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Salzgehalt von Lebensmitteln bestimmen

Bestimmung des Salz-, Natrium-, Chlorid- und Mineralgehalts

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Salzmessung in Lebensmitteln
Salzmessung in Lebensmitteln

Tafelsalz (Natriumchlorid, NaCl) wird seit Jahrtausenden als Gewürz und Konservierungsmittel verwendet und weltweit in grossen Mengen verbraucht. Natrium- und Chloridionen spielen in physiologischen Prozessen zwar eine wichtige Rolle, der individuelle Konsum von Natrium übersteigt in den meisten Ländern allerdings den Grundbedarf von Erwachsenen und Kindern.

Ein erhöhter Konsum von Natrium hat sich als Risikofaktor für Bluthochdruck herausgestellt. Zur Eindämmung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen will die Weltgesundheitsorganisation (WHO) den Pro-Kopf-Konsum von Tafelsalz bis 2025 um 30 % verringern. Ziel ist, dass jeder Mensch maximal 2000 mg Natrium pro Tag zu sich nimmt.

Ein wichtiger Aspekt der Initiative ist die weitreichende Einführung von deutlich und klar verständlichen Nährwertetiketten auf verarbeiteten Lebensmitteln. Zur Erfüllung dieser Etikettierungsanforderungen und da Natrium in Backwaren, verarbeiteten Lebensmitteln und Fertiggerichten aus verschiedenen Quellen stammen kann, müssen Hersteller von Lebensmitteln und Getränken eine genaue Methode zur Bestimmung des Natriumgehalts auswählen.

    

Leitfaden zur Salzbestimmung

Der Leitfaden von METTLER TOLEDO zur Bestimmung des Salzgehalts

Laden Sie das Dokument „Einführung in die Salzanalyse: Techniken zur Salz- und Ionenbestimmung“ herunter, wenn Sie weitere Informationen über effektive Techniken zur Bestimmung des Chlorid-, Natrium- und Salzgehalts benötigen.

Salz und sein Effekt auf Geschmack, Textur und Rezeptierung

Tafelsalz dient zum Würzen, zur Veränderung der Farbe und Textur sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln. Durch die Bestimmung des Gesamtsalzgehalts eines Lebensmittelartikels können Hersteller von verarbeiteten Lebensmitteln diese Eigenschaften über mehrere Chargen hinweg überwachen – unabhängig davon, ob die Lebensmittel in fester, flüssiger, pastenartiger, pulvriger oder sonstiger Form produziert werden.

Obwohl Salz die Hauptursache des übermässigen Natriumkonsums ist, kommt Natrium auch in chemischen Triebmitteln wie Backnatron (Natriumhydrogencarbonat) und in Konservierungsstoffen wie Natriumnitrat, Natriumnitrit und Natriumbenzoat vor. Der Chloridionengehalt kann auch durch die Zugabe von Kaliumchlorid (einer natriumarmen Alternative zu Tafelsalz) gesteigert werden.

Durch die genaue Bestimmung von Natrium oder Salz beim Wareneingang, während der Produktion oder bei der finalen Qualitätskontrolle können Lebensmittelprodukte hergestellt werden, die die vom Verbraucher erwarteten Eigenschaften aufweisen. Ausserdem wird hierdurch sichergestellt, dass der Natriumgehalt auf dem Etikett korrekt aufgeführt ist. So können Verbraucher bei der Auswahl von Lebensmittelprodukten fundierte Entscheidungen treffen.

Methoden zur Messung von Natrium und Salz

Methoden zur Messung von Natrium und Salz

Zur Bestimmung des Salz- und Natriumgehalts stehen verschiedene Prüfmethoden zur Verfügung. Auf dieser Anwendungsseite und im dazugehörigen Leitfaden befassen wir uns mit verschiedenen Strategien für die Messung von Salz, Natrium, Chlorid und Mineralien in Lebensmitteln.

Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf den folgenden Messmethoden:

  • Argentometrische Bestimmung des Chloridgehalts
  • Messung von Natriumionen über ionenselektive Elektroden

Die letztere Methode kann entweder über die multiple Standardaddition oder direkt durchgeführt werden. Methoden, die den Salzgehalt per Titration oder mit ionenselektiven Elektroden messen, sind insgesamt einfach durchzuführen, zuverlässig und simpel. Ausserdem erfordern sie lediglich übliche Laborausrüstung.

Es werden auch einige andere Methoden für die Bestimmung von Salz, Natrium oder Mineralien erwähnt: thermometrische Titration, Dichtemessung, Veraschen und Elementaranalyse. Ein weiteres Thema sind Instrumente von METTLER TOLEDO, die mehrere Methoden zur Analyse von Salz, Chlorid und Natrium unterstützen.
 

Argentometrische Titration von Chloridionen

  • Methode: Argentometrische Cl--Titration
  • Analyttyp: Cl--Ion
  • Analytkonzentration: ppm bis 100 %

Die gängigste titrimetrische Methode zur Bestimmung des Salzgehalts basiert auf der Chloridmessung. Diese Methode wird als argentometrische Titration bezeichnet, da als Titriermittel Silbernitrat (AgNO3) eingesetzt wird. Sie wird in Lebensmittellaboren regelmässig eingesetzt.

Die Silberionen (Ag+) werden bei der Reaktion mit den Cl--Ionen ausgefällt. Ist das gesamte Chlorid durch die Reaktion mit Ag+ verbraucht, steigt das elektrische Potenzial im Titriergefäss aufgrund der Präsenz von gelösten Ag+-Ionen in der Probenlösung. Dies zeigt den Endpunkt der Titration an und der Salzgehalt kann berechnet werden (vorausgesetzt, das gesamte Chlorid in der Probe stammt von NaCl).

Die Chloridbestimmung ist zwar schnell und erfordert in der Regel keine Spezialausrüstung, berücksichtigt jedoch wie angemerkt keine Natriumionen, die aus anderen Quellen als NaCl stammen. Daher ist sie zwar in vielen Fällen effektiv, jedoch nicht für jede Art von Salzanalyse geeignet.

Ein Beispiel für die Ausrüstung sind die Titratoren von METTLER TOLEDO.

Bestimmung des Natriumgehalts über multiple Standardaddition (MSA)

  • Methode: Natriumanalyse in Lebensmitteln durch multiple Standardaddition
  • Analyttyp: Na+-Ion
  • Analytkonzentration: ppm bis 100 %

Mit der multiplen Standardaddition wird Natrium in der Probenmatrix bis zu 0,1 mg/l erkannt (4,7•10−6 M). Eine geringe Menge von Natriumstandardlösung wird mehrmals hintereinander in die Probe dosiert, sodass die Natriumkonzentration steigt. Anhand der aus den bekannten Volumina des hinzugefügten Standards resultierenden Potenzialdifferenzen wird die Natriumkonzentration der Probe über einen iterativen Auswertungsalgorithmus basierend auf der Nernst-Gleichung bestimmt.

Besonders wichtig ist, dass MSA-Messungen nahe an der Nachweisgrenze durchgeführt werden können und dass Temperatureffekte für eine höhere Genauigkeit vom Instrument kompensiert werden können. Für eine optimale Probenvorbereitung und Quantifizierung muss die Probenkonzentration vor der Messung ungefähr bekannt sein.

Ein Beispiel für die Instrumente sind der Easy Na Sodium Analyzer oder die Excellence-Titratoren von METTLER TOLEDO (einschliesslich Automatisierung).

Thermometrische Titration von Natriumionen

  • Methode: Thermometrische Na+-Titration
  • Analyttyp: Na+-Ion
  • Analytkonzentration: 100 ppm bis 100 %

Die thermometrische Titration des Natriumionengehalts ist eine alternative Methode zur Messung von Natrium in Lebensmittelprodukten. Die thermometrische Titration basiert auf der Bildung von Elpasolith (NaK2AlF6), die stark exotherm abläuft. Die aufgebaute Wärme kann von einem hochauflösenden Temperatursensor gemessen werden und lässt Rückschlüsse auf die in der ursprünglichen Probe vorhandene Menge an Na+-Ionen zu.

Bei der Reaktion sind Ammoniumfluorid oder Ammoniumhydrogendifluorid (NH4F, NH4HF2) vorhanden. Ausserdem erfordert die Reaktion einen Überschuss an Kalium und Aluminium. Da die erstgenannten Verbindungen giftig und stark ätzend sind, müssen entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.

Geeignete Instrumente für diese Analyse sind die Excellence-Titratoren und die thermometrische Elektrode von METTLER TOLEDO.

Direkte Natriummessung

  • Methode: Direkte Na+-Messung mit ISE
  • Analyttyp: Na+-Ion
  • Analytkonzentration: ppm bis 100 %

Der Natriumgehalt von Lebensmitteln (in der Regel in wässrigen Lösungen) kann durch eine ISE in Kombination mit einem Titrator oder Ionenmessgerät direkt bestimmt werden. Die Genauigkeit ist abhängig von der Verwendung einer Kalibrierkurve zur Ableitung der Probenkonzentration. Dabei wird angenommen, dass die Elektrode auf Proben- und Standardlösungen gleich anspricht. Zu diesem Zweck wird eine Verdünnungsreihe mit Natriumstandard verwendet.

Wie bei der MSA-Methode verhält sich das erkannte Potenzial proportional zur Aktivität eines Ions in der Lösung und somit zu seiner Konzentration. Nach der Messung berechnet das gekoppelte Instrument automatisch die Ionenkonzentration der Probe und zeigt die Resultate an.

Für diese Analyse eignen sich die Ionenmessgeräte mit ionenselektiven Elektroden von METTLER TOLEDO.

Weitere Methoden zur Bestimmung des Salzgehalts

Der Salz-, Natrium-, Ionen- und Mineralgehalt kann auch über andere Techniken mit unterschiedlicher Spezifizität gemessen werden. Für Anwendungen wie die Bestimmung des gesamten Gehalts an NaCl oder Mineralsalzen ist nicht immer Spezialausrüstung erforderlich.  

Zu den weiteren Methoden, die zur Bestimmung des Chlorid-, Natrium- oder Mineralgehalts verwendet werden können, gehören:

  • Dichtebestimmung mit einem Dichtemessgerät wie dem tragbaren Density2Go™, EasyPlus™ oder den Excellence-Tischinstrumenten
    von METTLER TOLEDO
  • Veraschen, was eine zuverlässige Waage erfordert, z. B. die XSR- oder MS-Analysenwaage
  • Elementaranalyse, die von einem zuverlässigen Liquid-Handling-Gerät, einem Titrator (Titration Excellence) und/oder einem Autosampler (z. B. METTLER TOLEDO InMotion) für die Probenvorbereitung profitiert

Auswahl der richtigen Methode zur Salzgehaltbestimmung für Ihre Anwendung

Wie bereits erläutert wurde, kann der Salz- oder Chloridgehalt durch direkte und indirekte Messung bestimmt werden. Die Auswahl der Methode ist abhängig von der erwarteten Ionenkonzentration sowie von Faktoren wie Genauigkeitsanforderungen und Lebensmittelzusammensetzung.

Messprinzip

LOQ

RSD

Argentometrische Titration von Chloridionen

35 ppm

1 %

Multiple Standardaddition (MSA)

< 1 ppm

1 %

Thermometrische Titration von Natriumionen

100 ppm

2 %

Direkte Natriummessung

< 1 ppm

4 %

 

Erwarteter Natrium- oder Chloridgehalt

Bei der Auswahl einer Strategie zur Messung von Natrium oder Salz muss sichergestellt werden, dass die ausgewählte Methode für die erwartete Ionenkonzentration zuverlässige Messungen liefert. Anhang 2 des kostenlosen Leitfadens „Einführung in die Salzanalyse“ geht auf die hier vorgestellten Methoden an sich ein und enthält ein einfaches Referenzdiagramm dieser Auswahl.

Weitere Aspekte der Natrium- und Salzbestimmung in Lebensmitteln

Lebensmittelproduzenten sollten die Methode einsetzen, die am besten zu ihren Prozessen und ihrem Durchsatz passt und gleichzeitig die Konformität mit lokalen Vorschriften fördert. Je nach Anwendung sollten bei der Auswahl der idealen Methode zur Analyse des Salz- oder Natriumgehalts verschiedene Aspekte berücksichtigt werden, darunter die folgenden:

  • Genauigkeit: Wie genau muss die Bestimmung sein?
  • Erwarteter Gehalt: Welche Menge an Natriumionen wird erwartet?
  • Spezifizität: Wird der Test für den Salz-, Natrium- oder Gesamtmineralgehalt durchgeführt?

Eine Erörterung der Lebensmitteleigenschaften und wie sich diese Eigenschaften auf die Probenvorbereitung (Mischen, Lösen, Homogenisieren usw.) auswirken, ist in Anhang 2 des kostenlosen Leitfadens „Einführung in die Salzanalyse“ zu finden.
Spezifische Laboranwendungen in der Lebensmittelproduktion
Spezifische Laboranwendungen in der Lebensmittelproduktion

Spezifische Anwendungen in der Lebensmittelproduktion

METTLER TOLEDO bietet eine Vielzahl an Application Notes zu verschiedenen Methoden für die Bestimmung des Natriumgehalts in Lebensmitteln, des Chloridgehalts und mehr. Hierzu gehören Anwendungen für die Messung des Salz- und Natriumgehalts in Lebensmitteln wie:

  • Backpulver
  • Brot
  • Käse
  • Gebäck
  • Dressings/Saucen
  • Ketchup
  • Flüssiggewürze
  • Fleisch/Milch
  • Teigwaren
  • Kartoffelchips
  • Fertiggerichte
  • Snacks
  • Joghurt

Für eine vollständige Auflistung der Application Notes, die für die Salzmessung in Ihrem Labor hilfreich sind, sowie einen nützlichen Leitfaden zu deren Bewertung laden Sie bitte den kostenlosen Leitfaden „Einführung in die Salzanalyse“ herunter.

Anwendungen

Publikationen

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Salzgehalt und Natriumgehalt?

Tafelsalz (NaCl) ist in der Regel ein Hauptträger von Natrium in Lebensmitteln. Natriumionen (Na+) können jedoch auch in anderen Inhaltsstoffen enthalten sein, sodass der Gesamtanteil von Natrium höher ausfallen kann. Spezielle Techniken zur Analyse des Salz- oder Natriumgehalts sind möglicherweise für bestimmte Lebensmitteltypen besser geeignet als andere, je nachdem, aus welchen Quellen das zu messende Natrium oder Chlorid stammt.

Wie kann der Salzgehalt in Lebensmitteln gemessen werden?

Die Natriummessung in Lebensmitteln kann durch ionenselektive Elektroden, Titration, Dichtemessung und weitere Methoden erfolgen. Laden Sie für weitere Informationen den kostenlosen Leitfaden „Einführung in die Salzanalyse“ herunter.

Was ist die Formel für Natriumchlorid?

Natriumchlorid, gemeinhin als Salz oder Tafelsalz bekannt, ist eine Ionenverbindung. Seine chemische Formel ist NaCl, die ein 1:1-Verhältnis von Natrium- und Chloridionen angibt. Bezogen auf die Molmassen der Ionen (22,99 und 35,45 g/mol) enthält eine 100-g-Probe NaCl 39,34 g Na und 60,66 g Cl. Die genaue Messung des NaCl- bzw. Salzgehalts in Lebensmitteln ist besonders wichtig in Bezug auf Geschmack, Haltbarkeit und Gesundheitsrisiken.

Wie kann die Salzkonzentration berechnet werden?

Die Auswahl der Methode zur Berechnung des Salz- oder Natriumgehalts hängt davon ab, welche Technik zur Messung von Natrium- oder Chloridionen bei der Salzmessung in Ihrem Labor am besten geeignet ist. Siehe „Auswahl der richtigen Methode zur Salzgehaltbestimmung für Ihre Anwendung“ oben oder laden Sie den kostenlosen Leitfaden „Einführung in die Salzanalyse“ herunter.

Ist die gravimetrische Analyse eines Chloridsalzes als Labortechnik durchführbar?

Der Chloridgehalt eines löslichen Salzes oder einer wässrigen Lösung kann durch Ausfällung der Chloridionen als Silberchlorid bestimmt werden:

AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓

Während der Reaktion setzt sich zwar ein Niederschlag ab und kann in einem zuvor gewogenen Filtertiegel aufgenommen und gemessen werden, eine argentometrische Titration lässt sich aber wahrscheinlich mit geringerem Aufwand sowie in kürzerer Zeit durchführen. Ausserdem liefert diese vermutlich ein genaueres Resultat.

Was ist die Reaktionsgleichung der argentometrischen Titration des Chloridgehalts?

In vielen Laboren wird der Salzgehalt nach wie vor durch Titration bestimmt. Die argentometrische Titration nutzt Silbernitrat (AgNO3) als Titriermittel und basiert auf der schwachen Löslichkeit von Silberchlorid (AgCl), das wie folgt aus der Lösung ausgefällt wird:

AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓

Das elektrische Potenzial der nach der Reaktion in der Lösung verbleibenden Silberionen kann mit einer Silberringelektrode gemessen werden. Ein durch den Verbrauch des gesamten Chlorids verursachter Anstieg des Potenzials weist auf den Endpunkt der Titration hin, sodass der Salzgehalt berechnet werden kann (vorausgesetzt das gesamte Chlorid in der Probe stammt von NaCl).

Was ist die Reaktionsgleichung für die thermometrische Titration von Natriumionen?

Bei der thermometrischen Titration von Natriumionen wird in einer stark exothermen Reaktion Elpasolith (NaK2AlF6) gebildet. Anhand der aufgebauten Hitze kann die in der Probe vorhandene Menge von Na+-Ionen abgeleitet werden.

Unter Verwendung eines Titriermittels aus Aluminiumnitrat-Nonahydrat und Kaliumnitrat (Al(NO3)3 • 9H2O und KNO3) läuft die Reaktion bei Vorliegen von Ammoniumfluorid und Ammoniumhydrogendifluorid (NH4F, NH4HF2) wie folgt ab:

Na+ + 2K+ + Al3+ + 6F- → NaK2AlF6↓

Bei der Bildung von Elpasolith wird Energie freigesetzt. Anhand der entstandenen Temperaturdifferenz kann die Menge des in der ursprünglichen Probe vorhandenen Natriums mit einem thermometrischen Sensor bestimmt werden.

Was ist die Nachweisgrenze für die direkte Messung von Natriumionen?

Die Nachweisgrenze für die direkte Messung von Natrium liegt bei 0,1 mg/l (4,7 • 10−6 M) und die Grenze für die Quantifizierung liegt bei 0,3 mg/l (1,4 • 10−5 M). Der lineare Messbereich der verwendeten natriumsensitiven Elektrode liegt zwischen 0,3 und 70 000 mg/l (1,4 • 10−5 M und 3 M). Liegt der Natriumgehalt einer spezifischen Probe über dem oberen Grenzwert, muss die Probe verdünnt werden.