Determinacion-de-acido-benzoico-en-bebidas-de-sabor-por-dos-metodos-analiticos

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
Facultad de Química 
 
DETERMINACIÓN DE ÁCIDO BENZOICO EN BEBIDAS 
DE SABOR POR DOS MÉTODOS ANALÍTICOS 
 
 
TESIS 
 
Que para obtener el título de 
QUÍMICA DE ALIMENTOS 
 
 
Presenta 
MARÍA DANIELA CHÁVEZ BARAJAS 
 
 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F. 2007 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
Jurado asignado: 
 
 
Presidente Lena Ruiz Azuara 
Vocal Santiago Capella Vizcaíno 
Secretario Luis Antonio Ortiz Frade 
1er suplente Leticia Gil Vieyra 
2º suplente Rosa María Argote Espinosa 
 
 
 
Sitio donde se desarrolló el tema: 
 
Laboratorio 210 
Departamento de Química Inorgánica y Nuclear. 
Facultad de Química. UNAM 
 
 
 
 
 
Asesor: Dr. Luis Antonio Ortiz Frade 
 
 
 
Sustentante: María Daniela Chávez Barajas 
 
 
Abreviaturas 
Ka: constante de disociación ácida 
KD: constante de distribución 
KD (HBz)2: constante de dimerización 
HBz: Ácido benzoico 
Vac: volumen de fase acuosa 
Vorg: volumen de fase orgánica 
ppm: partes por millón 
DL50: Dosis letal media 
UV-vis: Ultravioleta - visible 
AOAC: Association of Official Analytical Chemists 
nm: nanómetros 
TMS: Trimetil silil 
IR: Infrarrojo 
RNM-H1: Resonancia Nuclear Magnética protónica 
Kc: constante de celda 
L: conductancia 
K: conductividad 
λ0: conductividad equivalente 
CDCl3: cloroformo deuterado (d - 99.8 %) 
U.A.: unidades arbitrarias 
E0: potencial normal 
ds: desviación estándar 
cv: coeficiente de variación 
SDBS: Spectral Database for Organic Compounds 
 
 
 
 
 
Ça c’est, pour moi, le plus beau et le plus triste paysage du monde. 
C’est le même paysage que celui de la page précédente, mais je l’ai 
dessiné une fois encore pour bien vous le montrer. C’est ici que le 
petit prince a apparu sur terre, puis disparu. 
Regardez attentivement ce paysage a fin d’être sûrs de le reconnaître, 
si vous voyage un jour en Afrique, dans le désert. Et, s’il vous arrive 
de passer par là, je vous en supplie, ne vous pressez pas, attendez un 
peu juste sous l’étoile! 
… vous devinerez bien qui il est. Alors soyez gentils! Ne me laissez pas 
tellement triste: écrivez-moi vite qu’il est revenu… 
 
 Antoine de Saint-Exupéry 
 
 
 
A ti pa, por siempre, y todavía, estar conmigo. 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
Concha y Ricardo, 
 Se que el proceso ha sido muy difícil y por eso puse todo lo que soy en esto. Gracias 
por todo el tiempo, toda la paciencia y todo el cariño, de corazón, les dedico esto, espero 
que haya valido la pena. Ojala estén tan orgullosos de mi como yo lo estoy de ustedes. 
 
Ale, 
 Gracias por demostrar que aún en los peores momentos, siempre se puede 
encontrar algo que vale la pena y muchísimas razones para seguir adelante. En el peor 
momento tu fuiste el mejor ejemplo de esto. Eres parte de este trabajo, gracias por haber 
estado todos los días conmigo. Te quiero mucho. 
 
Juan, 
 Eres ejemplo de constancia, trabajo, entrega, éxito y amor. Me has enseñado mucho 
más de lo que crees. Gracias!! 
 Y gracias por poner en mi vida a tres de las personas que más quiero. 
 
A toda la Familia Chávez y toda la Familia Barajas 
 Por ser mi mayor soporte y mi mejor apoyo. Es imposible mencionarlos a todos, 
pero saben que hay mucho de cada uno de ustedes en mí. Gracias. 
 
A mis amigos de la facultad, 
 Por compartir la mejor época de mi vida hasta ahora! Me llevo excelentes 
recuerdos, excelentes amigos, muchísima admiración y agradecimiento. 
 
 
A todos los del laboratorio 210, 
 Gracias por tanta paciencia y tanto cariño! Fue una experiencia inolvidable trabajar 
con ustedes, aprendí mucha química, pero afortunadamente me llevo mucho más que eso! 
Los Quiero Mucho!!! (-1) 
 Dra. Lena, ha sido un verdadero placer conocerla. Muchas gracias por haberme 
dado la oportunidad de trabajar con usted. 
 Quiero agradecerles en especial, a Luis, Gu y a Dayan por hacerme parte de la 
familia que ustedes han formado. Me siento realmente muy afortunada. 
 
Luis, 
 Fuiste excelente asesor, excelente maestro y eres ejemplo admirable y excelente 
amigo. GRACIAS POR TODO!!! 
 
Mario, 
 Tu mejor que nadie sabe lo que ha sido llegar hasta aquí, con tantas cosas y buenas 
y algunas malas, pero todo inolvidable. Gracias por vivirlo a mi lado y definitivamente no 
es el fin de nada, es el inicio de muchísimo!! Te Quiero Mucho Mucho Mucho!!! 
 
A mis hermanas- Val, Eri y Pao, 
 He sido muy afortunada por poder compartir tantas cosas con ustedes desde hace 
tantos años. Sin ustedes hoy no sería lo que soy, ni hubiera podido llegar hoy hasta aquí. 
Gracias por siempre estar niñas!! Las Quiero Muchísimo!! 
 
 
 Daniela 
 
Índice 
 
Introducción 
 
Capítulo Uno. Antecedentes 
 1.1 Ácido Benzoico en la Naturaleza 
1.2 Propiedades Físicas y Químicas del Ácido Benzoico 
1.2.1 Características del ácido benzoico 
1.2.2 Equilibrios de distribución y extracción del ácido benzoico con disolventes 
orgánicos 
1.2.3 Extracción como técnica de separación química 
1.3 Ácido Benzoico como Conservador en Alimentos 
1.4 Toxicología del Ácido Benzoico 
1.5 Métodos de Determinación del ácido benzoico en Alimentos 
1.5.1 Métodos oficiales de la AOAC 
1.5.2 Otros métodos 
 1.6 Planteamiento del problema 
 
Hipótesis 
Objetivos 
 
Capítulo Dos. Metodología 
 2.1 Reactivos 
 2.2 Equipo 
 2.3 Valoraciones del Estándar de Ácido Benzoico 
 2.3.1 Calibración del potenciómetro 
 2.3.2 Estandarización de la disolución de NaOH 
 Índice 
 - 2 -
 2.3.3 Valoración potenciométrica del estándar de ácido benzoico 
 2.3.4 Calibración del conductímetro 
2.3.5 Valoración conductimétrica del estándar de ácido benzoico 
 2.4 Determinación del Porcentaje de Extracción de Ácido Benzoico con Éter 
 2.5 Determinación en Muestras Problema 
 2.5.1 Extracción del ácido benzoico 
 2.5.2 Resonancia Nuclear Magnética 
 2.5.3 Método Potenciométrico 
 2.5.4 Método Conductimétrico 
 
 
Capítulo Tres. Resultados y Discusión 
 3.1 Caracterización del Estándar de Ácido Benzoico 
 3.1.1 Espectro de Masas del estándar de ácido benzoico 
 3.1.2 Resonancia Nuclear Magnética del estándar de ácido benzoico 
 3.1.3 Espectro de UV – vis del estándar de ácido benzoico 
 3.1.4 Espectro de Infrarrojo del estándar de ácido benzoico 
 3.2 Normalización de Disolución de Hidróxido de Sodio 
 3.2.1 Calibración del potenciómetro 
3.2.2 Normalización de la disolución de NaOH 0.01 N con biftalato de 
potasio 
 3.3 Valoraciones del Estándar de Ácido Benzoico3.3.1 Valoración potenciométrica 
 3.3.2 Valoración conductimétrica 
 3.4 Determinación del Porcentaje de Extracción del Ácido Benzoico con Éter 
 3.5 Determinación del Ácido Benzoico en las Muestras 
 3.5.1 Identificación por RNM en cloroformo 
 3.5.2 Resultados de las valoraciones potenciométricas 
 Índice 
 - 3 -
 3.5.2.1 Muestra de agua Levité de Bonafont sabor limón 
 3.5.2.2 Muestra Boing sabor manzana 
 3.5.2.3 Muestra de agua Be - Light sabor naranja 
 3.5.3 Resultados de las valoraciones conductimétricas 
 3.5.3.1 Muestra de agua Levité de Bonafont sabor limón 
 3.5.3.2 Muestra Boing sabor manzana 
 3.5.3.3 Muestra de agua Be - Light sabor naranja 
 3.6 Comparación entre Métodos 
 3.7 Legislación 
 
 
Conclusiones 
 
Bibliografía 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Introducción 
 - 4 -
Introducción 
 
El ácido benzoico es un ácido orgánico que se encuentra de forma natural en 
distintos alimentos, principalmente en frutas, como la manzana y las moras así como en 
productos lácteos. En los últimos años, el interés en los ácidos orgánicos, incluyendo el 
ácido benzoico, ha aumentado debido a la capacidad que tienen para actuar como 
antimicrobianos y fungicidas. La efectividad del ácido benzoico como conservador 
depende del valor de pH del alimento en que se usa; su actividad óptima se encuentra en 
productos con bajo pH, como pueden ser los jugos de frutas, mermeladas, salsas de soya, 
jarabes y extractos de café, entre otros. 
 
Se considera uno de los mejores aditivos de alimentos actualmente, su uso es muy amplio 
gracias a sus buenos resultados y su baja toxicidad. Una ventaja adicional es el mecanismo 
que tiene el humano para degradarlo y eliminarlo como ácido hipúrico, evitando con esto, 
su acumulación en el cuerpo. A pesar de estas ventajas, se han establecido límites para su 
uso en alimentos lo cual hace muy importante su cuantificación. Desafortunadamente, en 
la literatura hay pocos métodos alternativos a los oficiales. Por lo antes expuesto, en este 
trabajo se determina la cantidad de ácido benzoico en distintas muestras de jugos 
comerciales con un método oficial y un método alternativo propuesto, la conductimetría. 
Se comparan entre ellos y se encuentran las ventajas y desventajas de cada uno de los 
métodos con el objetivo de proponer el método conductimétrico como una alternativa para 
la determinación de ácido benzoico en jugos. 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 5 -
Capítulo uno 
 
Antecedentes 
 
 
1.1 Ácido Benzoico en la Naturaleza 
 
El ácido benzoico se encuentra de forma natural en moras, canela, manzana, cerezas, 
yogurt y otros alimentos. Es importante puesto que influye en la calidad sensorial de las 
frutas frescas y en productos procesados, en las características de olor, astringencia, 
amargura y sabor. En frutas cítricas, tiene especial importancia por su efecto en el sabor y 
por la actividad biológica que presenta, como efectos anticarcinogénicos, propiedades 
antiinflamatorias y como inhibidores de la liberación de histamina.1 
 
 
1.2 Propiedades Físicas y Químicas del Ácido Benzoico 
 
1.2.1 Características del ácido benzoico 
 
El ácido benzoico o ácido fenilfórmico (figura 1.01) es un ácido carboxílico aromático con 
peso molecular de 122 g/mol. 
 
OHO
 
 
Figura 1.01 Estructura química del ácido benzoico 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 6 -
El ácido benzoico en su forma pura es un sólido incoloro o blanco en forma de agujas. Es 
muy poco soluble en agua, se disuelven 1.7 g en cada litro de agua a una temperatura de 
0ºC, 2.9 g/L a 25º C, 12 g/L a 70º C y 27.5 g/L a 90º C. Por otro lado, es muy soluble en 
etanol, acetona, éter etílico, metanol, benceno, cloroformo y tolueno y ligeramente soluble 
en hexano y éter de petróleo2. 
 
Tiene un punto de ebullición de 122 º C, punto de fusión de 249 º C, pKa de 4.19, densidad 
relativa de 1.321 g/cm3 y coeficiente de partición de 1.87 a 20 º C (octanol en agua)3. 
 
 
 
1.2.2 Equilibrios de distribución y extracción del ácido benzoico con disolventes 
orgánicos4,5 
 
La ley de distribución define que una especie en un sistema conformado por dos 
disolventes inmiscibles se va a distribuir de forma constante. La constante que describe 
este equilibrio para una especie entre dos disolventes es la constante de distribución (KD). 
Cada soluto tiene un valor específico de KD, para dos disolventes dados 
Cuando el ácido benzoico se encuentra en un sistema de dos disolventes inmiscibles, el 
equilibrio entre las fases se describiría con la siguiente ecuación y expresión de equilibrio 
 
 
( ) ( )orgac HBzHBz ⇔ 
 
 
 
[ ]
[ ]ac
org
D HBz
HBz
K = Ecuación 01 
 
 
En el caso de tener el soluto participando en reacciones colaterales en una o en ambas 
fases, se deben considerar todas las especies que pueden existir en el equilibrio. Para ello, 
se define una razón de distribución (D), que a diferencia de la ley y la constante de 
distribución, considera a todas las especies presentes en ambas fases (ecuación 02): 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 7 -
 
 
[ ]
[ ] acT
orgT
HBz
HBz
D = Ecuación 02 
 
 
La razón de distribución D es dependiente del pH de la fase acuosa, a valores altos de pH el 
ácido se encuentra mayoritariamente en su forma disociada y ésta no puede extraerse a la 
fase orgánica, mientras que a pH bajos la extracción hacia la fase orgánica se encuentra 
favorecida. 
 
Por otro lado, se ha observado experimentalmente que al aumentar la concentración total 
de ácido el valor D cambia. Se sabe que para un sistema de extracción, los cambios del 
valor de D indican una reacción acopladas en las fases.
5
 Esta afirmación se explica por las 
interacciones entre el ácido benzoico y el medio. Cuando el ácido se encuentra en medio 
acuoso, predominan interacciones dipolo – dipolo con el agua, mientras que al estar en un 
disolvente orgánico, como el éter, el ácido benzoico reacciona entre sí formando dímeros 
por medio de puentes de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. 
 
En la figura 1.02 se observa la interacción de dos moléculas de ácido benzoico a través de 
puentes de hidrógeno entre los grupos carboxilo. La formación de estas especies explica el 
aumento en el valor de D. 
 
 
 
O
O
H
O
O
H
OHO
2
 
 
Figura 1.02 Equilibrio de dimerización del ácido benzoico 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 8 -
 
Este equilibrio, conocido como equilibrio de dimerización, se describe con la siguiente 
ecuación: 
 
( ) ( ) ( )orgorg HBzHBz 22 ⇔ 
 
El equilibrio del ácido benzoico en un sistema bifásico presenta las siguientes especies: en 
la fase orgánica se tiene ácido benzoico libre y ácido benzoico en forma de dímero mientras 
que en la fase acuosa se encuentra ácido benzoico protonado y ácido benzoico ionizado. 
Esto se sintetiza en la figura 1.03: 
 
 
 
Figura 1.03 Esquema de equilibrios del ácido benzoico 
 
O
O
H
O
O
H
O
OH
OHO OO
kd
k Ka
Fase Oleosa
Fase Acuosa
H
[HA]n
[HA]0
[HA]w [ A ]w
C0
CWBenzoico acuoso
Fase acuosa
Fase orgánica
Benzoico 
orgánico 
KD 
K 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 9 -
Debido a que cada una de las especies presenta un equilibrio, a continuación se analizan 
por separado las fases y sus equilibrios con sus respectivas constantes. 
 
Equilibrio en la fase orgánica. 
 
El equilibrio que presentan el ácido benzoico libre y el ácido benzoico en forma de dímeros 
en la fase orgánica se describe con la siguiente ecuación:( )
( )[ ]
[ ] org
org
HBzD HBz
HBz
K 2
2
2
= Ecuación 03 
 
 
La concentración total de ácido benzoico en la fase orgánica se define como la suma de la 
concentración de ácido benzoico en la fase orgánica libre y el ácido benzoico que se 
encuentra formando los dímeros (ecuación 04): 
 
 
[ ] [ ] ( )[ ]orgorgorgT HBzHBzHBz 22+= Ecuación 04 
 
 
Sustituyendo la ecuación 03 en la ecuación 04: 
 
 
[ ] [ ] ( ) [ ] orgHBzDorgorgT HBzKHBzHBz 222 ∗+= 
 
 
Reordenando esta ecuación se obtiene que la concentración de ácido benzoico total esta 
dada por la ecuación 05: 
 
 
 [ ] [ ] ( ) [ ][ ]orgHBzDorgorgT HBzKHBzHBz ∗+= 221 Ecuación 05 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 10 -
Equilibrio en la fase acuosa 
 
En fase acuosa, el ácido benzoico tiene la capacidad de ionizarse parcialmente de acuerdo 
con el siguiente equilibrio, con su respectiva constante de acidez (ecuación 06): 
 
 
−+ +⇔ BzHHBz 
 
[ ][ ]
[ ]HBz
BzHKa
−+
= Ecuación 06 
 
 
La concentración total de ácido benzoico en la fase acuosa se describe con la siguiente 
ecuación: 
 
 
 [ ] [ ] [ ]−+= BzHBzHBz acacT Ecuación 07 
 
 
Sustituyendo la ecuación 06 en la ecuación 07 se obtiene: 
 
[ ] [ ] [ ][ ]++= H
KHBz
HBzHBz aacacacT Ecuación 08 
 
 
 
Reordenando esta ecuación, se obtiene que el benzoico en la fase acuosa se define con la 
ecuación 09: 
 
 
 [ ] [ ] [ ]⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+= +H
K
HBzHBz aacacT 1 Ecuación 09 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 11 -
La ecuación 10 se obtiene sustituyendo las ecuaciones 05 y 09 en la ecuación 02. Se 
observa que el valor de la constante D depende de dos factores: la concentración del ácido 
benzoico en la fase orgánica y el valor de pH del medio: 
 
 
[ ] ( ) [ ]( )
[ ] [ ]⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
+
=
+H
KaHBz
HBzKHBz
D
ac
orgHBzDorg
1
21
2 Ecuación 10 
 
 
Sustituyendo la ecuación 01 en la ecuación 10, se obtiene la siguiente expresión: 
 
 
( ) [ ]( )
[ ]⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
+
=
+H
Ka
HBzK
KD orgHBzDD
1
21
2 Ecuación 11 
 
 
Obteniendo el logaritmo de la ecuación 11 se llega a la siguiente ecuación: 
 
 
 ( ) [ ]( ) [ ]⎟⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−++= +H
KHBzKKD aorgHBzDD 1log21logloglog 2 Ecuación 12 
 
 
Si la concentración de ácido benzoico en la fase orgánica cumple con la condición 
[ ] ( )22 HBzDorg KHBz << , el segundo término de la ecuación 12 tiende a cero. Se obtiene la 
siguiente expresión: 
 
 [ ]⎟⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−= +H
KKD aD 1logloglog Ecuación 13 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 12 -
De acuerdo al siguiente diagrama de predominio de especies, a valores de pH menores del 
valor de pKa, la especie mayoritaria en disolución es el ácido benzoico, mientras que a 
valores mayores de 4.19 es el benzoato. 
 
 
Tomando en cuenta el diagrama de predominio de especies descrito anteriormente, el 
segundo término de la ecuación 13 tiende a cero y el valor de log D se define con la 
siguiente expresión: 
 
 
DKD loglog = Ecuación 14 
 
 
Esto se observa en la figura 1.04 a, para valores de pH menores al pKa, el valor log D 
permanece constante e igual al valor de log KD. En valores de pH mayores a pKa, la especie 
que predomina en disolución es el benzoato, como ya se mencionó anteriormente, y la 
ecuación 13 se puede escribir de la siguiente forma: 
 
 pHpKaKD D −−= loglog Ecuación 15 
 
La ecuación 15 indica que en este intervalo log D es una función del pH, como se ilustra en 
la figura 1.04 a. 
 
Para el caso en que [ ] ( )22 HBzDorg KHBz >> , el segundo término de la ecuación 12 se define 
como KD’. 
 
[ ]⎟⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−= +H
KKD aD 1log'loglog Ecuación 16 
 
0 4.19 14 
HBz Bz- 
pH 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 13 -
Una comparación de las ecuaciones 13 y 16 indica la misma dependencia del pH en la 
extracción del ácido benzoico. Sin embargo, la presencia de un equilibrio colateral en la 
fase orgánica expresada en el primer término de la ecuación 16 (KD’) aumenta la cantidad 
de sustancia extraída. Esto se ilustra en la figura 1.04 b. 
 
 
0 2 4 6 8 10 12 14
lo
g 
D
pH
 a
b
 
Figura 1.04 Diagrama teórico de log D en función del pH para el ácido benzoico (log D vs. pH) para dos 
distintas concentraciones de ácido benzoico orgánico. 
 a) [ ] ( )22 HBzDorg KHBz << y b) [ ] ( )22 HBzDorg KHBz >> 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 14 -
1.2.3 Extracción Como Técnica de Separación Química5 
 
La extracción con disolventes inmiscibles se utiliza para separar un soluto de una fase 
acuosa. La eficiencia de dicha extracción depende del valor de la razón de distribución (D) 
puesto que expresa la cantidad de soluto presente en cada una de las fases del sistema. El 
valor puede modificarse cambiando las condiciones de la fase acuosa. La ecuación 17 se 
utiliza para conocer la fracción de ácido benzoico retenida: 
 
 
 % retenido = 100*
*1
1
n
org
ac
v
vD ⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+
 Ecuación 17 
 
 
Y la ecuación 18, para conocer la fracción extraída: 
 
 
 % extraído = 100*
*1
11
p
org
ac
v
vD ⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛+
− Ecuación 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 15 -
1.3 Ácido Benzoico como Conservador en los Alimentos. 
 
El ácido benzoico se utiliza como conservador en los alimentos debido a su alta 
actividad inhibitoria de hongos, levaduras y microorganismos contaminantes. 
Adicionalmente tiene la ventaja de no alterar el sabor ni el color del alimento y de no 
presentar efectos tóxicos a las concentraciones utilizadas. La mayoría de las levaduras y los 
hongos se inhiben con concentraciones que van desde 20 µg de ácido benzoico por mL, 
hasta 2000 µg/mL, en alimentos cuyo valor de pH se encuentra entre 2.5 y 4.06. La alta 
actividad inhibitoria que presenta el ácido benzoico se debe en gran medida al valor de pKa 
del ácido y a la habilidad que tienen las moléculas para cambiar la carga neta del interior 
de la célula, o potencial de membrana, y con esto incrementar el transporte de sustancias a 
través de la membrana celular. El ácido sin disociar pasa a través de la membrana y se 
ioniza en el interior, generando una disminución en el valor de pH intracelular. 
Adicionalmente, altera el transporte de sustancias a través de la membrana incluyendo el 
transporte de electrones, así como las funciones de las enzimas del interior de la célula, lo 
que resulta en una alteración del metabolismo del microorganismo que lleva finalmente a 
su muerte
7
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 16 -
En la tabla 1.01 se muestra una serie de microorganismos que puede inhibir el ácido 
benzoico y las concentraciones mínimas necesarias para lograrlo. 
 
 
Tabla 1.01 Concentraciones inhibitorias mínimas del ácido benzoico. 
 
Microorganismo 
 
 
pH 
 
 
Concentración inhibitoria 
mínima (µg/mL) 
 
 
Bacteria, Gram positiva 
 Bacillus cereus 
 Lactobacillus 
 Listeria monocytogenes 
 Micrococcus 
 Streptococcus 
 
Bacteria, Gram negativa 
 Escherichia coli 
 Pseudomonas 
 
Hongos 
 Aspergillus 
 Aspergillus parasiticus 
 Aspergillus niger 
 Byssochlamys nivea 
 Cladosporium herbarum 
 Mucor racemosus 
 Penicillium 
 Penicillium citrinum 
 Penicillium glaucum 
 Rhizopus nigricans 
 
Levaduras 
 Candida krusei 
 Rhodotorula 
 Saccharomyces bayanus 
 Zygosaccharomyces bailii 
 Zygosaccharomyces rouxii 
 
 
6.3 
4.3 – 6.0 
5.6 
5.5 – 5.6 
5.2 – 5.6 
 
 
5.2 – 5.6 
6.0 
 
 
3.0 – 5.0 
5.5 
5.0 
3.3 
5.1 
5.0 
2.6 – 5.0 
5.0 
5.0 
5.0 
 
 
- 
- 
4.0 
4.8 
4.8 
 
 
500 
300 – 1800 
2000 
50 – 100 
200 – 400 
 
 
50 – 120 
200- 48020 – 30 
4000 
2000 
500 
100 
30 – 120 
30 – 280 
2000 
400 – 500 
30 – 120 
 
 
300 – 700 
100 – 200 
330 
4500 
1000 
 
Fuente: Davidson Michael 19937 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 17 -
Actualmente, el ácido benzoico es empleado como agente antimicrobiano en jugos y pulpas 
de fruta, mermeladas, huevo líquido, margarina, mayonesa, mostaza, verduras, salsas, 
catsup y refrescos. La cantidad aceptada de ácido benzoico varía de acuerdo al tipo de 
alimento y al país productor. Los límites varían desde 75 ppm en bebidas de sabor 
carbonatadas hasta 12,500 ppm en huevo líquido y en algunos casos no se define ningún 
límite, solo buenas prácticas de manufactura (ejemplo de esto son las bebidas de sabor 
carbonatadas en Estados Unidos)7. En México, el Reglamento de Control Sanitario de 
Productos y Servicios establece como límite máximo de ácido benzoico y sus sales de sodio 
o potasio en bebidas 0.1 % (equivalente a 1000 ppm).8 
 
Esta es la razón por la cual es necesario un método de determinación de ácido benzoico 
que sea sensible, rápido y sencillo que permita establecer si la concentración de este 
conservador se encuentra dentro de los límites permitidos. 
 
1.4 Toxicología 
 
El ácido benzoico tiene una baja toxicidad aguda y se reportan estudios en los que 
no presenta efectos tóxicos a concentraciones de 750 mg/Kg. Tiene además la ventaja de 
no acumularse en el cuerpo; al ser ingerido, se absorbe en el tracto gastrointestinal, se 
metaboliza en el hígado a ácido hipúrico y se excreta casi por completo en la orina entre 
diez y catorce horas. Se ha determinado que puede excretarse hasta el 97 % en las primeras 
cuatro horas
3
. 
El mecanismo de formación del ácido hipúrico a partir del ácido benzoico se muestra en la 
figura 1.05. Como se observa, es necesaria una molécula de ATP, una molécula de Acetil 
Coenzima A y un amino ácido (glicina) para formar el ácido hipúrico. 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 18 -
 
Figura 1.05 Mecanismo de eliminación del ácido benzoico como ácido hipúrico 
 
 
 
También se ha informado sobre experimentos en ratas en los que no se observan efectos 
tóxicos con 1 % de ácido benzoico (equivalentes a 500 mg/Kg peso corporal) a corto y largo 
plazo. La DL50 calculada en ratas es de 2530 mg/Kg7. 
 
 
1.5 Métodos de Determinación del Ácido Benzoico en Alimentos 
 
La determinación de ácido benzoico en alimentos se hace con distintos métodos, 
algunos resultan ser caros y complicados que generalmente se llevan a cabo con equipos 
sofisticados y en algunos casos, las muestras requieren de tratamientos previos complejos. 
 
En la tabla 1.02 se muestran algunos de los métodos utilizados para la detección y 
cuantificación de ácido benzoico y los alimentos en los que se determina principalmente. 
OO SCoAO
SCoAO
NH3
+ CH2 COO
NHO CH2 COO
CoASH
ATP AMP + PPi
Ácido Hipúrico
Ácido benzoico 
Ácido Hipúrico 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 19 -
 
Tabla 1.02 Métodos de detección y cuantificación de ácido benzoico en distintos alimentos 
 
 
Método 
 
 
Alimento 
 
HPLC fase inversa 
HPLC 
HPLC fase inversa 
TLC/Fluorimetría 
Espectrofotometría UV 
Fotometría 
HPLC fase inversa 
HPLC fase inversa 
HPLC 
Cromatografía por exclusión 
Cromatografía 
Cromatografía 
Fases sólidas poliméricas/HPLC 
Distintos métodos analíticos 
HPLC fase inversa 
 
 
Jugos de frutas y vinos 
Líquidos 
Leche, lácteos fermentados 
Varios 
Distintos sólidos y líquidos 
Varios 
Queso 
Jugo de naranja y yogurt 
Bebidas 
Bebidas y vinos 
Bebidas y vinos 
Cerveza 
Bebidas, jugos de frutas 
Frutas y sus productos 
Tónicos orales líquidos 
 
 Fuente: Davidson Michel 19937 
 
Algunos de estos métodos son oficiales para determinar ácido benzoico en jugos según la 
legislación mexicana, como el HPLC o la espectrofotometría UV. Estos métodos se 
describen a continuación y se analizan las ventajas y desventajas de ellos en el siguiente 
inciso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 20 -
1.5.1 Métodos Oficiales de la AOAC 
 
Técnicas de los métodos oficiales de la AOAC para la determinación de ácido 
benzoico en bebidas9. 
 
a. Prueba Cualitativa 
 
 Se extraen 50 mL de muestra con 50 mL de éter, la fase orgánica se lava con 5 mL 
de agua dos veces y se deja evaporar el éter. Si se obtienen cristales característicos del 
ácido benzoico se hacen dos pruebas: prueba de cloruro de hierro y prueba de Mohler 
modificada. 
 
a.1 Prueba de Cloruro de Hierro 
 
 Se añaden dos gotas de hidróxido de amonio y se evapora el exceso de amoniaco 
producido. El residuo obtenido se disuelve en agua caliente, se filtra y se le agregan gotas 
de cloruro de hierro al 0.5 %. Si se tiene ácido benzoico, se forma benzoato férrico, un 
precipitado color salmón y la prueba es positiva para ácido benzoico. 
 
Este método es oficial y tiene la ventaja de ser rápido, sin embargo, presenta varias 
desventajas para la cuantificación del ácido: no es cuantitativo, únicamente indica la 
presencia o ausencia de ácido benzoico; también, requiere de un tratamiento previo 
complicado que necesita varios reactivos y finalmente, el resultado es subjetivo porque 
depende del color del precipitado formado. 
 
a.2 Prueba de Mohler modificada 
 
 Se añaden una o dos gotas de hidróxido de sodio a los cristales y se deja evaporar a 
sequedad. Al residuo obtenido se le agregan de cinco a diez gotas de ácido sulfúrico y un 
cristal pequeño de nitrato de potasio. Esta disolución se calienta durante diez minutos en 
un baño de glicerol a 120 – 130 ºC y después se deja enfriar. Se le agrega 1 mL de agua y se 
hierve para descomponer el nitrato de amonio que se haya producido. Una vez frío, se 
agrega una disolución incolora de sulfato de amonio; si se forma un anillo de color rojo – 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 21 -
café, por la formación de ácido 2,5 – dinitrobenzoico, se confirma la presencia de ácido 
benzoico. Al calentar esta disolución, se vuelve una mezcla color verde – amarillo. 
 
Del mismo modo que el método anterior, a pesar de ser uno de los métodos 
oficiales, presenta desventajas como la necesidad de varios reactivos y el tiempo que tarda 
esta prueba es largo y requiere de varios pasos. Igual que la prueba anterior, es un método 
subjetivo ya que el resultado depende de la formación de un anillo de color y es un método 
cualitativo, no cuantitativo. 
 
 
b. Titulación 
 
Se mezcla la muestra y se agrega cloruro de sodio para saturar el agua presente en ésta. 
Después se agrega hidróxido de sodio para hacerla alcalina, se agita durante dos horas y se 
filtra. Se acidifica con ácido clorhídrico y se extrae con cloroformo, recuperando la fase 
orgánica. Los extractos se juntan y se deja evaporar hasta sequedad, una vez seco, el 
residuo obtenido se deja toda la noche en un desecador. Se disuelve en alcohol, se agrega 
fenolftaleína y se titula con NaOH 0.05 N. 
 
Este es uno de los métodos de determinación de ácido benzoico que más ventajas 
muestra: es un método oficial, es sencillo, es cuantitativo y no requiere de una gran 
cantidad de pasos. Sin embargo, el método como se describe en la AOAC incluye un 
tratamiento previo de la muestra con varios pasos. Si bien es un método cuantitativo, 
puede haber variación en los resultados porque la concentración se determina con el vire 
de un indicador, lo que puede provocar errores de determinación o baja reproducibilidad 
que deben de estimarse. En caso de existir otras especies en disolución, no es posible 
identificarlos con esta técnica, provocando resultados llevando a errores de cuantificación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 22 -
c. Método espectrofotométrico 
 
Para este método es necesario preparar una disolución con una concentración de 50 
mg/l de ácido benzoicoen éter y se observa la absorbancia de la muestra a distintas 
longitudes de onda, entre 265 y 280 nm: 267, 276 y 272 nm. Se hace lo mismo con 
disoluciones a distintas concentraciones para hacer una curva patrón. 
 
La muestra se mezcla, se le agregan 200 mL de una disolución de NaCl saturada, se 
acidifica y se mezcla. Después, se extrae con éter, recuperando la fase orgánica que 
posteriormente se lava con ácido clorhídrico. Se extrae con hidróxido de amonio y se 
elimina el éter. Se neutraliza con ácido clorhídrico, agregando un exceso para acidificar y 
después extraer con éter. Se mide la absorbancia de esta muestra en el espectrofotómetro y 
se calcula la concentración extrapolando en la curva patrón el valor de absorbancia 
obtenido. 
 
Las ventajas que presenta esta determinación es ser oficial, ser sencilla, la posibilidad 
de hacerla cuantitativa y no solo cualitativa. Sin embargo, es necesario el equipo de UV – 
vis, preparar la curva patrón, una extracción con muchos pasos y la necesidad de varios 
reactivos. 
 
 
d. Cromatografía en capa fina 
 
A 50 g de muestra aproximadamente, se le añaden 200 g de sulfato de magnesio y 25 
mL de ácido fosfórico y se destila. La muestra recuperada se acidifica con ácido clorhídrico 
y se extrae con una mezcla de cloroformo éter, se mezcla y se deja evaporar. Se toma un 
poco del residuo y se corre en una placa de cromatografía. Se observa en luz ultravioleta y 
en caso de presentar ácido benzoico, éste forma círculos color morado – azul marino. 
 
 Este método es oficial y sencillo, sin embargo, el tratamiento previo de la muestra 
es muy largo, se trata de una prueba cualitativa. Durante la determinación es importante 
cuidar las condiciones de la temperatura, de lo contrario, los resultados pueden variar 
mucho y es necesario preparar una disolución de ácido benzoico para compararla con la 
muestra. 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 23 -
e. Cromatografía de gases 
 
Para medir el ácido benzoico por este método es necesario extraerlo del alimento con 
éter y disoluciones acuosas de hidróxido de sodio y diclorometano. Los ácidos presentes en 
la muestra se vuelven ésteres TMS que pueden ser detectados en el cromatógrafo de gases. 
Es necesario para la determinación que la mezcla se volatilice y así es transportada a través 
de la columna por flujo en una fase móvil de gas inerte. 
 
La extracción se hace agregando solución estándar, ácido sulfúrico y éter, la fase 
orgánica se extrae después con hidróxido de sodio y cloruro de sodio. Se recolecta la fase 
acuosa, se acidifica con ácido clorhídrico hasta un valor de pH = 1 y se extrae la fase acuosa 
con diclorometano. Los extractos obtenidos se filtran utilizando un papel filtro con sulfato 
de sodio anhidro. Al residuo se le agrega cloroformo y se mezcla, después se agrega un 
agente sililante y se deja reposar en un horno o un baño de agua a 60º C. El producto 
obtenido se inyecta por duplicado. 
 
 La determinación es muy específica y selectiva pero tiene las siguientes 
desventajas: el tratamiento previo de la muestra puede ser complicado ya que en algunos 
casos necesita muchos reactivos y varios pasos, es necesario tener un cromatógrafo, una 
columna y un tanque de gas inerte que funciona como fase móvil, la inyección de la 
muestra es crítica y es necesario ajustar la temperatura. Adicionalmente, el tiempo que 
tarda la muestra en pasar por toda la columna puede tardar varias horas. 
 
 
1.5.2 Otros Métodos 
 
En la literatura se han informado pocos métodos que no son oficiales para determinar 
ácido benzoico en jugos. 
 
a. Detección por espectrofotometría modificada con sistema de inyección de flujo 
 
Marsili y colaboradores reportan una técnica de determinación de ácido benzoico en jugos, 
con un sistema de inyección en flujo con generación de gradiente de pH. Se demostró que 
es un método que no presenta diferencia significativa con el método oficial y es, por lo 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 24 -
tanto, una buena alternativa para la determinación de ácido benzoico en jugos 
comerciales10. 
 
b. Cromatografía de gases modificada 
 
Recientemente se desarrolló un método para determinar ácido benzoico en refrescos 
basado en la metilación del ácido con hidróxido de tetrabutilamonio. Esta determinación 
es más sensible y más selectiva, no requiere de mucha manipulación y es fácil de 
implementar. Tiene un límite de detección similar o mejor que el de los métodos 
tradicionales pero es necesario el equipo de cromatografía11. 
 
Otra técnica que se ha aplicado para la determinación por cromatografía de gases es la 
microextracción en fase sólida y después la determinación por cromatografía. Los 
resultados demuestran que esta técnica puede utilizarse en la determinación de ácido 
benzoico y ácido sórbico de forma simultánea en una amplia variedad de bebidas12. 
 
c. Cromatografía de Líquidos (HPLC) 
 
La cromatografía de líquidos es una técnica de separación de compuestos muy utilizada 
actualmente por su alta sensibilidad y velocidad de separación. Hay distintas variantes de 
la cromatografía de líquidos, pero todas tienen la característica de usar como fase móvil un 
líquido. La elección del método depende del tipo de muestra que se tiene y del analito a 
determinar13. 
 
Para determinar el ácido benzoico por HPLC en una muestra tipo jugo, se necesita filtrar y 
sonicar la muestra únicamente y después se debe hacer el monitoreo en la región en que se 
encuentra el máximo de absorción del compuesto, que en el caso de ácido benzoico es de 
228 nm7. 
 
 
 
 
 
Capítulo Uno Antecedentes 
 - 25 -
1.6 Planteamiento del problema 
 
Dada la importancia del ácido benzoico como conservador y su amplio uso en la 
industria de los alimentos, este trabajo tiene como finalidad determinar el ácido benzoico 
en bebidas de sabor mediante dos métodos, uno oficial, el método potenciométrico y uno 
nuevo, el método conductimétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Dos Metodología 
 - 26 -
 
 
 
 
 
Hipótesis 
 
 
Si los resultados obtenidos en la determinación de ácido benzoico en 
jugos con el método conductimétrico son iguales a los resultados 
obtenidos con el método potenciométricos, entonces se puede 
proponer como un método alternativo para la determinación de ácido 
benzoico en bebidas. 
 
 
Objetivos 
 
 Determinar ácido benzoico en jugos por el método 
potenciométrico 
 Determinar ácido benzoico en jugos por el método 
conductimétrico 
 Comparar los dos métodos utilizados 
 
 
 
 
 
Capítulo Dos Metodología 
 - 27 -
Capítulo dos 
 
Metodología y equipos 
 
2.1 Reactivos 
 
Ácido benzoico de Aldrich Co. 
 
Alcohol etílico absoluto anhidro de J.T. Baker 
 
Amortiguadores de referencia estándar de pH 4 + 0.01, 7 + 0.01 y 10 + 0.01 a 25 º C de 
Aldrich Co. 
 
Cloroformo – d, 99.8 % D de Aldrich Co. 
 
Cloruro de potasio monobásico 99.0 % de Sigma 
 
Éter de J.T. Baker 
 
Fosfato monobásico de potasio (KH2PO4) de Aldrich Co. 
 
 
 
2.2 Equipos 
 
La espectroscopía IR se efectuó con un espectrofotómetro Nicolet AVANTAR 320 FT – IR 
en el intervalo de 400 a 4000 cm-1 utilizando pastillas de KBr de grado espectroscópico. 
 
Los experimentos de RNM-H1 fueron adquiridos con un espectrómetro VARIAN UNITY 
INOVA a una frecuencia de trabajo de 300 MHz. 
 
Los espectros de masas se obtuvieron con un espectrómetro JEOL SX102A con una matriz 
de alcohol nitrobencílico disuelto en metanol. 
 
Los espectros de UV-vis se obtuvieron con un espectrofotómetro Hewlett Packard 8452A 
de arreglo de diodos, en un intervalo de 190 a 820 nm con una disolución de ácido 
benzoico en etanol. 
 
Capítulo Dos Metodología 
 - 28 -
Para las mediciones potenciométricas se utilizó un Potenciómetro Conductronic con un 
electrodocombinado de pH. 
 
Para las mediciones conductimétricas se utilizó un Conductímetro y pHmétro JENWAY 
4330. 
 
 
2.3 Valoración del Estándar de Ácido Benzoico 
 
2.3.1 Calibración del potenciómetro 
 
Antes de cada determinación se calibró el potenciómetro utilizando las tres disoluciones de 
amortiguadores referencia (pH 4 + 0.01, 7 + 0.01 y 10 + 0.01). 
 
 
2.3.2 Normalización de la disolución de hidróxido de sodio 
 
Se preparó una disolución de NaOH 0.01 N pesando aproximadamente 0.2 g de hidróxido 
de sodio los cuales se disolvieron en 500 mL de agua destilada y hervida previamente. Se 
determinó la concentración real de la disolución preparada, por triplicado, utilizando 
biftalato, de acuerdo al procedimiento informado en la literatura14. 
 
 
2.3.3 Valoración potenciométrica del estándar de ácido benzoico 
 
Se determinó la pureza del ácido benzoico mediante titulaciones potenciométricas de 
disoluciones de estándar de ácido benzoico con NaOH valorada. Para ello se preparó una 
disolución estándar de ácido benzoico pesando aproximadamente 61 mg de ácido benzoico 
que se disolvieron en 50 mL de agua. De esta disolución se tomaron 10 mL y se llevaron 
con agua destilada a un volumen final de 60 mL. Esta determinación se hizo por 
triplicado. 
 
 
 
Capítulo Dos Metodología 
 - 29 -
2.3.4 Calibración del conductímetro 
 
Se preparó una disolución 0.01 M de cloruro de potasio pesando 83 mg de reactivo seco 
para 50 mL de disolución. Se midió la conductancia de esta disolución y con ella se conoció 
la constante (Kc) de la celda con que se trabajó con la siguiente fórmula: 
 
( )
L
CClK
L
KKc
1000
0
00 −+ +
==
λλ
 
 
 
2.3.5 Valoración conductimétrica del estándar de ácido benzoico. 
 
Se determinó la concentración de disoluciones de ácido benzoico por medio de titulaciones 
conductimétricas con NaOH. Para ello, se preparó una disolución estándar 0.01 N, 
pesando 61 mg de estándar de ácido, que se disolvieron en 50 mL de agua destilada. Se 
tomaron 10 mL de la disolución estándar y se agregaron 100 mL de agua; esto se llevó a 
cabo por triplicado. 
 
 
 
2.4 Determinación del Porcentaje de Extracción del Ácido Benzoico con Éter. 
 
Para conocer la cantidad de ácido benzoico extraído con éter se llevaron a cabo 
extracciones con un amortiguador de fosfatos con pH de 2.12 y dos distintas 
concentraciones, 0.1 M y 0.05 M. Para ello se prepararon disoluciones de ácido benzoico 
0.01 M y 0.005 M en éter, se tomaron 10 mL de cada una de las muestras y se extrajo el 
ácido benzoico con 10 mL de amortiguador. Se dejó evaporar el disolvente y el sólido seco 
se redisolvió en 10 mL de etanol y 50 mL de agua. La concentración de ácido benzoico 
extraído se conoció por medio de una titulación con NaOH 0.01 N y por diferencia del 
benzoico inicial y el benzoico en la fase orgánica, se determinó la cantidad de benzoico en 
la fase acuosa. 
 
 
 
Capítulo Dos Metodología 
 - 30 -
2.5 Determinación de Ácido Benzoico en las Muestras Problema 
 
Muestras utilizadas 
 
Para la determinación de ácido benzoico se utilizaron muestras de bebidas de sabor sin 
pulpa. Se utilizaron tres distintas muestras que se presentan a continuación junto con su 
composición: 
 
1. Agua Levité de Bonafont sabor limón en su presentación de 50o mL 
 
Ingredientes: agua, ácido cítrico, saborizante, citrato de sodio, benzoato de sodio, 
sorbato de potasio, acesulfame k, sucralosa, propionato de sodio y polidimetilsiloxano 
 
2. Boing sabor Manzana en su presentación de 250 mL 
 
Ingredientes: agua, jugo de manzana, azúcar, ácido cítrico, colorantes artificiales 
saborizante artificial, benzoato de sodio y sorbato de potasio como conservadores y 
vitaminas A, B1 y C 
 
3. Agua Be – Light H2O sabor naranja en su presentación de 500 mL 
 
Ingredientes: agua, ácido cítrico, concentrado con saborizantes naturales y artificiales, 
citrato de sodio, aspartame y acesulfame K, benzoato de sodio, sorbato de potasio, goma 
xantana, ácido ascórbico, amarillo ocaso, tartrazina, EDTA disódico 
 
Todas las muestras se mantuvieron cerradas y en refrigeración. Para la determinación de 
ácido benzoico, una vez alcanzada la temperatura ambiente, se midió el valor de pH a cada 
una y se ajustó con ácido concentrado a un valor de pH = 2 en todos los casos 
 
2.5.1 Extracción del ácido benzoico. 
 
Se tomaron 30 mL de muestra, el ácido benzoico presente se extrajo con 30 mL de éter y se 
recuperó la fase orgánica. Este paso se repitió dos veces más y se mezclaron todas las fases 
orgánicas recuperadas después de las extracciones, obteniendo un volumen final de 90 mL 
Capítulo Dos Metodología 
 - 31 -
para cada una de las muestras. El disolvente se dejó evaporar en la campana hasta obtener 
un sólido seco. Este sólido se utilizó para la resonancia nuclear magnética, para la 
potenciometría y la conductimetría. 
 
 
2.5.2 Resonancia nuclear magnética 
 
Se adquirió el espectro de RNM-H1 del sólido obtenido después de la evaporación del 
disolvente con que se extrajo, disuelto en cloroformo d – 99.8 %. 
 
 
2.5.3 Método potenciométrico 
 
El sólido obtenido se disolvió en un volumen mínimo de etanol (10 mL) y 50 mL de agua 
destilada para llevara a cabo la titulación potenciométrica con NaOH ≅ 0.01 N. Durante la 
valoración se agregaron volúmenes de 0.5 mL de NaOH y cerca del punto de equivalencia 
se adicionaron volúmenes de 0.2 mL. 
 
 
2.5.4 Método conductimétrico 
 
El sólido obtenido se disolvió en un volumen de etanol mínimo (10 mL) y 50 mL de agua 
destilada. La valoración se llevó a cabo con el método conductimétrico, adicionando 
NaOH ≅ 0.01 N en volúmenes de 0.5 mL y de 0.2 mL cerca del punto de equivalencia. 
 
Para conocer el valor esperado de conductancia en la equivalencia para las muestras, se 
utilizó la siguiente fórmula: 
 
( )
1000
00
eqCBzNak
−+ +
=
λλ
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 32 -
Capítulo tres 
 
Resultados y discusión 
 
 
3.1 Caracterización del Estándar de Ácido Benzoico 
 
3.1.1 Espectro de masas del estándar de ácido benzoico 
 
En la figura 3.01 se presenta el espectro de masas para el estándar de ácido benzoico 
obtenido en las condiciones descritas en la parte experimental. Se observan cuatro señales 
principales: la señal con valor de 122 m/z correspondiente al ion molecular (C7H6O2+), la 
señal con valor de 105 m/z del ion resultante de la pérdida del grupo hidroxilo (C7H5O+), la 
señal característica del anillo aromático en 77 m/z (C6H5+) que de acuerdo a la intensidad 
representa el pico base, finalmente se observa una señal con valor de 51 m/z resultado del 
rompimiento del anillo aromático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 33 -
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.01 Espectro de masas obtenido con el estándar de ácido benzoico. 
 
 
 
 
m/z 
A
bu
n
d
an
ci
a 
re
la
ti
va
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 34 -
3.1.2 Resonancia nuclear magnética protónica del estándar de ácido benzoico 
 
El espectro de RNM-H1 del estándar de ácido benzoico en CDCl3 se presenta en la figura 
3.02. En este se observan cuatro señales: un doblete centrado entre 8.1 y 8.2 ppm, dos 
tripletes centrados entre 7.4 y 7.5 ppm y un singulete en el valor exacto 7.2 ppm. 
 
La primera señal, el doblete en 8.12 ppm corresponde a los dos protones orto del anillo de 
ácido benzoico (A) estos son los protones con mayor desprotección como resultado de la 
presencia del grupo carboxilo. El triplete en 7.62 ppm corresponde a los dos protones de la 
posición meta del anillo aromático (B) y la señal en 7.5 ppm del protón para, el más alejado 
del grupo carboxilo (C). Las señales corresponden con lo reportado15. 
 
Figura 3.02 Espectro de RNM-H1 del estándar de ácido benzoico en cloroformo9 8 7 6 5 4 3 2 1
δ (ppm)
A
B
C
COOH
H (A) 
H (B) 
H (C)
(B) H
(A) H
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 35 -
 
 
 
8.4 8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0
δ (ppm )
A
B
C
 
Figura 3.03 Expansión de la región entre 7 y 8.5 ppm del espectro de RNM-H1 del estándar de ácido benzoico 
en cloroformo. Se observan las bandas características del ácido benzoico. 
 
 
 
 
3.1.3 Espectro de UV-vis del estándar de ácido benzoico 
 
La figura 3.04 presenta el espectro de UV – vis obtenido con el estándar de ácido benzoico 
disuelto en etanol. Se observan dos señales principales, una en 228 nm y otra en 272 nm, 
que corresponden con las longitudes de onda máxima reportadas1. Las transiciones del 
espectro corresponden con las esperadas para el ácido benzoico (n-Π* y Π-Π*) 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 36 -
200 220 240 260 280 300 320
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
π∗
228 nm
 n 
Ab
s 
(U
.A
.)
longitud de onda (nm)
272 nm
π 
π*
 
 
Figura 3.04 Espectro de UV-vis del estándar de ácido benzoico 1 x 10-4 en etOH obtenido experimentalmente 
(U.A. vs. longitud de onda en nm) 
 
 
 
 
 
3.1.4 Espectro de infrarrojo del estándar de ácido benzoico 
 
En la figura 3.05 se muestra el espectro de infrarrojo obtenido con el estándar de ácido 
benzoico. Se observan las siguientes señales: en 1480 cm-1 la señal del estiramiento 
carbono – carbono del anillo aromático, la señal en 1680 cm-1 de la vibración asimétrica 
del grupo carbonilo, en 2930 cm-1 la señal debida al estiramiento del grupo hidroxilo y 
finalmente las bandas entre 2950 y 3050 cm-1 que corresponden a la vibración de los 
hidrógenos del anillo aromático.
15
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 37 -
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.05 Espectro de IR del estándar de ácido benzoico obtenido en pastilla de KBr 
(% transmitancia vs. número de onda en cm-1) 
 
 
 
 
 
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0
20
40
60
80
100
%
 T
ra
ns
m
ita
nc
ia
número de onda (cm-1)
Grupo 
hidroxilo
Grupo 
carboxilo
C-C del 
anillo
υ (O-H)
υ (C=O)
υ (C-C)
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 38 -
3.2 Normalización de la Disolución de Hidróxido de Sodio 
 
3.2.1 Calibración del potenciómetro 
 
Se registró el valor de potencial para las tres distintas disoluciones amortiguadoras con 
distintos valores de pH, como se describió en la metodología. Con los valores obtenidos se 
construyeron las gráficas de calibración del potenciómetro. 
 
La figura 3.06 corresponde a la gráfica de E0 contra pH, con su respectiva ecuación de 
regresión lineal. En la tabla 3.02 se muestran los resultados de tres repeticiones hechas 
junto con la ecuación teórica. Es importante que la pendiente obtenida experimentalmente 
corresponda con la pendiente reportada (0.058 pH) para corroborar el estado del 
electrodo. Puede observarse que el valor promedio de la pendiente fue de - 0.058 con una 
desviación de 6 x 10-4 y un coeficiente de variabilidad de 0.01, indicando una gran similitud 
entre las repeticiones así como el buen estado del electrodo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.06 Curva de calibración del potenciómetro (potencial en mV vs. pH) 
 
Tabla 3.02 Valores de potencial calculados con tres distintos valores de pH para calibrar el 
electrodo 
4 5 6 7 8 9 10
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
E
 (m
V)
pH
 
E = 0.392 – 0.0587 pH 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 39 -
 
Repetición pH 
Potencial 
(mV) 
Ordenada 
al origen 
pendiente r 
 4.0 0.157 
1 7.0 -0.018 0.393 -0.058 1 
 10.0 -0.192 
 4.0 0.157 
2 7.0 -0.018 0.393 -0.059 1 
 10.0 -0.191 
 4.0 0.154 
3 7.0 -0.022 0.391 -0.058 1 
 10.0 -0.190 
 
 
 
 
 
 
Ecuación teórica: E = E0 – 0.058 pH 
 
 
3.2.2 Normalización de la disolución de NaOH 0.01 N con biftalato de potasio 
 
Como ya se describió en la metodología, se llevó a cabo la valoración de la disolución de 
NaOH preparada. En la figura 3.07 se presenta la curva de valoración, con únicamente un 
punto de inflexión indicando la presencia de un protón ácido y el punto de equivalencia 
registrado cerca de 11 mL. En las figuras 3.08 y 3.09 se observan la primera y segunda 
derivada de la curva, respectivamente, donde se confirma que la equivalencia se encuentra 
en un volumen de 11 mL. En la tabla 3.03 se resumen los resultados de la valoración de la 
disolución de biftalato con NaOH que en promedio tiene una concentración de 0.0093 N, 
con un valor de desviación estándar de 0.0001. Este valor de desviación es pequeño, 
indicando que los tres resultados son muy similares y que no hay diferencia significativa 
entre ellos, confirmando esto con el valor de coeficiente de variabilidad que es menor de 
cinco. 
 
Promedio 0.392 -0.058 
ds 0.001 6 x 10-4 
cv 0.003 0.01 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 40 -
0 5 10 15 20 25
3
4
5
6
7
8
9
10
11
pH
volumen de NaOH (mL)
 
Figura 3.07 Curva de valoración potenciométrica de biftalato con NaOH ≅ 0.01 N 
 (pH vs volumen NaOH ≅ 0.01 N) 
 
 
0 4 8 12 16 20 24
0
2
4
6
∆
pH
/∆
vo
l
volumen de NaOH (mL)
 
Figura 3.08 Primera derivada de la curva de valoración potenciométrica de biftalato con NaOH ≅ 0.01 N con un 
máximo en 11 mL NaOH (∆pH/∆vol vs. volumen NaOH ≅ 0.01 N) 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 41 -
0 4 8 12 16 20 24
-12
-8
-4
0
4
8
12
∆2
pH
/∆
2 v
ol
volumen de NaOH (mL)
 
Figura 3.09 Segunda derivada de la curva de valoración potenciométrica de biftalato con NaOH ≅ 0.01 N con 
intersección en 11 mL (∆2pH/∆2vol vs. vol NaOH ≅ 0.01 N) 
 
 
Tabla 3.03 Concentración de NaOH valorada con biftalato 
Muestra Peso biftalato (g) Volumen 
 NaOH (mL) 
Concentración 
NaOH (N) 
1 0.0217 11.4 0.0093 
2 0.0212 11.2 0.0093 
3 0.0224 11.6 0.0095 
 
 
 
 
 
 
 
Se preparó NaOH varias veces, en todos los casos, se valoró como ya se describió en la 
metodología y se utilizó la concentración real para los cálculos. 
 
Promedio 0.0093 N 
ds 0.0001 
cv 1.2 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 42 -
3.3 Valoraciones del Estándar de Ácido Benzoico 
 
3.3.1 Valoración potenciométrica 
 
 
En la figura 3.10 se presenta la curva obtenida para la valoración de ácido benzoico 
con NaOH 0.0106 N, se observa únicamente una inflexión. A la mitad de la valoración el 
valor de pH es igual al valor de pKa del ácido benzoico (4.19) como puede observarse en la 
figura. Para determinar su concentración se calcularon la primera y segunda derivada de la 
curva y un ejemplo de cada una de estas se muestra en las figuras 3.11 y 3.12. 
 
0 5 10 15 20
3
4
5
6
7
8
9
10
11
pH
volumen de NaOH 0.0106 N (mL)
 pH = pKa = 4.19
 
Figura 3.10 Curva de titulación potenciométrica de ácido benzoico ≅ 0.01 N con NaOH 0.0106 N 
(pH vs volumen NaOH 0.0106 N) 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 43 -
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0
2
4
6
8
∆p
H
/∆
vo
l
volumen de NaOH 0.0106 N (mL)
punto de 
equivalencia
 
Figura 3.11 Primera derivada de la curva de titulación potenciométrica del estándar de ácido benzoico ≅ 0.01 N con 
NaOH 0.0106 N, con un máximo en 10 mL. (∆pH/∆vol vs volumen NaOH ≅ 0.01 N) 
0 5 10 15 20
-15
-10
-5
0
5
10
15
 ∆
2 p
H
/∆
2 v
ol
vol umen de NaOH 0.0106 N (mL)
punto de 
equivalencia
 
Figura 3.12 Segunda derivada de la curva de titulación potenciométrica del estándar de ácido benzoico ≅ 0.01 N 
con NaOH 0.0106 N. (∆2pH/∆2vol vs. volumen NaOH ≅ 0.01 N) 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 44 -
En la tabla 3.04 se resumen los resultados obtenidos para las tres distintas valoraciones de 
las disoluciones de ácido benzoico. Se observa que para los tres casos, la desviación entre 
lasrepeticiones es muy pequeña, así como el valor de cv, indicando que las 
determinaciones fueron repetibles entre sí. El valor de coeficiente de variabilidad menor a 
cinco, indica que la diferencia que hay entre las tres determinaciones no es significativa. 
 
Se calculó también la pureza del reactivo, que fue en promedio de 95.76 %, un menor a la 
declarada en la etiqueta (99 %) que era la pureza esperada. Se consideró que el estándar 
de ácido benzoico utilizado, tiene una pureza cercana a 96 %. 
 
 
Tabla 3.04 Pureza del estándar de ácido benzoico determinado con el método potenciométrico 
utilizando NaOH 0.0106 N. 
Muestra 
Volumen de NaOH 
0.0106 N (mL) 
Concentración del 
ácido benzoico (N) 
Pureza del 
ácido benzoico (%) 
1 10.0 0.0106 96.36 
2 9.8 0.0104 94.55 
3 10.0 0.0106 96.36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Concentración promedio 0.0105 + 1.15 x 10 -4 N 
Pureza promedio 95.76 + 1.05 % 
cv 1.1 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 45 -
3.3.2 Valoración conductimétrica 
 
En la figura 3.13 se observa la gráfica de valoración conductimétrica del ácido 
benzoico con NaOH 0.0094 N. La curva obtenida experimentalmente tiene la forma típica 
de un ácido de fuerza media. Al inicio se tiene un valor de conductividad de 85 mS/cm 
resultado de los protones de ácido benzoico que se disocian. Conforme se agrega el 
titulante, NaOH 0.0094 N, los protones reaccionan provocando la disminución de la 
conductividad, hasta llegar al punto mínimo de la gráfica. Aumenta el valor como resultado 
del predominio del benzoato y los iones sodio hasta llegar al punto de equivalencia donde 
se observa un aumento brusco de conductividad resultado del exceso de NaOH. 
 
En la gráfica hay una cambio de pendiente antes del punto de equivalencia y otro después, 
y el punto en el que intersectan ambas pendientes corresponde al punto de equivalencia. 
 
0 5 10 15 20
50
100
150
200
250
co
nd
uc
tiv
id
ad
 (µ
S
/c
m
)
vol umen de NaOH 0.0094 N (mL)
punto de 
equivalencia
 
Figura 3.13 Curva de valoración conductimétrica del estándar de ácido benzoico ≅ 0.001 N con NaOH 0.0094 N, 
con punto de equivalencia en 11 mL (conductividad vs. volumen de NaOH 0.0094 N) 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 46 -
Para determinar el punto de equivalencia exacto, se dibujan las dos líneas resultado de los 
dos principales cambios de pendiente en la gráfica y el punto de intersección corresponde 
al volumen de NaOH de la equivalencia. 
 
Los resultados obtenidos se utilizaron para determinar el valor de pKa del ácido benzoico, 
confirmando su presencia. El valor de pKa se calculó como el log de la siguiente expresión: 
 
 
[ ][ ]
[ ]HBz
BzHKa
−+
= 
 
 
Se sabe que al equilibrio, la concentración de todas las especies son las siguientes: 
 
( ) 000 1 CCC
BzHHBz
ααα−
+↔ −+
 
 
 
Sustituyendo estos valores en la ecuación de Ka obtenemos la siguiente expresión de Ka: 
 
α
α
−
=
1
0
2 C
Ka 
 
El valor de α se estima a partir de la conductividad al inicio de la valoración con la 
siguiente ecuación: 
 
( )
1000
0
00 CBzH
K
αλλ −+ +
= 
 
 
Con los datos obtenidos para el estándar de ácido benzoico, el valor de pKa obtenido fue de 
4.2, que se encuentra muy cerca del valor reportado. 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 47 -
En la tabla 3.05 se presentan tres resultados de la valoración conductimétrica del ácido 
benzoico. Los resultados obtenidos tienen un coeficiente de variación muy pequeño, por lo 
tanto, se concluye que los resultados son muy parecidos entre sí. Se muestran también los 
resultados de la pureza del reactivo que debía de ser de 99 %, sin embargo, se determinó 
que la pureza es de 96 % aproximadamente. Este valor de pureza calculado por el método 
conductimétrico concuerda con el calculado por el método potenciométrico, confirmando 
que el compuesto no esta completamente puro, como se esperaba. 
 
 
Tabla 3.05 Pureza del estándar de ácido benzoico determinada con el método conductimétrico 
utilizando NaOH 0.0094 N. 
Muestra 
Volumen de NaOH 
0.0094 N (mL) 
Concentración de 
ácido benzoico (N) 
Pureza del 
ácido benzoico (%) 
1 11.0 0.00103 96.3 
2 11.2 0.00105 96.3 
3 11.2 0.00105 96.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Concentración promedio 0.00104 + 1.2 x 10-5 N 
Pureza promedio 96.3 + 0 % 
cv 1.1 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 48 -
3.4 Determinación del Porcentaje de Extracción de Ácido Benzoico con 
Éter 
 
De acuerdo a la gráfica teórica de log D en función del pH (figura 1.04), para un valor de 
pH de 2, el valor de D permanece constante, por esta razón, se utilizó un amortiguador de 
fosfatos a pH de 2.12. El porcentaje de ácido benzoico extraído con éter con dos distintas 
concentraciones iniciales de ácido benzoico se muestra en la tabla 3.06. 
 
 
Tabla 3.06 Valores de D, log D y % de extracción para el ácido benzoico extraído con éter a pH = 2 
Concentración D log D % extracción 
0.005 M 9.00 0.95 90.00 
0.01 M 9.00 0.95 90.00 
 
 
En los dos casos, el valor de D fue el mismo; se extrajo en ambos casos 90% del ácido 
benzoico inicial. Corroborando que a este pH de trabajo y bajas concentraciones, el valor 
de D se mantiene constante. Se utilizó este dato para corregir los resultados de la 
determinación de ácido benzoico en las muestras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 49 -
3.5 Determinación de ácido benzoico en las muestras 
 
A continuación se muestran los resultados de RNM-H1 en CDCl3, de las valoraciones 
potenciométricas y las valoraciones conductimétricas de las muestras. 
 
3.5.1 Identificación por resonancia nuclear magnética en cloroformo 
 
En las siguientes figuras (3.14 – 3.19) se muestran los resultados de las RNM H1 de las 
fracciones extraídas. Para cada una de las muestras se presentan dos gráficas: la primera 
corresponde al espectro completo y la segunda a la expansión de la región comprendida 
entre 7 y 8.5 ppm. 
 
En todas las muestras se observan las señales características en la región entre 7 y 8.5 ppm, 
incluyendo la señal en 7.25 que corresponde al disolvente. En los tres casos una serie de 
pequeñas señales en distintas regiones del espectro que se deben a la presencia de otras 
sustancias en las bebidas que pueden extraerse junto con el ácido benzoico. Sin embargo, 
se encuentran en menor concentración con respecto al ácido benzoico y su extracción es 
en menor proporción. Esto sugiere que el ácido benzoico es el compuesto predominante en 
el residuo obtenido después de la extracción con éter. 
 
De las tres muestras, la que presenta el mayor número de impurezas es la muestra Be-
Light (figuras 3.18 y 3.19). Al observar la composición es evidente que hay muchos 
compuestos que pueden extraerse junto con el ácido benzoico ya que los valores de pKa 
son muy similares a los del ácido benzoico. Tal es el caso del ácido cítrico (pKa1 = 3.15, 
pKa2 = 4.77), el ácido ascórbico (pKa = 4.0) y ácido sórbico (pKa = 4.76). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 50 -
Agua Levité de Bonafont 
8 7 6 5 4 3 2 1
δ (ppm)
 
8.4 8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0
δ (ppm)
 
Figura 3.14 Espectro de RNM-1H del agua Levité Figura 3.15 Expansión de la región entre 7 y 8.5 ppm 
en CDCl3 del espectro de RNM-1H del agua Levité en CDCl3. 
 
 
Boing de manzana 
 
8 7 6 5 4 3 2 1
δ (ppm)
 
8.4 8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0
δ (ppm)
 
 Figura 3.16 Espectro de RNM-1H de Boing Figura 3.17 Expansión de la región entre 7 y 8.5 ppm del 
en CDCl3 espectro de RNM-1H del Boing en CDCl3 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 51 -
Levité sabor naranja 
9 8 7 6 5 4 3 2 1
δ (ppm)
 
8.4 8.2 8.0 7.8 7.6 7.4 7.2 7.0
δ (ppm)
 
Figura 3.18Espectro de RNM-1H del agua Be-Light Figura 3.19 Expansión de la región entre 7 y 8.5 ppm 
en CDCl3 del espectro de RNM-1H del agua Be-Light en CDCl3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 52 -
3.5.2 Resultados de las valoraciones potenciométricas 
 
3.5.2.1 Muestra de Agua Levité de Bonafont sabor limón 
 
En la figura 3.20 se muestra la titulación potenciométrica de la muestra de Levité. La 
forma de la curva corresponde con la del estándar de ácido benzoico y presenta 
únicamente una inflexión. Las figuras 3.21 y 3.22 corresponden a la primera y segunda 
derivada de esta curva respectivamente. Con estas fue posible conocer el volumen en el 
punto de equivalencia, valor con que se calculó la concentración de ácido benzoico extraído 
de esta muestra. Adicionalmente, en la figura 3.20 se muestra el valor del pH a la mitad de 
la valoración, aproximadamente, en un volumen de 5 mL y con un valor de 4.1. Este valor 
concuerda con el pKa del ácido benzoico, se confirma con esto que la sustancia responsable 
de imponer pH es el ácido benzoico. 
 
 
0 2 4 6 8 10 12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
pH
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
pH = 4.1
 
Figura 3.20 Curva de valoración potenciométrica de la muestra de Levité con NaOH 
(pH vs. volumen de NaOH 0.0105 N) 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 53 -
0 2 4 6 8 10 12
0
1
2
3
4
5
6
∆p
H
/∆
vo
l
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
2 4 6 8 10
-12
-9
-6
-3
0
3
6
9
∆2
pH
/∆
2 v
ol
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
 
Figura 3.21 Primera derivada de la curva de Figura 3.22 Segunda derivada de la curva de 
valoración potenciométrica de la muestra de valoración potenciométrica de la muestra de 
Levité (∆pH/∆vol vs. volumen NaOH 0.0105 N) Levité (∆2pH/∆2vol vs. volumen NaOH 0.0105 
N) 
 
 
En la tabla 3.07 se muestran los resultados de la concentración de benzoico en la muestra. 
Entre las repeticiones hay una desviación muy baja porque los datos son muy similares 
entre sí. 
 
 
Tabla 3.07 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en el agua Levité 
sabor limón determinado por potenciometría 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0008 92.86 0.009 
ds 0.00 3.52 0.0003 
cv 0.0 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 54 -
3.5.2.2 Muestra de Boing sabor manzana 
 
 
La gráfica de la valoración del ácido benzoico en la muestra de Boing (figura 3.23) presenta 
la misma forma que la obtenida con el estándar de ácido benzoico (figura 3.10). De esta 
gráfica se observa únicamente una inflexión y un punto máximo en la primera derivada 
(figura 3.24). El espectro de RNM (figura 3.17), sugiere que se extrae de forma mayoritaria 
ácido benzoico. De los tres espectros de resonancia, este es el que menor cantidad de 
impurezas presenta, esto se debe posiblemente a que en su composición hay pocos 
componentes que pueden extraerse con el éter, junto con el benzoico. El valor de pH a la 
mitad de la valoración es de 4.4, muy cercano al valor de pKa del ácido benzoico. 
 
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16
3
4
5
6
7
8
9
10
11
pH
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
pH = 4.4
 
Figura 3.23 Curva de valoración potenciométrica de la muestra de Boing con NaOH 
(pH vs. volumen de NaOH 0.0105 N) 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 55 -
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
2
4
6
∆p
H
/∆
vo
l
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
 
4 5 6 7 8 9 10 11 12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
∆2
pH
/∆
2 v
ol
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
 
Figura 3.24 Primera derivada de la curva de Figura 3.25 Segunda derivada de la curva de 
valoración potenciométrica de la muestra de Boing valoración potenciométrica de la muestra de Boing 
(∆pH/∆vol vs volumen NaOH 0.0105 N) (∆2pH/∆2vol vs volumen NaOH 0.0105 N) 
 
 
 
En la tabla 3.08 se presentan los resultados de la determinación de concentración de ácido 
benzoico. Se observa también una muy baja variación entre los datos para las distintas 
repeticiones. 
 
Tabla 3.08 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en Boing de manzana 
determinado por potenciometría 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0011 128.89 0.0129 
ds 0.00002 1.58 0.0002 
cv 1.6 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 56 -
3.5.2.3 Muestra de Agua Be-Light sabor naranja 
 
Los resultados de la determinación de ácido benzoico en la muestra de Be-Light se 
muestran en las figuras 3.26, 3.27 y 3.28. La curva de titulación es similar a la obtenida con 
el estándar de ácido benzoico y del mismo modo que ésta, tiene únicamente un solo punto 
de inflexión. En el caso de esta muestra, el valor de pH a la mitad de la valoración es de 4.6, 
ligeramente mayor al valor obtenido con el estándar. El aumento en el valor de pKa puede 
ser resultado de la presencia de otras sustancias ácidas que se hayan extraído. Esta 
muestra tiene una gran cantidad de compuestos, es probable que alguno de ellos, que tenga 
características similares a las del ácido benzoico, se extraiga con el éter. Tal es el caso del 
ácido cítrico, el ácido sórbico y el ácido ascórbico debido a que son ácidos con valores de 
pKa cercanos al del ácido benzoico. 
En la gráfica de la primera derivada (fig. 3.27) solo se observa un punto máximo a partir 
del cual se determinó el volumen de NaOH en la equivalencia. Con este dato se calculó la 
concentración de ácido benzoico en la muestra. 
 
0 5 10 15 20
3
4
5
6
7
8
9
10
11
pH
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
pH = 4.6
 
Figura 3.26 Valoración potenciométrica de la muestra de Be-Light con NaOH 
(pH vs. volumen de NaOH 0.0105 N) 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 57 -
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0
1
2
3
4
∆p
H
/∆
vo
l
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
8 10 12 14 16 18 20
-6
-4
-2
0
2
4
6
∆2
pH
/∆
2 v
ol
volumen de NaOH 0.0105 N (mL)
 
Figura 3.27 Primera derivada de la curva de Figura 3.28 Segunda derivada de la curva de 
valoración potenciométrica de la muestra de Be-Light valoración potenciométrica de la muestra de 
(∆pH/∆vol vs. volumen NaOH 0.0105 N) Be- Light (∆2pH/∆2vol vs. volumen NaOH 0.0105 
N) 
 
 
 
En la tabla 3.09 se muestran los resultados de la concentración del ácido benzoico en la 
muestra de Be-Light. De las tres muestras utilizadas, esta es la que presenta la mayor 
cantidad de ácido benzoico y la mayor variación entre los datos. Al ser el valor de cv menor 
de 5, los resultados son estadísticamente confiables. 
 
 
Tabla 3.09 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en el agua Be-Light 
sabor naranja determinado por potenciometría 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0018 220.36 0.0220 
ds 0.00006 7.96 0.0008 
cv 3.5 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 58 -
3.5.3 Resultados de las valoraciones conductimétricas 
 
 3.5.3.1 Muestra de agua Levité de Bonafont sabor limón 
 
La gráfica de la valoración conductimétrica del ácido benzoico en la muestra levité 
se observa en la figura 3.29. Al comparar esta curva con la del estándar observamos que 
corresponde a la curva típica de un ácido de fuerza media. El valor calculado de la 
conductividad en el punto de equivalencia es de 71 µS/cm, el valor obtenido 
experimentalmente es de 55 µS/cm. Los valores difieren en un 22 % aproximadamente, 
esta diferencia puede atribuirse al etanol utilizado para disolver el ácido benzoico y es 
similar en todas las muestras. En el espectro de RNM (figura 3.15) no se observa la 
presencia de otras sustancias. La curva de valoración potenciométrica (figura 3.20) 
presenta un valor de pH a lamitad de la valoración igual al valor de pKa del ácido benzoico 
(4.1). 
Con los métodos utilizados en este trabajo, no es posible determinar la presencia de 
sustancias que interfieran en la determinación. 
 
 En la tabla 3.10 se observa la tabla de resultados de la concentración de ácido 
benzoico en la muestra determinado por conductimetría. Se observa que hay baja 
variación entre los datos y el valor de cv es menor a 5, indicando que no hay diferencia 
significativa entre los resultados obtenidos en las tres repeticiones. 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 59 -
0 5 10 15 20
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
co
nd
uc
tiv
id
ad
 (µ
S/
cm
)
volumen de NaOH 0.0094 N (mL)
 
Figura 3.29 Valoración conductimétrica de la muestra de Levité con NaOH 
(conductividad vs. volumen de NaOH 0.0094 N) 
 
 
 
Tabla 3.10 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en el agua Levité 
sabor limón determinado por conductimetría 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0007 81.79 0.0081 
ds 0.00003 3.13 0.0003 
cv 4.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 60 -
3.5.3.2 Muestra de Boing sabor manzana 
 
La curva de valoración de ácido benzoico en la muestra de Boing se muestra en la figura 
3.30. El valor calculado de conductividad en el punto de equivalencia es de 101 µS/cm. 
Sin embargo, experimentalmente el valor obtenido en este punto es de 75 µS/cm (25 % 
por abajo del valor calculado). La diferencia puede deberse al etanol utilizado para disolver 
el residuo sólido de ácido benzoico. En el espectro de RNM de la muestra de Boing (figura 
3.16), no se observan señales correspondientes a otras sustancias. Los valores de 
concentración determinados en cada caso son muy similares. 
 
Una comparación en ambos métodos indica que no hay variación en los resultados 
obtenidos. 
 
En la tabla 3.11 se observan los resultados de concentración de ácido benzoico calculados 
por el método conductimétrico. Los resultados tienen una baja variación entre ellos, 
confirmando que la diferencia entre las distintas repeticiones no es significativa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 61 -
0 5 10 15 20
0
50
100
150
200
250
300
350
400
co
nd
uc
tiv
id
ad
 (µ
S/
cm
)
volumen de NaOH 0.0094N (mL)
 
Figura 3.30 Valoración conductimétrica de la muestra de Boing con NaOH 
 (conductividad vs. volumen de NaOH 0.0094 N) 
 
 
 
 
Tabla 3.11 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en el Boing de 
manzana determinado por conductimetría 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0010 127.42 0.0127 
ds 0.00002 2.83 0.0003 
cv 2.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 62 -
3.5.3.3 Muestra de Agua Be-Light sabor naranja 
 
La gráfica de valoración conductimétrica de la muestra Be-Light observada en la figura 
3.31 presenta más diferencias con respecto a las demás muestras y al estándar. El valor de 
conductividad al punto de equivalencia es de 113.9 µS/cm. La diferencia de valores de 
conductividad calculada y obtenida experimentalmente difiere en un 24%. Como ya se 
mencionó en el análisis del especto de RNM de esta muestra (figura 3.19), ésta presenta 
varias señales atribuidas a sustancias diferentes al ácido benzoico; en esta determinación 
pueden existir sustancias que interfieran en la determinación. Sin embargo, la sustancia 
de mayor concentración en la extracción es el ácido benzoico. 
 
En la tabla 3.12 se presentan los resultados de la concentración calculada para esta 
muestra. Estos valores son muy similares a los obtenidos por el método potenciométrico y 
son estadísticamente confiables ya que el valor de cv es menor de 5. 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 63 -
0 5 10 15 20 25 30
0
100
200
300
400
500
600
co
nd
uc
tiv
id
ad
 (µ
s/
cm
)
volumen de NaOH 0.0094 N (mL)
 
Figura 3.31 Valoración conductimétrica de la muestra de Be-Light con NaOH 
(conductividad vs. volumen de NaOH 0.0094 N) 
 
 
 
 
Tabla 3.12 Concentración (molar, ppm y % p/v) del ácido benzoico presente en el agua Be-Light 
sabor naranja determinado por conductimetría 
 
Concentración M ppm % p/v 
Promedio 0.0017 205.29 0.0205 
ds 0.00006 7.08 0.0007 
cv 3.6 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 64 -
3.6 Comparación entre métodos 
 
En la tabla 3.13 se comparan las concentraciones de ácido benzoico en % p/v calculadas 
para las distintas muestras analizadas por los dos métodos propuestos. 
 
Tabla 3.13 Concentración (%p/v) de ácido benzoico en las muestras analizadas 
Muestra 
Determinación 
potenciométrica 
Determinación 
conductimétrica 
Levité sabor limón 0.0093 0.0081 
Boing sabor manzana 0.0129 0.0127 
Be-Light sabor naranja 0.0220 0.0205 
 
Para las tres muestras, la diferencia entre los valores no es significativa utilizando una 
prueba de t de student con una significancia del 95%. La muestra que presentó menor 
concentración de ácido benzoico por los dos métodos fue la muestra Levité y la que 
presentó también en ambos casos la mayor concentración fue la Be-Light. Con ambos 
métodos la desviación entre las repeticiones fue muy baja, siendo el Boing la muestra que 
tuvo el menor valor. En las tres, la concentración determinada fue menor por el método 
potenciométrico, así como las desviaciones y los coeficientes de variación. 
Los dos métodos presentan la ventaja de ser muy sencillos y los resultados 
obtenidos por los dos son reproducibles ya que los resultados obtenidos son muy similares 
entre sí. Sin embargo, el método potenciométrico como se describe en la técnica de la 
AOAC tiene varias desventajas con respecto al conductimétrico, por ejemplo, la extracción 
es muy complicada, es muy larga y tiene la desventaja de no ser tan selectiva en el caso de 
hacerla en muestras con muchos compuestos ácidos, como es el caso de la muestra Be-
Light y mientras que al seguirlo de forma potenciométrica podemos observar que hay 
variaciones y cambios en las curvas, es más sencillo y evidente cuando se hace con el 
método conductimétrico. Sin embargo, tampoco el método conductimétrico proporciona 
mucha información, lo óptimo es hacer más determinaciones que complementen la 
información, como en el caso de este trabajo que se obtuvieron los espectros de RNM en 
cloroformo para tener una idea de la pureza del ácido en la muestra y si hay presencia de 
otras sustancias que pueden alterar los resultados de determinación del ácido. 
 
 
Capítulo Tres Resultados y Discusión 
 - 65 -
3.7 Legislación 
 
En la legislación para alimentos en México, el límite máximo establecido de ácido 
benzoico y sus sales de sodio o potasio en bebidas es de 0.1 % Podemos decir que las 
concentraciones calculadas para estas tres muestras se encuentra dentro de lo aceptado, 
incluso muy por debajo del límite máximo permitido. 
La única muestra que declara la concentración de ácido benzoico es el Boing. De acuerdo al 
empaque, presenta una concentración de 0.03 % y se determinó una concentración menor 
a esta con ambos métodos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conclusiones 
 - 66 -
 
Conclusiones 
 
 
- Los métodos oficiales para determinar ácido benzoico son muy complicados, mientras 
que el método propuesto en esta tesis es mas sencillo, rápido además de no implicar un 
gran costo y ofrece los mismos resultados que uno de los métodos oficiales del AOAC. 
 
- La extracción del ácido benzoico con éter depende tanto del pH del medio, como de la 
concentración del ácido, por lo tanto, es muy importante fijar las condiciones en que la 
extracción se logra de forma más eficiente posible y el porcentaje extraído sea el máximo. 
 
- Es necesaria una mejora en la extracción del ácido