DETERMINACIÓ DE CENDRES: MÈTODES I EXEMPLES - QUIMICA - 2025

La determinació de cendres és una tècnica o procés que permet estimar la quantitat total de minerals presents en una mostra normalment d'aliment. Correspon a una de les anàlisis imprescindibles en els estudis de qualitat i caracterització de la indústria alimentària.

S'entén per cendres dels residus no volàtils que s'obtenen a l'incinerar un aliment. Aquestes consten en essència d'òxids metàl·lics i són riques d'ions metàl·lics que representen el contingut mineral dels aliments. Depenent del producte, la quantitat de cendres afecta la qualitat de la mateixa, sent un factor a tenir en compte en les anàlisis de qualitat.

Les cendres representen els residus inorgànics no volàtils que queden després de la incineració d'un material o aliment.

La determinació de l'contingut de cendres es realitza dins d'una mufla (forn d'alta temperatura), col·locant la mostra en uns recipients refractaris coneguts com gresols. N'hi ha de molts materials, sent el més utilitzat el de porcellana. Aquest contingut s'expressa en percentatge amb base seca o humida; és a dir, tenint en compte o no la humitat de l'aliment.

D'altra banda, algunes anàlisis avalen que la mostra sigui transformada en cendres mitjançant un mètode humit. D'aquesta manera, s'analitzen les "cendres volàtils" que, per les altes temperatures de la mufla, acaben escapant de l'gresol.

Mètodes de determinació de les cendres

La determinació de les cendres es porta a terme seguint tres mètodes: sec, humit i plasma a baixes temperatures. Cadascun d'ells té els seus avantatges i desavantatges enfront dels altres; però, el mètode sec és de llarg el més conegut i intuïtiu: incinerar la mostra fins chamuscarla.

sec

La mostra es processa d'acord a el mètode estàndard (nacional o internacional). Es pesa dins d'un gresol que s'ha escalfat i pesat prèviament juntament amb la seva tapa, fins que la seva massa no variï. Així es redueix l'error de la pesada a causa de la humitat o residus inapreciables.

El gresol, amb la mostra al seu interior, es col·loca després a la mufla i es deixa escalfant a una temperatura de 500 a 600 ºC per espai de 12-24 hores. Aquí la matèria orgànica de la mostra reacciona amb l'oxigen per convertir-se en vapor d'aigua, diòxid de carboni i òxids de nitrogen, a més d'altres compostos gasosos.

Transcorregut el temps estipulat, es deixa refredant el gresol i es trasllada a un dessecador per evitar que absorbeixi la humitat de l'ambient. Un cop s'hagi refredat completament, es pesa en la balança i la diferència de masses entre el gresol i la mostra a el final és igual a la massa de les cendres, M _cendres.

Així, el percentatge de cendres ve a ser:

% _Cendres = (M _cendres / M _{mostra seca}) · 100 (base seca)

% _Cendres = (M _cendres / M _mostra) · 100 (base humida)

Aquest percentatge amb base seca vol dir que la mostra es va deshidratar abans inclusivament de pesar-per a la seva incineració.

Mufla. Werneuchen

humit

El problema de l'mètode sec és que consumeix molta electricitat, ja que la mufla ha d'estar funcionant durant un dia sencer. Així mateix, les elevades temperatures volatilitzen alguns minerals que no es troben a les cendres; com aquells dels elements ferro, seleni, mercuri, plom, níquel i coure.

Per aquesta raó, quan es vol analitzar els minerals dels metalls citats a dalt, es recorre a l'mètode humit de determinació de cendres.

Aquesta vegada, la mostra es dissol en àcids o agents oxidants forts, i s'escalfa fins que es digereixin els seus components orgànics.

En el procés la matèria orgànica acaba volatilitzada, tot i que el forn treballa a temperatures no superiors als 350 ºC. Els minerals solubles en aigua romanen en solució per a posteriors anàlisis espectroscòpiques (absorció i emissió atòmica) o volumètrics (titulacions per precipitació o acomplexament amb EDTA).

El problema d'aquest mètode és que, si bé és molt més ràpid, és més perillós pel maneig de substàncies corrosives. A més més desafiant en termes de perícia tècnica.

Plasma a baixes temperatures

En el tercer mètode més utilitzat. La mostra es col·loca en una càmera de vidre, on es deshidrata parcialment per acció de l'buit. Després, s'injecta un volum d'oxigen, el qual es descompon per acció d'un camp electromagnètic, per a generar radicals que oxiden violentament la mostra, mentre que alhora es deshidrata a una temperatura inferior als 150 ºC.

exemples

farines

El contingut de cendres en les farines és d'especial d'interès perquè es creu que afecta la qualitat de les seves forn. Una farina de blat amb moltes cendres revela que s'ha mòlt amb massa salvat ric en minerals, i que per tant cal refinar la seva puresa, així com millorar la seva mòlta.

Aquest percentatge de cendres ha d'oscil·lar entre el 1,5 i 2%. Cada farina tindrà el seu propi contingut de cendres en funció de el terreny on es cull, del seu clima, dels fertilitzants, i d'altres factors.

galetes

El contingut de cendres en les galetes està subjecte a la farina amb que s'elaborin. Per exemple, aquelles elaborades a partir de farina de banana presentaran la major quantitat de cendres o minerals. Per tant, pot esperar-se que les galetes fruiters siguin més riques en minerals que les de xocolata; o al menys al principi.

Croquetes per a gossos i gats

Els gossos i els gats necessiten que el contingut de cendres de les seves croquetes sigui a el menys de el 2%; en cas contrari, seran molt baixes en minerals. Per el menjar de gossos, aquest percentatge no ha de sobrepassar el 6,5%; mentre que per als gats, el percentatge de cendres de les seves croquetes no ha de ser superior a l'7,5%.

Quan els seus croquetes tenen percentatges molt alts de cendres, els gossos i gats corren el risc de desenvolupar càlculs renals, a l'igual que l'excés de minerals perjudica l'assimilació d'altres essencials per a les seves funcions fisiològiques.

carns

Per a la determinació de cendres en les carns primer se'ls desgrasan, ja que el greix interfereix durant la incineració. Per a això, se'ls maceren en solvents apolars i volàtils, de manera que s'evaporin per complet quan es col·loqui la mostra dins de la mufla.

Seguint el mateix raonament, una carn amb més cendres significa que el seu contingut de minerals és més gran. En general, les carns són riques en proteïnes, però pobres en minerals, al menys quan se'ls compara amb altres productes de la cistella alimentària. De les carns, el pollastre i les salsitxes són els que contenen més cendres.

fruites

Les nectarines són fruits rics en cendres o minerals. Font: Pixabay.com

Les fruites amb un alt i relatiu contingut de cendres es diuen que són riques en minerals. No obstant això, això no implica que no siguin deficients en altres minerals, ja que de les seves cendres s'analitza cada metall per separat. D'aquesta manera, es construeix una taula nutricional en on es destaquen quins minerals componen la fruita en major o menor abundància.

Per exemple, la nectarina conté moltes cendres (al voltant de 0,54%), mentre que les peres són baixes en cendres (0,34%). Les peres així mateix són pobres en calci, però riques en potassi. És per això que el percentatge de cendres per si sol no és un bon indicador per determinar què tan nutritiva és una fruita.

Algú amb dèficit de potassi li convindria menjar peres o bananes, mentre que si el seu organisme demanda calci, llavors li vindrà millor consumir préssecs.

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. Dr. Julian McClements. (2003). Analysis of Ash and Minerals. Recuperat de: people.umass.edu
3. Ismail BP (2017) Ash Content Determination. In: Food Analysis Laboratory Manual. Food Science Text Series. Springer, Cham
4. Courtney Simons. (29 d'octubre del 2017). Determination of Ash Content. Food Science Toolbox. Recuperat de: cwsimons.com
5. Wikipedia. (2020). Ash (analytical chemistry). Recuperat de: en.wikipedia.org
6. Guest Post. (08 d'agost del 2017). Estimation of Ash Content in Food. Recuperat de: discoverfoodtech.com
7. Wheat Quality & Carbohydrate Research. (27 de març del 2018). Flour Analysis. Recuperat de: ndsu.edu
8. Loza, Angèlica, Quispe, Merly, Villanueva, Joan, & P. ​​Peláez, Pere. (2017). Development of functional galetes with wheat flour, banana flour (Musa paradisiaca), sesame seeds (sèsam) and storage stability. Scientia Agropecuària, 8 (4), 315-325. dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2017.04.03
9. Pet Central. (16 de juny del 2017). The Importance of Ash Level in Pet Food. Recuperat de: petcentral.chewy.com
10. Farid and Neda. (2014). Evaluation and Determination of Minerals Content in Fruits. nternational Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences.