DETERMINAZIONE DELLE CENERI: METODI ED ESEMPI - CHIMICA - 2024

La determinazione delle ceneri è una tecnica o un processo per stimare la quantità totale di minerali normalmente presenti in un campione di cibo. Corrisponde a una delle analisi essenziali negli studi di qualità e caratterizzazione dell'industria alimentare.

La cenere è intesa come i residui non volatili che si ottengono durante l'incenerimento degli alimenti. Sono costituiti essenzialmente da ossidi metallici e sono ricchi di ioni metallici che rappresentano il contenuto minerale del cibo. A seconda del prodotto, la quantità di ceneri influisce sulla sua qualità, essendo un fattore da tenere in considerazione nell'analisi della qualità.

Le ceneri rappresentano i residui inorganici non volatili che rimangono dopo l'incenerimento di un materiale o di un alimento.

La determinazione del contenuto di ceneri viene effettuata all'interno di una muffola (forno ad alta temperatura), ponendo il campione in contenitori refrattari detti crogioli. Ci sono molti materiali, il più utilizzato è la porcellana. Detto contenuto è espresso in percentuale su base secca o umida; cioè tenendo conto o meno dell'umidità del cibo.

D'altra parte, alcune analisi supportano che il campione viene trasformato in cenere con un metodo a umido. In questo modo si analizza la “cenere volante” che, a causa delle alte temperature della muffola, finisce per fuoriuscire dal crogiolo.

Metodi di determinazione delle ceneri

La determinazione della cenere viene effettuata utilizzando tre metodi: secco, umido e plasma a basse temperature. Ciascuno di essi ha i suoi vantaggi e svantaggi rispetto agli altri; tuttavia, il metodo a secco è di gran lunga il più familiare e intuitivo: incenerire il campione fino a quando non viene bruciato.

Asciutto

Il campione viene processato secondo il metodo standard (nazionale o internazionale). Viene pesato in un crogiolo che è stato precedentemente riscaldato e pesato insieme al suo coperchio, fino a quando la sua massa non varia. Ciò riduce l'errore di pesatura dovuto all'umidità o ai residui trascurabili.

Il crogiolo, con il campione all'interno, viene quindi posto nel pallone e lasciato riscaldare a una temperatura compresa tra 500 e 600 ºC per 12-24 ore. Qui la materia organica nel campione reagisce con l'ossigeno per diventare vapore acqueo, anidride carbonica e ossidi di azoto, nonché altri composti gassosi.

Trascorso il tempo stabilito, il crogiolo viene lasciato raffreddare e trasferito in un essiccatore per evitare che assorba umidità dall'ambiente. Una volta che si è completamente raffreddato, viene pesato sulla bilancia e la differenza di masse tra il crogiolo e il campione alla fine è pari alla massa delle ceneri, M _ceneri .

Pertanto, la percentuale di ceneri è:

% _ceneri = (M _ceneri / M _{campione secco} ) 100 (base secca)

% _ceneri = (M _ceneri / M _campione ) 100 (base umida)

Questa percentuale su base secca significa che il campione è stato disidratato prima ancora di essere pesato per l'incenerimento.

Muffola. Werneuchen

Umido

Il problema con il metodo a secco è che consuma molta elettricità, poiché la muffola deve essere in funzione per un'intera giornata. Inoltre, le alte temperature volatilizzano alcuni minerali che non si trovano nella cenere; come quelli degli elementi ferro, selenio, mercurio, piombo, nichel e rame.

Per questo motivo, quando si desidera analizzare i minerali dei metalli sopra citati, si utilizza il metodo umido di determinazione delle ceneri.

Questa volta, il campione viene sciolto in acidi o agenti ossidanti forti e riscaldato fino a quando i suoi componenti organici non vengono digeriti.

Durante il processo, la materia organica finisce per volatilizzarsi, anche quando il forno funziona a temperature non superiori a 350 ºC. I minerali idrosolubili rimangono in soluzione per successive analisi spettroscopiche (assorbimento ed emissione atomica) o volumetriche (titolazioni di precipitazione o complessazione con EDTA).

Il problema con questo metodo è che, sebbene sia molto più veloce, è più pericoloso a causa della manipolazione di sostanze corrosive. Anche più impegnativo in termini di competenza tecnica.

Plasma a basse temperature

Nel terzo metodo più utilizzato. Il campione viene posto in una camera di vetro, dove viene parzialmente disidratato sotto vuoto. Successivamente viene iniettato un volume di ossigeno, che viene decomposto dall'azione di un campo elettromagnetico, per generare radicali che ossidano violentemente il campione, mentre allo stesso tempo viene disidratato ad una temperatura inferiore a 150 ºC.

Esempi

farine

Il contenuto di ceneri nelle farine è di particolare interesse perché si ritiene che influisca sulla qualità dei tuoi prodotti da forno. Una farina di grano tenero con molta cenere rivela che è stata macinata con troppa crusca ricca di minerali, e che quindi è necessario affinarne la purezza, oltre che migliorarne la macinatura.

Questa percentuale di ceneri dovrebbe essere compresa tra l'1,5 e il 2%. Ogni farina avrà il proprio contenuto di ceneri a seconda del terreno in cui viene raccolta, del clima, dei fertilizzanti e di altri fattori.

Biscotti

Il contenuto di ceneri nei biscotti è soggetto alla farina con cui sono realizzati. Ad esempio, quelli a base di farina di banana avranno la più alta quantità di ceneri o minerali. Pertanto, ci si può aspettare che i biscotti alla frutta siano più ricchi di minerali rispetto ai biscotti al cioccolato; o almeno all'inizio.

Crocchette per cani e gatti

Cani e gatti hanno bisogno che il contenuto di ceneri delle loro crocchette sia almeno del 2%; altrimenti saranno molto poveri di minerali. Per il cibo per cani, questa percentuale non deve superare il 6,5%; mentre per i gatti la percentuale di cenere nelle crocchette non dovrebbe essere superiore al 7,5%.

Quando le loro crocchette hanno percentuali di cenere molto elevate, cani e gatti rischiano di sviluppare calcoli renali, così come l'eccesso di minerali compromette l'assimilazione di altri essenziali per le loro funzioni fisiologiche.

carni

Per la determinazione delle ceneri nelle carni, vengono prima sgrassate, poiché il grasso interferisce durante l'incenerimento. Per fare questo, vengono macerati in solventi apolari e volatili, in modo che evaporino completamente quando il campione viene posto all'interno del pallone.

Seguendo lo stesso ragionamento, una carne con più ceneri significa che il suo contenuto di minerali è più alto. In generale, le carni sono ricche di proteine, ma povere di sali minerali, almeno se paragonate ad altri prodotti nel paniere alimentare. Delle carni, il pollo e le salsicce contengono la maggior parte delle ceneri.

Frutta

Le nettarine sono frutti ricchi di cenere o minerali. Fonte: Pixabay.com

Si dice che i frutti con un contenuto di ceneri relativamente alto siano ricchi di minerali. Tuttavia, ciò non implica che non siano carenti di altri minerali, poiché ogni metallo viene analizzato separatamente dalle loro ceneri. In questo modo si costruisce una tabella nutrizionale che evidenzia quali minerali compongono il frutto in maggiore o minore abbondanza.

Ad esempio, le nettarine contengono molta cenere (circa lo 0,54%), mentre le pere hanno un basso contenuto di cenere (0,34%). Le pere sono anche a basso contenuto di calcio, ma ricche di potassio. Ecco perché la percentuale di ceneri da sola non è un buon indicatore per determinare quanto sia nutriente un frutto.

Qualcuno con una carenza di potassio dovrebbe mangiare pere o banane, mentre se il loro corpo richiede calcio, allora sarebbe meglio consumare pesche.

Riferimenti

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