Metodica n° 15: titolazione vitamina C nella frutta

Richiami teorici

La vitamina C è uno degli enantiomeri dell’acido ascorbico, in particolare corrisponde all’acido L-ascorbico.

La formula bruta del composto è C6H8O6 e nell’immagine seguente sono indicati i due stereocentri presenti,  che comportano la possibilità di avere due coppie di enantiomeri, diastereoisomeri tra loro.

  • 1a Acido L-ascorbico (vit. C)
  • 1b Acido D-ascorbico
  • 2a Acido L-isoascorbico
  • 2b Acido D-isoascorbico

Il nome IUPAC della vitamina C è (5R)-[(1S)-1,2-diidrossietil]-3,4-diidrossifuran-2(5H)-one. Ha attività ottica [α]D20 = +20.

È un solido bianco che si scioglie bene in acqua, dando soluzioni debolmente acide (pKa1 = 4,10; pKa2= 11,6). La prima dissociazione coinvolge l’ossidrile in C-4 e l’anione risultante è stabilizzato dalla risonanza, come  si vede nella figura seguente:

La vitamina C ha inoltre proprietà riducenti: lo ione ascorbato ha infatti la capacità di perdere dapprima un elettrone, formando il radicale ascorbato e poi un secondo, trasformandosi nel deidroascorbato:

L’attività riducente della vitamina C è la ragione del suo utilizzo nell’ambito dell’industria alimentare: all’attività antiossidante si aggiungono inoltre la capacità di stabilizzare la vitamina A ed E, l’acido folico e la tiamina e di chelare ioni metallici.

La vitamina C è necessaria per una lunga serie di fondamentali reazioni metaboliche: infatti è il cofattore di enzimi che catalizzano reazioni di idrossilazione:

  • l’idrossilazione della prolina e della lisina per la formazione del collagene (e quindi favorisce la rimarginazione delle ferite e previene emorragie capillari);
  • l’idrossilazione della DOPA per la formazione dell’adrenalina;
  • l’idrossilazione di composti aromatici nel fegato.

Non solo:

  • interviene nei processi di difesa cellulare, favorendo l’eliminazione dei radicali liberi, esercitando quindi un’azione preventiva di alcune patologie tumorali (tumore del cavo orale, della laringe e dell’esofago);
  • riduce la formazione di nitrosamine intestinali;
  • attraverso la donazione di un elettrone al tocoferil-radicale rigenera l’attività antiradicalica della vitamina E;
  • favorisce la riduzione dell’acido folico nelle sue forme coenzimatiche;
  • favorisce l’assorbimento intestinale del ferro per riduzione da Fe3+ a Fe2+;
  • favorisce l’eliminazione di metalli pesanti tossici come piombo, nickel e cadmio, che si legano alla vitamina e vengono quindi escreti;
  • interviene nella sintesi della serotonina, neurotrasmettitore responsabile di sensazioni come stanchezza e sazietà;
  • partecipa alla sintesi della carnitina, in sinergia con gli amminoacidi lisina e metionina;
  • partecipa alla trasformazione enzimatica del colesterolo in acido biliare o vitamina D.

Per questi motivi la vitamina C è prodotta da quasi tutti i tipi di organismi a partire dagli zuccheri: ci sono alcune eccezioni, tra le quali ci siamo noi Homo sapiens, insieme a tutti gli Haplorrhini (sottordine dei primati). È quindi fondamentale introdurre questa vitamina con la dieta.

Metodica di laboratorio

  • Scopo dell’esperienza: determinazione quantitativa della vitamina c in un campione alimentare.

    Si utilizza un classico metodo di titolazione, specifico per la vitamina C: una titolazione iodimetrica diretta. La soluzione titolante sarà una soluzione di Lugol (soluzione I2), la soluzione da titolare conterrà l’acido ascorbico (in quantità incognita) e l’amido svolgerà la funzione di indicatore (in presenza di I– forma un complesso bluastro).

    Nelle titolazioni iodimetriche si utilizza iodio molecolare I2 come standard primario: ciò vuol dire che questo reagirà direttamente con l’agente riducente, consumandosi sino a che non sarà più presente la sostanza riducente. Solo allora si potrà formare il complesso amido-iodio che farà virare il colore della soluzione (lo ioduro non forma il complesso amido iodio), segnalando il punto di fine della titolazione.

    La reazione sarà quindi:

    C6H8O6 + I2 → C6H6O6 + 2 H+ + 2 I–

    L’esperienza prevede diverse fasi:

    • Una prima titolazione di una soluzione di acido ascorbico a titolo noto (sarà il nostro standard)
    • Una serie di prove su campioni che potrebbero essere:
      • succhi di frutta o verdura, commerciali o freschi (quantità vitamina C incognita);
      • Preparati / integratori nei quali si dichiara la quantità di vitamina C presente;
      • succhi di frutta o verdura, commerciali o freschi, che hanno subito diversi trattamenti (esposizione a T elevate, all’ossigeno atmosferico, ecc.).

  • Materiale occorrente:

    Reagenti:

    • Soluzione di Lugol
    • Amido solubile per iodimetria
    • Acido ascorbico

    Strumenti / vetreria:

    • Bilancia tecnica
    • Buretta da 50 mL con sostegno
    • Becher da 400 mL
    • Beute da 250 mL
    • Matraccio da 250 mL
    • Pipette tarate da 25 mL
    • Cilindro graduato da 100 mL
  • Liquidi da testare: campioni di succhi di frutta commerciali / freschi / ecc.

  • Valutazione dei rischi: indossare camice, guanti e occhiali di protezione; lo smaltimento dei rifiuti deve essere fatto dall’insegnante; non effettuare l’esperienza o passaggi di quest’ultima in assenza dell’insegnante.

  • Procedimento:

    Preparazione della soluzione di amido

    • Si pesano 2 g circa di amido e si sciolgono in 100 mL di acqua calda. Si lascia raffreddare la soluzione prima dell’uso.

     

    Preparazione della soluzione standard di acido ascorbico

    • Si pesano 0,250 g di acido ascorbico e li si scioglie in un piccolo quantitativo di acqua all’interno di un matraccio da 250 mL.
    • Si porta a volume.

     

    Titolazione della soluzione standard di acido ascorbico

    • Si prelevano dal matraccio, con una pipetta tarata, 25 mL di soluzione.
    • Si versano in una beuta, aggiungendo circa 100 mL di acqua.
    • Si aggiunge 1 mL di soluzione di amido.
    • Si pone la beuta sotto la buretta, sistemandola su un agitatore magnetico.
    • Si legge con attenzione il volume di partenza del titolante nella buretta.
    • Si inizia la titolazione. Il punto di viraggio sarà segnalato dalla comparsa di una colorazione bluastra all’interno delle beuta (deve persistere per almeno 10 s). Fermare allora la titolazione.
    • Annotare il volume di Lugol presente nella buretta e calcolare per differenza il volume di titolante adoperato.
    • Ripetere l’operazione almeno altre due volte. Annotare sempre i volumi.
    • Porre in una provetta 3 mL di soluzione della soluzione del carboidrato all’1%, aggiungere 1 mL di reattivo di Fehling A e 1 mL di Fehling B, scaldare a bagnomaria a 60-70°C.

     

    Titolazione del campione contenente acido ascorbico in quantità ignota

    • Caricare nuovamente la buretta, se necessario. Leggere con attenzione il volume di partenza del titolante.
    • Prelevare 25 mL di succo, versarli in una beuta e aggiungere circa 100 mL di acqua.
    • Aggiungere 1 mL di soluzione di amido.
    • Sistemare la beuta sotto la buretta e sull’agitatore magnetico.
    • Iniziare la titolazione, procedendo esattamente come per la soluzione standard di acido ascorbico.
    • Fermare la titolazione non appena compare una colorazione bluastra, annotare il volume di Lugol presente nella buretta. Calcolare per differenza il volume di titolante.
    • Ripetere la titolazione altre due volte, annotando sempre i volumi di titolante utilizzati.

  • Dati e tabelle:

Volume di Lugol utilizzato (mL)
Prova 1 Prova 2 Prova 3 Media
Standard
Campione 1
Campione 2

  • Osservazioni: