cenizas y minerales

ANALISIS DE CENIZAS Y

MINERALES

DETERMINACIN DEL

CONTENIDO DE CENIZAS EN LOS

ALIMENTOS

LAS CENIZAS SON LOS RESIDUOS

INORGNICOS DE LOS ALIMENTOS QUE

PERMANECEN EN LA MUESTRA

POSTERIOR A LA IGNICIN U

OXIDACIN COMPLETA DE LA MATERIA

ORGNICA

PRINCIPALES TCNICAS DE

DETERMINACIN DE CENIZAS

CENIZAS EN SECO (PARA LA MAYORA DE LAS MUESTRAS DE ALIMENTOS)

CENIZAS EN HMEDO (OXIDACIN) PARA MUESTRAS CON ALTO CONTENIDO DE GRASAS COMO PREPARACIN PARA ANLISIS ELEMETALES

CENIZAS POR SECADO EN PLASMA A BAJA TEMPERATURA (CENIZAS A BAJA TEMPERATURA O POR PLASMA)


EN SECO

ESTA TCNICA SE REALIZA MEDIANTE EL USO DE UNA MUFLA CAPZ DE MANTENER TEMPERATURAS DE 500 A 600C. EL AGUA Y LOS VAPORES SON VOLATILIZADOS Y LA MATERIA ORGNICA ES QUEMADA EN PRESENCIA DE OXGENO EN AIRE A CO2 Y XIDOS DE N2


EN SECO

LA MAYORA DE LOS MINERALES SON CONVERTIDOS EN XIDOS, SULFATOS, FOSFATOS, CLORUROS Y SILICATOS.

ELEMENTOS COMO EL HIERRO, SELENIO, PLOMO Y MERCURIO PUEDEN VOLATILIZARSE PARCIALMENTE CON ESTE PROCEDIMIENTO (SI SE REQUIERE DE UN ANLISIS ELEMENTAL SE TIENE QU RECURRIR A OTRO MTODO)


EN HMEDO

ESTE PROCEDIMIENTO SE UTILIZA PARA OXIDAR LA MATERIA ORGNICA USANDO CIDOS Y AGENTES OXIDANTES O SUS COMBINACIONES.

LOS MINERALES SE OXIDAN SIN VOLATILIZACIN.

SE PREFIERE ESTE MTODO PARA PREPARAR MUESTRAS PARA ANLISIS ELEMENTALES.

REACTIVOS UTILIZADOS EN LA

DETERMINACIN HMEDA DE

CENIZAS

PREFERENTEMENTE SE UTILIZAN LOS CIDOS NTRICO Y PERCLRICO, SIN EMBARGO, SE DEBE TOMAR LA PRECAUCIN DE UTILIZAR CAMPANAS DE EXTRACCIN POTENTES.

SE DEBE TENER CUIDADO CUANDO SE ESTN ANALIZANDO ALIMENTOS GRASOSOS.


POR BAJA TEMPERATURA Y

PLASMA

LOS ALIMENTOS SON OXIDADOS EN UN VACO PARCIAL MEDIANTE OXGENO NACIENTE FORMADO POR UN CAMPO ELECTROMAGNTICO.

ESTE PROCESO OCURRE A UNA TEMPERATURA MUY INFERIOR QUE LA DE LA MUFLA, EVITANDO AS, LA VOLATILIZACIN DE LA MAYORA DE LOS ELEMENTOS.

LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS COMNMENTE PERMANECEN INTACTAS.

CONTENIDO DE CENIZAS

EN LOS ALIMENTOS (PESO

FRESCO)

LECHE Y PRODUCTOS LCTEOS:

MANTEQUILLA 2.5%

CREMA 2.9%

LECHE EVAPORADA 1.6%

MARGARINA 2.5%

LECHE 0.7%

YOGOURTH 0.8%

CARNE, AVES, PESCADOS: (Peso fresco) HUEVOS 1.0%

FILETE DE PESCADO 1.3%

JAMN FRESCO 0.8%

POLLO, PAVO, CODORNZ 1.0%

ROAST BEEF 3.0%

GRASAS, ACEITES, MANTECAS: (Peso fresco)

VARAN EN UN RANGO DE 0.0 A 4.09%

ALMIDN PURO: 0.3%

GRMEN DE TRIGO: 4.3%

NUECES: 0.8 A 3.4%

FRUTAS Y VEGETALES: (peso fresco) MANZANAS 0.3%

PLTANOS 0.8%

CEREZAS 0.5%

PAPAS 1.0%

TOMATES 0.6%

FRUTAS SECAS 2.3%

CEREALES: (peso fresco)

ARROZ INTEGRAL 1.0%

HARINA DE MAZ 1.3%

MAZ CACAHUAZINTLE 0.4%

ARROZ BLANCO 0.7%

HARINA DE TRIGO INTEGRAL 1.7%

PREPARACIN DE LA MUESTRA

PARA LA DETERMINACIN DE

CENIZAS

SELECCIN CUIDADOSA DE UNA MUESTRA

REPRESENTATIVA DEL LOTE.

LOS EQUIPOS DE MOLIENDA DE ACERO

PUEDEN INTRODUCIR CONTAMINANTES A LA

MUESTRA.

EL MATERIAL DE VIDRIO NO DEBE ESTAR

RAYADO PUES PUEDE INTRODUCIR

CONTAMINANTES.

SE DEBE USAR AGUA DESIONIZADA.

MATERIAL VEGETAL

PRIMERO SE SECA MEDIANTE MTODOS CONVENCIONALES PREVIO A LA MOLIENDA.

TALLOS Y TEJIDOS FOLIARES DEBEN SER SECADOS EN DOS ETAPAS: A 55C PRIMERO Y DESPUS A TEMPERATURA MS ALTA PARA EVITAR CONTAMINACIN POR LIGNINA.

EL MATERIAL VEGETAL CON 15% DE CENIZAS O MENOR HUMEDAD PUEDE SER SOMETIDO AL ANLISIS SIN EL SECADO.

PRODUCTOS GRASOS Y

AZUCARADOS

LOS PRODUCTOS ANIMALES, JARABES Y

ESPECIAS REQUIEREN DE

TRATAMIENTOS PREVIOS DEBIDO A SU

ALTO CONTENIDO DE GRASAS

(PROVOCAN HINCHAMIENTOS,

SALPICAN) O ALTO CONTENIDO DE

AZCAR (PRODUCEN ESPUMA) QUE

PUEDEN OCASIONAR PRDIDA DE

MUESTRA.

INSTRUMENTACIN PARA LA


EN SECO

MUFLAS:

MUFLAS COVENCIONALES: REQUIEREN DE UN RANGO DESDE 110 VOLTS (LAS DE LABORATORIO) O REQUIEREN DE UN RANGO DE 208 240 VOLTS.

MUFLAS DE MICROONDAS. UTILIZAN CRISOLES DE FIBRA DE CUARZO. EL TIEMPO DE PROCESO SE REDUCE DRSTICAMENTE, SIN EMBARGO SU CAPACIDAD ES ESCASA

SELECCIN DE CRISOLES PARA LA

DETERMINACIN DE CENIZAS CRISOLES DE CUARZO: SON RESISTENTES A LOS

CIDOS Y HALGENOS PERO NO A LOS LCALIS ESPECIALMENTE A ALTAS TEMPERATURAS.

CRISOLES DE PYREX: RESISTENTES A UNA TEMPERATURA MXIMA DE 500C.

CRISOLES DE PORCELANA: RELATIVAMENTE BARATOS PERO NO SOPORTAN CAMBIOS BRUSCOS DE TEMPERATURA.

CRISOLES DE ACERO: RESISTENTES A CIDOS Y LCALIS, BARATOS PERO ESTN COMPUESTOS DE UNA ALEACIN CROMO NQUEL, POSIBLES FUENTES DE CONTAMINACIN.

CRISOLES DE PLATINO: INERTES Y PROBABLEMENTE LOS MEJORES CRISOLES PERO MUY CAROS PARA USO RUTINARIO Y PARA PROCESAR MUCHAS MUESTRAS.

VENTAJAS DE LA


EN SECO

ES UN MTODO SEGURO

NO REQUIERE DE ADICIN DE REACTIVOS.

NO REQUIERE DE ATENCIN DIRECTA UNA

VEZ INICIADA LA IGNICIN.

SE PUEDEN PROCESAR MUCHAS MUESTRAS

DE UNA VEZ.

LA CENIZA RESULTANTE PUEDE SER

UTILIZADA PARA OTRAS DETERMINACIONES

(I.E. MINERALES)

DESVENTAJAS DEL MTODO DE


EN SECO

SE REQUIERE DE MUCHO TIEMPO PARA LA DETERMINACIN (I.E. TIEMPOD E IGNICIN, 12 A 18 HORAS O TODA LA NOCHE).

LAS MUFLAS SON CARAS.

INTERACCIN ENTRE COMPONENTES MINERALES Y CRISOLES.

SE PIERDEN ELEMENTOS VOLATILES

As, B, Cd, Cr. Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, P, V, Zn.

SUGERENCIAS PARA ACELERAR

EL PROCESO DE INCINERACIN

A LAS MUESTRAS MUY GRASOSAS DEBE EXTRARSELES LAS GRASAS PRIMERO.

LA GLICERINA, EL ALCOHOL Y EL HIDRGENO ACELERARN LA INCINERACIN.

LAS MUESTRAS GELATINOSAS SALPICARN Y SE PUEDEN MEZCLAR CON LA FIBRA DE ALGODN.


HMEDAS

OXIDACIN HMEDA O DIGESTIN

HMEDA.

SU USO PRINCIPAL ES EL DE PREPARAR

LAS MUESTRAS PARA EL ANLISIS

MINERAL ESPECFICO Y

DETERMINACIN DE VENENOS

METLICOS

VENTAJAS DE LA


HMEDAS

LOS MINERALES USUSALMENTE PERMANECEN EN SOLUCIN Y CASI NO HAY PRDIDA DE MINERALES POR VOLATILIZACIN DEBIDO A QUE SE UTILIZA MENOR TEMPERATURA.

EL TIEMPO DE OXIDACIN ES CORTO Y REQUIERE DE CAMPANA DE EXTRACCIN, ESTUFA, PINZAS LARGAS Y EQUIPO DE SEGURIDAD.

DESVENTAJAS DEL MTODO DE


HMEDAS

NECESITA SUPERVISIN CONTNUA POR PARTE DEL OPERADOR.

SE NECESITAN REACTIVOS CORROSIVOS.

SLO PUEDEN PROCESARSE POCAS MUESTRAS A LA VEZ.

SE NECESITA REALIZAR TODO EL TRABAJO CON CAMPANA DE EXTRACCIN.

DETERMINACIN DE CENIZAS A

BAJA TEMPERATURA Y PLASMA

EQUIPO:

CONSISTE EN UN SISTEMA DE VIDRIO

CON UN NMERO VARIABLE DE

CMARAS PARA MUESTRAS QUE

PUEDEN SER EVACUADAS MEDIANTE

UNA BOMBA DE VACO.

DETERMINACIN DE CENIZAS A BAJA

TEMPERATURA Y PLASMA FUNDAMENTO: . SE INTRODUCE UNA PEQUEA CANTIDAD DE

OXGENO CUYA MOLCULA SE ROMPE PARA FORMAR OXGENO NACIENTE MEDIANTE UNGENERADOR DE UN CAMPO ELECTROMAGNTICO DE RADIOFRECUENCIA .

.UN PODER DE FRECUENCIA AJUSTA LA VELOCIDAD DE INCINERACIN.

.SE PUEDE INTRODUCIR AIRE COMO UN PROCEDIMIENTO DE INCINERACIN MS NOBLE PARA CONSERVAR LOS COMPONENTES MICROSCPICOS Y ESTRUCTURALES COMO LOS CRISTALES DE OXALATO DE CALCIO EN LOS TEJIDOS FOLIARES.

VENTAJAS DE LA



EXISTE MENOR RIESGO DE PRDIDA DE ELEMENTOS TRAZA POR VOLATILIZACIN QUE EN EL MTODO TRADICIONAL DE CENIZAS EN SECO.

LA TEMPERATURA BAJA UTILIZADA CON LA INCINERACIN POR PLASMA (150C O MENOR) GENERALMENTE PERMITE A LAS ESTRUCTURAS MICROSCPICAS PERMANECER INALTERADAS.

DESVENTAJAS DE LA



PEQUEA CAPACIDAD PARA PROCESAR

MUESTRAS A LA VEZ.

EL EQUIPO ES MUY COSTOSO.

1. Mtodos espectrometricos

2. Espectroscopa de Emisin Fotometra de Llama

3. Espectroscopa de Absorcion Atmica

4. ICP-OES

METODOS PARA DETERMINAR

CONSTITUYENTES MINERALES

Formacin de complejo coloreado, con algn ligando

Ejemplo: Fe++ (Ion Ferroso) con o-fenantrolina

(ortofenantrolinas).

1. Mtodo espectrofotometrico

N N

Fe++

....

ICP-OES: (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry)

Muestra liquida

introduccin

excitacin

(Argon-Plasma,

6000C) aerosol h policromador

detector

Procesamiento datos

(ICPWinLab)

evaluacin

estadstica

Lmites de deteccin tpicos para las principales

tcnicas espectromtricas

Anlisis de Cationes

Sodio y potasio. Las tcnicas preferidas son la fotometra de llama y la

espectrofotometra de absorcin atmica (EAA). Se pueden producir interferencias

mutuas y se ha observadointerferencia del fsforo. Estos problemas se suelen

solucionar mediante la aplicacin de patrones apropiados.

Ca Mg y FE por EAA

El mejor rango a usar es aquel que empieza

en el lmite lineal ms bajo del instrumento.

Para un Perkin Elmer AAnalyst 200, el

lmite lineal ms bajo es 5,0 ; 0,5 y 6,0

mg/L para calcio, magnesio, y hierro,

respectivamente.

Determinacin de Hierro EAA En la preparacin de los alimentos se retira la

parte no comestible y se homogeniza.

Se toma una alcuota de 5 a 15g y se seca en estufa

a 105C por 3h. luego se quema lentamente hasta

que cesa de humear, luego se lleva a cenizas a

525C, hasta obtener cenizas grisceas.

Las cenizas son tratadas con HCl o HNO3 para

disolver y se trasvasan a fiola. Se toma una

alcuota y el Fe se determina por EAA.

Determinacin de Fe por EAA

Se us un espectrofotmetro de absorcin atmica

Varian modelo 175.

Se us llama aire acetileno

La seleccionada:

248,3 nm para concentraciones de 2,5-10g/mL

327,0 nm para concentraciones de 25-100g/mL

. Se lee cada muestra por lo menos por triplicado

Anlisis de Trazas

El procedimiento analtico debera ser lo ms simple posible (el

mnimo de manipulacin).

Los anlisis deberan realizarse en un ambiente limpio a fin de reducir

el riesgo de contaminacin.

La manipulacin de la muestra debera hacerse utilizando guantes de

polietileno libres de talco.

Todo el material que entre en contacto con las muestras debe ser en lo

posible puro e inerte. Generalmente este requerimiento se cumple con

cuarzo, tefln, polietileno y polipropileno.

El instrumental y los contenedores debern limpiarse rigurosamente

para proporcionar bajos niveles de blanco y reducir los riesgos de

prdidas por absorcin en las paredes de los vasos.

Debern utilizarse slo reactivos purificados y agua de alta pureza

Todas las etapas del proceso analtico deben ser efectivamente

monitoreadas y probadas mediante el anlisis de materiales de

referencia estndar apropiados y de blancos qumicos.

Anlisis de trazas

Pretratamiento de la muestra La homogeneizacin hmeda en una bolsa plstica cerrada

utilizando una licuadora de laboratorio del tipo Stomacher

se usa frecuentemente para homogeneizar muestras de

alimentos frescos. Una de las principales ventajas de esta

tcnica consiste en el hecho que no existe un contacto

directo entre la muestra y el equipo. Esto elimina el riesgo

de contaminacin y no existe necesidad de limpiar las

partes de la mquina. Una alternativa menos costosa son

los mezcladores de laboratorio con hojas de titanio o

mezcladores casetos (por ejemplo una moledora de caf).

Estos son ms difciles de limpiar y aumenta el riesgo de

contaminacin con Fe, Cr y Ni si se utilizan hojas de acero

inoxidable

Mtodos de Descomposicin

Preparacin de estndares

Los estndares deberan prepararse en cido diluido (por

ejemplo HNO3 0,5 M) utilizando metales de alta pureza,

sales estequiomtricas o soluciones calibradas de

elementos disponibles en el comercio. Tiene que

verificarse la calibracin de pipetas y matraces

volumtricos usados en este proceso. Los estndares

deberan almacenarse en contenedores no contaminados y

muy hermticos. La concentracin de estndares deber

revisarse despus de un almacenamiento prolongado. Para

trabajar en el rango de ppb, las soluciones estndares se

preparan preferentemente en forma diaria a partir de

soluciones concentradas.

Anlisis de Aniones Fsforo. Se puede medir mediante ICP, pero en muestras de digestin hmeda el

mtodo preferido es uno colorimtrico bien contrastado (Fiske y Subbarow, 1925). Si se

utilizan muestras de calcinacin en seco, hay que hidrolizar los pirofosfatos formados

durante la calcinacin.

Cloruro. Se pueden utilizar diversos mtodos. El anlisis mediante electrodos de iones

especficos representa el sistema ms sencillo, pero tambin es satisfactoria la reaccin

clsica mediante titulacin (Cotlove, Trantham y Bowman, 1958). Asimismo parecen

funcionar bien los procedimientos en los que se utiliza la conductimetra automatizada

(Silva et al., 1999).

Yodo. Se considera que ste es uno de los elementos inorgnicos ms difciles de medir.

La AOAC ha utilizado la calcinacin en seco seguida de titulacin o de GLC (Sullivan y

Carpenter, 1993). Los electrodos de iones especficos ofrecen algunas posibilidades.

Flor. Se han perfeccionado mtodos polarogrficos con una sensibilidad muy buena

(Guanghan et al., 1999). Tambin parecen funcionar bien los mtodos en los que se

utilizan electrodos selectivos de iones (Kjellevold-Malde, Bjorvatn y Julshamn, 2001).

Azufre. El azufre se puede medir por medio de la conversin en sulfato de bario (Paul y

Southgate, 1978) o mediante fluorescencia de rayos X (Isherwood y King, 1976).

Nitrato y nitrito. Entre los mtodos figuran la colorimetra (AOAC, 1980), la HPLC

(Wooton, Kok y Buckle, 1985) y la electroforesis inica capilar. Tambin se pueden

utilizar los electrodos de iones especficos (Marshall y Trenerry, 1996).

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