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Espectroscopía

La Unidad realiza estudios cualitativos y cuantitativos por los métodos espectroscópicos descritos a continuación.

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Espectroscopía Infrarroja

La espectroscopía molecular es el estudio de la interacción de la radiación electromagnética con la materia, que será de distinta naturaleza en función de la energía de la radiación utilizada (caracterizada por su longitud de onda).

El espectro infrarrojo se extiende desde 10 a 14000 cm-1 (en nº de onda,  inverso de λ) aproximadamente. Tradicionalmente se divide en tres zonas: IR lejano, IR medio y el IR cercano. La molécula que absorbe la radiación infrarroja, cambia su estado de energía vibracional y rotacional. En el caso del de muestras sólidas y líquidas, de movimiento mas restringido, afecta cambios entre estados de energía vibracional, lo que hace posible la caracterización de los principales grupos funcionales de la estructura molecular de un compuesto.

Mediante esta técnica se pueden obtener información cualitativa acerca de los grupos funcionales presentes en una molécula y eventualmente, la influencia de otros grupos funcionales sobre el primero, aportando información adicional sobre su estructura. Es también una técnica cuantitativa, aplicada sobre la intensidad de una banda adecuada.

Se aplica a caracterización de grupos funcionales y de estructuras de materia (alimentos), así como para el estudio de superficies sólidas, superficies pulidas, estudio de películas depositadas sobre una gran variedad de superficies, etc.

Los productos a analizar deben tener el mínimo posible resto de agua, ya que es un importante interferente.

  • Equipo dual FT-NIR y FT-IR-MIR por Transformada de Fourier para el rango Infrarrojo medio y cercano (MIR y NIR).
  • Sistema de doble fuente con cambio automático. Fuentes prealineadas.
  • Doble divisor de haz (KBr y F2Ca) para MIR y NIR.
  • Doble detector DTGS (para MIR y NIR) con temperatura estabilizada.
  • Rango 14.700 a 350 cm-1.
  • Resolución 0,5 cm-1 (MIR) y 1 cm-1 (NIR)
  • Corrección automática de vapor de agua y CO2.
  • Estandarización de espectros con patrón interno trazable NIST de metano.

Accesorios:

  • Unidad UATR (obtención de espectros de sólidos y líquidos por Reflectancia Total Atenuada, rango MIR).
  • Unidad de Transmisión clásica (MIR y NIR).
  • Programa para estudio y comparación de espectros, con librerías.
  • Programa de cuantificación por Ley de Beer.

Espectroscopía UV-Visible

  • Espectrofotómetro dispersivo de absorción/transmisión y alta prestación para el rango Visible y Ultravioleta.
  • Instrumento de doble haz y de doble monocromador para la eliminación cuasi-total de radiación parasita.
  • Rango extendido de 190 nm a 900 nm.
  • UV/Vis con resolución 0.17nm a 5 nm.

Accesorios:

  • Portacubetas Peltier robotizado (6 cubetas) para control preciso de temperatura, con agitación.
  • Portacubetas robotizado (8+8 cubetas).
  • Schipper para dispensación mecánica de muestra desde distintos tubos de muestra a la celda de medida.
  • Equipos para medida de color por reflexión.
  • Miden luz visible reflejada en la superficie a estudio.
  • Geometría d/8º con Esfera Integradora.
  • Rango visible 360-740 nm, en pasos de 10 nm.
  • Iluminante: A, C, D50, D55, D65, F2, F6 a F12, U50.
  • Observador 2º/10º.
  • Valores en distintos espacios color (XYZ, Lab*, Hunter, etc).
  • Componente especular incluida y excluida.
  • Lector de microplacas sencillo para detección de Absorbancia UV-vis.
  • Rango de longitud de onda: λ = 200 – 999 nm (la medida se puede hacer en una sola longitud de onda o en dos simultáneamente).
  • Rango de medida de Absorbancia: 0.000 – 4.000 Abs.
  • Incubación (4º C por encima de la temperatura ambiente hasta 50ºC) con agitación.
  • Placas 6, 12, 24, 48, 96 y 384 pocillos, placas Terasaki de 60, 72 y 96 pocillos y hasta 8 Bio-CellsTM.
  • Lector de microplacas. Métodos de detección: Fluorescencia, Luminiscencia, Absorbancia UV-Visible y Fluorescencia resuelta en el tiempo.
  • Rango λ: 230 nm hasta 999 nm, en incrementos de 1nm.
  • Rango fluorescencia: 230nm a 900nm en incrementos de 1nm.
  • Rango luminiscencia: 300 a 700nm. Rueda de filtros recoger la luminiscencia a una longitud de onda determinada.
  • Lámpara Xenón Flash.
  • Control de temperatura (4º C por encima de la temperatura ambiente hasta 65º C). Agitación.
  • Módulo externo con dos inyectores a la posición de medida. Volumen de inyección de 5 y 1000µL, en incrementos de 1µL.
  • Placas estándar de 6, 12, 24, 48, 96 y 384 pocillos con geometría de 128 x 86mm.
  • Lecturas de punto final, cinéticas, escaneo de área, análisis espectral y corrección de longitud de paso óptico.

Resonancia Magnética Nuclear

Los núcleos de los  átomos con numero impar de protones o neutrones tienen momento angular intrínseco neto, es decir, un Spin >0.  (v.gr. 11H). Se visualiza como  una carga giratoria que genera un pequeño campo magnético que lleva asociado un momento magnético. En presencia de un campo magnético externo el Vector que representa al  spin  puede adquirir 2 orientaciones: a favor o en contra del campo magnético, diferenciándose energéticamente sendas orientaciones.

Al aplicar una energía externa en pulsos de radiofrecuencia,  cierto número de  núcleos captarán esta energía cambiando el sentido de su orientación. Al suprimir esta energía, los núcleos tenderán a situarse de nuevo en su estado de relajación liberando energía, que podremos detectar  como una  señal eléctrica oscilante, un nuevo pulso de radiofrecuencia (FID: Free Induction Decay). Esta señal permite determinar los denominados tiempos de relajación.

Los fenómenos de relajación son la base de los experimentos en RMN e IRM (sobre todo aplicados a sistemas biológicos). Matemáticamente, la relajación es un proceso exponencial de 1º orden en los que Los TI y T2 son constantes de tiempo e informan sobre la rapidez o lentitud de cómo se recuperan los núcleos resonantes al ser sometidos a pulsos electromagnéticos:

Mz = Mo (1 – e – t / T1 );          Mx,y =  Mo (1 – e – t / T2 )

  • T1 es por definición la relajación que ocurre en la dirección del campo magnético ambiente (o aplicado) Por lo general ocurre por interacciones entre los núcleos de interés y los núcleos no excitados en el medio. Por  ello se le llama también relajación spin-red.
  • T2 es por definición la componente de relajación perpendicular al campo magnetico ambiente. Esta dominada por interacciones entre núcleos excitados. Por este motivo se le llama también transversal o spin-spin.

Los fenómenos de relajación caracterizados por valores T1 y T2, son altamente sensibles a las propiedades moleculares. En sistemas con movimientos rápidos,  T1≈T2. En sistemas con movimientos muy lentos, T2<< T1. En sistemas biólogicos, los cambios de T2 que ocurren durante el proceso de post-morten así como en los procesos de almacenamiento y cocinado, proporcionan información sobre cambios en las proteínas y sobre la heterogeneidad y la morfología de los tejidos de la muestra.

Entre sus principales aplicaciones en la industria  alimentaría se encuentran las siguientes:

  • Análisis cuantitativo de grasa sólida SFC en grasas conforme a los métodos AOCS, IUPAC e ISO, siendo necesario aportar previamente un valor de referencia ya determinado ( es decir, obtenido por un método físico-químico) en la misma matriz a medir,   para poder  realizar la curva patrón.
  • Análisis cuantitativo de  humedad. Análogamente a la aplicación anterior, es necesario un valor previo de referencia.
  • Caracterización de sustancias y materiales mediante  el análisis de los tiempos de relajación T1 y T2.  [Ref.: Isabel Sanchez Alonso y col. Food Chemistry 153(2014) 250-257].
  • Análisis cuantitativo de grasa sólida.
  • Análisis cuantitativo de humedad.
  • Acceso a la aplicación CONTIN para el análisis de los valores T1 y T2 en régimen de autoservicio.

Es un analizador de pulsos de resonancia magnética nuclear, de sobremesa con un ión permanente para la detección de hidrógeno a una frecuencia de 20 MHz. También es conocido como TD-NMR o de dominio de tiempo. Es un equipo de campo bajo con un campo magnético de 1,47 T. Las características del equipo permiten utilizar pequeñas cantidad de muestra, que son recuperables.