BROMATO I - Cinzas

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CINZAS (minerais) NOS ALIMENTOS
INTRODUÇÃO
Cinzas de um alimento é o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica, que é transformada em CO2, H2O e NO2;
Constituição das cinzas: 
 quantidades: K, Na, Ca e Mg;
 quantidades: Al,Fe, Cu,Mn e Zn;
Traços: Ar, I, F e outros elementos;
A cinza obtida não tem necessariamente a mesma composição que a matéria mineral presente originalmente no alimento, pois pode haver perda por volatização ou alguma interação entre os constituintes da amostra; 
Os elementos minerais se apresentam na cinza sob a forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos, dependendo das condições de incineração e da composição do alimento. Algumas mudanças podem ocorrer, como a transformação de oxalatos de cálcio em carbonatos, ou até em óxidos; 
Os minerais perdidos por volatização:
Carbonato do potássio: 900 ºC;
Carbonato de sódio: 900ºC;
Hg: 100 – 500ºC;
Cd: > 450ºC;
Zn e Pb: 300 – 1000 ºC;
INTRODUÇÃO
A composição da cinza vai depender da natureza e do método de determinação utilizado:
Ca: concentração: produtos lácteos, cereais, nozes, alguns peixes e certos vegetais;
Ca: todos os alimentos, exceto açúcar, amido e óleo;
 
 
P : produtos lácteos, grão, nozes, carnes, peixes, aves, ovos e legumes;
Fe : grãos, farinhas, produtos farináceos, cereais assados e cozidos, nozes, carnes, aves, frutos do mar, peixes, ovos e legumes; 
Fe : produtos lácteo, fruta e vegetais;
Na: sal é a principal fonte, em quantidade média em produtos lácteos, frutas, cereais, nozes, carnes, 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: alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais;
Co: vegetais e frutas;
Zn: frutos do mar em pequena quantidade na maioria dos alimentos;
 Ex. conteúdo de cinzas totais varia da seguinte forma nos principais alimentos: 
Cereais: 0,3 – 3,3%;
Produtos lácteos: 0,7 – 6,0%
Peixes e produtos marinhos: 1,2 – 3,9%;
Frutas frescas: 0,3 – 2,1%;
Vegetais frescos: 0,4 – 2,1%
Carnes e produtos cárneos: 0,5 – 6,7%;
Aves: 1 – 1,2%;
Nozes: 1,7 – 3,6%
Óleos e gorduras: 0 (óleos e gorduras vegetais), 2,5% (manteiga e margarina);
Leguminosas: 2,2 – 4%;
Açúcares e xaropes: 0 – 1,2%
Fe: grãos, farinhas, produtos farináceos, cereais assados e cozidos nozes, carnes, aves, frutos do mar, peixes, ovos e legumes;
 P: produtos lácteos, grãos, nozes, carnes, peixes, aves, ovos e legumes;
importância
Os constituintes minerais nos alimentos pode ser divididos em duas classes:
Determinação de cinzas
(total, solúvel e insolúvel)
Determinação dos componentes individuais da cinza
Determinação de cinzas
(total, solúvel e insolúvel)
 Quantifica o teor de todos os minerais presentes na amostra;
Verificar o índice de refinação para açúcares e farinhas; 
Nos açúcares, uma cinza muito alta dificultará a cristalização e a descolorização. 
Na farinha, a quantidade de cinzas influirá na extração.
b) Níveis adequados de cinzas totais são um indicativo das propriedades funcionais de alguns produtos alimentícios. Ex. gelatina;
Em geléias de frutas e doces em massa, a cinza é determinada para estimar o conteúdo de frutas;
c) É um parâmetro útil para a verificação do valor nutricional de alguns alimentos e rações. Alto nível de cinzas insolúveis em ácido indica presença de areia.
COMPONENTES INDIVIDUAIS DA CINZA
Determina quais minerais estão presentes na amostra;
Separação dos componentes minerais. Ex: ferro, sódio, potássio, etc...
a) Indispensáveis para o metabolismo normal e geralmente constituem os elementos da dieta essencial (K, Na, Fe);
b)Não tem nenhuma função conhecida ou até podem ser prejudiciais à saúde; 
Uso de agrotóxicos; 
Resíduos industriais; 
Resíduos metálicos (Pb e Hg); 
Ácido ascórbico (vit. C) e a estabilidade de sucos de frutas são afetadas por Cu;
Alguns minerais podem aumentar ou impedir a fermentação de produtos fermentados;
Há outros 3 tipos de classes de cinzas importantes para a caracterização da pureza e a verificação da adulteração de amostras:
1) Cinza solúvel e insolúvel em água: bastante utilizado para a determinação da quantidade de frutas em geléias e conservas;
2) Alcalinidade da cinza: as cinzas de frutas e vegetais são alcalinas, enquanto as de produtos cárneos e de certos cereais são ácidas. A alcalinidade das cinzas deve-se à presença de sais de ácidos fracos, como o cítrico, o tartárico e o málico, que na incineração são convertidos nos carbonatos correspondentes. Essa técnica é utilizada para verificar adulteração em alimentos de origem vegetal ou animal;
3) Cinza insolúvel em ácido: essa determinação é importante para a verificação da adição de matéria mineral a alimentos, como sujeira e areia em temperos, talco em confeitos e sujeira em frutas;
MATERIAL E MÉTODOS DE ANÁLISE
Cinzas Totais
Cinzas Secas
Cinzas Úmidas
Peso das amostras variam com o conteúdo de cinzas dos produtos:
Cereais, queijos e leite (3-5g);
Açúcar, carnes, legumes e vinhos (5-10 g);
Sucos, frutas frescas, frutas enlatadas (25 g);
Geléias, xaropes, doces em massa (10 g);
CINZA SECA
Amostras líquidas ou úmidas devem ser secas em estufa antes da determinação das cinzas;
CINZA SECA
Produtos que contêm grande quantidade de matéria volátil, (condimentos) devem ser aquecidos vagarosamente de maneira que comecem a fumegar sem pegar fogo;
CINZA SECA
Produtos ricos em gordura também devem ser aquecidos cuidadosamente (baixa temperatura), para evitar excesso de chama, que poderia causar perdas por arraste; Manteiga (depois de seca, extrair a gordura com solventes orgânicos antes de incinerar);
CINZA SECA
Em queijos gordurosos, adicionar uma pequena quantidade de algodão absorvente (com quantidade de cinza conhecida) e incinerar cuidadosamente, para evitar respingos fora do cadinho;
CINZA SECA
Produtos açucarados tendem a formar espuma na determinação de cinzas. Isso pode ser evitado adicionando-se vaselina ou azeite de oliva em pequena quantidade, pois esses produtos possuem 0% de cinzas;
CINZA SECA
CINZA SECA
Recomenda-se que açúcares e produtos açucarados (formam espuma) sejam secos a 100 ºC, em banho-maria ou em estufa. Depois deve-se adicionar pequenas gotas de azeite puro ou vaselina (0 % de cinzas) para então o produto ser aquecido vagarosamente;
CINZA SECA
Tipos de cadinhos:
Quartzo: Pouco resistente a álcalis. Estável a altas temperaturas (até 1.100 ºC), pode ser lavado com HCL diluído e aquecido;
CINZA SECA
Vycor: vidro especial, tratado para remover praticamente todos os constituintes, exceto a sílica. Pode ser utilizado em T ºC acima de 900ºC e é resistente maioria dos compostos químicos, inclusive a ácidos;
CINZA SECA
Porcelana: Resistência à temperatura é ainda maior (1.200 ºC). Pode ser limpo com HCL diluído. É bastante utilizado por manter seu peso constante e pelo baixo preço. É susceptível a álcalis e pode rachar com mudanças bruscas de temperatura;
CINZA SECA
Aço: é utilizado para amostras grandes. Tem vantagem de baixo preço e alta resistência a ácidos e álcalis. É limpo mecanicamente, com areia ou esponja de aço;
CINZA SECA
Platina: é o melhor de todos, mas é muito caro. Tem alta resistência ao calor (1.773 ºC), boa condutividade térmica e é quimicamente inerte. Pode ser limpo por fervura em água ou ácidos;
CINZA SECA
Liga ouro-platina (90:10): muito caro e resistente somente até 1.100ºC, resistente a ácido fosfórico e a fusão alcalina;
CINZA SECA
Temperaturasde incineração
Alimentos
TEMPO
500°C
MANTEIGA
AMOSTRACOMPLETAMENTE BRANCA OU CINZA, E PESO CONSTANTE
525 °C
MAIORIADOS ALIMENTOS
AMOSTRACOMPLETAMENTE BRANCA OU CINZA, E PESO CONSTANTE
550 °C
CEREAIS, LÁCTEOS,PEIXE, TEMPEROS, CONDIMENTOS E VINHOS
AMOSTRACOMPLETAMENTE BRANCA OU CINZA, E
PESO CONSTANTE
600 °C
GRÃOSE RAÇÃO ANIMAL
2 HORAS
CUIDADOS COM A PESAGEM DAS CINZAS:
É leve e pode voar facilmente;
Pode-se cobrir o cadinho com um vidro de relógio, mesmo quando estiver no dessecador;
Cinzas higroscópicas: pesar o mais rápido possível num frasco com tampa. Ex.: frutas contém carbonato de potássio e absorve água facilmente;
CINZA SECA
CINZAS ÚMIDAS
Recebe esse nome por que utiliza ácidos para digerir a matéria orgânica, até restar somente os minerais;
É utilizada na determinação de elementos em traços, que podem ser perdidos na cinza seca, e também de metais tóxicos;
ÁCIDO SULFÚRICO
ÁCIDO NÍTRICO
ÁCIDO PERCLÓRICO
(HNO3-HClO4 ),
MISTURAS
Fraco, processo acelera adicionando um sal (sulfato de potássio)
Bom. Pode evaporar antes da oxidação completa da amostra podendo formar óxidos insolúveis
Mais usado. A proporção de ácidos depende do tipo da amostra. Pode explodir durante o processo 
DIFERENÇAS ENTRE OMÉTODO DE CINZAS SECAS E ÚMIDAS
SECA
ÚMIDA
Técnicasimples e útil
Usadana composição individual da cinza
Mais comum para cinzas totais
Mais rápida
Altas temperaturas
Baixas temperaturas
Maior volatilização
Baixa volatilização
Mais sensíveis a amostras naturais
Usa reagentes muito corrosivos
Amostras grandes
Amostras pequenas
PROCEDIMENTOS DE ANÁLISE DE CINZAS SECAS
Identificar os cadinhos com lápis preto, e levá-los em estufa à 105 °C por no mínimo 2 horas. 
Pesar em balança analítica, e anotar o valor dos cadinho vazios previamente secos, mantidos em dessecador;
Pesar e anotar o exato valor entre 3 e 5 g de amostra;
Levá-los em mufla para incineração da matéria orgânica; 
A mufla deve permanecer com a porta semi-aberta até atingir a temperatura de 400 °C (durante esse período ir aumentando a temperatura do equipamento de 50 em 50 °C); 
Quando a temperatura atingir 400 °C fechar a porta da mufla e, elevar a temperatura para 600 °C por 2 horas;
Após o período de 2 horas, desligar e manter fechada a porta da mufla e deixar a temperatura diminuir até 200 °C. (Caso não dê tempo de terminar a prática no dia, deixar as amostras no equipamento, e no dia seguinte ligar a mufla até atingir os 200 ° C) novamente;
Retirar os cadinhos com pinça e colocá-los imediatamente em dessecador durante 1 hora ou até esfriarem completamente;
Com a pinça, retirar os cadinhos do dessecador, pesar e anotar o valor de cada amostra;
Cálculo: 
Peso cadinho com as cinzas – peso cadinho vazio) x 100 = % cinzas
 Peso da amostra
Referência: AMERICAN ASSOCIATION OF CEREAL CHEMISTRY. Approved Methods of the American Association of Cereal Chemists. 10th ed. Minnesota: USA, 2003