Aula_2_Minerais_14032019

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Determinação de 
Minerais nos Alimentos
UNIRIO-EN-DCA
Composição dos Alimentos - Teórica
Curso: Nutrição Noturno
14/03/2019
Introdução
� Os seres vivos são constituídos de 2 grupos: 
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orgânicos
ác. nucleicos
carboidratos lipídeos
resultado da 
atividade 
metabólica 
das células
proteínas
inorgânicos
H2O sais minerais 
encontrados 
livremente 
no mundo 
mineral
não podem ser 
produzidos por seres 
vivos
Conceito de Minerais 
� Sais inorgânicos ou elementos minerais com funções orgânicas 
específicas e essenciais;
� Representam de 4 a 5% do peso corpóreo;
�25 elementos são conhecidos por serem essenciais à vida 
� Química de alimentos: o termo faz referência aos outros 
elementos que não são C, H, N e O presente nos alimentos;
� os minerais estão presentes em quantidades relativamente 
baixas nos alimentos !!!
� C, H, N e O presentes em moléculas orgânicas e água, 
constituem cerca de 99% dos átomos dos sistemas vivos.
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Conceito de Minerais 
� Em Análise: são considerados como o resíduo inorgânico 
remanescente da incineração (sob pressão atm) de tecidos 
animais ou vegetais � definição de cinza total ou resíduo 
mineral fixo (RMF);
� esse valor pode ser superestimado devido à presença de 
oxigênio (óxidos metálicos, sulfatos, fosfatos, nitratos, cloretos);
� Em Nutrição: “Elementos essenciais à vida se sua remoção da 
dieta ou de outra via de exposição, resultar em debilitação 
consistente e reprodutível de uma função biológica”.
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Teor de cinzas (%) nos alimentos
Açúcares e xaropes 0 – 1,2
Óleos vegetais e gorduras 0 – 2,5
Farinhas 0,5 – 2,5
Cereais 0,3 – 3,3
Frutas e vegetais frescos 0,3 – 2,1
Leite e derivados 0,5 – 5,1
Carnes e produtos cárneos 0,5 – 6,7
Nozes 0,8 – 3,4
Aves 1,0 – 1,2
Peixes e produtos marinhos 1,2 – 3,9
Pão 1,7 – 2,6
Leguminosas 2,2 – 4,0
Gérmen de trigo 4,3
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Fonte de minerais
Minerais Alimentos
�P e Ca Lácteos, cereais, nozes, peixes
� Fe Grãos, nozes, carne, peixes e frutos do mar, ovos
� Fe Produtos lácteos, frutas e hortaliças
 Na Sal (fonte principal), produtos lácteos, cereais, 
nozes, carnes, peixes, ovos, frutas e hortaliças
 Mg Nozes, cereais e legumes
 Zn Frutos do mar e � maioria dos alimentos 
 Cu Frutos do mar, cereais e frutas 
 S Alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais 
(crucíferas)
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Importância tecnológica
� Alterações da cor: (Cu e Fe) produtos em conservas e carnes, 
(Mg, Cu) alterações na clorofila;
� Modifica a textura (Ca): forma géis com macromoléculas 
negativas (PBM, proteínas de soja, caseína);
� Melhorador de farinha (KIO3 e KBrO3);
� Retenção de umidade em carnes (Fosfatos);
� Confere sabor (NaCl, KCl);
� Conservante (sulfito, SO2) antimicrobiano, (NaCl) reduz a aw;
� Catalisadores (Ni) hidrogenação, (Fe e Cu) peroxidação lipídica, 
(Cu) escurecimento enzimático.
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Importância biológica
� Função plástica (construtora) e regulam reações enzimáticas; 
� Essenciais ao bom funcionamento do metabolismo, função 
estrutural, composição dos órgãos internos, glóbulos vermelhos, 
medula óssea;
� Integram reações vitais direta ou indiretamente ex: respiração 
celular; 
� Equilíbrio de fluidos, controlam a contração muscular, regulam o 
metabolismo energético;
� Deficiência pode causar raquitismo (Ca) e anemia (Fe); 
� Alguns minerais presentes no corpo humano não apresentam 
função conhecida (ouro, prata, alumínio, mercúrio, chumbo).
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Causas de variação/perdas de minerais
� Essência indestrutível: T, pH, luz, agentes oxidantes.
� Variação inerente ou intrínseca à matéria-prima: 
� Fatores genéticos e climáticos, práticas agrícolas, composição do solo, 
estágio de maturação e período da colheita.
� Processamento (lixiviação) e separações (moagem).
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Bioacessibilidade e biodisponibilidade dos minerais
� Bioacessibilidade:
fração do composto/nutriente liberado 
da matriz alimentar, no TGI, que se torna 
disponível para absorção intestinal. 
� Biodisponibilidade: 
proporção do nutriente no alimento 
ingerido disponível para processos 
metabólicos (eficiência de absorção 
intestinal). 
�Varia de 1% (ex: ferro) a 90% (Na e K).
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Representation of the bioaccessible and bioavailable 
fractions obtained after digestion (Guerra et al., 2012). 11
�Fatores que influenciam a biodisponibilidade:
1. Forma química do mineral � insolúveis são mal absorvidos. 
Ex: Fe heme é absorvido + eficientemente (15-35% contra 2-
20%);
2. Solubilidade é o principal fator: formas elementares são 
insolúveis em água (exceção O2, N2), formas iônicas são 
solúveis (Na+, K+, Cl-);
3. Presença de ligantes � interações com proteínas, fibras 
podem diminuir, já quelatos solúveis (EDTA) interferem 
positivamente na absorção intestinal; ácido fítico e ligantes 
insolúveis (oxalato) diminuem absorção.
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�Fatores que influenciam a biodisponibilidade:
4. Interações mineral-mineral � ↑ [mineral] pode inibir a absorção 
de outros (ex: Ca inibe a absorção do Fe);
5. Potencial redox e pH determinam a valência, solubilidade � 
absorção. Ex: redutores aumentam absorção de Fe (ác. ascórbico) 
e oxidantes diminuem;
6. Estado fisiológico do consumidor: distúrbios de má absorção, 
idade, gravidez (necessidade de Fe aumenta).
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Classificação dos minerais 
MACROMINERAIS: elementos principais � Na, K, Ca, Mg, Cl, P, S 
são essenciais para os humanos >50 mg/dia;
Presentes no organismo em proporções > 0,05%.
MICROMINERAIS: oligoelementos ou elementos-traço � Fe, I, F, 
Zn, Se, Cu, Mn, Cr, Mo, Co, Ni 
São essenciais em quantidades <50 mg/dia.
Elementos ultra-traço � Al, As, Ba, Bi, Br, Cd, Cs, Ge, Hg, Pb, Rb… 
não foram identificados sintomas de deficiência. 
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Macronutrientes
� Presentes em maiores concentrações no organismo: ELETRÓLITOS 
� importantes na manutenção do equilíbrio hidroeletrolítico;
� Sódio: Corresponde a 2% do conteúdo mineral do organismo;
� principal cátion do fluido extracelular, controle da pressão sanguínea, 
necessário para o transporte de nutrientes para dentro e fora da 
célula; 
� Deficiência rara � (exceto prática excessiva de esportes, câimbra), 
presente nos produtos industrializados. ��Excesso: hipertensão 
arterial; 
� Fonte: ↓ qtes naturais, NaCl, alimentos industriais alto teor;
� dose máxima de sal recomendada OMS (2012) 5 g/dia (2.000 mg de 
Na) � ingestão mínima necessária estimada 200-500 mg/dia.
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Macronutrientes
IT 61/2014 - ANVISA
Variação: 666 – 2.813 mg/100g - Teor médio = 1.804 mg/100g 
Meta dez/2012: 1.960 mg/100 g
RDC 360/2003 - VDR: 2.400 mg
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Teor de sódio no pão francês 
o Em 2011: MS e as Associações Brasileiras das Indústrias de 
Alimentação (ABIA), Massas Alimentícias (ABIMA), Trigo (ABITRIGO) e 
Panificação e Confeitaria (ABIP) firmaram acordo para redução do teor 
de sódio em alimentos; 
o Pão francês redução de 2% para 1,8% até o final de 2014
Pão francês (50 g) passaria de em média 320 mg de Na para 289 mg;
o IT 69/2015: monitoramento do sódio em batatas fritas, biscoitos 
(doce, recheado, salgado), bolos prontos, maionese, pão francês e 
salgadinhos;
o Método analítico Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma e 
Espectrometria de Absorção Atômica com Chama;
o Pão francês: teor médio de Na foi de 736 mg/100g (411 a 880 mg); 
o Os produtos não atingiram a meta de 616 mg/100g (1ª fase) e só 5 
produtos apresentaram valores inferiores ao teor máximo.
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Macronutrientes
� Potássio: 5% dos minerais do organismo. Cátion intracelular essencial 
à síntese proteica e metabolismo de carboidratos. Tonicidadeintracelular, contração muscular (cardíaca); 
� Carência (rara): Diuréticos: Fraqueza, sede, fadiga muscular, 
problemas cardíacos; 
� Fonte: amplamente distribuído, amplamente distribuído, azeitona, ameixa seca, ervilha, figo, 
lentilha, espinafre, banana, laranja, tomate, carnes, arroz integral;
� IDR – FAO/WHO (2012): Adultos 3.510 mg/dia.
� Cloro: 3% dos minerais do organismo. Atua com o Na e K no 
equilíbrio hídrico e na pressão osmótica; 
� Carência (Rara): Fraqueza, fadiga muscular, perda de apetite, letargia; 
��Excesso: acidose metabólica, cefaleia, confusão mental
� Fonte: NaCl, Camarão, Peixe, Ovos, Ostra, Leite.
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� Cálcio: mineral + abundante (98% ossos; 1% dentes, 1% 
fluidos);
� Mineralização de ossos e dentes, coagulação do sangue, 
contração muscular. Absorção é dependente de fósforo (P), 
torna-se mais eficaz quando a quantidade de fósforo é cerca 
de metade da do cálcio; 
� Carência: risco de osteoporose, hipertensão, tetania, 
raquitismo, cáries dentárias, nervosismo, câimbras e insônia; 
��Excesso: Excesso: Cálculo renal e síndrome do leite alcalino 
(lactentes)
� Fonte: leite, iogurte, queijo, brocolis, couve, espinafre, peixes 
(enlatados com espinha);
� IDR – RDC 269/2005: Adultos 1000 mg/dia.
Macronutrientes
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�Fósforo: 2º + abundante no corpo humano, fosfatos (85% 
ossos; 15% fluidos corporais); 
�Mineralização dos ossos, Componente estrutural das 
células, Geração e transferência de energia – ATP;
�Carência (rara). ��Excesso: menor absorção de Ca, Fe e Zn 
(presença de fitatos), manifestações renais, ossos 
enfraquecidos;
�Fonte: praticamente todos os alimentos (principal/e com 
↑ teor proteico: carnes vermelhas, miúdos, pescado, ovo, 
leguminosas) Refrigerantes de cola (H3PO4);
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 700 mg/dia.
Macronutrientes
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� Magnésio: cofator de enzimas que controlam o metabolismo 
de carboidratos, gorduras, proteínas e eletrólitos; 
� Carência (rara): fraqueza muscular, letargia, depressão; 
��Excesso: Excesso: Uso de suplementos: Diarreia, náuseas e câimbras.
� Fonte: vegetais verde e folhosos, grãos integrais;
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 260mg/dia.
� Enxofre: constituinte essencial da estrutura das proteínas, 
atividade enzimática e metabolismo energético (-SH);
� Carência: Cálculo renal de cistina (cistinúria);
� Fonte: Nozes, alho, cebola, rabanete, repolho, agrião, laranja, 
abacaxi.
Macronutrientes
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Micronutrientes
� Minerais em menores quantidades, funções específicas essenciais
� Ferro: Composição de hemoglobina e mioglobina (transporte de O2); 
sítio ativo de diversas enzimas, metabolismo energético;
� Carência: anemia ferropriva - fadiga e danos ao sistema imunológico; 
��Excesso: Excesso: Aumento do risco de doenças cardíacas.
� Fonte: carne, cereais, feijão, vegetais verdes e folhosos;
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 14 mg/dia.
� Zinco: cofator de metaloenzimas, regulação da expressão genética;
� Carência: ↓ crescimento, ↓ cabelo, retardo da maturação sexual, ↓ 
imunidade. ��Excesso: Excesso: Inibição da absorção de Fe e Cu;
� Fonte: carne vermelha, mariscos, germe de trigo;
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 7mg/dia.
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� Iodo: necessário à síntese de hormônios da tireoide; 
� Carência: bócio, diminuição da taxa metabólica, retardo mental, ↓ da 
fertilidade. ��Excesso: Excesso: Hipertireoidismo;
� Fonte: sal iodado (RDC 23/2014, diminuição de 20-60 mg/Kg para 15-45 
mg/Kg), alga, frutos do mar;
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 130 µg/dia.
� Manganês: componente enzimático no metabolismo geral;
� Carência: anomalias ósseas;
� Fonte: cereais integrais, nozes, feijão, arroz integral, banana, alface, 
beterraba. IDR – RDC 269/2005 : Adultos 2,3mg/dia.
� Cromo: metabolismo da glicose, potencializa ação da insulina;
� Carência: Má tolerância à glicose com o aumento da taxa de colesterol;
� Fonte: Água potável, Levedo de cerveja, Grãos integrais.;
� IDR – RDC 269/2005 : Adultos 35µg/dia.
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Minerais Tóxicos
�Chumbo: �Problemas comportamentais e de 
aprendizado em crianças, anemia; danos renais;
�Antigamente alimentos em latas soldadas com chumbo, 
contaminação ambiental.
�Mercúrio: � Doença de Minamata; perda de visão e 
audição; danos renais;
�Alimentos contaminados – peixes e frutos do mar.
�Cádmio: � danos renais, danos ósseos;
�Alimentos contaminados – cereais e leguminosas.
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Importância da determinação das cinzas
� Composição centesimal (composição nutricional);
� Primeira etapa para análise de um elemento específico;
� Rotulagem: sódio, minerais devem ser declarados quando a 
quantidade igual ou maior a 5% da IDR, por porção;
� Índice de refinação de farinhas e açúcares (teores elevados de cinzas 
dificultam cristalização e descoloração de açúcares).
� Verificação de adulterações:
� cinza solúvel em água - estima o conteúdo de frutas em geleias e 
doces;
�alcalinidade das cinzas - cinzas de vegetais e frutas são alcalinas e 
cinzas de carnes e certos cereais são ácidas;
� cinza insolúvel em ácido - alto teor indica presença de matéria 
mineral como areia em temperos, talco em confeitos.
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Importância da análise elementar
� Determinação de elementos minerais individuais da cinza:
�indispensáveis para o metabolismo normal, elementos 
essenciais da dieta;
�quantificação, os minerais tem zona manejável estreita, 
ou seja, faixa terapêutica e faixa tóxica próximas;
�aqueles que não têm nenhuma função conhecida ou 
podem ser prejudiciais à saúde como Pb e Hg 
(decorrentes do uso de agrotóxicos ou resíduos de 
processos industriais);
�aspectos tecnológicos do processamento de alimentos.
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Cinzas totais x compostos minerais
� Cinza = resíduo inorgânico após a queima da matéria orgânica, 
transformada em CO2, H2O e NO2 – Resíduo Mineral Fixo (RMF).
� As cinzas não têm a mesma composição que a matéria mineral 
originalmente presente no alimento, devido a:
�perdas por volatilização (Hg 100-550 °C, Cd 450°C, Zn, Pb 300-1000°C);
� interações entre constituintes da amostra.
� Constituição das cinzas: 
� grandes quantidades de Na, K, Ca e Mg;
� pequenas quantidades de Al, Fe, Cu, Mn e Zn;
� quantidades traços de As, I, F e outros.
� Presença de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos, dependendo 
das condições de incineração e do alimento (superestimação, presença 
de oxigênio). 32
� Normalizado pela AOAC para certos produtos 
(frutas, grãos); 
� Baseia-se na carbonização da amostra em 
chama de gás; posterior incineração em mufla 
a 525-600 o C até completa queima da matéria 
orgânica;
� Carbonização prévia em bico de gás evita a 
formação de fuligem no interior da mufla. 
Etapa simples que reduz o tempo de 
incineração; 
� Alternativa: uso de mufla com sistema de 
exaustão.
Queima seca
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� Preparo de amostras:
� líquidas – secar em estufa, banho-maria e chapa aquecedora;
� com elevado teor de substâncias voláteis – aquecer 
lentamente para fumegar sem pegar fogo, para evitar perdas 
por volatilização;
� ricas em açúcares – adicionar azeite de oliva ou vaselina, 
para evitar perdas por borbulhamento;
� ricas em amido e proteína - calcinação demorada;
� ricas em gorduras - aquecer vagarosamente para evitar 
excesso de chama.
Queima seca
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�Escolha do cadinho:
�custo; estabilidade térmica (trinca e peso constante); interação 
com a amostra (alimento); resistência (ácidos e bases).
�Tipos de cadinho:
� Quartzo: pouco resistente a álcalis, resistência T a 1100 °C, 
limpeza com HCl;
� Porcelana: sensível a álcalis, racha com mudanças bruscas de T, 
resistência T a 1200 °C, limpeza com HCl, custo baixo;
� Aço: amostras grandes, resistente a ácidos e álcalis, limpeza 
mecânica, baixo custo, possibilidade de contaminação (Cr e Ni);
Queima seca
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Queima seca� Quantidade de amostra de 5 a 10 g, depende do teor de cinzas;
� Tempo de incineração muitas horas (3-5h), até obtenção de resíduo 
completamente branco ou cinza;
�Adição de água deionizada, água oxigenada ou ácido nítrico, se 
preciso.
� Temperatura de secagem de 525-600 ° C, dependendo do produto.
� Interferências nos resultados:
�perdas - cinzas são muito leves e podem ser facilmente 
projetadas para fora do cadinho ou elementos que volatilizam 
como Hg e Pb;
�ganhos - cinzas higroscópicas como as de frutas;
�reações entre os metais e os componentes da amostra ou entre 
amostra e material do cadinho.
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Ex: Determinação do resíduo mineral fixo – Cinzas totais
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Ex: Determinação do resíduo mineral fixo – Cinzas totais
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� Normalizado pela AOAC para metais em alguns produtos. 
Consiste na digestão da matéria orgânica, com um ou mais 
ácidos, em altas temperaturas;
� Indicada na preparação da amostra para análise de um 
elemento específico, principalmente elementos traços e de 
metais tóxicos. Os minerais são solubilizados sem volatilização.
� Preparo de amostras:
� ricas em gorduras e açúcares – usar ácido sulfúrico até embeber 
a amostra e uma pequena quantidade de ácido nítrico, com 
aquecimento entre os dois, para evitar perdas por 
borbulhamento.
Queima úmida
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� Ácidos utilizados:
� ácido sulfúrico – não é um oxidante muito forte. O tempo necessário 
pode ser muito longo;
� ácido nítrico – é um bom oxidante. Entretanto, pode evaporar antes do 
final da oxidação. Pode levar a formação de óxidos insolúveis;
� ácido sulfúrico + ácido nítrico – mais utilizada. Aproveita as vantagens 
de cada um dos componentes da mistura;
� ácido perclórico – é um ótimo oxidante. Entretanto, em temperaturas 
elevadas torna-se explosivo. Seu uso requer experiência. 40
Queima seca x queima úmida
Queima seca Queima úmida
Cinza total, elementos químicos em 
maiores quantidades
Determinação de elementos 
específicos - traços
Simples na rotina Menos prática para rotina
Demorada, agentes que podem 
acelerar o processo
Rápida
Sem “brancos “ reagentes “Brancos” para reagentes
Altas temperaturas, reações entre 
metais e componentes da amostra, 
entre componentes da amostra e 
cadinhos, volatilização de elementos
Temperaturas mais baixas, evitam 
perdas por volatilização e outras 
reações
Não envolve reagentes corrosivos Envolve reagentes corrosivos
Menor supervisão Exigem maior supervisão
Muitas amostras ao mesmo tempo, 
amostras grandes
Menos amostras ao mesmo tempo, 
não serve para amostras grandes
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Queima seca e úmida por Microondas 
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Análise elementar
� Espectrofotometria (colorimetria):
�a variação da cor de uma solução, com a concentração do 
componente que se pretende analisar (analito), constitui a 
base da análise colorimétrica;
�a cor se deve a um composto colorido formado mediante a 
adição de um reativo apropriado ou do próprio analito;
�a intensidade da cor da solução sob análise é comparada com 
aquela obtida para quantidades conhecidas do analito 
(padrão), tratadas de forma igual à amostra.
Exemplo: Fe++ (ion ferroso) 
reage com fenantrolina 
(ortofenantrolinas). O complexo 
pode ser lido a 510 nm. 47
� Complexometria (titulação): 
Exemplo: Determinação de Cálcio por titulação com EDTA
- dissolução da cinza seca � adição do indicador eriocromo preto T: 
complexa o Ca da amostra formando cor violeta
- Adição tampão pH 10 = garante a forma correta de dissociação do 
EDTA (bivalente) que reage com o Cálcio;
- Titulação com EDTA = compete com o indicador pelo Ca � quando 
todo Ca foi complexado pelo EDTA o indicador fica azul;
� Padronizar o EDTA com CaCO3;
�simples, barato, confiável;
� complexa todos os íons divalentes.
Análise elementar
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� Emissão de Chamas (Fotometria de chama):
�Este método é utilizado para determinar a concentração dos 
metais alcalinos ou alcalinos terrosos como o sódio, potássio e 
cálcio;
�O espectro emitido por cada metal é diferente, e sua 
intensidade depende da concentração dos átomos em uma 
chama;
�A chama (1700-1900 °C) é uma forma de excitação dos átomos;
�Os átomos emitem luz após passar do estado excitado ao 
fundamental, que é quantificada.
Análise elementar
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BIBLIOGRAFIA
●CASTELLO-BRANCO E. Química dos alimentos: a base da nutrição. São Paulo: 
Editora Varela, 2010.
●CECCHI, Heloisa Máscia. Fundamentos teóricos e práticos em análise de 
alimentos. 2. ed. rev. Campinas, SP: UNICAMP,c2003. 207 p. ISBN 85-268-0641-6.
●DAMODARAN, Srinivasan; PARKIN, Kirk L.; FENNEMA, Owen R. Quimica de 
alimentos de Fennema. 4. ed. Porto Alegre, RS:Artmed, 2010. 900 p. (Biblioteca 
Artmed. Nutrição e técnologia de alimentos). ISBN 9788536322483.
●RIBEIRO, Eliana Paula; SERAVALLI, Elisena A. G. Química de alimentos. 2. ed. rev. 
São Paulo, SP: Instituto Mauá de Tecnologia, Blucher, c2007. xi, 184 p. ISBN 
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