수천 년 동안 식품 향미료와 방부제로 사용되어 온 식탁용 소금(염화나트륨, NaCl)은 전 세계적으로 널리 소비되고 있으며, 나트륨과 염화 이온이 생리적 과정에서 필수적인 역할을 하지만, 대부분의 국가에서는 성인과 어린이 모두의 개인적인 나트륨 섭취가 식이 요구량을 초과하는 경우가 많습니다.
높은 식이 나트륨은 고혈압의 위험 요인으로 밝혀졌습니다. 심혈관 질환 발생을 줄이기 위해 세계보건기구(WHO)는 1인당 식탁용 소금 섭취량을 30% 줄이고, 나트륨 섭취를 하루 2,000mg 이하로 제한하는 목표를 세웠습니다. 이는 식품 내 정확한 소금 측정을 제조업체, 규제 당국과 나트륨 수치를 효과적으로 관리하려는 소비자에게 필수적인 사항으로 만들었습니다.
이 이니셔티브의 중요한 측면 중 하나는 가공식품에 명확하고 해석하기 쉬운 영양 표기의 광범위한 도입입니다. 이러한 라벨링 요건을 충족하기 위해, 그리고 구운 식품, 가공식품, 조리식품에 나트륨이 여러 공급원으로 존재하기 때문에, 정확한 나트륨 함량 측정 방법을 선택하는 것이 식품 및 음료 생산자들에게 중요해졌습니다.
염화물, 나트륨, 염분 함량 측정의 효과적인 기법에 대해 더 자세히 알고 싶다면 "염 분석 입문: 염 및 이온 결정 기법"을 다운로드하세요.
소금은 식품의 맛을 높이고, 색과 식감을 조정하며, 저장 수명을 연장하는 데 사용됩니다. 식품의 총 염분 함량을 측정하면 가공식품 제조업체가 고체, 액체, 페이스트형, 분말형 등 어떤 형태로 생산되든 배치 내에서 이러한 특성을 관리할 수 있습니다.
소금 자체가 과도한 나트륨 섭취의 가장 큰 원인이지만, 나트륨은 베이킹소다(탄산수소나트륨)와 같은 화학 팽창제, 그리고 질산나트륨, 아질산나트륨, 벤조산나트륨과 같은 보존제에도 들어 있습니다. 염화 이온 함량도 식염의 저나트륨 대체재인 염화칼륨을 첨가하면 높아질 수 있습니다.
입고 단계, 생산 라인, 또는 최종 품질 관리 단계에서 이루어지는 정확한 나트륨 또는 염분 시험은 식품 가공 작업 흐름이 소비자에게 기대되는 특성을 가진 제품을 제공하도록 보장하는 데 도움이 됩니다. 또한 나트륨 표시가 정확한지 확인하는 데도 도움이 되며, 이는 결국 소비자가 섭취하는 식품에 대해 더 정보에 기반한 선택을 하는 데 도움이 될 수 있습니다.
다양한 염도 시험 및 나트륨 측정 방법이 존재합니다. 이 애플리케이션 페이지와 함께 제공되는 가이드에서는 식품의 염도 측정, 나트륨 함량 측정, 염화물 측정 및 벌크 미네랄 평가를 위한 여러 전략을 살펴봅니다.
주로 다음에 중점을 둡니다:
후자는 다중 표준 첨가 기법 또는 직접법으로 수행할 수 있습니다. 총체적으로, 적정으로 염도를 측정하거나 이온 선택성 전극을 사용하는 방법은 수행이 간단하고 신뢰할 수 있으며 명확하고, 표준 실험실 장비만 필요합니다.
그 밖에도 열적 적정, 밀도 측정, 재화 및 원소 분석과 같은 소금, 나트륨 또는 미네랄 측정 방법이 소개됩니다. 다양한 , 염화물 및 나트륨 분석 방법을 지원하는 METTLER TOLEDO 장비도 함께 다룹니다.
염 함량을 결정하는 가장 확립된 적정법은 염화물 측정을 기반으로 합니다. 적정제로 질산은(AgNO3)을 사용하기 때문에 은염적정으로 알려져 있으며, 식품 실험실에서 여전히 널리 사용됩니다.
은 이온(Ag+)은 Cl- 이온과 반응하면 용액에서 침전되며, 사용 가능한 염화물이 모두 Ag+와의 반응으로 소모되면 시료 용액 내 용해된 Ag+ 이온의 축적에 따라 적정 용기의 전기적 전위가 상승합니다. 이는 적정 종말점을 나타내며, 염 함량 계산을 가능하게 합니다(시료의 모든 염화물이 NaCl에서 유래했다고 가정).
염화물 측정은 빠르고 일반적으로 특수 장비를 필요로 하지 않지만, 앞서 언급했듯이 NaCl 이외의 원천에서 기여한 나트륨 이온은 반영하지 않습니다. 따라서 많은 경우에 유효하지만, 모든 종류의 염 분석에 적합한 것은 아닐 수 있습니다.
장비의 예로는 METTLER TOLEDO 적정기가 있습니다.
다중 표준 첨가법은 시료 매트릭스 내 나트륨을 0.1 mg/L(4.7•10−6 M)까지 검출합니다. 나트륨 표준용액의 소량을 시료에 여러 번 연속적으로 주입하여 나트륨 농도를 증가시킵니다. 추가된 표준의 알려진 부피로 인해 발생하는 전위 차이를 사용하여, Nernst 방정식에 기반한 반복 평가 알고리즘을 통해 시료 고유의 나트륨 농도를 결정합니다.
중요하게도, MSA 측정은 검출 한계 부근에서도 수행할 수 있으며, 더 높은 정확도를 위해 기기가 온도 영향을 보정할 수 있습니다. 최적의 샘플 준비와 정량을 위해서는 분석 전에 대략적인 시료 농도를 알아야 합니다.
장비의 예로는 METTLER TOLEDO Easy Na Sodium Analyzer 또는 Excellence Titrators(automation 포함)가 있습니다.
나트륨 이온 함량의 온도 적정은 식품에서 나트륨을 정량하는 대안 방법입니다. 온도 적정은 매우 발열적인 elpasolite, NaK2AlF6의 형성에 의존합니다. 발생한 열은 고해상도 열 프로브로 기록할 수 있으며, 이를 통해 원래 시료에 존재하는 Na+ 이온의 양을 추정할 수 있습니다.
이 반응은 불화암모늄 또는 수소플루오린화암모늄(NH4F, NH4HF2) 존재하에서 진행되며, 과량의 칼륨과 알루미늄이 필요합니다. 또한 이 화합물들은 부식성이 매우 강하고 독성도 있으므로, 적절한 안전 예방 조치를 취해야 합니다.
이 분석에 적합한 장비는 METTLER TOLEDO Excellence Titrators 및 Thermometric Electrode입니다.
음식 속 나트륨 함량은 일반적으로 수용액 상태에서 ISE를 적정기 또는 ion meter와 결합하여 직접 측정할 수 있습니다. 정확도는 전극의 응답이 시료와 표준 용액에서 동일하다고 가정하고 보정 곡선을 사용하여 시료 농도를 추정하는 데 달려 있습니다. 이를 위해 나트륨 표준 희석 시리즈를 사용합니다.
MSA와 마찬가지로, 검출된 전위는 용액 내 이온의 활성에 비례하므로 농도와도 비례합니다. 측정 후 결합된 기기는 시료의 이온 농도를 자동으로 계산하여 결과를 표시할 수 있습니다.
이 분석에 적합한 장비는 Ion-meters와 Ion-selective electrodes를 갖춘 METTLER TOLEDO 제품입니다.
염, 나트륨, 이온 및 미네랄 함량은 다양한 특이성 수준을 가진 다른 기법으로도 측정할 수 있습니다. 총 NaCl 또는 무기염을 결정하는 것과 같은 용도에서는 특수 장비가 항상 필요한 것은 아닙니다.
염화물, 나트륨 또는 미네랄 함량을 결정하는 데 유용할 수 있는 추가 방법은 다음과 같습니다:
| 측정 원리 | LOQ | RSD |
| 염화 이온의 은적정 | 35 ppm | 1% |
| 다중 표준 첨가법(MSA) | < 1 ppm | 1% |
| 나트륨 이온의 온도 적정 | 100 ppm | 2% |
| 직접 나트륨 측정 | < 1 ppm | 4% |
앞서 설명한 바와 같이, 염 또는 나트륨 함량의 결정은 직접 측정과 간접 측정을 통해 수행할 수 있습니다. 어떤 방법을 선택할지는 측정하려는 이온의 예상 범위뿐 아니라 정확도 요구사항, 식품 조성 등의 요인에 따라 달라집니다.
나트륨 또는 소금을 측정하는 방법을 선택할 때, 선택한 방법이 예상되는 이온 농도 범위에서 신뢰할 수 있는 측정값을 제공하는지 확인하는 것이 중요합니다. 이러한 범위와 여기에서 다루는 방법의 관련성을 논의하고 쉽게 참고할 수 있는 차트는 《염분 분석 소개 가이드》의 부록 2에 수록되어 있습니다.
식품 생산자는 현지 규제를 준수하면서 공정과 처리량을 가장 잘 지원하는 기술을 사용해야 합니다. 응용 관점에서 염분 또는 나트륨 함량 분석에 적합한 방법을 결정하기 위해 고려해야 할 여러 가지 측면은 다음과 같습니다:
식품 특성과 이러한 특성이 샘플 준비(혼합, 용해, 균질화 등)에 미치는 영향에 대한 논의는 무료 자료인 염분 분석 입문 가이드 부록 2에서 확인할 수 있습니다.
메틀러 토레도는 식품 내 나트륨 측정, 염화물 함량 평가 등 다양한 방법을 다루는 다양한 애플리케이션 노트를 제공합니다. 여기에는 다음과 같은 식품의 염분 및 나트륨 함량 측정 응용 분야가 포함됩니다:
염분 측정 실험실에 도움이 될 완전한 애플리케이션 노트 목록과 접근법을 위한 유용한 안내서는 무료 염분 분석 입문 가이드를 다운로드해 주세요.
소금이나 NaCl은 일반적으로 식품 내 나트륨의 주요 공급원입니다. 그러나 다른 식품 원료에서도 나트륨(Na+) 이온이 기여할 수 있어 총 나트륨 함량이 더 높아질 수 있습니다. 측정하려는 나트륨 및 염화물의 원천에 따라, 특정 소금 또는 나트륨 분석 기법이 특정 식품 유형에 더 적합할 수 있습니다.
식품에서의 나트륨 측정은 이온 선택성 전극, 적정, 밀도 측정 등으로 수행할 수 있습니다. 자세한 내용은 무료 염분 분석 소개 가이드를 다운로드하세요.
염화나트륨은 일반적으로 소금 또는 식탁용 소금으로 알려진 이온 화합물입니다. 화학식은 NaCl이며, 이는 나트륨 이온과 염화물 이온이 1:1 비율로 존재함을 나타냅니다. 각각의 몰 질량(22.99 및 35.45 g/mol)을 기준으로 계산하면, NaCl 시료 100 g에는 Na 39.34 g과 Cl 60.66 g이 포함됩니다. 맛, 보관 수명, 건강상의 이유를 고려할 때 식품에서 NaCl 또는 소금 측정의 정확성은 매우 중요합니다.
소금 또는 나트륨 함량을 계산하는 데 사용할 방법은, 소금 측정 실험실에서 나트륨 또는 염화물 이온을 측정하는 데 가장 적합한 정량 기법이 무엇인지에 따라 달라집니다. 위의 “귀하의 용도에 맞는 올바른 소금 함량 측정 방법 선택”을 참조하거나, 무료 염분 분석 소개 가이드를 다운로드하세요.
용해성 소금 또는 수용액의 염화물 함량은 염화물을 염화은으로 침전시켜 측정할 수 있습니다:
AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓
반응 중 침전물이 생성되어 미리 무게를 잰 여과 도가니에서 수집 및 측정할 수 있지만, 은적정법을 사용하면 더 쉽고, 시간이 덜 들며, 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
적정에 의한 염도 측정은 여전히 많은 실험실에서 수행됩니다. 은적정은 질산은(AgNO3)을 적정제로 사용하며, 물에 잘 녹지 않는 염화은(AgCl)의 성질에 기반합니다. 염화은은 다음과 같이 용액에서 침전됩니다:
AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓
은 링 전극은 반응 후 용액에 남아 있는 은 이온의 전기적 전위를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 모든 염화물이 소모되어 전위가 상승하면 적정의 종말점을 나타내며, 이를 통해 염분 함량을 계산할 수 있습니다(시료 내 모든 염화물이 NaCl에서 유래했다고 가정).
나트륨 이온의 온도 적정 동안, 엘파솔라이트(NaK2AlF6)가 매우 발열 반응으로 형성됩니다. 발생한 열은 시료에 존재하는 Na+ 이온의 양을 추정하는 데 사용할 수 있습니다.
질산알루미늄 9수화물과 질산칼륨(각각 Al(NO3)3 • 9H2O 및 KNO3)으로 구성된 적정제를 사용하면, 반응은 불화암모늄 또는 수소이플루오르화암모늄(NH4F, NH4HF2)의 존재 하에서 다음과 같이 진행됩니다:
Na+ + 2K+ + Al3+ + 6F- → NaK2AlF6↓
엘파솔라이트가 형성되면서 에너지가 방출되므로, 생성된 온도 차이는 온도 센서를 사용하여 초기 시료에 존재하는 나트륨의 양과 상관시킬 수 있습니다.
나트륨의 직접 측정 검출 한계는 0.1 mg/L(4.7 • 10−6 M)이고 정량 한계는 0.3 mg/L(1.4 • 10−5 M)입니다. 사용되는 나트륨 선택성 전극의 선형 측정 범위는 0.3에서 70,000 mg/L(1.4 • 10−5 M에서 3 M) 사이입니다. 특정 시료의 나트륨 함량이 이보다 높으면 시료를 희석해야 합니다.
