Caracterização elementar de creme de leite e de seu invólucro : estudos de difusão

Abstract

No contexto da ciência de alimentos, é de grande importância que técnicas analíticas sejam capazes de caracterizar a composição elementar não só de alimentos como também de suas embalagens. A análise de materiais utilizando feixe de íons mostrou-se ser uma ferramenta poderosa para esse tipo de estudo. Em particular, a emissão de raios X induzida por partículas (PIXE) já foi empregada na investigação de alimentos enlatados. Uma grande vantagem da técnica PIXE reside no fato de que é uma técnica não destrutiva, permitindo que as amostras sejam analisadas por técnicas complementares. Além disso, ela permite a quantificação de elementos com Z > 11. Neste trabalho, estudamos a composição elementar do creme de leite e das embalagens que acondicionam o produto. Desta forma, foi possível verificar se há a ocorrência do processo de difusão de elementos das embalagens para o creme de leite em função do tempo de armazenamento do produto. Os experimentos utilizaram prótons de 2 MeV fornecidos por um acelerador Tandetron de 3 MV de terminal para induzir a produção de raios X característicos nas amostras estudadas. Foram analisadas duas marcas diferentes de creme de leite com diferentes níveis de gordura e datas de expiração. Além disso, também foram examinados dois tipos de embalagens: Tetrapak® e latas de aço. Para preparar amostras sólidas, o creme de leite foi homogeneizado e aquecido com um bico de Bunsen à alta temperatura para reduzir o teor de água. Finalmente, os resíduos restantes foram pastilhados através de uma prensa hidráulica. No caso das embalagens, pequenas peças do material foram cortadas para análise. A análise qualitativa mostrou a presença de 12 elementos característicos no creme de leite. Cálcio, potássio e cloro são os elementos predominantes no creme de leite. Em contrapartida, as embalagens metálicas são ricas em metais como ferro e níquel, enquanto que as embalagens tipo Tetrapak® possuem alta concentração de alumínio. Finalmente, a análise das embalagens e do creme de leite não permitem uma conclusão definitiva sobre a difusão de elementos das embalagens para o leite.

In the context of food science, analytical techniques capable of characterizing the elemental composition of foodstuff and monitoring modifications on it due to the interaction with the package caused by different package are highly desirable. Ion beam analysis proved to be a powerful tool for this kind of study. In particular, particle-induced X-ray emission (PIXE) has already been employed in the investigation of canned food. A major advantage of PIXE lies in the fact that it is a non-destructive technique, thus allowing the samples to be analyzed by other complementary techniques. In addition, it allows the quantification of trace elements starting from Z > 11. In this work, we studied the elemental composition of the whole milk cream and of the respective packages using PIXE. To that end, 2 MeV protons delivered by a 3 MV Tandetron accelerator were used as an excitation source for the production of characteristic X-rays. Two different brands of whole milk cream with different fat levels and expire dates were analyzed. Moreover, two types of packages (Tetrapak® cartoons and steel cans) were examined as well. In order to prepare solid samples, the whole milk cream is homogenized and heated to high temperatures to reduce the water content. Finally, it is cremated and the remains are pressed into pellets. In the case of solid packages, small pieces of them were cut for analysis. The qualitative analysis showed the presence of 12 characteristic elements in the whole milk. Besides light elements, calcium, potassium and chlorine are the major elements present in the milk. On the other hand, steel cans are dominated by the presence of iron and nickel while Tetrapak® cartoons are characterized by large quantities of aluminum. Other elements were identified in the packages as well. Finally, the analyses of the packages and the whole milk cream does not allow a definite conclusion about a possible diffusion of elements from the packages to the food itself.