TUHKAN MÄÄRITYS: MENETELMÄT JA ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Määritys tuhkaa on tekniikka tai menetelmä arvioida kokonaismäärä mineraalien normaalisti läsnä näytteessä ruokaa. Se vastaa yhtä olennaista analyysia laatututkimuksissa ja elintarviketeollisuuden karakterisoinnissa.

Tuhka ymmärretään haihtumattomiksi jäämiksi, joita saadaan polttamalla ruokaa. Ne koostuvat pääosin metallioksideista ja sisältävät runsaasti metalli-ioneja, jotka edustavat ruuan mineraalipitoisuutta. Tuhkan määrä vaikuttaa tuotteesta riippuen sen laatuun, mikä on otettava huomioon laadun analysoinnissa.

Tuhka edustaa haihtumattomia epäorgaanisia jäämiä, jotka jäävät materiaalin tai elintarvikkeen polttamisen jälkeen.

Tuhkapitoisuus määritetään muffelin (korkean lämpötilan uunissa) sisällä, laittamalla näyte tulenkestäviin astioihin, joita kutsutaan upokkaiksi. Materiaaleja on monia, eniten käytetty posliini. Mainittu pitoisuus ilmaistaan ​​prosentteina kuivasta tai märästä; toisin sanoen, ottaen huomioon tai ei ruuan kosteus.

Toisaalta jotkut analyysit tukevat sitä, että näyte muuttuu tuhkana märkämenetelmällä. Tällä tavalla analysoidaan ”lentotuhka”, joka päätyy muhvin korkeiden lämpötilojen vuoksi karkaamaan upokkaasta.

Tuhkan määritysmenetelmät

Tuhkan määritys suoritetaan kolmella menetelmällä: kuiva, märkä ja plasma alhaisissa lämpötiloissa. Jokaisella niistä on etunsa ja haittansa verrattuna muihin; kuivamenetelmä on kuitenkin ylivoimaisesti tunnetuin ja intuitiivisin: polttaa näytettä, kunnes se on poltettu.

Kuiva

Näyte käsitellään standardimenetelmällä (kansallinen tai kansainvälinen). Se punnitaan upokkaaseen, joka on aiemmin lämmitetty ja punnitaan yhdessä kannen kanssa, kunnes sen massa ei muutu. Tämä vähentää kosteudesta tai merkityksettömistä jäännöksistä johtuvaa punnitusvirhettä.

Upokas, jonka näyte on sisällä, asetetaan sitten pulloon ja annetaan kuumentua 500–600 ºC: n lämpötilaan 12–24 tunniksi. Tässä näytteen orgaaninen aine reagoi hapen kanssa vesihöyryksi, hiilidioksidiksi ja typenoksideiksi sekä muiksi kaasumaisiksi yhdisteiksi.

Asetetun ajan kuluttua upokkaan annetaan jäähtyä ja siirretään eksikaattoriin estääkseen sitä absorboimasta kosteutta ympäristöstä. Kun se on täysin jäähtynyt, se punnitaan vaakaan ja upokkaan ja lopussa olevan näytteen massaero on yhtä suuri kuin tuhkan massa, M _tuhka.

Siten tuhkan prosenttiosuus on:

% _tuhkaa = (_tuhka / M _{kuiva näyte}) 100 (kuiva emästä)

% _tuhkaa = (_tuhka / M _näyte) 100 (märkä emäs)

Tämä kuivaprosentti tarkoittaa, että näyte dehydratoitiin ennen edes punnitsemista polttamista varten.

Muhvelin. Werneuchen

kosteat

Kuivamenetelmän ongelmana on, että se kuluttaa paljon sähköä, koska muhvin on oltava käynnissä koko päivän. Korkeat lämpötilat haihduttavat myös joitakin mineraaleja, joita ei löydy tuhkasta; kuten rauta, seleeni, elohopea, lyijy, nikkeli ja kupari.

Tästä syystä, kun haluat analysoida edellä mainittujen metallien mineraalit, käytät tuhkan märkämenetelmää.

Tällä kertaa näyte liuotetaan hapoihin tai vahvoihin hapettimiin ja kuumennetaan, kunnes sen orgaaniset komponentit sulavat.

Prosessissa orgaaninen aine haihtuu, vaikka uuni toimisi korkeintaan 350 ºC: n lämpötilassa. Vesiliukoiset mineraalit pysyvät liuoksessa myöhempää spektroskooppista (absorptio ja atomiemissio) tai tilavuusanalyysiä varten (saostamis titraukset tai kompleksointi EDTA: n kanssa).

Tämän menetelmän ongelmana on, että vaikka se on paljon nopeampi, se on vaarallisempi syövyttävien aineiden käsittelyn takia. Myös teknisen asiantuntemuksen kannalta haastavampaa.

Plasma alhaisissa lämpötiloissa

Kolmannessa eniten käytetty menetelmä. Näyte asetetaan lasikammioon, josta se dehydratoidaan osittain tyhjöllä. Sitten injektoidaan määrä happea, joka hajoaa sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta, radikaalien muodostamiseksi, jotka hapettavat voimakkaasti näytteen, samalla kun se dehydratoituu lämpötilassa, joka on alle 150 ºC.

esimerkit

jauhot

Jauhojen tuhkapitoisuus on erityisen kiinnostava, koska sen uskotaan vaikuttavan leivonnaisten laatuun. Vehnäjauho, jossa on paljon tuhkaa, paljastaa, että siinä on jauhettu liikaa mineraa rikkaita leseitä ja että sen vuoksi on tarpeen puhdistaa sen puhtautta ja parantaa jauhamista.

Tämän tuhkaprosentin tulisi olla välillä 1,5–2%. Jokaisella jauholla on oma tuhkapitoisuus riippuen korjuumaasta, ilmastosta, lannoitteista ja muista tekijöistä.

Keksit

Keksien tuhkapitoisuus riippuu jauhoista, joilla ne tehdään. Esimerkiksi banaanijauhoista valmistetuissa on eniten tuhkaa tai mineraaleja. Siksi hedelmäkeksejen voidaan odottaa olevan mineraaleja rikkaampia kuin suklaakeksejen; tai ainakin alussa.

Kroketit koirille ja kissoille

Koirat ja kissat tarvitsevat säkkien tuhkapitoisuuden vähintään 2%; muuten niissä on hyvin vähän mineraaleja. Koiranruoassa tämä prosenttiosuus ei saisi ylittää 6,5%; kun taas kissojen tuhkaprosentti niiden pulloissa ei saisi olla yli 7,5%.

Kun heidän kimppuissaan on erittäin korkea tuhkaprosentti, koirilla ja kissoilla on riski saada munuaiskiviä, samoin kuin ylimääräiset mineraalit heikentävät muiden heidän fysiologisiin toimintoihinsa välttämättömien ominaisuuksien omaksumista.

lihat

Lihassa olevan tuhkan määrittämiseksi ne rasvat poistetaan ensin, koska rasva häiritsee polttamista. Tätä varten ne liuotetaan apolaarisiin ja haihtuviin liuottimiin siten, että ne haihtuvat kokonaan, kun näyte asetetaan pullon sisään.

Saman päättelyn mukaan liha, jossa on enemmän tuhkaa, tarkoittaa, että sen mineraalipitoisuus on korkeampi. Lihassa on yleensä runsaasti proteiineja, mutta vähän mineraaleja, ainakin verrattuna muihin ruokakorin tuotteisiin. Lihasta tuhka on eniten kanaa ja makkaraa.

hedelmät

Nektariinit ovat hedelmiä, joissa on paljon tuhkaa tai mineraaleja. Lähde: Pixabay.com

Hedelmien, joiden tuhkapitoisuus on suhteellisen korkea, sanotaan olevan runsaasti mineraaleja. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, etteivätkö ne olisi puutteellisia muissa mineraaleissa, koska jokainen metalli analysoidaan erikseen niiden tuhkasta. Tällä tavalla rakennetaan ravitsemustaulukko, joka korostaa, mitkä mineraalit muodostavat hedelmät enemmän tai vähemmän.

Esimerkiksi nektariinit sisältävät paljon tuhkaa (noin 0,54%), kun taas päärynöissä on vähän tuhkaa (0,34%). Päärynöissä on myös vähän kalsiumia, mutta runsaasti kaliumia. Siksi tuhkiprosentti ei yksinään ole hyvä indikaattori hedelmien ravitsevuuden määrittämiseksi.

Joku, jolla on kaliumvaje, olisi parempi syödä päärynöitä tai banaaneja, kun taas jos ruumiinsa tarvitsevat kalsiumia, persikat olisivat heille parempia.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. Tri D. Julian McClements. (2003). Tuhkan ja mineraalien analyysi. Palautettu: people.umass.edu
3. Ismail BP (2017) tuhkan määritys. Julkaisussa: Food Analysis Laboratory Manual. Elintarviketieteiden tekstisarja. Springer, Cham
4. Courtney Simons. (29. lokakuuta 2017). Tuhkapitoisuuden määrittäminen. Elintarviketieteiden työkalupakki. Palautettu osoitteesta: cwsimons.com
5. Wikipedia. (2020). Tuhka (analyyttinen kemia). Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
6. Vierasviesti. (8. elokuuta 2017). Ruoan tuhkapitoisuuden arviointi. Palautettu osoitteesta: Discoverfoodtech.com
7. Vehnän laatu ja hiilihydraattitutkimus. (27. maaliskuuta 2018). Jauhoanalyysi. Palautettu: ndsu.edu
8. Loza, Angélica, Quispe, Merly, Villanueva, Juan ja P. Peláez, Pedro. (2017). Toiminnallisten evästeiden kehittäminen vehnäjauhojen, banaanijauhojen (Musa paradisiaca), seesaminsiementen (Sesamum indicum) kanssa ja säilyvyyden säilyvyys. Scientia Agropecuaria, 8 (4), 315-325. dx.doi.org/10.17268/sci.agropecu.2017.04.03
9. Lemmikkieläinten keskus. (16. kesäkuuta 2017). Tuhkapitoisuuden merkitys lemmikkieläinten ruoassa. Palautettu osoitteesta: petcentral.chewy.com
10. Farid ja Neda. (2014). Hedelmien mineraalipitoisuuden arviointi ja määrittäminen. Kansainvälinen kasvi-, eläin- ja ympäristötieteiden lehti.