Determinación de cenizas: métodos y ejemplos
La determinación de cenizas es una técnica o proceso que permite estimar la cantidad total de minerales presentes en una muestra normalmente de alimento. Corresponde a uno de los análisis imprescindibles en los estudios de calidad y caracterización de la industria alimenticia.
Entiéndase por cenizas los residuos no volátiles que se obtienen al incinerar un alimento. Estas constan en esencia de óxidos metálicos y son ricas de iones metálicos que representan el contenido mineral de los alimentos. Dependiendo del producto, la cantidad de cenizas afecta la calidad del mismo, siendo un factor a tomar en cuenta en los análisis de calidad.
La determinación del contenido de cenizas se realiza dentro de una mufla (horno de alta temperatura), colocando la muestra en unos recipientes refractarios conocidos como crisoles. Los hay de muchos materiales, siendo el más utilizado el de porcelana. Dicho contenido se expresa en porcentaje con base seca o húmeda; es decir, teniendo en cuenta o no la humedad del alimento.
Por otro lado, algunos análisis avalan que la muestra sea transformada en cenizas mediante un método húmedo. De esta manera, se analizan las “cenizas volátiles” que, por las altas temperaturas de la mufla, terminan escapando del crisol.
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La determinación de las cenizas se lleva a cabo siguiendo tres métodos: seco, húmedo y plasma a bajas temperaturas. Cada uno de ellos tiene sus ventajas y desventajas frente a los otros; sin embargo, el método seco es por lejos el más conocido e intuitivo: incinerar la muestra hasta chamuscarla.
La muestra se procesa de acuerdo al método estándar (nacional o internacional). Se pesa dentro de un crisol que se ha calentado y pesado previamente junto con su tapa, hasta que su masa no varíe. Así se reduce el error de la pesada a causa de la humedad o residuos inapreciables.
El crisol, con la muestra en su interior, se coloca luego en la mufla y se deja calentando a una temperatura de 500 a 600 ºC por espacio de 12-24 horas. Aquí la materia orgánica de la muestra reacciona con el oxígeno para convertirse en vapor de agua, dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno, amén de otros compuestos gaseosos.
Transcurrido el tiempo estipulado, se deja enfriando el crisol y se traslada a un desecador para evitar que absorba la humedad del ambiente. Una vez se haya enfriado completamente, se pesa en la balanza y la diferencia de masas entre el crisol y la muestra al final es igual a la masa de las cenizas, Mcenizas.
Así, el porcentaje de cenizas viene a ser:
%cenizas = (Mcenizas/Mmuestra seca)·100 (base seca)
%cenizas = (Mcenizas/Mmuestra)·100 (base húmeda)
Este porcentaje con base seca significa que la muestra se deshidrató antes inclusive de pesarla para su incineración.
El problema del método seco es que consume mucha electricidad, pues la mufla debe estar funcionando durante un día entero. Asimismo, las elevadas temperaturas volatilizan algunos minerales que no se encuentran en las cenizas; como aquellos de los elementos hierro, selenio, mercurio, plomo, níquel y cobre.
Por esta razón, cuando se quiere analizar los minerales de los metales citados arriba, se recurre al método húmedo de determinación de cenizas.
Esta vez, la muestra se disuelve en ácidos o agentes oxidantes fuertes, y se calienta hasta que se digieran sus componentes orgánicos.
En el proceso la materia orgánica termina volatilizada, aun cuando el horno trabaja a temperaturas no superiores a los 350 ºC. Los minerales solubles en agua permanecen en solución para posteriores análisis espectroscópicos (absorción y emisión atómica) o volumétricos (titulaciones por precipitación o acomplejamiento con EDTA).
El problema de este método es que, si bien es mucho más rápido, es más peligroso por el manejo de sustancias corrosivas. Además más desafiante en términos de pericia técnica.
En el tercer método más utilizado. La muestra se coloca en una cámara de vidrio, donde se deshidrata parcialmente por acción del vacío. Luego, se inyecta un volumen de oxígeno, el cual se descompone por acción de un campo electromagnético, para generar radicales que oxidan violentamente la muestra, mientras que a la vez se deshidrata a una temperatura inferior a 150 ºC.
El contenido de cenizas en las harinas es de especial de interés porque se cree que afecta a la calidad de sus horneados. Una harina de trigo con muchas cenizas revela que se ha molido con demasiado salvado rico en minerales, y que por tanto es necesario refinar su pureza, así como mejorar su molienda.
Este porcentaje de cenizas debe oscilar entre el 1,5 y 2%. Cada harina tendrá su propio contenido de cenizas en función del terreno donde se cosecha, de su clima, de los fertilizantes, y de otros factores.
El contenido de cenizas en las galletas está sujeto a la harina con que se elaboren. Por ejemplo, aquellas elaboradas a partir de harina de banana presentarán la mayor cantidad de cenizas o minerales. Por lo tanto, puede esperarse que las galletas frutales sean más ricas en minerales que las de chocolate; o al menos en un principio.
Los perros y los gatos necesitan que el contenido de cenizas de sus croquetas sea al menos del 2%; de lo contrario, serán muy bajas en minerales. Para la comida de perros, este porcentaje no debe sobrepasar el 6,5%; mientras que para los gatos, el porcentaje de cenizas de sus croquetas no debe ser superior al 7,5%.
Cuando sus croquetas tienen porcentajes muy altos de cenizas, los perros y gatos corren el riesgo de desarrollar cálculos renales, al igual que el exceso de minerales perjudica la asimilación de otros esenciales para sus funciones fisiológicas.
Para la determinación de cenizas en las carnes primero se les desgrasan, ya que la grasa interfiere durante la incineración. Para ello, se les maceran en solventes apolares y volátiles, de manera que se evaporen por completo cuando se coloque la muestra dentro de la mufla.
Siguiendo el mismo razonamiento, una carne con más cenizas significa que su contenido de minerales es mayor. En general, las carnes son ricas en proteínas, pero pobres en minerales, al menos cuando se les compara con otros productos de la cesta alimenticia. De las carnes, el pollo y las salchichas son los que contienen más cenizas.
Las frutas con un alto y relativo contenido de cenizas se dicen que son ricas en minerales. Sin embargo, esto no implica que no sean deficientes en otros minerales, pues de sus cenizas se analiza cada metal por separado. De esta manera, se construye una tabla nutricional en donde se destacan qué minerales componen la fruta en mayor o menor abundancia.
Por ejemplo, la nectarina contiene muchas cenizas (alrededor de 0,54%), mientras que las peras son bajas en cenizas (0,34%). Las peras asimismo son pobres en calcio, pero ricas en potasio. Es por eso que el porcentaje de cenizas por sí solo no es un buen indicador para determinar qué tan nutritiva es una fruta.
Alguien con déficit de potasio le convendría comer peras o bananas, mientras que si su organismo demanda calcio, entonces le vendrá mejor consumir melocotones.
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