema precisión y exactitud. Espero haberle aclarado el tema. Saludos Cordiales Juan RUFFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
10 de noviembre de 2007
Hola Maritza, buenos días ! Te recomiendo contactar a Axel Busch quien es nuestro especialista de LECO en Chile. Haz CLICK sobre mi nombre para indicarte los dtos para comunicarte y el te explicará cómo funciona el método de combustión en detalle, creo que esta será la forma más eficiente. Cómo te decía en mi anterior respuesta, LECO/DUMAS es un método para determinar N2 total, sin poder diferenciar en el estado en que se encuentra en la muestra. No obstante necesitamos conocer más acerca del TVN, tal vez podamos aplicar algún factor al resultado de la misma manera que lo hacemos para pasar el N2 total a proteico. Yo le estaré pasando al información a Axel, quien estará esperando tu llamada. Por favor entrégale toda lo información que tengas disponible acerca de los análisis que realizas. Muchas gracias ! Juan RUFFINO
Juan Ruffino
INBOX Technology and Services
9 de noviembre de 2007
Estimada Maritza, Gracias por tu interés en el método LECO/DUMAS. El instrumento que se describe en el foro ( LECO TruSpec ) y que utiliza el método DUMAS analiza Nitrógeno TOTAL, cualquiera sea la forma en que el N2 se encuentre en la muestra. Abajo, te estoy copiando la respuesta original de nuestro experto del laboratorio de aplicaciones de LECO Corp. en USA. Muchas gracias por tu interés y participación ! Saludos Juan RUFFINO The TruSpec is a total Nitrogen measurement while the TVN or Total Volatile Nitrogen is a measurement volatile amine molecules like Trimethylamine (TMA) among others. The method used to determine TVN in fishmeal is the IFOMA recommended method based on the AOAC method. This is the ammonia nitrogen method or distillation with Magnesium Oxide. Instead of calculating the result as % ammonia nitrogen it is calculated as mg tvn/100 gms sample. S0 120 tvn (mg/100 g) is actually 0.12% ammonia nitrogen. If you go to the IFOMA web site www.ifoma.com and click on the fishmeal analysis section and then go to tvn you will find the method description and number.
Súmate a Engormix y forma parte de la red social agropecuaria más grande del mundo.
Iniciar sesiónRegistrate