OZNACZANIE ZAWARTOŚCI

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI

POPIOŁU W PRODUKTACH

POPIOŁU W PRODUKTACH

SPOŻYWCZYCH

SPOŻYWCZYCH

Związki mineralne w produktach

Związki mineralne w produktach

żywnościowych występują w

żywnościowych występują w

postaci nieorganicznej - jako

postaci nieorganicznej - jako

tlenek, węglany, siarczany,

tlenek, węglany, siarczany,

krzemiany i chlorki - oraz w

krzemiany i chlorki - oraz w

różnych połączeniach

różnych połączeniach

organicznych z białkami,

organicznych z białkami,

węglowodanami i lipidami.

węglowodanami i lipidami.

Popiół

Popiół

- jest to pozostałość to

- jest to pozostałość to

pozostałość po całkowitym spalaniu

pozostałość po całkowitym spalaniu

(zmineralizowaniu) substancji

(zmineralizowaniu) substancji

organicznych w produktach spożywczych

organicznych w produktach spożywczych

w takich warunkach, w jakich nie

w takich warunkach, w jakich nie

następuje rozkład chlorków i utlenienie

następuje rozkład chlorków i utlenienie

się chlorku. Do głównych składników

się chlorku. Do głównych składników

popiołu zalicza się K, Ca, Na, Mg i Fe

popiołu zalicza się K, Ca, Na, Mg i Fe

spośród metali P, S i Cl - z metaloidów.

spośród metali P, S i Cl - z metaloidów.

W skład popiołu wchodzą również

W skład popiołu wchodzą również

ewentualne zanieczyszczenia

ewentualne zanieczyszczenia

mineralne w postaci piasku, kurzu lub

mineralne w postaci piasku, kurzu lub

pozostałości po stosowanych

pozostałości po stosowanych

środkach chemicznych. Ilość i skład

środkach chemicznych. Ilość i skład

popiołu zależy od pochodzenia

popiołu zależy od pochodzenia

żywności i od stosowanej metody

żywności i od stosowanej metody

mineralizacji próby (tab.).

mineralizacji próby (tab.).

W świeżych owocach zawartość

W świeżych owocach zawartość

popiołu waha się w granicach od

popiołu waha się w granicach od

0,2% do 0,8%, niektóre suszone

0,2% do 0,8%, niektóre suszone

owoce (np. morele) mogą zawierać

owoce (np. morele) mogą zawierać

ok. 3,5% popiołu, nasiona strączkowe

ok. 3,5% popiołu, nasiona strączkowe

około 4%, natomiast cukier, miód i

około 4%, natomiast cukier, miód i

syropy zawierają śladowe jego ilości

syropy zawierają śladowe jego ilości

do 0,05%.

do 0,05%.

Tab.

Tab.

Zawartość popiołu w wybranych

Zawartość popiołu w wybranych

produktach.

produktach.

Produkt

Produkt

Zawartość popiołu

Zawartość popiołu

(mg/100g)

(mg/100g)

Mleko 3,5%

Mleko 3,5%

Jaja

Jaja

Kiełbasa krakowska sucha

Kiełbasa krakowska sucha

Makrela wędzona

Makrela wędzona

Chleb

Chleb

Otręby pszenne

Otręby pszenne

Ziemniaki

Ziemniaki

Orzechy laskowe

Orzechy laskowe

Mak niebieski

Mak niebieski

Czekolada gorzka

Czekolada gorzka

357

357

539

539

2020

2020

1721

1721

681

681

3029

3029

587

587

1280

1280

3722

3722

1038

1038

Oznaczenie zawartości popiołu

Oznaczenie zawartości popiołu

maże być prowadzone w celu:

maże być prowadzone w celu:



Określenie wartości odżywczej produktów

Określenie wartości odżywczej produktów

spożywczych, o której w znacznym stopniu

spożywczych, o której w znacznym stopniu

decyduje skład jakościowy i ilościowy popiołu

decyduje skład jakościowy i ilościowy popiołu



oznaczenie zawartości niektórych

oznaczenie zawartości niektórych

pierwiastków (potas, sód, wapń, fosfor, itp.)

pierwiastków (potas, sód, wapń, fosfor, itp.)



oznaczenie zawartości metali ciężkich,

oznaczenie zawartości metali ciężkich,

szkodliwych dla zdrowia, do których

szkodliwych dla zdrowia, do których

zaliczamy: ołów, arsen, miedź, cynk, kadm,

zaliczamy: ołów, arsen, miedź, cynk, kadm,

rtęć, cynę

rtęć, cynę



oznaczenie zawartości zanieczyszczeń

oznaczenie zawartości zanieczyszczeń

mineralnych, tj. piasku, pozostałości po

mineralnych, tj. piasku, pozostałości po

stosowaniu herbicydów.

stosowaniu herbicydów.

Na charakterystykę

Na charakterystykę

popiołu składa się

popiołu składa się

oznaczenie:

oznaczenie:

a) zawartości popiołu całkowitego

a) zawartości popiołu całkowitego

(surowego)

(surowego)

b) zawartości popiołu nierozpuszczalnego w

b) zawartości popiołu nierozpuszczalnego w

10% kwasie solnym

10% kwasie solnym

c) zawartość popiołu czystego

c) zawartość popiołu czystego

d) zawartość popiołu rozpuszczalnego w

d) zawartość popiołu rozpuszczalnego w

wodzie

wodzie

e) odczynu popiołu

e) odczynu popiołu

f) jego składu mineralnego

f) jego składu mineralnego

Popiół całkowity ( surowy)

Popiół całkowity ( surowy)

- jest

- jest

to masa popiołu oznaczonego

to masa popiołu oznaczonego

bezpośrednio po mineralizacji

bezpośrednio po mineralizacji

(spopieleniu) próby. Popiół

(spopieleniu) próby. Popiół

całkowity jest wyznacznikiem

całkowity jest wyznacznikiem

wartości żywieniowej, może

wartości żywieniowej, może

zawierać też ślady zanieczyszczeń

zawierać też ślady zanieczyszczeń

(np. piasek).

(np. piasek).

Popiół nierozpuszczalny w 10%

Popiół nierozpuszczalny w 10%

HCl

HCl

- wskazuje głównie na

- wskazuje głównie na

zawartość piasku, który nie

zawartość piasku, który nie

rozpuszcza się w 10% HCl, określa

rozpuszcza się w 10% HCl, określa

czystość produktu.

czystość produktu.

Popiół czysty

Popiół czysty

- nie zawiera piasku:

- nie zawiera piasku:

popiół surowy - piasek = popiół

popiół surowy - piasek = popiół

czysty

czysty

Popiół rozpuszczalny w wodzie

Popiół rozpuszczalny w wodzie

-

-

jest to frakcja związków

jest to frakcja związków

rozpuszczalnych, głównie soli sodu,

rozpuszczalnych, głównie soli sodu,

potasu oraz chlorków i węglanów

potasu oraz chlorków i węglanów

wyługowanych za pomocą gorącej

wyługowanych za pomocą gorącej

wody destylowanej z popiołu

wody destylowanej z popiołu

całkowitego, uzyskanego po

całkowitego, uzyskanego po

spopieleniu próby.

spopieleniu próby.

Odczyn popiołu

Odczyn popiołu

- określa

- określa

kwasowość (przewago Cl, P, S -

kwasowość (przewago Cl, P, S -

produkty zbożowe, jaja, mięso,

produkty zbożowe, jaja, mięso,

ryby) lub alkaliczność popiołu

ryby) lub alkaliczność popiołu

(więcej K, Na, Ca, Mg - warzywa,

(więcej K, Na, Ca, Mg - warzywa,

owoce, mleko) w zależności od tego,

owoce, mleko) w zależności od tego,

które z pierwiastków występują w

które z pierwiastków występują w

przeważającej ilości w produkcie.

przeważającej ilości w produkcie.

W celu oznaczenia zawartości popiołu w

W celu oznaczenia zawartości popiołu w

badanej próbie należy przeprowadzić jej

badanej próbie należy przeprowadzić jej

mineralizacje. Szybkość mineralizacji zależy

mineralizacje. Szybkość mineralizacji zależy

od składu badanego materiału, trudniej

od składu badanego materiału, trudniej

spopielają się:

spopielają się:



produkty zawierające duże ilości białka lub z

produkty zawierające duże ilości białka lub z

przewagą pierwiastków kwasotwórczych

przewagą pierwiastków kwasotwórczych

(zawierające sole łatwo topliwe - chlorki i

(zawierające sole łatwo topliwe - chlorki i

fosforany)

fosforany)



produkty zawierające znaczne ilości wody,

produkty zawierające znaczne ilości wody,

np. mleko, owoce, warzywa (przed

np. mleko, owoce, warzywa (przed

spopieleniem konieczne jest odparowanie i

spopieleniem konieczne jest odparowanie i

wysuszenie próby)

wysuszenie próby)



produkty charakteryzujące się wysoką

produkty charakteryzujące się wysoką

zawartością cukru

zawartością cukru

Sposoby mineralizacji:

Sposoby mineralizacji:



mineralizacja "na sucho"

mineralizacja "na sucho"



mineralizacja "na mokro"

mineralizacja "na mokro"



stapianie próbki

stapianie próbki

Mineralizacja "na sucho" (spopielanie)

Mineralizacja "na sucho" (spopielanie)

- prowadzi się w

- prowadzi się w

atmosferze tlenu lub powietrza w piecach muflowych

atmosferze tlenu lub powietrza w piecach muflowych

(silitowych) lub mikrofalowych. próby umieszcza się w tyglach

(silitowych) lub mikrofalowych. próby umieszcza się w tyglach

kwarcowych, porcelanowych lub platynowych. Wstępnie próbę

kwarcowych, porcelanowych lub platynowych. Wstępnie próbę

zwęgla się nad palnikiem gazowym. Podczas zwęglania

zwęgla się nad palnikiem gazowym. Podczas zwęglania

następuje proces utleniania niektórych pierwiastków do

następuje proces utleniania niektórych pierwiastków do

odpowiednich tlenków, część lotna składników ulatnia się w

odpowiednich tlenków, część lotna składników ulatnia się w

postaci dymów, a sole kwasów organicznych zostają

postaci dymów, a sole kwasów organicznych zostają

przeprowadzone w węglany. Po zwęgleniu próbkę praży się w

przeprowadzone w węglany. Po zwęgleniu próbkę praży się w

temp. 550 - 600

temp. 550 - 600

°

°

C, a czasami 900

C, a czasami 900

°

°

C - jak w przypadku

C - jak w przypadku

produktów zbożowych. W przypadku utrudnionego procesu

produktów zbożowych. W przypadku utrudnionego procesu

mineralizacji próby (utrudnionego dostępu tlenu do spopielonej

mineralizacji próby (utrudnionego dostępu tlenu do spopielonej

próby) należy dodać do popiołu kilka kropli perhydrolu (30%

próby) należy dodać do popiołu kilka kropli perhydrolu (30%

roztworu H

roztworu H

2

2

O

O

2

2

) lub wody utlenionej (3% roztwór H

) lub wody utlenionej (3% roztwór H

2

2

O

O

2

2

) lub

) lub

nawet zwykłej wody destylowanej. Po podaniu tych związków

nawet zwykłej wody destylowanej. Po podaniu tych związków

następuje rozpuszczenie stopionej substancji i dostarczenie

następuje rozpuszczenie stopionej substancji i dostarczenie

tlenu niezbędnego do utlenienia węgla i innych pierwiastków.

tlenu niezbędnego do utlenienia węgla i innych pierwiastków.

Natomiast by zapobiec stratom fosforu, chloru, należy dodać

Natomiast by zapobiec stratom fosforu, chloru, należy dodać

przed mineralizacją substancje alkalizujące, np. octan

przed mineralizacją substancje alkalizujące, np. octan

magnezu.

magnezu.

Mineralizacja "na mokro"

Mineralizacja "na mokro"

- polega na

- polega na

utlenianiu substancji organicznych za

utlenianiu substancji organicznych za

pomocą mocnych kwasów mineralnych lub

pomocą mocnych kwasów mineralnych lub

ich mieszanin (HNO

ich mieszanin (HNO

3

3

, H

, H

2

2

SO

SO

4

4

, HClO

, HClO

4

4

, który ze

, który ze

względu bezpieczeństwa może być

względu bezpieczeństwa może być

stosowany tylko w mieszaninach), a także z

stosowany tylko w mieszaninach), a także z

dodatkiem innych substancji utleniających

dodatkiem innych substancji utleniających

(H

(H

2

2

O

O

2

2

, KMnO

, KMnO

4

4

i KClO

i KClO

4

4

). proces ten zachodzi w

). proces ten zachodzi w

stosunkowo niskich temp. (150 - 350

stosunkowo niskich temp. (150 - 350

°

°

C) i

C) i

stwarza mniejsze ryzyko strat lotnych

stwarza mniejsze ryzyko strat lotnych

składników mineralnych. przeprowadza się ją

składników mineralnych. przeprowadza się ją

w kolbach Kjeldahla nad palnikiem gazowym

w kolbach Kjeldahla nad palnikiem gazowym

lub w specjalnych piecach do mineralizacji

lub w specjalnych piecach do mineralizacji

"na mokro".

"na mokro".

Mineralizacja polegająca na stapianiu

Mineralizacja polegająca na stapianiu

próbki

próbki

- z substancjami utleniającymi jest

- z substancjami utleniającymi jest

rzadko stosowana w analizie żywności.

rzadko stosowana w analizie żywności.

Inną techniką wykorzystywana przy

Inną techniką wykorzystywana przy

oznaczaniu składników mineralnych jest

oznaczaniu składników mineralnych jest

ekstrakcja

ekstrakcja

np. sodu i potasu, która polega

np. sodu i potasu, która polega

na wytrząsaniu próbki z wodą

na wytrząsaniu próbki z wodą

redestylowaną lub dejonizowaną, a

redestylowaną lub dejonizowaną, a

następnie odwirowaniu części stałych i

następnie odwirowaniu części stałych i

oznaczeniu badanych pierwiastków w

oznaczeniu badanych pierwiastków w

supernatancie.

supernatancie.

Zawartość popiołu całkowitego lub

Zawartość popiołu całkowitego lub

poszczególnych pierwiastków w

poszczególnych pierwiastków w

badanych produktach oznacza się przy

badanych produktach oznacza się przy

zastosowaniu nowoczesnych metod

zastosowaniu nowoczesnych metod

instrumentalnych, tj.:

instrumentalnych, tj.:

1.Konduktometria

1.Konduktometria

2.Absorpcyjna spektrometria atomowa

2.Absorpcyjna spektrometria atomowa

(ASA lub AAS)

(ASA lub AAS)

3.Fotometria płomieniowa

3.Fotometria płomieniowa

4.Polarografia

4.Polarografia

1.Konduktometria

1.Konduktometria

- jest to metoda analityczna

- jest to metoda analityczna

polegająca na pomiarze konduktancji

polegająca na pomiarze konduktancji

(przewodności elektrolitycznej) roztworu między

(przewodności elektrolitycznej) roztworu między

dwiema identycznymi elektrodami obojętnymi

dwiema identycznymi elektrodami obojętnymi

(niereagującymi ze składnikami roztworu, np.

(niereagującymi ze składnikami roztworu, np.

platynowymi), do których jest przykładany prąd

platynowymi), do których jest przykładany prąd

zmienny o częstotliwości nieprzekraczającej

zmienny o częstotliwości nieprzekraczającej

10kHz . w metodach konduktometrycznnych

10kHz . w metodach konduktometrycznnych

wykorzystuje się zależność mierzonej

wykorzystuje się zależność mierzonej

konduktancji badanego roztworu od stężenia

konduktancji badanego roztworu od stężenia

elektrolitu znajdującego się w tym roztworze.

elektrolitu znajdującego się w tym roztworze.

Metodę tę wykorzystuje się również do pomiaru

Metodę tę wykorzystuje się również do pomiaru

zawartości substancji nieorganicznych w cukrze,

zawartości substancji nieorganicznych w cukrze,

dwutlenku węgla w wodzie oraz wilgotności.

dwutlenku węgla w wodzie oraz wilgotności.

2.Absorpcyjna spektrometria

2.Absorpcyjna spektrometria

atomowa (ASA lub AAS)

atomowa (ASA lub AAS)

–

–

jest jedną z najnowocześniejszych

jest jedną z najnowocześniejszych

metod oznaczania składników

metod oznaczania składników

mineralnych, m.in. Ca, Mg, Na, K, Cu,

mineralnych, m.in. Ca, Mg, Na, K, Cu,

Zn, Mg. Wykorzystuje zjawiska

Zn, Mg. Wykorzystuje zjawiska

absorpcji charakterystycznego

absorpcji charakterystycznego

promieniowania

promieniowania

elektromagnetycznego przez wolne

elektromagnetycznego przez wolne

atomy danej substancji.

atomy danej substancji.

3.Fotometria płomieniowa

3.Fotometria płomieniowa

–

–

jest działem spektralnej analizy emisyjnej

jest działem spektralnej analizy emisyjnej

i służy do badania zawartości

i służy do badania zawartości

pierwiastków o niskich potencjałach

pierwiastków o niskich potencjałach

wzbudzenia (np. Na, Ca, K, Ba, Mg). Pod

wzbudzenia (np. Na, Ca, K, Ba, Mg). Pod

wpływem działania płomienia palnika

wpływem działania płomienia palnika

(1800 - 3100

(1800 - 3100

°

°

C) atomy oznaczonych

C) atomy oznaczonych

pierwiastków ulegają wzbudzeniu, kiedy

pierwiastków ulegają wzbudzeniu, kiedy

to wypromieniowują energię, która jest

to wypromieniowują energię, która jest

emitowana w postaci kwantów o

emitowana w postaci kwantów o

charakterystycznych długościach fali

charakterystycznych długościach fali

odpowiednich dla danych pierwiastków.

odpowiednich dla danych pierwiastków.

Emitowana energia przechodzi przez

Emitowana energia przechodzi przez

monochrometr, a następnie na detektor.

monochrometr, a następnie na detektor.

4.Polarografia

4.Polarografia

–

–

jest jedną z metod

jest jedną z metod

elektroanalitycznych i może być

elektroanalitycznych i może być

wykorzystana do oznaczenia jonów.

wykorzystana do oznaczenia jonów.

Polega ona na badaniu zmian

Polega ona na badaniu zmian

natężenia prądu, płynącego przez

natężenia prądu, płynącego przez

roztwór z badaną substancją w

roztwór z badaną substancją w

czasie elektrolizy w zależności od

czasie elektrolizy w zależności od

liniowo rosnącego potencjału z

liniowo rosnącego potencjału z

zastosowaniem kroplowej elektrody

zastosowaniem kroplowej elektrody

rtęciowej.

rtęciowej.