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수천년 동안 식품 향신료이자 방부제로 사용된 식용 소금(염화나트륨, NaCl)은 전 세계적으로 널리 소비되고 있습니다. 나트륨 및 염화이온은 생리학적 과정에서 필수적인 역할을 담당하지만, 대부분의 나라에서 나트륨 개별 섭취량은 일반적으로 어른이나 어린이 모두 권장 섭취량을 초과합니다.
높은 식이성 나트륨은 고혈압의 위험 요인인 것으로 밝혀졌습니다. 심혈관 질환의 발생을 줄이기 위해, 세계보건기구(WHO)는 나트륨 섭취를 하루 2000 mg 이하로 제한하는 궁극적인 목적을 가지고 2025년 이전에 1인당 식용 소금 소비를 30%까지 줄이는 공식적인 계획을 발표하였습니다.
이 계획은 가공 식품에 명확하고 해석하기 쉬운 영양 성분 표기를 광범위하게 구현하는 것을 핵심 내용으로 삼고 있습니다. 이러한 라벨링 요건 충족과 제빵, 가공 및 즉석 식품 내 나트륨의 다양한 공급원으로 인해 식품 및 음료 생산업체에서는 정확한 나트륨 함량 측정 방법을 선택하는 일이 중요하게 되었습니다.
염화이온, 나트륨 및 염분 함량 측정을 위한 효과적인 기법에 대해 자세한 정보를 얻으시려면 "염분 분석 소개: 염분 및 이온 측정 기법"을 다운로드하십시오.
식용 소금은 식품의 맛을 향상시키고, 색과 질감을 조정하며 유통기한을 연장하는 데 사용됩니다. 또한 가공 식품 제조업체는 식품의 총 염분 함량을 측정함으로써 이러한 배치 속성(식품이 고체, 액체, 페이스트형, 분말형 기타 형태로 생산되는 여부)을 파악할 수 있습니다.
염분 자체가 과도한 나트륨 섭취의 가장 큰 원인이지만, 나트륨은 또한 베이킹 소다(중탄산 나트륨) 같은 화학 발효제와 질산 나트륨, 아질산 나트륨 및 벤조산 나트륨 등의 방부제에도 함유되어 있습니다. 염화이온 함량은 마찬가지로 염화 칼륨 (식용 소금에 대한 저염분 대안) 첨가로 인해 더 높아질 수 있습니다.
상품 입고, 생산 라인 또는 최종 품질 관리 중에 정확한 나트륨 또는 염분 테스트를 통해 식품 가공 업무 프로세스에서 예상되는 특성을 소비자에게 제공하는 제품을 생산할 수 있습니다. 또한 나트륨 라벨 표기가 정확한지 확인할 수 있도록 해주며, 이로써 소비자는 본인이 섭취하는 식품에 대해 사전 정보에 입각한 선택을 할 수 있게 됩니다.
다양한 염분 시험 및 나트륨 측정 방법이 존재합니다. 이 Application 페이지에서 제공되는 가이드에서는 염분 측정, 나트륨 함량 측정, 염화이온 측정 및 식품 내 대량 미네랄 평가를 위한 여러 다양한 전략을 살펴봅니다.
가이드에서는 다음 사항을 주로 강조합니다.
후자의 경우, 다중 표준물질 첨가 기법을 통하거나 직접적으로 수행됩니다. 점증적으로, 적정을 통해 염분 측정을 수행하거나 이온 선택형 전극을 사용하는 방법들은 실행하기 쉽고, 신뢰성 있으며 간편하고, 오직 표준 실험실 장비만 필요합니다.
염분, 나트륨 또는 미네랄 측정을 위한 여러 다른 방법들로는 또한 온도 적정, 밀도 측정, 회분화 및 원소 분석 등을 들 수 있습니다. 다양한 염분, 염화이온, 나트륨 분석 방법을 지원하는 메틀러 토레도 기기 또한 논의됩니다.
염분 함량을 측정하는 가장 확실한 적정 방법은 염화이온 측정을 기반으로 하고 있습니다. 이는 적정제로 질산은(AgNO3)을 사용하기 때문에 은 적정으로 알려져 있으며 식품 실험실에서 일반적으로 사용됩니다.
은이온(Ag+)은 Cl- 이온과 반응 시 용액에서 침전되며, Ag+와의 반응으로 사용 가능한 모든 염화이온이 소모되면 샘플 용액에 용해된 Ag+ 이온이 축적되어 적정 용기의 전위가 상승합니다. (샘플의 모든 염화이온이 NaCl에 인한 것이라는 가정에 기초하여) 이것은 염분 함량을 계산할 수 있는 적정의 종말점을 나타냅니다.
염화이온은 단시간에 측정 가능하고 일반적으로 특수 장비를 필요로 하지 않지만, 언급했듯이 이 방법은 NaCl 이외의 공급원에서 발생하는 나트륨 이온 경우는 해당되지 않습니다. 즉, 많은 사례에서 효과적이었으나, 모든 유형의 염분 분석에서 적합하지는 않을 수 있다는 것입니다.
기기의 한 사례로 메틀러 토레도 적정기가 있습니다.
다중 표준물질 첨가는 샘플 용매 내 나트륨을 0.1mg/L까지 검출합니다(4.7•10−6 M). 소량의 나트륨 표준물질 용액이 연속으로 여러 번 샘플에 투여되어 나트륨 농도가 증가합니다. 첨가된 표준물질의 알려진 부피로 인한 전위차는 Nernst 식을 기반으로 하는 반복 평가 알고리즘을 통해 해당 샘플 고유의 나트륨 농도를 측정하는 데 사용됩니다.
중요한 것은 MSA 측정이 검출 한계 부근에서 수행될 수 있으며 더 높은 정확도를 위해 기기로 온도 영향을 보상할 수 있다는 점입니다. 최적의 샘플 준비와 정량화를 위해 분석 전에 대략적인 샘플 농도를 알고 있어야 합니다.
기기의 한 예로 메틀러 토레도 Easy Na 나트륨 분석기 또는 Excellence 적정기 (자동화 포함)가 있습니다.
나트륨 이온 함량의 온도 적정은 식품 내 나트륨을 수량화하는 대안 방법입니다. 온도 적정은 발열성이 높은 엘파솔라이트 NaK2AlF6의 형성에 따라 달라집니다. 방출된 열은 분해능이 높은 온도 센서로 등록할 수 있으며 원래 샘플에 존재하는 Na+ 이온의 양을 추론하는 데 사용할 수 있습니다.
반응은 불화암모늄 또는 ammonium hydrogen difluorid(NH4F, NH4HF2) 존재 하에 진행되며 과량의 칼륨 및 알루미늄이 필요합니다. 부식성이 높은 이전 화합물의 독성은 적절한 안전 예방 조치를 취해야 한다는 것을 의미합니다.
이 분석에 적합한 기기는 메틀러 토레도 Excellence 적정기 및 온도차 적정 전극입니다.
일반적으로 수용성 용액에서 식품의 나트륨 수준은 적정기 또는 이온 측정기와 쌍을 이루는 ISE를 사용하여 직접 측정할 수 있습니다. 정확도는 전극의 반응이 샘플 및 표준 용액에 대해 동일하다는 가정 하에 교정(Calibration) 커브를 사용하여 샘플 농도를 추론하는 데 달려 있습니다. 나트륨 표준 희석 과정은 이러한 목적으로 사용됩니다.
MSA와 마찬가지로 검출된 전위는 용액 내 이온의 활동과 그에 따른 농도에 비례합니다. 측정 후 짝을 이룬 기기는 샘플의 이온 농도를 자동으로 계산하고 결과를 표시 할 수 있습니다.
염분, 나트륨, 이온 및 미네랄 함량은 또한 다른 수준의 특이성을 가진 다른 기법을 통해 측정할 수도 있습니다. 총 NaCl 또는 무기염과 같은 Application의 경우 특수 장비가 항상 필요한 것은 아닙니다.
염화이온, 나트륨 또는 미네랄 함량을 측정하는 데 유용할 수 있는 추가 방법은 다음과 같습니다.
논의된 바와 같이, 염분 또는 나트륨 함량 측정은 직접 및 간접 측정을 통해 수행될 수 있습니다. 선택하는 방법은 측정된 이온의 예상 범위뿐만 아니라 정확도 요건 및 식품 성분과 같은 요인들에 따라 달라집니다.
측정 원리 | LOQ | RSD |
염화이온의 은 적정 | 35ppm | 1% |
다중 표준물질 첨가(MSA) | < 1ppm | 1% |
나트륨 이온의 온도 적정 | 100ppm | 2% |
직접 나트륨 측정 | < 1ppm | 4% |
나트륨 또는 염분 측정 전략을 선택하는 데 있어, 선택한 방법이 예상되는 이온 농도 범위에서 신뢰할 수 있는 측정을 제공하는지 확인하는 것이 중요합니다. 여기에서 논의된 방법과 관련하여, 이러한 범위에 대한 논의 및 쉽게 참조할 수 있는 차트는 무료 염분 분석 소개 가이드의 부록 2에 포함되어 있습니다.
식품 생산업체는 현지 규정을 준수하면서 해당 공정 및 처리량을 가장 잘 지원하는 기법을 사용해야 합니다. Application 측면에서, 염분 또는 나트륨 함량 분석에 가장 이상적인 방법을 가늠할 수 있는 것으로 간주되어야 하는 다양한 측면들은 다음과 같습니다.
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메틀러 토레도는 식품 내 나트륨 측정 및 나트륨 함량 평가 등을 위한 여러 가지 방법을 다루는 다양한 Application Note를 제공합니다. 여기에는 다음 식품들의 염분 및 나트륨 함량을 측정하는 Application이 포함됩니다.
염분 측정 실험에 도움이 될 만한 Application Note 전체 목록 및 염분 평가에 대한 간단한 가이드를 보시려면, 염분 분석 소개 가이드를 무료로 다운로드하십시오.
식용 소금(NaCl)은 일반적으로 식품을 통한 나트륨의 주 공급원입니다. 그러나 나트륨(Na+) 이온은 다른 식품 성분에 의해 생성될 수도 있으므로 총 나트륨 함량이 더 높아집니다. 특정 염분 또는 나트륨 분석 기법은 측정 대상인 나트륨 및 염화이온의 공급원에 따라 특정 식품 유형에 더 적합할 수 있습니다.
식품 내 염분 측정은 이온 선택형 전극, 적정, 밀도 측정 등을 이용하여 수행될 수 있습니다. 자세한 내용은, 염분 분석 소개 가이드를 무료로 다운로드하십시오.
염분 또는 식용 소금으로 흔히 알려져 있는 염화나트륨은 이온 화합물입니다. 화학식은 NaCl로, 즉 나트륨 및 염화 이온의 1:1 비율을 의미합니다. 각각의 몰 질량(22.99 및 35.45g/mol)을 고려할 때, NaCl의 100g 샘플에는 Na 39.34g 및 Cl 60.66g이 포함되어 있습니다. 정확한 NaCl 또는 식품 내 염분 측정은 맛, 유통기한, 건강 문제에 있어 아주 중요합니다.
염분 또는 나트륨 함량을 계산하는 데 사용하는 방법은 염분 측정 실험실에서 나트륨 또는 염화 이온을 측정하는 데 가장 적절한 측정 기법이 무엇이냐에 따라 달라집니다. 상단의 “Application에 대한 올바른 염분 함량 측정 방법 선택”을 참조하거나, 염분 분석 소개 가이드를 무료로 다운로드하십시오.
용해 가능한 염분 또는 수용성 용액의 염화이온 함량은 염화은으로서 염화 이온의 침전에 의해 측정될 수 있습니다.
AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓
반응 중에 침전물이 형성되고 이전에 칭량된 여과 도가니에서 수집 및 측정할 수 있지만, 은 적정을 사용하면 보다 쉽고 짧은 시간 내에 더 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
적정에 의한 염분 측정은 여전히 많은 실험실에서 수행됩니다. 은 적정은 적정제로 질산은(AgNO3)에 기반하며 다음과 같이 용액에서 침전되는 염화은(AgCl)이 드물게 보이는 용해 특성을 기반으로 합니다.
AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl↓
은 링 전극은 반응 후 용액에 남아 있는 은 이온의 전위를 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 모든 염화이온의 소비로 인한 전위 상승은 적정의 종말점을 나타내며, (샘플 내 모든 염화이온이 NACI로 인한 것이라는 가정을 기반으로) 염분 함량을 계산할 수 있습니다.
나트륨 이온의 온도 적정 동안 엘파솔라이트(NaK2AlF6)는 높은 발열 반응으로 형성됩니다. 방출된 열은 샘플에 존재하는 Na+ 이온의 양을 추론하는 데 사용할 수 있습니다.
질산알루미늄 9수화물(aluminum nitrate nonahydrate)과 질산칼륨 (각각 Al(NO3)3, • 9H2O 및 KNO3)구성된 적정제를 사용하여, 불화 암모늄 또는 ammonium hydrogen difluoride(NH4F, NH4HF2) 존재 하에 다음과 같이 반응이 진행됩니다.
Na+ + 2K+ + Al3+ + 6F- → NaK2AlF6↓
엘파솔라이트 형성이 에너지를 방출함에 따라, 결과 온도 차이는 온도 측정 센서를 사용하여 초기 샘플에 존재하는 나트륨의 양과 상관관계가 있을 수 있습니다.
나트륨의 직접 측정에 대한 검출 한계치는 0.1mg/L(4.7 • 10−6 M)이며 정량화 한계치는 0.3mg/L(1.4 • 10−5 M)입니다. 사용되는 나트륨 민감형 전극의 직선성 측정 범위는 0.3~70,000mg/L(1.4 • 10−5 M 및 3 M)입니다. 특정 샘플의 나트륨 함량이 이보다 더 높은 경우, 해당 샘플은 희석해야 합니다.
