MOD 3 BROMATOLOGIA UMIDADE, PH E CINZAS

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MOD 3 – BROMATOLOGIA – UMIDADE, PH E CINZAS
INTRODUÇÃO
A análise química de alimento possui algumas finalidades como a determinação da composição do alimento, da qualidade do alimento e da sua vida de prateleira. Para essas finalidades, a determinação de umidade é necessária, já que constitui parte importante do alimento e está diretamente ligada à sua perecibilidade.
O teor de cinzas determina a quantidade de minerais nos alimentos, importante para avaliação da sua qualidade nutricional, já que os minerais desempenham funções importantes no organismo dos indivíduos. Além da relevância para saúde, os minerais são utilizados para classificar alguns alimentos. Farinhas, por exemplo, quando possuem alto teor de minerais, são classificadas como integrais.
O pH está relacionado ao teor de ácidos ou álcalis, esse equilíbrio será responsável pela manutenção da qualidade do alimento. Desse modo, podemos considerar essas determinações como essenciais para avaliação química dos alimentos.
MÓDULO 1
Aplicar os métodos de determinação do teor de umidade
Determinar o teor de umidade em um alimento é uma das análises mais importantes para identificação e avaliação da sua estabilidade. O teor de umidade pode interferir na vida de prateleira do produto, sendo um fator relevante na determinação do melhor método de embalagem e estocagem. Entende-se que alimentos com alto teor de umidade serão deteriorados mais rapidamente do que aqueles com menor teor, como os grãos, por exemplo.
O queijo tem o teor aproximado de umidade de 40 a 75%. Fonte: NEPA, 2011.
O maior teor de umidade permite, principalmente, um aumento no risco de contaminação microbiana. Também promove uma maior proporção de reações químicas, já que a água se comporta como um meio para realização das reações químicas. Desse modo, podem ocorrer processos de deterioração mesmo em alimentos embalados, umidade excessiva, aumento da velocidade do processo de escurecimento e maior absorção de oxigênio, fatores que podem levar a processos oxidativos e acelerar possíveis alterações no alimento quando expostos à luz.
Diante da interferência do teor de água no processo de deterioração, o alimento pode ser classificado quanto à sua perecibilidade de acordo com o teor de umidade. A tabela a seguir indica a distribuição de água em alguns grupos de alimentos.
	Tipos de alimentos
	Teor aproximados de umidade (%)
	Produtos lácteos
	87 a 91%
	Leite em pó
	4%
	Queijos
	40 a 75%
	Manteiga
	15%
	Frutas
	65 a 95%
	Carnes e peixes
	50 a 70%
	Cereais
	menor de 10%
	Açúcar
	menor de 1%
	Ovos
	74%
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Tabela: Variação do teor de umidade em diferentes tipos de alimento. | Adaptado de NEPA, 2011.
FORMAS DA ÁGUA NO ALIMENTO
A água apresenta dois modos diferentes de interação com a matriz alimentar, os quais podem ser classificados como: água livre e água “presa”, ou ligada. Analisando a maneira como a molécula de água interage com a matriz do alimento, a água “presa” está quimicamente ligada por diferentes tipos de ligações químicas, podendo então ser classificada como água absorvida ou água de hidratação. Desse modo, pode-se considerar que a água é classificada como:
ÁGUA LIVRE
Presente nos espaços intramoleculares e entre os poros do material. Nesse nível, a água mantém sua propriedade física e atua como agente dispersante para substâncias coloidais e como solvente. A água livre se apresenta fracamente ligada aos demais componentes dos alimentos. Pode servir de meio de cultivo para microrganismos (provocando alterações nos alimentos indesejáveis, levando a alterações na sua qualidade) e como meio para reações químicas e bioquímicas (também provocando alterações nos alimentos).
ÁGUA ABSORVIDA
Presente na superfície de macromoléculas, tais como amido, pectina, celulose e proteínas ligadas por forças de Van der Waals e pontes de hidrogênio.
ÁGUA DE HIDRATAÇÃO OU ÁGUA LIGADA
Apresenta-se fortemente ligada aos demais componentes dos alimentos, formando as primeiras camadas de hidratação. Por essa razão, não serve como meio de crescimento para microrganismos, assim como não promove a ocorrência de reações químicas e bioquímicas. A água de hidratação ou ligada quimicamente com outras substâncias do alimento não é eliminada ou quantificada na maioria dos métodos de determinação de teor de umidade.
Dentre as três formas encontradas, a mais importante para determinar a vida de prateleira dos alimentos e a conservação é o teor de água livre. Desse modo, os métodos de análise empregados são direcionados para a determinação da umidade total do alimento ou para determinação da atividade de água que se refere exclusivamente ao teor de água livre.
DETERMINAÇÃO DE UMIDADE NO ALIMENTO
Para que haja adequada utilização dos resultados, os dados obtidos nas análises químicas para determinação da umidade devem ser precisos e exatos. Porém, devido às diferentes interações entre a água, a matriz do alimento e de algumas limitações das técnicas, essa necessidade não é de todo atendida.
 SAIBA MAIS
Uma limitação observada no método mais utilizado para obtenção do teor de umidade é a dificuldade da separação completa da água da matriz do alimento, além do risco de perda de substâncias voláteis que podem ser contabilizadas como teor de água perdido, levando a uma superestimação dos valores.
A natureza da amostra do alimento influencia os processos analíticos. Alimentos com alto teor de umidade, como frutas e vegetais, podem sofrer superaquecimento. Esse superaquecimento pode causar caramelização da amostra com alta concentração de açúcares solúveis. Além do tamanho da partícula, a quantidade da amostra pode influenciar na secagem, já que com 20g apresentam melhores resultados.
Amostras pequenas têm pouca uniformidade, enquanto as maiores podem ter superestimação devido à decomposição de compostos orgânicos, como os açúcares. A homogeneização das amostras é importante para aumentar a superfície de contato e permitir que a análise seja representativa do alimento.
A fragmentação da amostra realizada com pistilo é necessária em produtos com baixa umidade e alta proporção de água ligada, como sementes e plantas secas, para que haja interação dessa porção de água com o processo de secagem. Outra particularidade é observada no caso de amostras de carnes: mesmo apresentando alta umidade e uma melhora da permeabilidade do vapor devido à falta de parede celular, a presença de gordura diminui a propriedade dielétrica da amostra, reduzindo a absorção da energia do micro-ondas, por exemplo.
A presença do sal também pode influenciar no processo de determinação da umidade. Isso porque o sal aumenta a interação entre as moléculas de água, ligando-as e prejudicando o processo de remoção da fração de água. Essa característica é muito encontrada em amostras de laticínios.
Por todas essas influências, são necessários diferentes métodos de determinação da umidade. As condições de tempo e temperatura empregadas nos métodos de determinação da umidade são essenciais para a interpretação dos resultados. Portanto, devem vir acompanhadas no relatório de resultado dele. O tipo de amostra irá influenciar esses parâmetros, assim como a quantidade.
Vamos conhecer agora alguns métodos de determinação da umidade.
SECAGEM EM ESTUFA
Metodologia padrão para determinação da umidade no alimento. Descrita pelo Instituto Adolfo Lutz (2008), consiste na determinação da umidade do alimento baseada na perda por dessecação em estufa a 105°C. Essa é a primeira análise que deve ser realizada dentro da investigação rotineira de uma amostra de alimento. A metodologia é baseada na remoção da água por aquecimento, sendo o ar quente absorvido por uma camada muito fina do alimento e conduzido para o interior.
 SAIBA MAIS
Como a condutividade térmica dos alimentos é baixa, esse método é considerado lento. O calor demora a atingir as partes mais internas do alimento, e o processo de secagem pode durar até 18 horas. Se a água estiver fortemente presa por pontes de hidratação,a evaporação pode levar à remoção incompleta da água. Outro fator que leva a uma secagem incompleta é a possível formação de crostas.
A técnica, considerada simples, consiste em pesar de 2 a 10 gramas de amostra em cápsula de porcelana com peso conhecido e previamente seca em estufa. A estufa deve ser aquecida a 105°C. Após um período, deve-se retirar a amostra, resfriá-la em dessecador e pesá-la. Esse procedimento deve ser repetido até se atingir um peso constante da amostra, ou seja, quando se supõe que toda água livre foi evaporada. Ao fim, os valores obtidos podem ser aplicados na fórmula a seguir:
Umidade (%m/m)=Pi−PfPi  X 100Umidade (%m/m)=Pi-PfPi  X 100
Onde:
Pi = Peso inicial da amostra (amostra úmida) em gramas (descontado o peso da cápsula);
Pf = Peso final da amostra (amostra seca) em gramas (descontado o peso da cápsula);
e o resultado é dado em percentual peso por peso.
EXEMPLO
Em uma análise de alimentos para determinar a umidade de uma amostra por secagem em estufa a 105°C, a amostra foi triturada para aumentar a superfície de contato e inserida em um cadinho. Para que houvesse reprodutibilidade dos resultados, a análise foi realizada em triplicata. Os resultados estão expostos na tabela a seguir.
	Amostra
	Peso cápsula + Amostra (g)
	
	Peso do cadinho
	Peso da amostra úmida
	Peso da amostra após a primeira pesagem
	Peso da amostra após a segunda pesagem
	Peso da amostra após a terceira pesagem
	Triplicata 1
	54
	57,8
	57,7
	57,6
	57,6
	Triplicata 2
	55
	64
	63,8
	63,7
	63,7
	Triplicata 3
	53
	58,2
	58,1
	58
	58
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Tabela: Informações obtidas da análise de umidade de uma amostra de alimento. | Fonte: Carolina Beres.
Após a terceira pesagem, observa-se que não houve alteração no peso. Isso se caracteriza como o atingimento do peso constante, ou seja, toda água foi evaporada da amostra. Portanto, chegamos ao final do processo de secagem.
O cálculo se inicia subtraindo o peso do cadinho da amostra úmida e do peso da amostra após a terceira pesagem para então obter os valores de Pi e Pf.
	Amostra
	Pi
	Pf
	Triplicata 1
	3,8g
	3,6g
	Triplicata 2
	9g
	8,7g
	Triplicata 3
	5,2g
	5g
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Tabela: Obtenção dos valores de peso inicial e peso final. | Fonte: Carolina Beres.
Em seguida, os valores são aplicados na fórmula, e se obtém o teor de umidade para cada triplicata da amostra analisada.
Segue os resultados de nosso exemplo:
	Triplicata 1: 5,3%
	Triplicata 2: 3,3%
	Triplicata 3: 3,8%
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Ao fim da obtenção dos valores da triplicata, deve-se fazer a média aritmética para determinar o resultado final da análise. No exemplo citado, os valores devem ser somados e divididos por 3. O resultado para teor de umidade, portanto, será de 4,1%.
COMENTÁRIO
A determinação do teor de umidade utilizando o método de secagem em estufa apresenta algumas vantagens. Por ser um método prático, é fácil de implantar na rotina de laboratório e necessita de pouca experiência do analista, além de precisar de equipamentos e materiais de baixo custo.
Algumas características influenciam na análise de secagem, tais como: umidade relativa externa à estufa, material do cadinho utilizado, movimentação do ar dentro da estufa, tamanho da partícula da amostra, quantidade de amostras dentro da estufa, e homogeneidade da temperatura dentro da estufa, ou seja, regiões da estufa mais quentes do que outras. É importante lembrar que a alta temperatura favorece a ocorrência de reações químicas na matriz alimentar.
 SAIBA MAIS
Outra limitação já apontada é o risco de evaporação de substâncias voláteis que podem levar a uma superestimação do teor de umidade. Esse risco pode ser contornado pelo uso de técnicas que utilizem temperaturas mais baixas ou vácuo.
SECAGEM POR RADIAÇÃO INFRAVERMELHA
O método de secagem por radiação infravermelha é considerado mais efetivo que a secagem em estufa, pois permite penetração do calor na amostra. Nesse método, utiliza-se uma lâmpada de radiação infravermelha de 250 a 500 Watts. A distância entre a lâmpada e a amostra é crítica e deve ser de aproximadamente 10cm para que não haja decomposição do alimento. O peso da amostra deve variar entre 2,5 e 10g. Apesar de eficiente, ainda é considerado um método lento.
SECAGEM EM MICRO-ONDAS
Embora seja novo e rápido, não é incluído como um método padrão. A energia do micro-ondas é uma radiação eletromagnética com frequência de até 30.000MHz. Dentro do micro-ondas, moléculas com cargas elétricas dipolares giram na tentativa de alinhar seus polos. Com a rápida mudança do campo elétrico, a fricção resultante cria um calor que é transferido para a molécula vizinha. O micro-ondas pode aquecer o material mais rapidamente, de preferência áreas com maior umidade atingindo o ponto de ebulição da água. Consiste em um método simples e rápido.
 SAIBA MAIS
Existem micro-ondas analíticos construídos já com balança em escala digital e microcomputadores para calcular a umidade, podendo secar de 2g a 30g de amostra em até 90 minutos.
O USO DE MICRO-ONDAS COMO ESTRATÉGIA DE REDUÇÃO DA UMIDADE NOS ALIMENTOS E CONCENTRAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS FENÓLICAS.
O especialista abordará a redução da umidade e concentração de substâncias nos alimentos.
SECAGEM EM DESSECADOR
Apesar de o processo ser muito lento, podendo levar até meses, a secagem em dessecador, por utilizar baixa temperatura, permite a manutenção da integridade da amostra. Para acelerar o processo, pode ser utilizado o vácuo. O método se baseia no uso de compostos químicos, como sílica e ácido sulfúrico, que absorvem a água das amostras.
MÉTODOS POR DESTILAÇÃO
Apesar de ser um método antigo e de demandar muito tempo, apresenta vantagens como a conservação da integridade da amostra frente a processos oxidativos, por não haver contato com oxigênio e por reduzir as chances de decomposição causadas pelas altas temperaturas na secagem indireta. Esse método pode ser utilizado para determinação de umidade em grãos e condimentos que possuem muita matéria volátil.
O procedimento deve seguir algumas etapas.
ETAPA 1
Primeiramente, a amostra deve ser pesada e adicionada em frasco com o solvente de ponto de ebulição maior que o da água. O solvente deve cobrir a amostra.
ETAPA 2
Em seguida, esse frasco é conectado ao condensador e posto em aquecimento.
ETAPA 3
O fim da destilação ocorre quando aparecer dois níveis no frasco graduado de coleta, o de água e o de solvente, que fica por acima da água.
ATENÇÃO
O método possui algumas limitações, tais como: precisão baixa, dificuldade na leitura, possível aderência de gotas no vidro, solubilidade da água no solvente de destilação e evaporação incompleta da água.
MÉTODO DE KARL FISCHER
O método de Karl Fischer pode ser usado em alimentos com baixo teor de umidade como o mel.
Método químico comumente utilizado para alimentos que usa o reagente Karl Fischer, composto por iodo, dióxido de enxofre, piridina e um solvente, que pode ser metanol. Na análise, a amostra e o reagente devem ser protegidos contra a umidade atmosférica em todos os procedimentos, para que não haja interferência.
A análise é baseada em uma titulação visual ou eletrométrica. Na titulação visual, a solução da amostra permanece na cor amarelo-canário enquanto houver água presente, mudando para amarelo-escuro e para amarelo amarronzado, característico do iodo. A titulação visual é menos precisa que o procedimento que emprega a medida por depender da sensibilidade visual do analista em perceber essas nuances de cor.
Quando se trata de amostras coloridas, como sucos de frutas, por exemplo, é melhor optar pela leitura eletrométrica, na qual são utilizados eletrodos de platina durante a titulação. Enquanto existe umidade, o ânodo é despolarizado e o catodo polarizado. Ao longo da titulação, a água vai diminuindo, enquanto o iodo aumenta, o que despolariza o catodo e resulta no aparecimento de corrente elétricadetectada.
O processo de titulação direta indica a quantidade de água total livre e água de hidratação. Porém, o método não pode ser aplicado em materiais que tenham substâncias que possam reagir com o iodo, como o ácido ascórbico.
EXEMPLO
Sugere-se que o método de Karl Fischer seja aplicado em amostras que não dão bons resultados em métodos de secagem, tais como alimentos com baixo teor de umidade como, frutas e vegetais desidratados, balas, chocolates, café, óleo e gordura, produtos ricos em açúcares e mel.
MÉTODOS FÍSICOS
Além dos métodos químicos, a determinação de umidade pode ser realizada com métodos físicos. Os principais métodos seguem brevemente descritos.
ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO INFRAVERMELHA
Medida da absorção da radiação em comprimento de onda na região do infravermelho de 3 a 600µm (micrometros). A técnica é sensível o suficiente para obter quantidade de água na ordem de ppm (partes por milhão).
CROMATOGRAFIA GASOSA
Técnica rápida aplicada em alimentos com alto ou baixo teor de umidade, já que atua de maneira específica e permite a detecção em larga escala. Pode ser utilizada em amostras de cereais, frutas, assim como em derivados desses alimentos. Porém, é necessário correlacioná-la ao método padrão de secagem, já que não se encaixa nos métodos estipulados como padrão.
RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Considerada uma análise muito rápida, dando resultados em até um minuto. Porém, ao final da análise, a amostra fica destruída.
ÍNDICE DE REFRAÇÃO
Método simples, rápido e realizado em refratômetro. O método é baseado na medida do ângulo de refração da amostra que indica uma relação entre substâncias sólidas e água. É considerado um método de pouca precisão.
DENSIDADE
Método rápido, barato, simples, mas pouco preciso. Pode ser utilizado para amostras com alto teor de açúcar. A densidade pode ser medida utilizando densímetro ou vidrarias, como um picnômetro de precisão.
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
Método baseado no princípio de que a quantidade de corrente elétrica que passa por um alimento será proporcional à quantidade de água no alimento. É considerado um método rápido, porém pouco preciso. A constante dielétrica de alimentos, como amido e proteína, é em torno de 10, enquanto a água tem uma constante dielétrica de 80. Portanto, uma pequena mudança na quantidade de água produz uma grande mudança na constante dielétrica da amostra. A técnica é muito utilizada em farinhas, porém pouco precisa.
DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE DE ÁGUA DOS ALIMENTOS
Diferentemente da umidade, a determinação da atividade de água está relacionada apenas à água que se encontra livre no alimento. A determinação da atividade de água (aw) representa a intensidade de ligação da água com os demais componentes do alimento, ou seja, o teor de água livre. Esse parâmetro indica a suscetibilidade de o alimento sofrer alterações, principalmente no que se refere àquelas causadas por microrganismos ou por reações químicas. Matematicamente, a atividade de água pode ser expressa de acordo com a equação abaixo.
aw=PPOaw=PPO
Onde:
P = pressão de vapor da amostra;
Po = pressão de vapor da água pura (ambos na mesma temperatura).
A partir dessa equação, pode-se afirmar que a maior atividade de água possível é de 1,0 que corresponde ao valor da água pura, pois não possui solutos em sua composição. Assim a aw dos alimentos será sempre inferior à da água pura, pois todos possuem solutos em sua composição.
Abaixo estão listados os valores de umidade e de atividade de água de alguns alimentos. É importante lembrar que esses valores podem variar de acordo as características dos produtos, safra, origem e métodos de análises.
	Alimento
	Umidade (%)
	Atividade de água (aw)
	Carne fresca
	60
	0,989
	Queijo
	37
	0,97
	Salame
	30
	0,83
	Fruta seca
	18
	0,76
	Mel
	20
	0,70
	Macarrão
	12
	0,50
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Tabela: Exemplos de teor de umidade e de atividade de água em alimentos. | Adaptado de Jay et al., 2005
Quanto maior for a atividade da água, maior será a perecibilidade do alimento. Isso porque haverá maior quantidade de água livre para o desenvolvimento dos microrganismos, promovendo o meio ideal para reações químicas. Os microrganismos que causam os maiores problemas na área de alimentos crescem e se multiplicam melhor em atividades de água superiores a 0,85.
EXEMPLO
Bactérias comuns precisam de atividade de água em torno de 0,91. Fungos e leveduras toleram uma menor atividade de água, conseguindo crescer em torno de 0,80 a 0,88aw. Microrganismos halofílicos com habilidade para crescer em alta concentração de sal toleram baixa atividade de água, em torno de 0,70.
Em atividade de água inferior a 0,6, quase não há crescimento microbiano, apenas de culturas muito específicas e resistentes. Já alimentos com atividade de água inferior a 0,6 são considerados mais seguros e, portanto, menos perecíveis.
A determinação da atividade de água está diretamente ligada à estabilização da temperatura, uma vez que variações podem modificá-la. De modo geral, quanto maior a temperatura, maior será a atividade de água do alimento. A medição da atividade de água é realizada em equipamentos laboratoriais específicos para tal finalidade.
VEM QUE EU TE EXPLICO!
Formas da água no alimento
Determinação da umidade no alimento
Secagem por radiação infravermelha
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 2
Aplicar os diferentes métodos na quantificação das cinzas e pH
Cinzas, ou resíduo mineral fixo, consistem na fração de minerais do alimento. Considera-se mineral todo componente inorgânico que faça parte da composição do alimento. Apesar da baixa quantidade relativa, os minerais desempenham funções vitais nos organismos vivos. Dos 90 elementos químicos de ocorrência natural em nosso planeta, apenas 25 são considerados essenciais à vida. Precisam estar presentes na alimentação, pois, diferentemente dos açúcares, lipídios e proteínas, não podem ser sintetizados. Considera-se mineral essencial aquele que, se for removido da dieta do organismo vivo, pode resultar em danos à sua saúde.
De acordo com a quantidade ingerida, os minerais podem receber as seguintes classificações:
Macroelementos
Que possuem necessidade de ingestão entre 0,1 e 1,0g/dia (como cálcio, fósforo, magnésio e outros).
Microelementos
Com necessidade de ingestão inferior a 0,1g/dia (como iodo, selênio, cobre e outros).
Quanto à origem, os minerais presentes nos alimentos podem ser de ocorrência natural, provenientes de contaminação durante o cultivo, incorporados involuntariamente durante o processamento/armazenamento ou intencionalmente adicionados.
 SAIBA MAIS
Cinzas, ou resíduo mineral, recebem esse nome por ser o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica transformada em CO2, H2O e NO2. A cinza obtida não apresenta necessariamente a mesma composição que a matéria mineral presente originalmente no alimento, uma vez que pode haver perda por volatilização ou alguma interação entre os constituintes da amostra.
Durante o processo de carbonização, os elementos minerais podem sofrer alterações químicas e adquirir a forma de sais, como óxido, sulfato, fosfato, silicato e cloreto, dependendo das condições de incineração e da composição do alimento.
O teor e a composição das cinzas ou resíduo mineral fixo variam de acordo com a origem do alimento, como indicado nas tabelas a seguir.
	Mineral
	Fontes alimentares
	Cálcio
	Alta concentração em produtos lácteos, cereais, nozes, peixes e alguns vegetais; e baixa concentração em todos os alimentos, exceto açúcar, amido e óleo.
	Fósforo
	Alta concentração em produtos lácteos, grãos, nozes, carnes, peixes, aves ovos e legumes.
	Ferro
	Alta concentração em grãos, farinha, produtos farináceos, cereais cozidos, nozes, carnes, aves, frutos do mar, peixe, ovos e legumes; e baixa concentração em produtos lácteos, frutas e vegetais.
	Sódio
	O sal é a principal fonte, também encontrado em quantidade média em produtos lácteos, frutas, cereais, nozes, carnes, peixes, aves, ovos e vegetais.
	MagnésioNozes, cereais e legumes.
	Manganês
	Cereais, vegetais, frutas, carnes e frutos do mar.
	Enxofre
	Alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais.
	Zinco
	Frutos do mar, e em pequena quantidade na maioria dos alimentos.
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Tabela: Principais fontes de alguns minerais com relevância na alimentação. | Adaptado de Cozzolino et al., 2006.
	Alimentos
	Teor de cinzas (%)
	Cereais
	0,3 a 3,3%
	Produtos lácteos
	0,7 a 6%
	Peixe e produtos marinhos
	1,2 a 3,9%
	Frutas frescas
	0,3 a 2%
	Carnes e produtos cárneos
	0,5 a 6,7%
	Nozes
	1,7 a 3,6%
	Leguminosas
	2,2 a 4%
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Tabela: Teor aproximado de minerais em diferentes grupos de alimentos. | Adaptado de Cozzolino et al., 2006.
DETERMINAÇÃO QUÍMICA DE CINZAS
O método de determinação da fração de cinzas ou resíduo mineral fixo no alimento é baseado na temperatura de volatilização dos minerais, a qual se encontra muito acima da temperatura da água ou de outros elementos orgânicos do alimento. Por exemplo, a temperatura de volatilização do potássio e do sódio é em torno de 900oC. Desse modo, em temperaturas menores do que essa, não haverá qualquer alteração nesses elementos.
O teor de cinzas é um parâmetro utilizado como indicativo de várias propriedades como índice de refino para açúcares e farinha. Desse modo, uma amostra de açúcar com alto teor de cinzas apresenta dificuldade de cristalização. Nas farinhas, o teor de cinzas está relacionado à perda de cor. Assim, quanto maior o teor de cinzas, mais escura será a farinha. O teor de cinzas é utilizado para verificação do valor nutricional de alguns alimentos e rações.
CINZA TOTAL
Geralmente, utiliza-se uma massa de aproximadamente 5g da amostra que deve ser pesada em um cadinho de platina ou porcelana, previamente incinerado e esfriado. O conjunto cadinho e amostra deve ser destinado para incineração em mufla, iniciando com temperaturas mais baixas e alcançando 500°C.
 SAIBA MAIS
A mufla é uma espécie de forno que alcança altas temperaturas. Quando a cinza estiver pronta e não restar nenhum resíduo preto de matéria orgânica, o conjunto é retirado da mufla, colocado em um dessecador para esfriar e para atingir a temperatura ambiente. Ao final, a diferença entre o peso do conjunto e o peso do cadinho vazio da quantidade de cinza da amostra deve ser calculado para a determinação do teor de cinzas.
O tempo e a temperatura utilizados dependem do tipo de amostra. Como o método é considerado empírico, ambos os valores devem ser observados e indicados no relatório final. Porém, geralmente, um período de 2 horas é suficiente para total incineração. A temperatura de incineração varia de acordo com a natureza da amostra, como podemos observar a seguir:
1
INCINERADA EM 500ᵒC
Manteiga.
INCINERADOS EM 525ᵒC
Frutas e derivados, carnes e produtos cárneos, açúcares e produtos açucarados.
2
3
INCINERADOS EM 550ᵒC
Cereais e derivados, produtos lácteos, peixe e derivados e condimentos.
INCINERADOS EM 600ᵒC
Grãos.
4
O método por incineração, ou determinação da cinza seca, é utilizado para a determinação de cinzas totais, solúveis ou insolúveis em água. Apesar de ser simples, fácil de ser executada e considerada como padrão, deve-se considerar o uso de alta temperatura como uma desvantagem da análise, assim como a possibilidade de reação entre os minerais e os componentes das amostras ou do material do cadinho.
EXEMPLO
A determinação do teor de cinzas de uma amostra será conduzida utilizando triplicatas. Essas triplicatas foram levadas a muflas em aquecimento (550°C) por um período de 4 horas até obter cinzas brancas ou levemente cinzas, ou seja, sem que houvesse cinzas pretas derivadas de matéria orgânica. Em sequência, após o resfriamento, as cinzas foram pesadas. Os resultados obtidos estão expressos na tabela a seguir.
	Amostra
	Peso (g)
	
	Cadinho
	Cadinho + amostra
	Amostra
	Cinzas
	Triplicata 1
	57
	66
	9
	0,4
	Triplicata 2
	59
	65
	6
	0,3
	Triplicata 3
	55
	64
	9
	0,5
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Tabela: Exemplo de resultado da análise de cinzas em uma amostra de alimento. | Fonte: Carolina Beres.
Os resultados obtidos foram aplicados na equação.
cinzas % (m/m)=NP X 100cinzas % (m/m)=NP X 100
Onde:
N = peso das cinzas;
P = peso da amostra.
Ao aplicar os valores obtidos do exemplo na equação, obtém-se o resultado de 4,4g, 5g e 5,5g, respectivamente para as triplicatas 1, 2 e 3. Ao fazer uma média aritmética dos valores, indentifica-se o resultado final como 4,9g de cinzas no alimento analisado.
Outra metodologia para determinação de cinzas é a obtenção de cinza úmida, muito utilizada para determinação de elementos traço. A técnica evita a perda desses elementos no calor utilizado na mufla, além da possível liberação de metais tóxicos.
Nessa técnica, é utilizado um agente oxidante, como, por exemplo, ácido sulfúrico, que auxilia na completa decomposição da matriz alimentar. O sal sulfato de potássio também pode ser usado para aumentar o ponto de ebulição do ácido, acelerando o processo. Outro agente oxidante que pode ser utilizado é o ácido nítrico. Porém, esse agente pode ser evaporado antes de a oxidação terminar e pode causar a formação de óxidos insolúveis. A melhor indicação, portanto, é o uso de uma mistura de mais de um ácido cujas quantidades irão variar com o tipo de amostra.
COMENTÁRIO
O método de determinação de cinzas secas não é considerado de rotina, mas pode ser uma etapa importante na determinação da composição individual dos minerais que forma a fração de cinzas no alimento.
ANÁLISE DE ELEMENTOS INDIVIDUAIS
Traçar o perfil de elementos de uma amostra pode apresentar como objetivo a determinação daqueles que são indispensáveis para o metabolismo normal e que, geralmente, são essenciais em dietas. Alguns elementos não têm função conhecida, já outros podem prejudicar a saúde por serem provenientes do solo, de pulverização das plantas com agrotóxico ou de resíduos de processos industriais.
ATENÇÃO
Importante destacar que alguns resíduos metálicos podem ter efeito tóxico dependendo da sua concentração, tais como chumbo e mercúrio.
A cinza obtida pelo método úmido pode ser utilizada para análise individual de cada elemento mineral nela contido. Os métodos utilizados na análise individualizada são principalmente absorção atômica, emissão de chama, colorimetria, turbidimetria e titulometria.
Embora todos esses métodos instrumentais sejam feitos em equipamentos sofisticados e caros, as suas análises são sensíveis e geram resultados precisos e exatos, inclusive na análise de traços de metais presentes na ordem de nanogramas e pictogramas.
Justamente pelo fato de ser uma análise muito sensível, é necessário que todo material utilizado seja o mais puro e inerte possível, como quartzo, platina e, em menor grau, polipropileno. A etapa de limpeza de equipamentos e cadinhos por banho de vapor é importante para diminuir a interferência e absorção dos elementos.
O PH EM AMOSTRAS DE ALIMENTOS
Por definição, pH é o potencial hidrogeniônico de uma solução. O pH consiste na determinação da concentração de íons de hidrogênio (H+) e serve para medir o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade da solução.
POTENCIAL HIDROGENIÔNICO
O termo potencial hidrogeniônico foi introduzido em 1909 pelo bioquímico dinamarquês Soren Peter Lauritz Sorensen, para expressar concentrações muito pequenas de íons de hidrogênio em soluções aquosas, com o objetivo de facilitar seus trabalhos no controle de qualidade de cervejas.
O grau de acidez, neutralidade e alcalinidade de uma solução também pode ser medido de acordo com o pOH, que é o potencial hidroxiliônico, indicando concentrações de hidroxilas (OH+) na solução. O potencial hidroxiliônico, contudo, é o menos utilizado.
Segundo a Teoria da Dissociação Iônica de Arrhenius, uma substância é considerada ácida se, em meio aquoso, liberar como único cátion o H+. Quanto maior a quantidadedesses íons no meio, maior será a acidez da solução.
EXEMPLO
O pH é representado em uma escala que varia de 0 a 14. O pH 7 representa uma solução neutra, por exemplo água pura. Soluções ácidas possuem pH ácido entre 0 a 6. Já as soluções básicas possuem pH alcalino entre 8 e 14. O grau de acidez e alcalinidade aumenta ou diminui de acordo com os valores identificados na solução. Por exemplo, uma solução com pH 1 é mais ácida do que uma solução com pH 5, que está mais próxima da neutralidade, ou pH 7.
O conceito de pH deriva do produto iônico da água, ou seja, a molécula de água quando ionizada forma outras duas moléculas: o H- e o OH+. Considerando que, em uma água pura a 25oC, as concentrações molares de ambas as moléculas são iguais e conhecidas, então nessas condições há um equilíbrio desses elementos. Portanto, se uma concentração é aumentada, a outra deve decrescer para manter o valor de Kw (constante de ionização).
Desse modo, devemos considerar que:
· Se [H+] = [OH‒] a solução é neutra, pH = 7,00.
· Se [H+] > [OH‒] a solução é ácida, pH < 7,00.
· Se [H+] < [OH‒] a solução é alcalina ou básica, pH > 7,00.
DETERMINAÇÃO DO PH
As principais metodologias empregadas nas medições de pH utilizam indicadores ou medidores de pH (eletrônicos ou manuais). Os indicadores são, em geral, ácidos fracos que são coloridos ou que mudam de cor quando sofrem uma reação ácido-base, ganhando ou perdendo íons (H+). Em geral, são reversíveis. Veja na tabela abaixo os principais indicadores de pH.
	Indicares de pH
	Faixa de pH
	Cor em pH ácido
	Cor em pH alcalino
	Violeta de metila
	0 a 1,6
	Amarelo
	Violeta
	Alaranjado de metila
	3,1 a 4,4
	Vermelho
	Amarelo
	Vermelho de metila
	4,8 a 6,2
	Vermelho
	Amarelo
	Azul de bromotimol
	6,0 a 8,0
	Amarelo
	Azul
	Fenolftaleína
	8,2 a 10
	Incolor
	Rosa
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Tabela: Principais indicadores de pH relacionados com a faixa de pH que sofrem alteração de cor e as variações observadas. | Fonte: Carolina Beres.
 SAIBA MAIS
Uma forma visual de determinação de pH é o uso de papel de tornassol ou fita de pH. O papel de tornassol é um indicador que muda de cor na presença de ácidos e de bases, ficando azulado em presença de uma base e rosa quando diante de um ácido. Esse papel não informa os valores de pH, apenas da faixa. A fita de pH é um papel que possui uma escala de variação de cor para cada pH, dando uma indicação mais precisa da acidez ou basicidade da solução.
O pHmetro é um equipamento que possui uma membrana sensível à concentração de íons HO+. Informa valores precisos de pH, em geral com duas casas decimais, no entanto precisa ser calibrado regularmente com soluções-tampão de pH conhecido. Para efeitos práticos, a determinação do pH com até duas casas decimais é suficiente para a precisão desejada nas análises de alimentos.
A medida do pH com pHmetro se baseia na determinação da atividade dos íons hidrogênio por meio da medida potenciométrica, usando um eletrodo. A força eletromotriz medida com eletrodo varia linearmente com o pH.
Para uma adequada aferição do pH, é importante que haja um termômetro para acompanhar a temperatura, uma vez que pode influenciar no pH da solução. Também é utilizado um agitador magnético com barra magnética para adequada homogeneização da solução. Para calibração, são utilizadas soluções-tampões com pH 4, 7 e 10. A solução de pH 4 é feita com biftalato ácido de potássio; a solução com pH 7 é uma mistura de fosfato diácido de potássio e de fosfato ácido dissódico; e a solução de pH 10 contém borato de sódio decahidratado. Todas são concentrações conhecidas com os sais químicos diluídos em água deionizada para não interferir no pH desejado.
ATENÇÃO
As soluções-tampão devem ser mantidas em geladeira em temperatura de 4°C, a fim de se evitar contaminação por fungos. Pelo menos uma hora antes do uso, devem ser removidas e deixadas em temperatura ambiente para equilíbrio da temperatura. Após o uso, a solução deve ser descartada. Por isso, é recomendado que se faça um volume maior das soluções, e cada calibração utiliza uma porção para que possa ser descartada.
O procedimento para leitura do pH da solução em pHmetro se inicia com a lavagem do eletrodo de vidro com água destilada e deionizada e posterior secagem com papel absorvente fino. O eletrodo é inserido na solução-tampão com agitação suave e constante. A temperatura da solução deve ser lida junto com o valor do pH. As amostras não requerem nenhuma preparação especial. O procedimento para leitura ocorre assim como é feito para as soluções-tampão de calibração.
A determinação de acidez é um indicativo importante para avaliar o estado de conservação de um produto alimentício. Um processo de decomposição, seja por hidrólise, oxidação ou fermentação, altera a concentração dos íons de hidrogênio e, consequentemente, do pH do alimento. Alguns exemplos de valores de pH são identificados na tabela a seguir.
	Amostra
	pH
	Suco gástrico (no estômago)
	1,0-2,0
	Suco de limão
	2,4
	Vinagre
	3,0
	Suco de laranja
	3,5
	Urina
	4,8-7,5
	Água potável
	5,5
	Saliva
	6,4-6,9
	Leite
	6,5
	Água deionizada
	7,0
	Sangue
	7,3-7,5
	Leite de magnésia
	10,6
	Amônia (limpeza doméstica)
	11,5
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Tabela: Exemplos de soluções e seus respectivos valores de pH. | Fonte: Carolina Beres.
Uma alternativa frente à determinação do pH é a dosagem da acidez titulável, que consiste em titular com soluções de álcali padrão a acidez do produto ou de soluções aquosas ou alcoólicas do produto. Nesse processo, a amostra ou a solução diluída é inserida em um Erlenmeyer, e a solução de álcali utilizada com concentração conhecida é inserida em uma bureta.
Na amostra, é adicionado um indicador de pH, que, ao longo da titulação, começa a reagir diante da mudança de pH da amostra. No momento da viragem de cor, a titulação é interrompida, e o volume utilizado é anotado e inserido na equação abaixo.
acidez=vxfx100pxc acidez=vxfx100pxc 
Onde:
V = volume em mL da solução de hidróxido de sódio 0,1 ou 0,01M gasto na titulação;
f = fator da solução de hidróxido de sódio 0,1 ou 0,01M;
P = massa em g da amostra usado na titulação;
c = correção para solução de NaOH 1M, 10 para solução NaOH 0,1M e 100 para solução NaOH 0,01M.
A determinação de pH se faz necessária quando se objetiva investigar a qualidade de uma amostra de alimento. Processos de deterioração são responsáveis por levar à produção de ácido e interferir no pH do alimento. Além disso, o controle do pH é importante, pois grande parte dos microrganismos que causam danos à saúde do indivíduo e que são encontrados nos alimentos tem maior prevalência em pH neutro. Em pH ácido ou alcalino, a multiplicação desses microrganismos é menor e a sobrevivência também. Desse modo, a variação de pH pode ser utilizada como um método de controle de qualidade em alimentos.
DETERMINAÇÃO DO pH EM ALIMENTOS
O especialista irá abordar de forma prática a determinação do pH dos alimentos.
VEM QUE EU TE EXPLICO!
Determinação química de cinzas
Cinza total
O pH em amostras de alimentos
VERIFICANDO O APRENDIZADO
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao longo deste conteúdo, vimos que a determinação química de alimentos é aplicada em diferentes áreas. No controle de qualidade, essa determinação é importante para estimar a vida de prateleira e a suscetibilidade à contaminação microbiana. Vimos que, na determinação do valor nutricional, é relevante conhecer a composição do alimento para calcular o valor nutricional e adequar os alimentos às recomendações nutricionais a fim de atender a uma alimentação equilibrada. Desse modo, conhecer as técnicas para determinar a composição do alimento é importante para a formação do profissional que atuará nessa área. A determinação de umidade e cinzas compreende as análises primárias para o conhecimento da matriz alimentar.
Aprendemos também que o pH consiste em uma análise que irá contribuir para o conhecimento da estabilidade e a segurançado alimento. Juntas, as análises determinarão se o alimento está adequado para uso.