Storia e analisi della vitamina C (acido ascorbico)
3 apr 2023
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«Bevi succo d'arancia, ti fa bene perché contiene vitamina C!» La maggior parte delle persone ha probabilmente sentito questo o un comando simile nella propria infanzia. La vitamina C, nota anche come acido ascorbico o acido L-ascorbico, è un nutriente essenziale che gli esseri umani non possono produrre da soli. Ci affidiamo a fonti esterne come frutta e verdura fresca per ottenerlo. Poiché la vitamina C ha proprietà antiossidanti, viene spesso utilizzata anche come conservante alimentare. Questo articolo del blog coprirà la storia della vitamina C e alcuni dei diversi metodi analitici utilizzati per determinare la vitamina C in vari prodotti.
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La storia della vitamina C è ben legata alla temuta malattia dello scorbuto, che era la principale causa di morte tra i marinai. Vasco da Gama aveva già notato gli effetti curativi degli agrumi e le autorità raccomandavano l'uso del succo di limone o di altri alimenti a base vegetale per prevenire lo scorbuto.
Tuttavia, nel 1747 fu il medico navale britannico James Lind a confermare in un esperimento controllato che gli agrumi potevano prevenire lo scorbuto. Nell'esperimento, Lind ha raggruppato dodici marinai con una gravità simile dello scorbuto in coppie e ha trattato ogni coppia in modo diverso. Per due settimane, i partecipanti allo studio hanno ricevuto sidro, elisir di vetriolo (una miscela di acido solforico e alcol), aceto, acqua di mare, una pasta fatta di aglio, semi di senape e altre spezie più una bevanda di acqua d'orzo, oppure due arance e un limone. Solo la coppia che ricevette arance e limoni guarì [1]. Di conseguenza, la marina britannica ordinò a tutte le sue navi di trasportare una fornitura costante di succo di limoni europei. Ciò che Lind non sapeva era che le proprietà medicinali dell'agrume erano dovute al suo alto contenuto di vitamina C.
Nei secoli successivi, i cibi noti per prevenire lo scorbuto furono chiamati antiscorbutici, derivato dalla parola latina medievale per lo scorbuto: «scorbutus». Oltre agli agrumi, questi cibi includevano ad esempio i crauti, che James Cook usò durante il suo lungo viaggio alle Hawaii.
Nel 1912, Casimir Funk ha introdotto il concetto di vitamine come componenti dietetici essenziali. Il cosiddetto fattore antiscorbutico fu presto considerato «C idrosolubile». La vitamina C fu isolata per la prima volta dalle ghiandole surrenali degli animali nel 1928 dallo scienziato ungherese Albert Szent-Györgyi. Chiamò questa sostanza acido esuronico e sospettò che fosse il fattore anti-scorbutico che preveniva lo scorbuto.
Fu nel 1932 che Szent-Györgyi e Joseph Svirbely conclusero che l'acido esuronico era effettivamente vitamina C. Lo stesso era stato confermato solo poche settimane prima da Charles G. King negli Stati Uniti. Ciò è stato possibile perché Svirbely ha inviato una lettera al suo ex mentore, King, annunciando la scoperta. Negli anni successivi ne seguì un'aspra disputa sulla priorità [2].
Walter N. Haworth identificò la struttura chimica della vitamina C nel 1933. Lui e Szent-Györgyi proposero che l'acido L-esuronico fosse chiamato acido a-scorbico («a» che significa no in latino e «scorbutus» riferito allo scorbuto) a causa della sua funzione antiscorbutica. In parte per questa scoperta, Albert Szent-Györgyi e Walter Norman Haworth ricevettero rispettivamente nel 1937 i premi Nobel per la fisiologia, la medicina e la chimica.
Uso attuale della vitamina C
Oggi, il nostro apporto necessario di vitamina C è solitamente coperto dalla frutta e dalla verdura fresca che consumiamo. Inoltre, la vitamina C è disponibile come integratore alimentare e come farmaco economico da banco (OTC). Viene anche usato come conservante alimentare in prodotti come pane, marmellate, vino o persino carni, poiché le sue proprietà antiossidanti impediscono il deterioramento del cibo. La vitamina C è designata con i numeri E E300-E305 per l'acido stesso, nonché per diversi sali ed esteri di ascorbato.
I sali di ascorbato sono utilizzati anche nei cosmetici e nei prodotti per la cura della persona, dove questi sali agiscono come antiossidanti e rallentano la degradazione del prodotto. L'acido ascorbico viene utilizzato anche nella produzione di foto, nella purificazione dell'acqua, nella produzione di plastica e nella microscopia a fluorescenza [3].
Per garantire la qualità dei prodotti farmaceutici e rispettare le leggi sull'etichettatura degli alimenti, è necessario determinare il contenuto di vitamina C negli alimenti e nei prodotti farmaceutici. La prossima sezione presenterà alcuni modi diversi in cui la vitamina C può essere determinata in varie matrici.
Analisi della vitamina C mediante titolazione
La vitamina C viene spesso analizzata mediante titolazione, con 2,6-diclorofenolindofenolo (DCPIP) o iodio comunemente usati come titolanti. Entrambi questi titolanti subiscono una reazione redox con l'acido ascorbico. L'acido ascorbico (C6H8O6) viene ossidato ad acido deidroascorbico (C6H6O6), mentre il DCPIP o lo iodio vengono ridotti rispettivamente a DCPIPH2 o ioduro. La Figura 1 mostra l'equazione di reazione per la titolazione dell'acido ascorbico con DCPIP.
Per i succhi di frutta senza polpa, la determinazione può essere eseguita direttamente senza alcuna preparazione del campione. Per succhi con polpa, alimenti solidi e altri prodotti a base di frutta e verdura, l'acido ascorbico deve essere prima estratto.
Per prevenire l'ossidazione dell'acido ascorbico prima della titolazione, al campione viene spesso aggiunto acido metafosforico. Il punto finale della titolazione può essere determinato fotometricamente o bivoltametricamente.
La titolazione fotometrica con DCPIP sfrutta il fatto che DCPIP è rosa salmone, mentre DCPIPH2 è incolore. La titolazione dello iodio utilizza come indicatore l'amido, che diventa blu-nero con un eccesso di iodio. Quando si utilizza un sensore fotometrico come l'Optrode, il punto finale può essere determinato in modo affidabile per entrambi i titolanti.
La Figura 2 mostra un esempio di curva di titolazione per la titolazione dell'acido ascorbico nel succo di arancia rossa con DCPIP.
Con la titolazione bivoltametrica, viene applicata una corrente tra due elettrodi polarizzabili nel recipiente di titolazione e viene misurato il potenziale risultante. Quando l'acido ascorbico nel campione è completamente ossidato, il potenziale diminuisce bruscamente, indicando il punto finale della titolazione. La Tabella 1 di seguito elenca i documenti applicativi disponibili per vari tipi di campioni.
Tabella 1. Documenti applicativi disponibili per l'analisi dell'acido ascorbico mediante titolazione in diversi tipi di campioni utilizzando vari titolanti.
| Campione | Standard | Titolante | Documenti applicativi |
|---|---|---|---|
| Succhi e preparati vitaminici | AOAC 967.21 | DCPIP | |
| Prodotti a base di frutta e verdura | ISO 6557-2 | DCPIP | |
| Capsule vitaminiche e multivitaminiche, compresse, soluzioni orali | USP<580> | DCPIP | |
| Succhi e preparati vitaminici | – | Iodine (I2) | AN-T-162 |
| Latte in polvere | – | DCPIP | AN-T-171 |
| Vino | – | Potassium iodate (KIO3) | AB-225 |
Determinazione della vitamina C mediante polarografia
In alternativa, la vitamina C può essere analizzata con elevata sensibilità mediante polarografia. La polarografia è un tipo di voltammetria che utilizza un elettrodo di lavoro liquido, come un elettrodo a goccia di mercurio (DME). Durante l'analisi, la corrente che scorre tra due elettrodi nella soluzione campione viene misurata mentre la tensione applicata viene gradualmente aumentata.
Durante la misurazione polarografica, l'acido ascorbico viene ossidato per formare acido deidroascorbico. I succhi vegetali e di frutta possono essere analizzati direttamente, mentre compresse e preparati vitaminici devono essere diluiti per creare un'aliquota di campione adatta alla misura polarografica. Gli alimenti e altri campioni solidi richiedono l'estrazione dell'acido ascorbico prima dell'analisi.
Il contenuto di acido ascorbico è determinato mediante aggiunta standard, in cui il campione originale viene addizionato con una soluzione standard di acido ascorbico. La Figura 3 mostra un polarogramma e una curva di calibrazione per la determinazione dell'acido ascorbico nel succo d'arancia. La Tabella 2 di seguito elenca i documenti di domanda disponibili per i diversi tipi di campione.
Tabella 2. Documenti applicativi disponibili per l'analisi dell'acido ascorbico mediante polarografia.
| Campione | Documenti applicativi |
|---|---|
| Succhi di frutta e verdura | |
| Capsule vitaminiche, compresse, soluzioni orali | |
| Alimenti, stimolanti e mangimi per animali |
Determinazione della vitamina C mediante cromatografia ionica
La cromatografia ionica (IC) è un altro metodo analitico valido per misurare l'acido ascorbico nei campioni, specialmente quando devono essere analizzati anche altri acidi organici (ad es. acido malico, acetico o citrico). La vitamina C in un campione viene determinata come anione ascorbato quando si utilizza IC. La cromatografia ad esclusione ionica (IEC) viene utilizzata per separare l'ascorbato da altri anioni di acidi deboli, come il citrato o l'acetato.
Compresse, integratori vitaminici e additivi alimentari possono essere analizzati direttamente mediante IC dopo la diluizione. Per i succhi contenenti polpa, è necessario utilizzare la dialisi in linea per rimuovere eventuali particelle dal campione. Questa tecnica di preparazione del campione in linea viene applicata per proteggere la colonna di separazione e il sistema IC.
La Figura 4 mostra un cromatogramma per l'analisi dell'ascorbato e del malato nel succo di frutta utilizzando una colonna Metrosep Organic Acids – 250/7.8, rilevamento della conducibilità con soppressione inversa (LiCl) e dialisi in linea Metrohm per la preparazione del campione. La Tabella 3 di seguito elenca i documenti applicativi disponibili per i diversi tipi di campione.
Tabella 3. Documenti applicativi disponibili per l'analisi dell'acido ascorbico mediante cromatografia ionica.
| Campione | Documenti applicativi |
|---|---|
| Succhi di frutta e verdura | AN-O-032 |
| Compresse vitaminiche | AN-O-007 |
| Additivi del cibo | AN-O-024 |
Riassunto
La storia della vitamina C è legata all'età della navigazione e della scoperta, nonché alla temuta malattia dello scorbuto. La scoperta di Lind dei benefici degli agrumi ha stabilito un trattamento praticabile. Il lavoro di Szent-Györgyi negli anni '20 e '30 ha portato all'identificazione dell'acido ascorbico come vitamina C. Oggi, lo scorbuto è considerato principalmente una malattia del lontano passato poiché la vitamina C è diventata onnipresente e facilmente disponibile da frutta e verdura fresca. È anche usato come nutriente per sostenere la nostra salute e come conservante alimentare grazie alle sue proprietà antiossidanti.
Titolazione, voltammetria e cromatografia ionica sono tre metodi efficaci per l'analisi della vitamina C in vari alimenti e prodotti farmaceutici. Ci sono molti altri analiti in succhi, alimenti o campioni farmaceutici che possono essere analizzati con queste tecniche. Dai un'occhiata al nostro Application Finder per trovare l'analisi giusta per le tue esigenze di laboratorio.
Riferimenti
[1] Hughes, R. E. James Lind and the Cure of Scurvy: An Experimental Approach. Med Hist 1975, 19 (4), 342–351.
[2] Albert Szent-Gyorgyi. Profiles in Science. https://profiles.nlm.nih.gov/spotlight/wg (accessed 2023-02-09).
[3] Ascorbic Acid. Chemical Safety Facts. https://www.chemicalsafetyfacts.org/chemicals/ascorbic-acid/ (accessed 2023-03-01).
La tua conoscenza "take-aways"
Application Bulletin: Determinazione dell'acido ascorbico (Vitamina C) e dei suoi composti
Blog: Domande frequenti per l'analisi delle bevande con la cromatografia ionica
