Kiedyś w laboratorium (79.)

 Jedna z bardzo podstawowych analiz w badaniu żywności, ale też czasem w analizie wagowej - oznaczanie masy popiołu.

Popiół surowy to parametr właściwie nie używany w ocenie zwykłej żywności, jaką spożywamy na co dzień. Ja jednak w ostatniej pracy miałem z tym dużo do czynienia ze względu na specyfikę firmy. Część produktów stanowiły dodatki paszowe, gdzie określenie zawartości popiołu jest wymogiem i jest podawane na opakowaniach. Druga natomiast sytuacja to określenie jakości surowca zielarskiego, który ma zawartość popiołu w normach krajowych.

Czym jest "surowy popiół"? Pozostałością po spaleniu bez płomieni materii organicznej w wysokiej temperaturze. W zasadzie więc jest to ilość związków nieorganicznych. Już się kiedyś spotkałem z błędnym mniemaniem, że podawana na opakowaniu karmy dla zwierząt zawartość oznacza, że dodają tam jakiś popiół, że jest on kolejnym składnikiem dodawanym do masy, a to po prostu oznacza, że tyle co tego popiołu jest tam soli mineralnych.  

Bardzo wysoka zawartość popiołu w karmie o składzie mięsnym może sugerować spory dodatek związków mineralnych, na przykład mączki kostnej, której przecież pies czy kot w dużej ilości nie przetrawi. Bardzo niska może wskazywać na dopełnienie masy jakimś rafinowanym składnikiem, czystą skrobią, żelatyną, środkiem wiążącym wodę. Nie powinno go być w karmie ani za mało ani za dużo, różne zwierzęta i w różnym wieku mają odmienne zapotrzebowanie na minerały, stąd wymóg oznaczania i podawania. Najczęściej podaje się, że karma sucha dla psów czy kotów powinna zawierać 5-9% popiołu surowego, a mokra około 2-3%. Z zeszłorocznych kontroli UOKIK wynika, że z trzymaniem się deklaracji jest różnie.

Podczas spopielania w wysokiej temperaturze, czy to w tyglu z przykrywką nad palnikiem, czy to w piecu elektrycznym, powstają głównie tlenki metali, z domieszką węglanów, siarczanów, czasem siarczków. Do popiołu przechodzi też krzemionka. Zależnie od dominujących składników popiół może przybierać różne kolory:

Ze względu na nie do końca przewidywalny skład ostatecznej pozostałości, z udziałem węglanów zmieniającym się zależnie od maksymalnej temperatury i czasu jej trwania, oprócz popiołu "surowego" oznaczane bywają inne parametry, na przykład popiół siarczanowy, czyli produkt zwęglania i spopielania próbki z dodatkiem kwasu siarkowego. Wtedy przy zachowaniu właściwych parametrów końcowymi produktami są stałe siarczany.

Zwykle zawartość popiołu w roślinach jest niska, rzędu kilku procentów. Większość masy rośliny stanowi woda lub celuloza. Masę popiołu zwiększa gromadzenie przez roślinę pewnych pierwiastków, na przykład rośliny bogate w kwas szczawiowy zwykle gromadzą go w kryształkach szczawianu wapnia, skąd potem końcowa podwyższona zawartość tlenku wapnia. Jednak główną przyczyną zwiększenia masy popiołu jest w pewnych roślinach krzemionka. W przypadku ziela skrzypu popiół surowy może stanowić nawet 20% masy. Część krzemionki przybiera formę rozpuszczalną, część to wytrącenia w formie fitolitów.

Jest jednak jeszcze druga przyczyna zwiększenia masy popiołu, także u roślin, które nie są typowo krzemionkowe - zapiaszczenie surowca. Jeśli roślina jest lepka lub bardzo włochata, może zostać opylona ziemią co zwiększy masę surowca i masę popiołu. W przypadku takich ziół jak liść dziewanny czy liść szałwii zbyt wysokie zapiaszczenie jest cechą dyskwalifikującą. Dlatego w przypadku roślin o niskiej zawartości naturalnej krzemionki, metodą rozstrzygnięcia jest oznaczenie popiołu nierozpuszczalnego w kwasie.

Tygiel z pozostałością po spaleniu zalewa się 10% kwasem solnym. Następuje rozpuszczenie soli mineralnych. W zależności od rodzaju surowca roztwór taki może znacznie różnić się zabarwieniem.

Nierozpuszczalną pozostałość należy odsączyć i zważyć. Normy podają takie sposoby określania masy, jak spalenie całego sączka z osadem w tyglu kolejny raz i sprawdzenie masy, lub porównywanie masy sączka przed i po sączeniu. 

Rozważałem też, czy dałoby się taką metodą w przybliżeniu określić jaka część krzemionki przechodzi do wyciągu podczas robienia ekstraktów z ziół krzemionkowych. Wykrycie krzemianów w roztworze wymaga specjalnych odczynników (test fosforomolibdenianowy) lub odpowiedniego wzorca w przypadku metod spektroskopowych. Odparowywanie roztworu i badanie masy suchej pozostałości, nierozpuszczalnej w kwasie, dawałoby duży błąd ze względu na niewielką masę. Po dłuższym czasie od pewnego razu, gdy nas o taką analizę pytano, przyszło mi do głowy, że w pewnym przybliżeniu dałoby się ustalić stopień ekstrakcji krzemionki na podstawie różnicy w masie popiołu nierozpuszczalnego w surowcu zielarskim przed robieniem ekstrakcji i w fusach odsączonych po jego wykonaniu. Czy taki przybliżony wynik nadawałby się do czegoś, nie wiem.