Aula - Determinação de cinzas e conteúdo mineral em alimentos - 2020

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Determinação de Cinzas em Alimentos
Profa Ma. Jéssica Laira Ulian C. de Sant´Anna
O que é cinza?
O que é cinza no alimento?
Definição: refere-se ao resíduo inorgânico remanescente após a
completa destruição da matriz orgânica do alimento
alimentos
incineração
CO2
H2O
NO2
Ex: KCO3 e NaCO3 volatilizam a 900oC
Altas quantidades
Pequenas quantidades
traços
Potássio
Sódio Cálcio
Magnésio
Alumínio
Ferro Cobre Manganês Zinco
Iodo
Flúor
outros
A cinza obtida não é necessariamente da mesma composição que a matéria mineral original do alimento porque pode haver perdas por volatilização
Na forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos
Dependente das condições de incineração e da composição do alimento
Matéria Inorgânica
Matéria Orgânica
Matéria
Orgânica
Matéria Inorgânica
Exemplos quantitativos e qualitativos das cinzas em alimentos
Ca
P
Fe
Na
S
Zn
Cinzas ricas em:	Laticínios, nozes, cereais, peixes
Laticínios, carnes, cereais, ovos, peixes,leguminosas
Grãos, frutos do mar, cereais, peixes, ovos e leguminosas
Sal, laticínios, frutas, cereais
Alimentos ricos em proteínas
Frutos do mar
Exemplos do teor de cinzas de alguns alimentos
Cereais  0.3 a 3.3%
Laticínios  0.7 a 6.0%
Peixes  1.2 a 3.9%
Frutas  0.3 a 2.1%
Nozes  1.7 a 3.6%
Óleos  0%
Açúcares  0 a 1.2%
Cinzas
Podem	ser	quantificados/estimados através da determinação de:
Conteúdo de cinzas
É a medida da quantidade “total” de minerais presentes no alimento.
Conteúdo de minerais
É a quantidade de componentes específicos da matéria mineral de um alimento; por exemplo: Na, Ca, Fe, etc.
IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE
1 - Para calcular o valor nutricional e compor a Informação Nutricional nos rótulos dos produtos alimentícios;
COMPOSIÇÃO NUTRICIONAL
	Nutrientes1	g/100g
	Umidade	5.25  0.10
	Proteína (Nx6.25)	40.58  0.83
	Lipidios	22.80 1.04
	Cinzas	5.03  0.09
	Carboidratos2	26,34
	Fibras totais	9,60
	Energia (kcal)	472,88
1Valores expressos como media  DP
2Valor obtido por diferença
IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE
2 - Usado como índice de refinação de açúcares e farinhas
Altos teores de cinza dificultam a cristalização e
a descolorização do açúcar.
Índice de refinação para açúcares e farinhas
PORTARIA Nº 354, DE 18 DE JULHO DE 1996 O Diretor do Departamento Técnico Normativo da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde, no uso de suas atribuições legais e, considerando:
……..
- Farinha de trigo Especial ou de Primeira: obtida a partir do cereal limpo, desgerminado
com teor máximo de cinzas de 0,65% na base seca. 98% do produto deverá passar através de peneira com abertura de malha de 250 µm. 4.1.3. Farinha de trigo comum; obtida a partir
do cereal limpo, desgerminado com teor de cinzas entre 0,66% e 1,35% na base seca. 98% do produto deverá passar através de peneira com abertura de malha de 250 µm.
IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE
3 - Indicativo de pureza e de adulteração 
4 - Detecção	 de componentes prejudiciais à saúde
Exemplo: areia, talco ou sujeiras em condimentos; conteúdo de frutas em geleias e doces de frutas
Exemplo: Pb e Hg.
A análise de cinzas fornece informações prévias sobre o valor nutricional do alimento, em relação ao seu conteúdo em minerais e é o primeiro passo para análises subsequentes de caracterização destes minerais
O conteúdo de cinzas dos alimentos de origem animal normalmente é constante, já alimentos de origem vegetal tem conteúdo de cinza bastante variado
Para um melhor preparo de cinzas convém triturar o alimento antes
ANÁLISES DE MINERAIS EM ALIMENTOS
Pode-se determinar:
Resíduo mineral fixo ou cinzas: totais, solúvel e insolúvel em água, insolúvel em ácido e alcalinidade das cinzas;
Determinação	dos	componentes	individuais	da
cinza (analise elementar).
CINZAS TOTAIS OU RESÍDUO MINERAL FIXO
Preparação das amostras
Sólidos-finamente moídos.
Amostras líquidas ou com alto teor de umidade
– pré-secagem
Amostras muito gordurosas - sugere-se extração parcial dos lipídios.
Alimentos ricos em compostos voláteis – iniciar
lentamente para evitar a formação de chama
Produtos açucarados - aquecer inicialmente a 100ºC e pingar algumas gotas de azeite de oliva ou vaselina para evitar a formação de espuma
É o procedimento mais utilizado. Emprega o uso de fornos do tipo mufla, operando em temperaturas na faixa de 500-600oC
Pesar  5g de amostra em cadinho de platina ou porcelana
Carbonizar a amostra
Previamente incinerado, esfriado e tarado
Levar à MUFLA inicialmente a temperatura mais baixa e depois a 500-600oC
Tempo = suficiente para o material ficar branco
Retirar da mufla levar ao dessecador
até atingir a temperatura ambiente
Pesar novamente cada cadinho
Cuidado!!! Leve
Alguns tipos de cinzas são muito higroscópicas
500oC manteiga
525oC frutas, carnes, açúcares e vegetais
550oC cereais, laticínios
exceto manteiga, peixes e
vinho
600oC grãos e ração (2h)
Cinza seca
Aplicação
Determinação do resíduo mineral fixo;
Na	determinação	de	cinza	solúvel	em	água, insolúvel em água e insolúvel em ácido;
Como	preparo	da	amostra	para	análise elementar de minerais.
Cinza seca
Modelos de muflas
Fonte: https://blog.maxieduca.com.br/
14
Tipos de cadinhos = depende do tipo de alimento e de análise
Quartzo	=	estável	a	1.100ºC;	pouco	resistente	à
álcalis;
Vidro especial (Vycor) com alta proporção de sílica = estável à 900ºC, não resistente à álcalis;
Porcelana	=	estável	a	1.200ºC,	não	resistente	à álcalis e pode rachar com choque térmico;
Aço = alta resistência a álcalis e ácidos;
Cinza seca
Cadinho de Quartzo
Cadinho Vycor
Cadinho Porcelana
Cadinho de Aço
Tipos de cadinhos = depende do tipo de alimento e de análise
Platina = Estável a 1.773ºC, altamente resistente;
Liga ouro-platina (90:10) = resistente até 1.100ºC, resistente aos álcalis e ácidos.
Fibra de quartzo = descartáveis, inquebráveis, suportam temperaturas até 1.000 ºC, porosos, permitem circulação de ar; análises mais rápidas.
Cinza seca
Cadinho de Platina
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.
Cinza seca
Desvantagens
Demorado (12-24h) → exceção grãos;
Alto custo operacional → mufla exige elevado consumo de energia;
Emprego de temperaturas elevadas → volatilização de alguns minerais (Pb, Hg) e/ou interação com o cadinho;
Manuseio cuidadoso → leveza das cinzas e
higroscopicidade.
Cinza seca
Determinação	de	cinza	solúvel	e	insolúvel em água a partir de cinza seca
Adiciona-se 25mL de água ao cadinho com a cinza seca; aquecer até começar a ferver; filtrar e lavar com água quente; carbonizar o papel filtro com o resíduo e pesar. A cinza pesada é a insolúvel.
A cinza solúvel será a diferença entre a total e a insolúvel.
Cinza seca
Determinação	de	alcalinidade	das	cinzas	a partir de cinza seca
Adiciona-se HCl 0,1M (ou H2SO4) e água quente; aquece em banho-maria. Deixa esfriar, adiciona indicador (alaranjado de metila) e titula o excesso do ácido com NaOH 0,1M. Calcula-se a alcalinidade como o número de mL do ácido 0,1M requerido para neutralizar a cinza em 100g de amostra.
Aplicação: verificar adulteração em alimentos de origem animal (relativamente ácidas) e vegetal (alcalinas).
Cinza seca
Determinação de cinza insolúvel em ácido a partir de cinza seca
Adiciona-se 25mL de HCl 10% no cadinho com a cinza seca, aquecer (cerca de 5 minutos), filtrar, incinerar o papel filtro e pesar.
Aplicação: determina areia em temperos, talco em confeitos e sujeira em frutas
Cinza seca
Adequado para alimentos com alto teor de gordura. Emprega ácidos concentrados em alta temperatura para provocar a destruição da matriz orgânica. É utilizada na determinaçãode elementos traço que podem ser perdidos na cinza seca
Matéria Inorgânica
Matéria
Orgânica
Digestão
ácida
Decomposição da matéria orgânica
Análise individual de cada mineral
Ácido perclórico
Ácido sulfúrico Ácido nítrico
Utilizam-se misturas
Sob controle rigoroso de temperatura (150-350oC)

Cinza úmida
Aplicações
Adequado	para	alimentos	com	alto	teor	de
gordura.
Utilizado na determinação de elementos traço que podem ser perdidos na cinza seca e de metais pesados.
Cinza úmida
Vantagens
Melhor para composição individual de cinza;
Emprego	de	baixas	temperaturas,	evitando perdas de minerais por volatilização;
Decomposição rápida;
Menos sensível relação à natureza da com amostra.
Cinza úmida
Desvantagens
Emprega reagentes corrosivos;
Não é prático para rotina;
Exige maior supervisão;
Número limitado de amostras;
Necessita de análise em branco;
Ácidos e matéria orgânica rica em gorduras formam elementos/substâncias explosivos e inflamáveis.
Cinza úmida
CINZA SECA
CINZA ÚMIDA
x
Usada para análises quantitativas (rotina)
Pode	ocasionar	a	perda	de	elementos voláteis da amostra (Ex: Fe, Ni, P, Zn).
Usada para análises qualitativas
Usa altas temperaturas/longo
tempo
Baixas temperaturas/ tempo
reduzido
Muito prático e permite o preparo de várias amostras simultaneamente
Não é prático
Serve para amostras grandes
Não se aplica a amostras grandes
Não usa reagentes químicos
Utiliza reagentes altamente corrosivos
Procedimento
A amostra é colocada em uma câmara de vidro no qual é feito vácuo.
Uma pequena quantidade de oxigênio é bombeada para o recipiente e procede-se a quebra a oxigênio nascente (O2 → 2O.) pela aplicação de um campo eletromagnético na frequência de rádio.
A matéria orgânica é rapidamente oxidada pelo oxigênio nascente e a umidade é evaporada devido a temperatura (<150°C).
Melhor método para preservar o material volátil da amostra. Emprega sofisticados equipamentos que permitem a geração de plasma de oxigênio, material altamente oxidante capaz de destruir toda a matriz orgânica do alimento
Cinza a baixa temperatura
Vantagens
Menores	perdas	por	volatilização,	em	especial na determinação de elementos traço.
Desvantagens
Equipamento relativamente caro.
Pequena	número	de	amostras	analisadas	por vez.
Após o preparo de cinzas úmidas, estas podem ser utilizadas para análises que visem determinar o conteúdo de minerais específicos
Para análises de minerais que normalmente ocorrem em grande quantidade nos alimentos (Ca, K, Na) é
comum	o
volumetria
emprego	de	técnicas	de (método		mais	barato		e
rápido).		Para	análises	de que	ocorrem	em
elementos pequenas
quantidades (Se, Ni, Zn) empregam-se métodos instrumentais mais sensíveis (espectrometria de absorção atômica)
DETERMINAÇÃO	DE	CONTEÚDO	DE
MINERAL ESPECÍFICO
Métodos empregados
Análise gravimétrica
Métodos colorimétricos
Volumetria
Espectroscopia atômica
DETERMINAÇÃO	DE	CONTEÚDO	DE
MINERAL ESPECÍFICO
Análise gravimétrica
Considerações
O 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.
Recomendado para elementos presentes em concentrações macro.
Exemplo: determinação do teor de cloretos empregando nitrato de prata
DETERMINAÇÃO DE CONTEÚDO DE MINERAL ESPECÍFICO
Métodos colorimétricos
Considerações
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 espectrofotômetro.
Exemplo: determinação de fósforo empregando vanado-molibdato de amônio.
DETERMINAÇÃO DE CONTEÚDO DE MINERAL ESPECÍFICO
Volumetria
De complexação
Complexiometria:	Soluções	de	EDTA	dissódico
formam complexos com minerais, como cálcio.
De oxi-redução
Reações	de	oxi-redução:	determinação de Fe empregando permanganato de potássio.
De precipitação
Por precipitação (Método de Mohr): detecção de
cloretos por titulação com nitrato de prata.
DETERMINAÇÃO	DE	CONTEÚDO	DE
MINERAL ESPECÍFICO
Eletrodos seletivos
Princípio	de	funcionamento	semelhante	ao	dos eletrodos de pH;
São	sensíveis	a	um	dado	íon	e	podem determinar, em solução, K, Na, Li, Ca.
O	equipamento	é	composto	por	dois	eletrodos
mergulhados na solução
contendo amostra: eletrodo específico e eletrodo de referência
DETERMINAÇÃO	DE	CONTEÚDO	DE
MINERAL ESPECÍFICO
Espectroscopia atômica
Princípio
A	mudança
transição	eletrônica	entre	dois	níveis
de	energia	associada	com	a
de
energia para o elemento analisado é relacionada com o comprimento de onda da radiação absorvida (absorção atômica) ou emitida (espectroscopia de emissão). Como cada elemento tem uma única estrutura eletrônica este absorverá ou emitirá radiação a um comprimento de onda específico.
DETERMINAÇÃO	DE	CONTEÚDO	DE
MINERAL ESPECÍFICO
Espectroscopia atômica
Princípio
Os elementos são identificados pelos seus espectros: tipo de mineral (posição dos picos) e concentração do mineral (intensidade da linha do espectro em relação ao padrão)
Aplicação
Análise de elementos em nível traço.
BIBLIOGRAFIAS
CARVALHO, H. H. et al.	Alimentos: métodos físicos e químicos
de análise.	Porto Alegre: UFRGS, 2002.
CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 2 ed. Campinas: UNICAMP, 2003.
INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas analíticas. Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. v. 1, 3 ed. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 1985.
GOMES, J. C.; OLIVEIRA, G. F. Análises físico-químicas de alimentos. Viçosa: UFV, 2011.
SILVA,	D.	J.; QUEIROZ, A.	C.	Análise	de	alimentos: métodos
químicos e biológicos. Viçosa: UFV, 2009.
Sites
	http://people.umass.edu/~mcclemen/581Ash&Minerals.html