Aula 4 - Cinzas e conteúdo Mineral em Alimentos

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Cinzas e conteúdo Mineral em Alimentos Profa.: Rosana Sarmento

Introdução É o resíduo inorgânico obtido por aquecimento de um produto em temperatura próxima a 550-570ºC. Nem sempre toda matéria inorgânica ficará fixa nessa temperatura, por isso o termo “fixo”. Quando o material é previamente adicionado de ácido sulfúrico antes da incineração, chamamos ao resíduo de cinzas sulfatizadas.

Introdução • Cinza de um alimento é o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica que é transformada em CO2, H2O e NO2. • Após o processo de incineração ocorrem alterações de composição (oxalatos sendo transformados em carbonatos), sendo toda matéria orgânica consumida.

Introdução • A cinza é constituída principalmente de: • grandes quantidades: K, Na, Ca e Mg; • pequenas quantidades: AI, Fe, Cu, Mn e Zn; • traços: Ar, I, F e outros elementos. • Durante o processo alguns minerais podem ser perdidos. • Mercúrio è 100°C • Cádmio è 450°C • Zinco è 300°C • Chumbo è 300°C

A composição da cinza vai depender da natureza do alimento e do método de determinação utilizado:

• Ca • alta concentração: produtos lácteos, cereais, nozes, alguns peixes e certos vegetais; • baixa concentração: em todos alimentos, exceto em açúcar, amido e óleo. • P - alta Concentração: produtos lácteos, grãos, nozes, carne, peixe, aves, ovos e legumes. • Fe • alta concentração: grãos, farinhas, produtos farináceos, cereais assados e cozidos, nozes, carne, aves, frutos do mar, peixes, ovos e legumes. • baixa concentração: produtos lácteos, frutas e vegetais. • Na - sal é a principal fonte, e em quantidade média em produtos lácteos, frutas, cereais, nozes, carne. Peixes, aves, ovos e vegetais. • Mg - nozes, cereais e legumes. • Mn - cereais, vegetais e algumas frutas e carnes. • Cu - frutos do mar, cereais e vegetais. • S - em alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais. • Co - vegetais e frutas. • Zn - frutos do mar e em pequena quantidade na maioria dos alimentos.

Função constituinte à rigidez; • Ex.: Ossos e dentes;

FUNÇÕES DOS SAIS MINERAIS NO ORGANISMO

Enzimas vitaminas e hormônios; Tecidos brancos à fósforo; • Ex.: Cérebro;

Equilíbrio osmótico nos líquidos do organismo; Colaboram na manutenção do equilíbrio acido – base; São necessários ao processo vital, devendo estar contidos nos alimentos em quantidades e proporções adequadas.

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE MINERAIS

A determinação dos constituintes minerais nos alimentos pode ser dividida em duas classes: • Determinação da cinza (total, solúvel e insolúvel); • Determinação dos componentes individuais da cinza.

Cinza total Utilizada como indicativo de várias propriedades: • Índice de refinação para açúcares e farinhas; • Indicativo das propriedades funcionais de alguns produtos alimentícios; • Verificação do valor nutricional de alguns alimentos e rações; • Adulterações.

Componentes individuais da cinza • Podem ser divididos: • Indispensáveis para o metabolismo normal e geralmente constituem os elementos da dieta essencial à Ca, Fe, Zn; • Aqueles que não têm nenhuma função conhecida ou até podem ser prejudiciais à saúde à Pb, Hg; • Aqueles que causam desestabilização em alimentos – Cu (oxida vitamina C em sucos de frutas).

Outros tipos de análises: Caracterização da pureza e adulteração de amostras: • Cinza solúvel e insolúvel em água; • Alcalinidade da cinza • Produtos de frutas e vegetais à Alcalinas; • Produtos cárneos e certos cereais à Ácidas; • Cinza insolúvel em ácido • Verificação da adição de matéria mineral em alimentos como sujeira e areia em temperos, talco em confeitos e sujeira em frutas.

CINZA SECA

RESÍDUO MINERAL TOTAL

• Cinza total; • Cinza solúvel em água; • Cinza insolúvel em água; • Cinza insolúvel em ácido; • Determinação dos metais mais comuns;

Simples e útil para análise de rotina

Demorada à agentes aceleradores ou durante a noite em temperaturas mais baixas; Limitação do uso: altas temperaturas, reações entre os metais e os componentes da amostra, ou entre estes e o material do cadinho.

1h na temperatura de ensaio + resfriamento no dessecador

Cinzas totais

525 – 600ºC 2h – indefinido Tempo pode ser acelerado por adição de oxidantes

Resfriamento e Pesagem

Platina Liga Ouro-Platina

Cereais e produtos lácteos: 3 – 5g Açúcar, carne, legumes e vinho: 5 – 10g Frutas e produtos de frutas: 25g Geleia, xarope, doces: 10g

Incineração da amostra

Porcelana Aço

Pesagem do Cadinho e Amostra

Escolha e padronização do cadinho

Quartzo Vycor

Cinzas Totais • Amostras líquidas ou úmidas devem ser secas em estufa antes da determinação de cinzas. • Produtos que contem grande quantidade de matéria volátil. como condimentos, devem ser aquecidos vagarosamente de maneira que comecem a fumegar sem pegar fogo. • Produtos ricos em gordura também devem ser aquecidos cuidadosamente para evitar excesso de chama, que poderia causar perdas por arraste. Temperaturas de incineração na mufla • 525 ºC: frutas e produtos de frutas, carne e produtos cárneos, açúcar e produtos açucarados e produtos de vegetais. • 550 ºC: produtos de cereais, produtos lácteos (com exceção da manteiga, que utiliza 500 ºC), peixes e produtos marinhos, temperos e condimentos e vinho. • 600 ºC: grãos e ração.

CINZA ÚMIDA

RESÍDUO MINERAL TOTAL

• Determinação da composição individual da cinza; • Pode-se utilizar baixas temperaturas, que evitam as perdas por volatilização; • É mais rápida; • Utiliza reagentes muito corrosivos • Necessidade de brancos para os reagentes; • Não é prático como método de rotina; • Exige maior supervisão; • Não serve para amostras grandes.

É utilizada na determinação de elementos em traços, que podem ser perdidos na cinza seca, e também de metais tóxicos. A digestão pode ser feita com um único ácido, mas às vezes não é suficiente para a completa decomposição da matéria orgânica:

Cinza úmida

Ácido sulfúrico – Não é agente oxidante forte à demora na decomposição completa Ácido nítrico - bom oxidante, mas pode ser evaporado antes da oxidação terminar e também pode causar a formação de óxidos insolúveis. Mais utilizada é a mistura de ácidos à H2SO4-HNO3

Cinza úmida

ESCOLHA E PADRONIZAÇÃO DO CADINHO

PESAGEM DO CADINHO E AMOSTRA

ADIÇÃO DE 5mL DE H2SO4 10%

SECAR EM BANHO-MARIA

CARBONIZAR

INCINERAR A 550ºC

ADIÇÃO DE 3mL DE H2SO4 10%

SECAR EM BANHO-MARIA

INCINERAR A 550ºC

RESFRIAMENTO E PESAGEM

Material previamente adicionado de ácido sulfúrico antes da incineração è CINZAS SULFATIZADAS

AMOSTRA OBTIDA NA CINZA TOTAL

Cinzas Solúveis e Insolúveis em Água

ADIÇÃO DE 30 Ml DE H2O + FERVURA

FILTRA EM PAPEL DE FILTRO QUANTITATIVO

INCINERAR PAPEL

INSOLÚVEL

SECAR FILTRADO

SOLÚVEL

Alcalinidade FERVER E INSOLÚVEL

TITULAR COM NaOH

ESFRIAR

20 mL H2O

ADICIONAR ALARANJADO METILA

15 mL HCl 0,1M

SOLÚVEL

TITULAR COM NaOH

ADICIONAR ALARANJADO METILA

Cinzas Solúveis e Insolúveis em Ácido AMOSTRA OBTIDA NA CINZA TOTAL ADIÇÃO DE 30 Ml DE HCl 10% FILTRA EM PAPEL DE FILTRO QUANTITATIVO INCINERAR PAPEL

SECAR FILTRADO

INSOLÚVEL

SOLÚVEL

ANÁLISE DOS ELEMENTOS INDIVIDUAIS

A cinza obtida por via úmida está pronta para ser utilizada para análise individual de cada elemento mineral nela contido. • absorção atômica; • emissão de chama; Métodos Instrumentais • colorimetria; • turbidimetria; • titulometria.

Espectroscopia

• Absorção atômica • Emissão de chamas Vídeo: Análise Instrumental - Espectroscopia Atômica https://www.youtube.com/watch?v=gtTX3NVarJQ

Colorimetria

Turbidimetria

Titulometria

Regras para a obtenção de resultados precisos e exatos na análise de traços de metais Nanogramas (10−9 g) e Picogramas (10−12 g); • Todo o material utilizado (como equipamento e cadinhos) deve ser o mais puro e inerte possível. Estes requisitos são obtidos principalmente com quartzo, platina e, em menor grau, com polipropileno. • Limpeza dos equipamentos e cadinhos por banho de vapor é muito importante para diminuir as interferências e adsorção dos elementos. • Para diminuir os erros sistemáticos, recomenda-se o uso de microtécnicas com pequenos equipamentos e cadinhos. Se elementos voláteis vão ser determinados, o sistema deve ser fechado e a temperatura a mais baixa possível. • Os reagentes e material de laboratório devem ser os mais puros possíveis. • Evitar a contaminação do ar no laboratório. • Manipulações e etapas de trabalho devem ser restringidas ao mínimo para reduzir contaminações inevitáveis. • Todo o procedimento deve ser verificado por análises comparativas interlaboratoriais.