Determinação de cinzas e minerais em alimentos

Transcrição

1 Centro Universitário de Belo Horizonte Curso de Nutrição Bromatologia Determinação de cinzas e minerais em alimentos Profa. Tânia Maria Leite da Silveira

2 Minerais nos alimentos Os sais minerais podem funcionar como nutrientes plásticos na formação do tecido ósseo e também como reguladores do metabolismo. Mais de 20 minerais são considerados essenciais. São necessárias pequenas quantidades de minerais e devem ser obtidos a partir da dieta.

3 Classificação de minerais essenciais Macroelementos 100 mg ou mais por dia (adultos): Ca, P, K, Na, Cl, Mg e S). Microelementos alguns mg/dia ou menos (adulto): Fe, Cu, Co, Mn, Zn, I, F, Mo, Se, Cr, Si)

4 ANÁLISES DE CINZAS E MINERAIS "Conteúdo de cinzas É a medida da quantidade total de minerais presentes no alimento. "Conteúdo mineral É a quantidade de componentes específicos da matéria mineral de um alimento: Ca, Na, K, Cl, etc.

5 Conteúdo de cinzas nos alimentos alimentos frescos raramente excede 5%, processados até 12%, cereais até 3,3%, produtos lácteos até 6%, sementes e leguminosas de 1,5 a 3,6%.

6 Minerais - podem apresentar teores variáveis em grupos ou num mesmo alimento, que podem ocorrer em função do: solo (ph, fertilidade, agrotóxicos, estrutura, microbiologia); animal (alimentação); processamento (refinamento de cereais).

7 A determinação de cinzas e conteúdo mineral é importante por uma série de razões: Nutrição - alguns minerais são essenciais para uma dieta saudável (Ca, P, K e Na), enquanto outros podem ser tóxicos (Pb, Hg, Cd e Al). Rotulagem nutricional - a concentração e o tipo de mineral deve ser estipulado para apresentação no rótulo ou sua elaboração.

8 A determinação de cinzas e conteúdo mineral é importante por umas série de razões: Qualidade - a qualidade de alguns alimentos depende da concentração e do tipo de mineral presente, incluindo o sabor, aparência, textura e estabilidade. - Indica conteúdo de frutas em doces. - Alto índice de cinzas insolúveis em ácidos indica presença de areia.

9 A determinação de cinzas e conteúdo mineral é importante por umas série de razões: Processamento - o conteúdo mineral afeta as propriedades físico-químicas dos alimentos - Determina o índice de refinação de açúcares ( dificulta cristalização e descoloração) e farinhas (influência na extração). - Pode indicar beneficiamento, cozimento ou lavagem inadequada de produtos no processamento.

10 Pode-se determinar: Resíduo mineral fixo ou cinzas totais (total solúvel e insolúvel). Análise elementar constituintes minerais individuais. Determinação do Teor (Conteúdo) de Cinzas Cinzas: é o resíduo inorgânico que fica após a queima da matéria orgânica por incineração e /ou presença de agentes oxidantes. Matéria orgânica CO 2, H 2 O e NOx A determinação de cinzas pode não refletir a matéria mineral total do alimento perdas como voláteis ou interação com outros constituintes.

11 Principais Métodos cinzas secas cinzas úmidas cinzas secas a baixas temperaturas plasma O método escolhido depende: dos objetivos, do tipo de alimento e da disponibilidade de equipamentos. Determinação de cinzas também podem ser usadas como parte do preparo para análise de minerais individuais - absorção atômica ou métodos tradicionais.

12 Preparação das amostras Sólidos - finamente moídos. Amostras muito úmidas - pré-secagem para evitar respingos. Amostras muito gordurosas - sugere-se extração parcial dos lipídios - evita projeção e queima. Possíveis problemas: contaminação da amostra por minerais no moinho; interação do cadinho com a amostra durante a análise.

13 QUEIMA SECA ou CINZAS SECAS Fundamento: Carbonização da matéria orgânica (chama) e depois incineração (mufla, T > 500ºC) Água e substâncias voláteis são vaporizados e as orgânicas são queimadas em presença de oxigenio (ar) e transformados em CO 2, H 2 O e N 2 / NOx. Método Gravimétrico.

14 Mufla cadinho

15 Cadinhos Quartzo, Pyrex, porcelana, aço e platina. Seleção depende do tipo de alimento e da temperatura da mufla. Mais usado - porcelana - mais barato, resiste a altas temperaturas (< 1200oC) e de fácil limpeza. Resistentes a ácidos, mas podem ser corroídos por amostras alcalinas

16 Cinzas Secas - incineração Normalmente a amostra é levada a temperaturas de C por 24 horas Procedimento Pesa-se cerca de 5g da amostra, e coloca-a em um cadinho incinerado e pesado. Incinera até parar de formar fumaça e depois coloca na mufla a ºC. Quando a cinza fica branca termina a incineração. Coloca o cadinho mais cinzas para esfriar e pesa-se o conjunto. Importante: tempo e temperatura.

17 Cinzas Secas - incineração Pesar 5g da amostra em um cadinho incinerado e pesado. Incinerar até cessar a fumaça Colocar na mufla ºC até coloração branca Esfriar e pesar

18 Cuidados especiais Alimentos líquidos ou pastosos eliminar previamente a água; Ricos em açúcar formam espuma; Ricos em lipídeos crepitação e evitar incendeiem; Ricos em amido e proteína calcinação demorada.

19 Vantagens: Queima é seca (nenhum ou poucos reagentes são necessários) Simples e seguro; Manuseia grande número de amostras; Determinação total dos minerais e preparo para minerais individuais; Permite análises de alcalinidade, insolúveis em ácidos, solúveis.

20 Desvantagens: Demorado(12-24 h); Alto custo operacional - mufla exige elevado consumo de energia; T elevada volatilização de alguns minerais (Cu, Zn, Fe, Pb, Hg) e/ou interação com o cadinho; Manuseio cuidadoso leveza das cinzas e higroscopicidade. O conteúdo de cinzas pode ser expresso em base seca ou úmida. Cálculo realizado sobre a amostra integral e amostra seca.

21 CINZAS SECAS POR AQUECIMENTO EM MICROONDAS Pode ser programado para remover umidade (baixa energia, menos calor) e também cinzas (alta energia). Reduz o tempo de horas para minutos. Desvantagem - não é possível analisar simultaneamente muitas amostras como na mufla.

22 Microondas

23 CINZAS ÚMIDAS É usada principalmente para preparação de amostras para análise subseqüente de minerais específicos. A quebra e remoção da matéria orgânica (digestão) ocorre em solução de agentes oxidantes. O alimento seco é pesado e colocado em um frasco contendo ÁCIDOS E AGENTES OXIDANTES fortes : HNO 3, H 2 SO 4 e/ou HClO 4 ) e são aquecidos.

24 CINZAS ÚMIDAS Mistura HClO 4, H 2 SO 4 e HNO 3 reagente universal pode ocorrer volatilização. HClO 4 - perigo de explosão A temperatura e o tempo dependem do ácido e agente oxidante - pode ir de 10 minutos a poucas horas a temperaturas de cerca de 350 C. A solução resultante é analisada para minerais específicos.

25 CINZAS ÚMIDAS Vantagens: Melhor para composição individual de cinza; Baixas T, evita perdas de minerais por volatilização; Decomposição rápida; Menos sensível com relação à natureza da amostra.

26 Desvantagens: Reagentes corrosivos; CINZAS ÚMIDAS Não é prático para rotina; Exige maior supervisão; Nº limitado de amostras; Necessita de análise em branco Ácidos + matéria orgânica rica em gorduras forma elementos/substâncias explosivos e inflamáveis.

27 PLASMA - CINZAS SECAS A BAIXAS TEMPERATURAS A amostra é colocada em uma câmara de vidro no qual é feito vácuo. Uma pequena quantidade de oxigênio bombeada para o recipiente e procede-se a quebra a oxigênio nascente (O 2 2O. ) pela aplicação de um campo eletromagnético na freqüência de rádio. A matéria orgânica é rapidamente oxidada pelo oxigênio nascente e a umidade é evaporada devido a temperatura (<150 C).

28 PLASMA - CINZAS SECAS A BAIXAS TEMPERATURAS Temperatura mais baixa que nas cinzas seca e úmida menor perda por volatilização de minerais que os outros métodos. Vantagem: Menores perdas por volatilização - melhor para elementos traços. Desvantagem: equipamento relativamente caro e a quantidade de amostra analisada é pequena.

29 DETERMINAÇÃO DE CONTEÚDO DE MINERAL ESPECÍFICO Métodos químicos tradicionais e equipamentos comuns (espectrofotômetro UV e VIS) de laboratório podem ser usados para quantificar alguns minerais. Os principais métodos são encontrados na AOAC Official Methods of Analysis

30 ANÁLISE GRAVIMÉTRICA Precipitação do mineral com reagente específico Formação de complexo insolúvel Filtração Elemento a ser analisado é precipitado por adição de um reagente formando um complexo insolúvel de fórmula conhecida. O precipitado é separado por filtração, secado e pesado. Secagem Pesagem É possível se a concentração do mineral no alimento for relativamente alta. Não é sensível para elementos traço.

31 MÉTODOS COLORIMÉTRICOS Baseia-se na cor de substâncias formadas pela reação entre um mineral específico e um reagente também específico. Mede-se a absorbância da solução (intensidade da cor) a um comprimento de onda específico usando o espectrofôtometro. Usados para vários minerais. Reação de um mineral com um reagente específico Formação de um complexo colorido Medição de absorbância da solução (Espectrofotômetro)

32 Ex.: Fósforo reage com vanadio-molibidato de amônio formando um complexo de cor amarelo-laranja, a concentração é determinada por curva de calibração (obtida por padrões). Espectrofotômetro

33 TITULAÇÕES EDTA é um reagente químico que forma complexo com muitos íons metálicos multivalentes O conteúdo de cálcio pode ser determinado por este método. E também por reação com oxalato de amonia. As cinzas são diluídas em água, o ph ajustado faz-se a titulação usando indicador. Em alguns casos requer curva de calibração. Problema: o alimento pode conter diferentes íons multivalentes que reagirão com o EDTA - necessária remoção, para isto usa-se coluna de troca-iônica.

34 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA Absorção Atômica Espectroscopia de Emissão Quantificam o conteúdo mineral a baixas concentrações como ppm (ng). Princípio As absorções ou emissões atômicas ocorrem devido as transições eletrônicas. Fótons com energias associadas com este tipo de transição são encontrados nas regiões UV-VIS do espectro eletromagnético.

35 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA As amostras são átomos individuais em estado gasoso - são separados e não interagem com átomos ou moléculas vizinhas. A mudança de energia associada com a transição entre dois níveis de energia é relacionada com o comprimento de onda da radiação absorvida ou emitida.

36 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA Cada elemento tem uma única estrutura eletrônica - assim absorve ou emite radiação a um comprimento de onda específico. Os elementos são identificados pelos seus espectros. Na espectroscopia atômica os picos são estreitos e bem definidos.

37 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA O tipo de mineral é determinado pela medida da posição dos picos na emissão ou absorção do espectro. A concentração do mineral é determinada pela medida da intensidade da linha do espectro conhecido correspondendo ao elemento de interesse (medida de padrões de concentrações conhecidas).

38 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA Considerações As amostras dos alimentos a serem analisadas cinzas dissolvidas em soluções aquosas. são Óleos vegetais podem ser dissolvidos em acetona ou etanol e analisados diretamente. Uso de reagentes de elevada pureza. Mais sensível, específico e rápido que os métodos convencionais. Mais usados por laboratórios que analisam minerais como rotina.