OZNACZANIE POPIOŁU: METODY I PRZYKŁADY - CHEMIA

Określenie popiół jest techniką lub procesu w celu oszacowania całkowitej ilości składników mineralnych, normalnie obecne w próbce żywności. Odpowiada jednej z najważniejszych analiz w badaniach jakości i charakterystyce przemysłu spożywczego.

Popiół jest rozumiany jako nielotne pozostałości otrzymywane podczas spalania żywności. Składają się one głównie z tlenków metali i są bogate w jony metali, które reprezentują składniki mineralne w żywności. W zależności od produktu ilość popiołu wpływa na jego jakość, będąc czynnikiem branym pod uwagę w analizie jakości.

Popiół to nielotne pozostałości nieorganiczne, które pozostają po spaleniu materiału lub żywności.

Oznaczenie zawartości popiołu odbywa się wewnątrz mufli (pieca wysokotemperaturowego), umieszczając próbkę w ogniotrwałych pojemnikach zwanych tyglami. Istnieje wiele materiałów, z których najczęściej używana jest porcelana. Wspomniana zawartość jest wyrażona jako procent w stanie suchym lub mokrym; to znaczy biorąc pod uwagę lub nie wilgotność żywności.

Z drugiej strony, niektóre analizy potwierdzają, że próbka jest przekształcana w popiół metodą mokrą. W ten sposób analizowany jest „popiół lotny”, który na skutek wysokich temperatur mufli wydostaje się z tygla.

Metody oznaczania popiołu

Oznaczanie popiołu odbywa się trzema metodami: suchą, mokrą i plazmową w niskich temperaturach. Każdy z nich ma swoje zalety i wady w porównaniu z innymi; jednak metoda sucha jest zdecydowanie najbardziej znana i intuicyjna: spal próbkę, aż zostanie spalona.

Suchy

Próbka jest przetwarzana zgodnie ze standardową metodą (krajową lub międzynarodową). Waży się go do tygla, który został wcześniej podgrzany i zważony razem z pokrywką, aż jego masa się nie zmieni. Zmniejsza to błąd ważenia spowodowany wilgocią lub nieznacznymi pozostałościami.

Tygiel z próbką w środku umieszcza się następnie w kolbie i pozostawia do ogrzania w temperaturze 500–600 ° C na 12–24 godzin. Tutaj materia organiczna w próbce reaguje z tlenem, przekształcając się w parę wodną, dwutlenek węgla i tlenki azotu, a także inne związki gazowe.

Po upływie określonego czasu tygiel pozostawia się do ostygnięcia i przenosi do eksykatora, aby zapobiec wchłanianiu wilgoci z otoczenia. Po całkowitym ostygnięciu waży się go na wadze, a różnica mas między tyglem a końcową próbką jest równa masie popiołów, czyli M _popiołów .

Zatem procent popiołów wynosi:

% _popiołu = (M _popiołu / M _{sucha próbka} ) 100 (sucha masa)

% _popiołu = (M _popiołu / M _próbka ) 100 (wilgotna masa)

Ten procent w przeliczeniu na suchą masę oznacza, że próbka została odwodniona, zanim jeszcze została zważona do spalenia.

Stłumić. Werneuchen

Wilgoć

Problem z metodą suchą polega na tym, że zużywa dużo energii elektrycznej, ponieważ mufla musi pracować przez cały dzień. Ponadto wysokie temperatury powodują ulatnianie niektórych minerałów, których nie ma w popiele; podobnie jak pierwiastki żelaza, selenu, rtęci, ołowiu, niklu i miedzi.

Z tego powodu, chcąc przeanalizować minerały wymienionych wyżej metali, stosuje się mokrą metodę oznaczania popiołu.

Tym razem próbkę rozpuszcza się w kwasach lub silnych utleniaczach i podgrzewa do strawienia składników organicznych.

W trakcie tego procesu materia organiczna ulega ulotnieniu, nawet gdy piec pracuje w temperaturze nie wyższej niż 350 ºC. Minerały rozpuszczalne w wodzie pozostają w roztworze do późniejszej analizy spektroskopowej (absorpcja i emisja atomowa) lub wolumetrycznej (miareczkowanie strąceniowe lub kompleksowanie z EDTA).

Problem z tą metodą polega na tym, że chociaż jest znacznie szybsza, jest bardziej niebezpieczna ze względu na obchodzenie się z substancjami żrącymi. Bardziej wymagające pod względem wiedzy technicznej.

Plazma w niskich temperaturach

W trzeciej najczęściej używanej metodzie. Próbkę umieszcza się w szklanej komorze, gdzie jest częściowo odwadniana próżniowo. Następnie wstrzykuje się pewną ilość tlenu, który rozkłada się pod działaniem pola elektromagnetycznego, w celu wytworzenia rodników, które gwałtownie utleniają próbkę, jednocześnie odwadniając ją w temperaturze poniżej 150 ºC.

Przykłady

Mąki

Szczególnie interesująca jest zawartość popiołu w mąkach, ponieważ uważa się, że wpływa ona na jakość wypieków. Mąka pszenna z dużą ilością popiołu zdradza, że została zmielona ze zbyt dużą ilością otrębów bogatych w minerały, dlatego należy dopracować jej czystość, a także polepszyć mielenie.

Ten procent popiołów powinien wynosić od 1,5 do 2%. Każda mąka będzie miała własną zawartość popiołu w zależności od terenu, na którym jest zbierana, jego klimatu, nawozów i innych czynników.

Ciasteczka

Zawartość popiołu w herbatnikach zależy od mąki, z której są wykonane. Na przykład te wykonane z mąki bananowej będą miały największą ilość popiołu lub minerałów. Dlatego można oczekiwać, że ciasteczka owocowe będą bogatsze w minerały niż ciastka czekoladowe; a przynajmniej na początku.

Krokiety dla psów i kotów

Psy i koty wymagają, aby zawartość popiołu w krokietach wynosiła co najmniej 2%; w przeciwnym razie będą miały bardzo niską zawartość minerałów. W przypadku karmy dla psów odsetek ten nie powinien przekraczać 6,5%; podczas gdy dla kotów procent popiołu w krokietach nie powinien przekraczać 7,5%.

Gdy w ich krokietach jest bardzo wysoki procent popiołu, psy i koty są narażone na ryzyko rozwoju kamieni nerkowych, podobnie jak nadmiar składników mineralnych osłabia przyswajanie innych niezbędnych dla ich funkcji fizjologicznych.

mięsa

W celu oznaczenia popiołu w mięsie są one najpierw odtłuszczane, ponieważ tłuszcz przeszkadza podczas spalania. W tym celu maceruje się je w apolarnych i lotnych rozpuszczalnikach, aby całkowicie odparowały po umieszczeniu próbki w kolbie.

Zgodnie z tym samym rozumowaniem, mięso o większej zawartości popiołu oznacza, że zawiera więcej składników mineralnych. Ogólnie mięso jest bogate w białko, ale ubogie w minerały, przynajmniej w porównaniu z innymi produktami w koszyku. Spośród mięs najwięcej popiołu zawiera kurczak i kiełbasy.

Owoce

Nektarynki to owoce bogate w popiół lub minerały. Źródło: Pixabay.com

Uważa się, że owoce o stosunkowo wysokiej zawartości popiołu są bogate w minerały. Nie oznacza to jednak, że nie mają one niedoboru innych minerałów, ponieważ każdy metal jest analizowany oddzielnie od popiołu. W ten sposób budowana jest tabela wartości odżywczych, która podkreśla, które minerały składają się na owoce w większej lub mniejszej ilości.

Na przykład nektaryny zawierają dużo popiołu (około 0,54%), podczas gdy gruszki mają niską zawartość popiołu (0,34%). Gruszki mają również niską zawartość wapnia, ale są bogate w potas. Dlatego sam procent popiołu nie jest dobrym wskaźnikiem do określenia wartości odżywczych owocu.

Ktoś z niedoborem potasu lepiej będzie jadł gruszki lub banany, a jeśli ich organizm potrzebuje wapnia, to brzoskwinie będą dla niego lepsze.

Bibliografia

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
Dr D. Julian McClements. (2003). Analiza popiołu i minerałów. Odzyskany z: people.umass.edu
Ismail BP (2017) Określanie zawartości popiołu. W: Podręcznik laboratorium analizy żywności. Seria tekstów dotyczących nauk o żywności. Springer, Cham
Courtney Simons. (29 października 2017). Oznaczanie zawartości popiołu. Zestaw narzędzi do nauki o żywności. Odzyskany z: cwsimons.com
Wikipedia. (2020). Popiół (chemia analityczna). Odzyskane z: en.wikipedia.org
Post gościnny. (8 sierpnia 2017). Oszacowanie zawartości popiołu w żywności. Odzyskany z: Discoverfoodtech.com
Jakość pszenicy i badania węglowodanów. (27 marca 2018). Analiza mąki. Odzyskany z: ndsu.edu
Loza, Angélica, Quispe, Merly, Villanueva, Juan i P. Peláez, Pedro. (2017). Opracowanie funkcjonalnych ciastek z mąki pszennej, mąki bananowej (Musa paradisiaca), sezamu (Sesamum indicum) i stabilności przechowywania. Scientia Agropecuaria, 8 (4), 315–325. dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2017.04.03
Pet Central. (16 czerwca 2017). Znaczenie poziomu popiołu w karmie dla zwierząt. Odzyskany z: petcentral.chewy.com
Farid i Neda. (2014). Ocena i oznaczanie zawartości minerałów w owocach. International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences.

OZNACZANIE POPIOŁU: METODY I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026