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Determinación de pH y acidez titulable total
FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
2010
I. INTRODUCCIÓN
La acidez titulable y pH son utilizadas como parámetro de calidad en los alimentos. Por ello, se realizan determinaciones.
La acidez total puede ser medida por titulación con un álcali hasta un punto final que depende del indicador seleccionado y el resultado se puede expresar en términos de un ácido en particular. El valor de la titulación no indica si los ácidos que están presentes son fuertes o débiles (Reyna, 2009).
En muchos casos, el conocer la actividad el Ion hidrógeno es de mayor utilidad que la acidez titulable. Durante la conservación de alimentos y en el deterioro de éstos, pueden presentarse cambios debidos a la acción enzimática y al desarrollo de microorganismos. La intensidad de estos cambios es influida marcadamente por la concentración del ion hidrógeno, más que por la acidez titulable.
La estabilidad de las proteínas también es influida por la actividad del Ion hidrógeno. De aquel que la medición del pH es importante para establecer la efectividad de los conservadores, así como para regular las operaciones de fabricación de alimentos (Reyna, 2009).
La práctica de laboratorio realizada tuvo como objetivo conocer las técnicas para la determinación del pH y acidez de los alimentos.
II. REVISIÓN DE LITERATURA
1. Acidez titulable
La acidez se mide por titulación con un álcali hasta un punto final que depende del
indicador seleccionado y el resultado se expresa en términos de un acido dado (Kirk, R et al, 1996).
1. Metodología
1. Pesar una cantidad de muestra suficiente para que la titulación sea satisfactoria (que consuma al menos varios mL de sosa cáustica). La cantidad puede oscilar entre 10 y 50 g. 2. Añadir 50 mL de agua destilada o, si la muestra es insoluble en agua, 50 mL de alcohol neutralizado. 3. Titular con hidróxido sódico 0.1 M usando fenolftaleína como indicador. 4. Cuando se aproxime al punto final añadir la solución cáustica gota a gota cerciorándose de que el color final no desaparece (Lees, R.1982).
Cuadro 1: Factores de diversos ácidos para soluciones 0.1 M
|Ácido acético |0.006005 g mL-1 ||Ácido cítrico |0.007009 g mL-1 ||Ácido láctico |0.009008 g mL-1 ||Ácido málico |0.0067 g mL-1 ||Ácido oléico |0.028245 g mL-1 ||Ácido tartárico |0.007504 g mL-1 |
Fuente: Lees, R.1982.
2. Acidez titulable de frutas
La acidez titulable puede ser expresada convencionalmente en g de ácido por 100 g o 100 mL de producto, usando el factor de ácido apropiado: para ácido málico usar 0.067, ácido oxálico 0.015, ácido cítrico monohidratado 0.070, ácido tartárico 0.075, ácido sulfúrico 0.049, ácido acético 0.060, ácido láctico 0.090 (AOAC, 1995).
a) Soluciones coloreadas o ligeramente coloreadas
1.
Diluir en aproximadamente 250 mL, con agua neutralizada o recientemente hervida 10 g de jugo preparado, de la siguiente forma:2. Mezclar completamente agitando la mezcla para asegurar que ésta sea homogénea. Filtrar la muestra a través de algodón hidrófilo o papel filtro. Preparar jugos frescos pulpeando bien la fruta y filtrando. Extraer el jugo de cítricos mediante un dispositivo comercial y filtro.3. Titular con 0.1 M de álcali usando 0.3mL de fenolftaleína por cada 100 mL de solución titulada hasta un rosado persistente por 30 segundos. Reportar como mL 0.1 M álcali por 100 g o 100mL de la muestra original (AOAC, 1995).
b) Soluciones fuertemente coloreadas
1. Diluya porción de la muestra de peso conocido con H2O neutralizada y titule hasta antes del punto final con el álcali de 0.1M, usando 0.3 mL de fenolftaleína por cada 100 mL de solución que será titulada. Transfiera el volumen medido de solución en aproximadamente 20 mL de H2O neutra en la copa más pequeña (en esta solución extra, el color de fruta se vuelve tan pálido que el color de la fenolftaleína es fácilmente visto). Si la prueba muestra que el punto final no es alcanzado, echar una solución más diluida en la solución original y más álcali y continuar la titulación hasta el punto final.2. Al comparar las diluciones en las copas pequeñas, las diferencias producidas al dejar caer algunos álcalis de 0.1M pueden observarse fácilmente (AOAC, 1995).
2. pH
El valor del pH se puede definir como el logaritmo común
del número de litros de la solución que contienen 1g de ión hidrógeno.pH= -log [H+]
El agua pura es neutra con un pH de 7.00. A medida que la acidez o la concentración del ión hidrógeno aumenta, el valor del pH se acerca a cero, como en el caso del acido acético que posee un pH de 2.9. Cuando la concentración del ión hidrogeno es menor que en el agua alcalina, las soluciones se llaman alcalinas y su pH es mayor de 7.0 (Kirk et al, 1996).Es importante ya que los cambios microbiológicos y por acción enzimática dependen de la concentración del ion hidrógeno. También la estabilidad de las proteínas depende de la concentración del ion hidrógeno (Kirk et al, 1996).
1. Medición del pH
El pH de un alimento se mide con un indicador de color o un pH metro. En las titulaciones acido-base se usan indicadores los que cambian de color a valores de pH específicos. La fenolftaleína cambia de violeta a incoloro a un pH cercano a 9.0. Los valores de pH de productos alimenticios que no estén demasiado coloreados se determinan fácilmente con papel pH (Kirk et al, 1996).
Los pH metros se calibran con soluciones amortiguadoras preparadas o comerciales de pH preciso y conocido. Dos soluciones amortiguadoras apropiadas son:
✓ Solución de ftalato mono potásico 0.0496 M. Se disuelven 10.12 g. de KHC8H4O4 (previamente secado a 105ºC) en 1 litro de agua destilada o desmineralizada. Esta solución tiene un pH de 4.002 a 20ºC. ✓ Solución de bórax 0.00997 M. Se disuelven 3.80 g de Na2B4O7 en un litro de agua
destilada o desmineralizada, Esta solución tiene un pH de 9.22 a 20ºC.
La medición de pH de alimentos líquidos utilizando un electrodo de vidrio es de forma directa (Kirk et al, 1996).
2. Cuidados que se deben tener con los electrodos
Antes de usarlos, retirar los electrodos de la solución de almacenamiento, enjuagarlos y secar con un papel suave, colocar en la solución tampón inicial, y ajustar el punto isopotencial. Seleccionar un segundo tampón que esté en un rango de 2 unidades del pH de la muestra y llevar el tampón y la muestra a la misma temperatura, la cual puede ser la temperatura ambiente, una temperatura fija tal como 25ºC, o la temperatura de una muestra fresca. Retirar los electrodos del primer tampón, enjuagarlos abundantemente con agua destilada, secarlos y sumergirlos en el segundo tampón. Registrar la temperatura de medición y ajustar el indicador de temperatura en el pH-metro hasta que el equipo indique el valor de pH del tampón a la temperatura de análisis (esto es el ajuste de pendiente). Utilizar el valor de pH de las tablas para el tampón usado a la temperatura del ensayo. Retirar los electrodos del segundo tampón, enjuagarlos abundantemente con agua destilada y secarlos. Sumergirlos en un tercer tampón por debajo de pH 10, aproximadamente tres unidades de pH de diferencia con el segundo; la lectura estará dentro de 0,1 unidades para el pH del tercer tampón. Si la respuesta del pH-metro muestra una diferencia mayor de 0,1 unidades de pH con respecto al valor esperado, buscar averías
o fallas de los electrodos o el potenciómetro (Calderón, F. 1997).
El propósito de la estandarización es ajustar la respuesta del electrodo de vidrio al instrumento. Cuando se hacen mediciones de pH sólo ocasionalmente, se debe calibrar el instrumento antes de cada medición. Cuando se hacen mediciones frecuentes y el instrumento es estable, la calibración se puede hacer con menor frecuencia. Si los valores de pH de las muestras varían ampliamente, se debe hacer una calibración para cada muestra con un tampón que tengo un pH dentro del intervalo de 1 a 2 unidades con respecto a la muestra (Calderón, F. 1997).
3. Zumos de fruta
La AFDOUS reconoce la práctica comercial de emplear concentrados de zumos de fruta enlatados o congelados junto con zumos frescos y agua para producir la bebida acabada. A estos constituyentes frutícolas deben añadirse ácidos orgánicos, ácido ascórbico hasta 40 mg/100 mL, edulcorantes, aromatizantes de origen frutícola, conservadores y colorantes que no simulen el zumo de fruta natural. Como sistema de orientar a los fabricantes con respecto a cómo diluir estos concentrados hasta concentraciones próximas a la de los zumos naturales (Hart y Fisher, 1991).
Néctar: Mezcla de pulpa de fruta, o de fruta entera hecha puré, con zumo de fruta y agua, preparado de tal forma que el producto no contenga menos de 40 % de ingrediente de fruta (Hart y Fisher, 1991).
Bebida de zumo: Mezcla de zumo con no más de un volumen de agua, excepto en el caso de zumo de arándano al que puede
añadírsele dos volúmenes de agua (Hart y Fisher, 1991).
1. Zumo de naranja
Definición: Zumo no fermentado de Citrus sinensis del que se ha eliminado el exceso de semillas y pulpa. Puede refrigerarse, pero no congelarse (FDA, sin año; citada por Hart y Fisher, 1991).
Según Hart y Fisher (1991) la acidez del zumo de naranja expresado en % de ácido cítrico es de 0.810. El mismo autor indica que el zumo enlatado de naranja posee una acidez expresados en acido cítrico anhidro por cada 100 mL de 0.5-1.39 y una acidez media de 0.89.
Según Educa Madrid (2010): el pH de la naranja varía de 3.21 – 3.78 y la acidez total expresada en g de acido cítricos por 100 g de muestra es de 0.585 – 0.930.
2. Zumo de mandarina
Según Briceño, L y Vasquez-Caicedo, A (2001): la acidez titulable total en g de ácido cítrico/ 100 mL de pulpa de la mandarina Satsuma (Citrus unshiu) es 0.39 y posee un pH de 4.07.
Según Pulpa Fruit (2010) la pulpa de mandarina congelada posee un pH de 3.4-3.7 y un % de acidez de 0.54-0.70.
3. Zumo de manzana
Según Sinter, 1980 citado por Salhuana, J en 1999: la acidez titulable de la manzana es de 0.4055g de ácido cítrico/ 100g de fruta. Además posee un pH de 4.350.
Según Salhuana, J el pH de la manzana va de 4 – 4.6 a temperatura ambiente y de 4 - 4.5 en refrigeración. Además posee una acidez total expresada en % de acido málico de 0.3350 a 0.2010 a temperatura ambiente y de 0.3350 a 0.1876 en refrigeración.
Runciman, L (2006) citó la acidez de la manzana
por 100g de ácido ascórbico de los siguientes autores: – Wu Leung (1961): 6 – Rauch (1965): 5 – Duckwonth (1968): 4 – Collazos(1975): 1.3Según Runciman, L (2006) el pH promedio de la manzana delicia es 4.
Según Salazar, C (1978) el pH del néctar de manzana (Malus sylvestris mill) es 3.35 y su acidez total es 0.2072 g de ácido málico/ 100 g de muestra.
4. Zumo de pera
Según Parra-Coronado, A et al. 2006. El pH de la pera variedad Triunfo de Viena es en promedio 4.26, oscilando de 4.2 – 4.4, para las condiciones de 18ºC y una humedad relativa del 80% y la acidez titulable en % de ácido cítrico para las mismas condiciones de temperatura y humedad relativa es en promedio 0.24 y varía de 0.17 – 0.31. Además nos dice que el pH de la pera oscila entre 4.04 y 4.9, para las siguientes condiciones de almacenamiento T1= fruto almacenado a 3ºC y humedad relativa del 85%; T2= fruto almacenado a 11ºC y humedad relativa del 80%; T3= fruto almacenado a 18ºC.
Finalmente los mismos autores mencionan que la acidez titulable de la pera disminuye conforme el fruto madura.
III. MATERIALES Y MÉTODOS
1. Materiales
• Muestras: Naranja, mandarina, pera y jugo de fruta
• Pipetas
• Beaker de 50 Ml
• Embudo Buchner
• Kitasato
• Matraz
• Mortero
• Balanza analítica
• Bomba de vacío
• pH –metro
• Agua destilada libre de CO2 (Previamente hervida, enfriada y tapada)
• Solución de
fenolftaleína al 1%
• Solución de NaOH 0.1 N
2. Procedimiento
• Determinación de pH empleando el pH-metro
– Antes de determinar el ph, se calibró el equipo utilizando buffer de pH 4.01 y 7.00.
– Se extrajo el jugo de frutas se llevó a un vaso de 50ml y se introdujo el electrodo en la solución.
– Para la muestra jugo de fruta, se diluyo agregando agua destilada y del mismo modo se introdujo el electrodo en la solución.
– Se esperó que se estabilizara la lectura y se anotó el pH.
• Determinación colorimétrica (visual)
– Se extrajo el jugo de las frutas y se filtró empleando la bomba de vacío, el embudo Buchner y el matraz Kitasato.
– Para la muestra jugo de fruta, se diluyo agregando agua destilada y del mismo modo se filtró empleando la bomba de vacío, el embudo Buchner y el matraz Kitasato.
– Se pipeteó 10 ml de filtrado en una fiola de 100ml y se diluyó hasta la marca con agua destilada libre de CO2.
– Se tomó 20 ml y se colocó en un erlenmeyer.
– Se agregó 3 gotas de solución indicadora de fenolftaleína.
– Se enrazó la bureta con NaOH 0.1 N.
– Se tituló hasta el viraje rosado débil.
– Se anotó el gasto de NaOH 0.1 N.
IV. RESULTADOS Y DISCUSION
En el siguiente cuadro se presentan los resultados obtenidos en la práctica:
Cuadro 2: Resultados de Acidez Titulable y pH de las muestras analizadas en la practica
| | |
| | | ||Muestra |Dilución |Alícuota |Gasto NaOH |Acidez titulable (%) |pH || | | | |0.315 g de acido cítrico /100ml de | || | | | |jugo de manzana | ||Jugo de Manzana | | | | | ||Watt’s |10ml/100ml |20ml |0.9ml | |3.40 en 30ml || | | | |0.3015g de acido málico/100ml de | || | | | |jugo de manzana | ||Mandarina |10ml/100ml |20ml |2.25ml |0.79g de acido cítrico/ 100ml de |3.46 en 25ml || | | | |zumo de mandarina | ||Naranja Tangelo |10ml/100ml |20ml |3.8ml |1.33g de acido cítrico /100ml de |3.23 en 22ml || | | |
|zumo de naranja | || | | | |0.112g de acido cítrico/100g de | || | | | |pulpa de pera | ||Pera |6.25g/100ml |20ml |0.2ml | |4.27 en 0.25 ml|| | | | |0.1072g de acido málico/100g de | || | | | |pulpa de pera | |
1. Jugo de Manzana Watt’s
Según el cuadro 2 la acidez titulable de esta muestra alimenticia fue de 0.315 g de acido cítrico en 100ml de jugo de manzana , el cual es distinto en 0.1g al reportado por Sinter (1980), citado por Salhuana (1999), de 0.4055 g de acido cítrico en 100g de fruta, esta
diferencia pudo deberse a que la AOAC (1995) indica que para jugos de frutas se debe utilizar 10 ml de jugo en 250 ml de agua destilada, por lo que se debió utilizar en la practica 4 ml de jugo en 100ml de agua destilada al contrario de los 10ml que fueron utilizados. Además, Industry & Investment NSW (2010) señala que a medida que las frutas maduran la cantidad de acido cítrico disminuye por lo que se puede decir que las manzanas del jugo Watt’s utilizado tenían
un menor grado de madurez que las analizadas por Sinter (1980). Por otro lado Kirk et al (1996) reporta los siguientes valores de acidez titulable en % de acido cítrico: mínimo, 0.22; promedio, 0.28 y máximo, 0.80, según lo cual nuestra muestra si se encontraría dentro del rango apropiado de acidez titulable de acido cítrico.
En el cuadro 2 también se reporta para el jugo de manzana el valor de acidez titulable de 0.3015g de acido málico/100ml de jugo de manzana, el cual se encuentra dentro del rango señalado por Salhuana (1999) de acidez total expresada en % de acido málico de 0.2010 a 0.3350 a temperatura ambiente.
El pH obtenido en la práctica fue de 3.40, valor muy similar al obtenido por Salazar (1978) de 3.35, por otro lado Sinter (1980), citado por Salhuana (1999), reporta un valor de 4.50, el cual es superior en más de una unidad al obtenido en la práctica y al presentado por Salazar, esta diferencia se puede deber al desconocimiento de las variedades de manzana que compusieron cada muestra examinada, por lo que pudo influir el hecho de que cada variedad tiene un valor distinto de pH, aunque relativamente cercano.
2. Mandarina
Se obtuvo en la practica un valor de 0.79g de acido cítrico/ 100ml de zumo de mandarina el cual está ligeramente por encima del rango dado por Pulpa fruit (2010) de 0.54-0.70, y supera en 0.4 g del reportado por Briceño y Vasquez-Caicedo (2001) de 0.39 g de ácido cítrico/ 100 ml de pulpa de la mandarina Satsuma. El valor más alto obtenido en la práctica se puede explicar
debido a que según Reina et al (1995) a un mayor tiempo de almacenamiento la acidez titulable expresada en % de acido cítrico disminuye, por lo que se puede decir que la mandarina que se analizo en la práctica no tuvo un tiempo de almacenamiento considerable, pues su acidez titulable no disminuyo notablemente, en contraste a la utilizada por Briceño y Vasquez-Caicedo (2001) que pudo haber tenido un tiempo de almacenamiento mayor y por ello presento un valor de acidez titulable menor. Además Reina et al (1995) también indica que la mandarina por sus características presenta una maduración y un deterioro más rápido, por lo que esta tiende a disminuir su cantidad de acido cítrico más rápidamente, es decir las mandarina utilizadas en la práctica no se encontraban en un estado avanzado de maduración.
En el cuadro 2 se reporto el pH obtenido de 3.46 para la mandarina, el cual se encuentra dentro del rango dado por Pulpa fruit (2010) de 3.4-3.7, y se aleja en 0.61 del reportado por Briceño y Vasquez-Caicedo (2001) de 4.07. Esta diferencia se puede explicar a que según Reina et al (1995) durante el tiempo de almacenamiento la mandarina pierde sus condiciones iníciales de pH como consecuencia del incremento en los azucares expresados como sólidos solubles, de esta manera a un mayor tiempo de almacenamiento el pH se incrementa, lo cual confirma lo antes enunciado de que la mandarina analizada por Briceño y Vasquez-Caicedo tuvo un mayor tiempo de almacenamiento que la usada en la práctica.
3. Naranja Tangelo
La
acidez titulable obtenida en la práctica fue de 1.33g de acido cítrico /100ml de zumo de naranja, valor que se encuentra cerca del rango dado por Hart y Fisher (1991) de 0.5-1.39. Además Kirk et al (1996) reporta para el zumo de naranja los siguientes valores de acidez titulable como acido cítrico: máximo, 3.5; promedio, 1.4 y mínimo, 0.4. Por lo que de acuerdo a lo anterior, la acidez titulable obtenida en la práctica seria correspondiente al promedio en los zumos de naranja.
Se obtuvo un pH de 3.23, valor que se encuentra dentro del rango proporcionado por Educa Madrid (2010) de 3.21-3.78, por lo que según Reina et al (1995) se puede sugerir que las naranjas analizadas eran frescas, pues como ya se menciono antes, a mayor tiempo de almacenamiento habrá un mayor pH.
4. Pera
En el cuadro 2 se reporta una acidez titulable de 0.1072g de acido málico/100g de pulpa de pera, valor que se encuentra un poco por debajo del rango dado por Parra-Coronado et al (2006) de 0.17-0.31. Asimismo, Parra-Coronado et al (2006) indican que el contenido del ácido málico (acidez titulable), decrece en la medida que el fruto se desarrolla, debido a que los ácidos orgánicos presentes se van transformando en otras sustancias (azúcares) en los procesos de respiración, según lo cual se puede afirmar que la pera analizada se encontraba en un estado avanzado de maduración.
Se obtuvo también de acidez titulable 0.112g de acido cítrico/100g de pulpa de pera, valor que según NTLWorld (2010) corresponde a variedades de
pera de bajo a medio contenido de acido cítrico (de 0.03 a 0.3%) como las variedades: Barland, Holmer, Parsonage, Pine y Rumblers.
El pH de la pera fue de 4.27 en la práctica, el cual se encuentra dentro del rango dado por Parra-Coronado et al (2006) de 4.04-4.9, y de acuerdo a ello era un valor esperado de obtenerse bajo condiciones normales en la práctica.
V. CONCLUSIONES
- Conocimos las técnicas para la determinación del pH y acidez valorable de los alimentos, cuando el color no interfiere con la determinación visual.
- Es importante determinar el pH y la acidez titulable para conocer la eficiencia y utilidad de los conservadores, así como monitorear las operaciones de fabricación del alimento. Pero, también es importante aclara que la acidez titulable es diferente a la acidez real, el cual es medido por el pH-metro.
- La acidez titulable indica el contenido total de acido presente en la muestra, el cual depende del indicador seleccionado, mientras que el ph mide la cantidad de hidrogeniones. Por esto para diferenciar una acido débil de uno fuerte, o para analizar el deterioro de los alimentos a través del cambio en la concentración de hidrogeniones, se usa un pH-metro para lograr mayor eficiencia, pues en el caso de diferenciar ácidos, la acidez titulable arrojaría el mismo valor para ambos.
- La acidez valorable de los zumos cambia, según la variedad y la maduración, entre límites muy amplios, por eso usando un factor apropiado se puede expresar primero en ácido cítrico que es el más característico y predominante; en segundo lugar se encuentra el ácido málico y luego otros en pequeña proporción, como el ácido galacturónico, que puede aparecer como producto de la degradación de las pectinas.
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VII. APENDICE
1. Cálculos de % de Acidez Titulable
• Jugo de Manzana Watt’s
% Acidez (Acido Cítrico) = 0.9ml x 0.1N x 0.070 x 100 = 0.315g de acido cítrico en2ml 100ml de jugo de manzana
% Acidez (Acido Malico) = 0.9ml x 0.1N x 0.067 x 100 = 0.3015g de acido malico en2ml 100 ml de jugo de manzana
• Mandarina
% Acidez (Acido Cítrico) = 2.25ml x 0.1N x 0.070 x 100 = 0.7875g de acido cítrico en2ml 100ml de zumo de mandarina
• Naranja Tangelo
% Acidez (Acido Cítrico) = 3.8 ml x 0.1N x 0.070 x 100 = 1.33g de acido cítrico en2ml 100ml de zumo de naranja
• Pera
% Acidez (Acido Cítrico) = 0.2ml x 0.1N x 0.070 x 100 = 0.112g de acido cítrico en1.25g 100g de pera
% Acidez (Acido Malico) = 0.2ml x 0.1N x 0.067 x 100 = 0.1072g de acido cítrico en1.25g 100g