De complete gids voor zout in voeding

Natrium komt zowel als additief als van nature voor in voedingsmiddelen. Het wordt vaak toegevoegd aan voedingsmiddelen in de vorm van natriumchloride (NaCl), maar kan ook worden toegevoegd in andere vormen, waaronder natriumnitriet, natriumbicarbonaat (zuiveringszout), natriumbenzoaat en mononatriumglutamaat (MSG). Deze verbindingen worden aan voedingsmiddelen toegevoegd om de smaak te verbeteren, als bindmiddel te fungeren en/of om microbiële groei te remmen om de houdbaarheid van een product te verlengen.

Er wordt geschat dat tot 75% van onze inname van natrium via voeding afkomstig is van verpakte of restaurantvoeding.

De andere belangrijkste bijdragers van natrium zijn keukenzout, specerijen en andere smaakmakers zoals gekruid zout. Het is belangrijk op te merken dat niet alle zouten natriumchloride bevatten. Er zijn andere zouten, zoals kaliumchloride (KCl) en calciumchloride (CaCl2). Maar over het algemeen is natriumchloride een van de meest voorkomende zouten die aan voedsel worden toegevoegd.

Natrium is een noodzakelijk mineraal voor ons allemaal. Het is noodzakelijk voor het zenuwstelsel en spierstelsel om te functioneren. Het wordt voornamelijk aangetroffen in het bloed en extracellulaire vloeistoffen. De hoeveelheid natrium in het bloed heeft invloed op de bloeddruk. Een toename van het natriumgehalte van het bloed zal bijvoorbeeld het bloedvolume verhogen. Een toename van het bloedvolume zal de bloeddruk verhogen.

Er zijn veel schadelijke effecten van hoge bloeddruk, waaronder een verhoogd risico op hart- en vaatziekten, congestief hartfalen en nierziekte.

De belangrijkste bron van onze natriuminname is van natriumchloride. De Food and Nutrition Board for the Institute of Medicine stelt dat voor personen van 9 tot 50 jaar het adequate innameniveau voor natrium 1,5 gram per dag is. Dit moet niet worden verward met de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid. Er zijn veel voorbeelden waarbij een hogere inname nodig is. Een atleet die veel zweet, verliest bijvoorbeeld hogere hoeveelheden natrium in vergelijking met een persoon met een minder actieve levensstijl. De Food and Nutrition Board for the Institute of Medicine stelt ook dat de aanvaardbare inname van natrium op het hoogste niveau om veranderingen in de bloeddruk voor personen van 14 jaar en ouder te voorkomen, 2,3 gram per dag is, wat overeenkomt met ongeveer 1 theelepel keukenzout (NaCl).

De hoeveelheid natrium in bewerkte en vervaardigde voedingsmiddelen moet worden gemeten en aangegeven op het etiket. Natrium wordt vermeld samen met de bijbehorende procentuele dagelijkse waarde (% DV) van natrium in één portie van een voedingsmiddel. Een 100% DV is minder dan 2,4 gram/dag. Voedingsmiddelen kunnen ook worden geëtiketteerd op basis van de hoeveelheid natrium per portie voor snelle identificatie.

Er zijn veel verschillende methoden beschikbaar voor het bepalen van het natrium (zout) gehalte van voedsel, waarbij elke methode zijn eigen voordelen en beperkingen heeft. De selectie van de te gebruiken methode is een belangrijke beslissing bij het ontwerpen van een kwaliteitsborgingsplan.

Overwegingen bij het bepalen van de juiste methoden omvatten de kosten van de apparatuur, de gewenste nauwkeurigheid en het ervaringsniveau van de persoon die de test uitvoert. De meest voorkomende meetmethoden voor het bepalen van het natriumzoutgehalte zijn: refractometrie, geleidbaarheidsmeting, ionselectieve elektroden en titratie.

Deze methode bepaalt het zoutgehalte van een stof op basis van de brekingsindex. De brekingsindex wordt bepaald door een licht door een prisma in een monster te laten gaan en te meten hoe het licht buigt. Refractometers bepalen de kritische hoek van een monster. De kritische hoek is de hoek waaronder geen licht wordt gebroken en al het licht intern wordt gereflecteerd.

Refractometrie kan worden gebruikt om een breed scala aan parameters te bepalen, waaronder suiker, propyleenglycol, gelatine en zout. Elke refractometer is gebaseerd op het effect van dichtheid en temperatuur op de brekingsindex voor een specifieke gemeten parameter. De brekingsindex wordt omgezet in een meeteenheid zoals % Brix (oplosbare vaste stoffen als sucrose) of % zout. Er zijn twee soorten refractometers: digitaal en mechanisch.

Mechanische refractometers

Met mechanische refractometers wordt het monster op een prisma geplaatst en kijkt de gebruiker door een oculair om de ‘schaduwlijn’ te observeren om deze kritische hoek te bepalen. Omdat de temperatuur de brekingsindex sterk beïnvloedt, wordt temperatuurcompensatie bereikt met behulp van bimetaalstrips die de lens of schaal bewegen als deze uitzet of krimpt als gevolg van temperatuurveranderingen.

Handmatige refractometers zijn een goedkope investering, maar hebben een beperkte nauwkeurigheid vanwege de subjectiviteit van het bepalen van de schaduwlijn, variaties in omgevingslicht en beperkte temperatuurcompensatie.

Digitale refractometers

Digitale refractometers maken gebruik van een interne lichtbron op een vaste golflengte. Dit interne licht gaat door een prisma en in het monster. Een interne lichtdetector identificeert de kritische hoek.

Digitale refractometers verwijderen de subjectiviteit van het handmatig bepalen van de schaduwlijn en hebben een verbeterde temperatuurcompensatie door het gebruik van voorgeprogrammeerde algoritmen. Ze kunnen ook metingen uitvoeren over bredere temperatuurbereiken tegen een gematigde investering.

Refractometers zijn aantrekkelijk vanwege hun lage opstartkosten en omdat ze geen chemische reagentia gebruiken. Een kleine steekproef is alles wat nodig is. Dit maakt ze ideaal voor kwantitatief gebruik in eenvoudige oplossingen, zoals een zoutpekeloplossing. Deze methode is echter niet specifiek voor zout. Andere stoffen in het monster zullen de brekingsindex veranderen. Deze stoffen omvatten vetten, suikers en mineralen.

Bekijk de HI96821 refractometer voor zoutgehalte van voedingswaren

Keukenzout valt uiteen als twee ionen: natrium en chloride. Omdat ionen geladen deeltjes zijn, wordt elektriciteit gemakkelijker geleid. Als gevolg hiervan kan een elektrische geleidbaarheidsmeter (EC) worden gebruikt om de hoeveelheid zout in een oplossing te schatten. Zodra een EC-meting is verkregen, moet een voor zout specifieke omrekeningsfactor worden toegepast om de hoeveelheid zout in een oplossing te verkrijgen. Veel meters hebben deze berekening ingebouwd.

Er zijn twee hoofdtypen elektroden die worden gebruikt bij het meten van geleidbaarheid in voedingsmiddelen: twee elektrodesondes en sondes met vier ringen.

Hanna Instruments-tip: Vergeet niet dat EC u de concentratie van ionen in een oplossing kan vertellen, maar niet wat die ionen zijn. Als u een complexer monster heeft, is een andere vorm van meting, d.w.z. titratie, beter geschikt voor uw toepassing.

Tweeringelektrodes

Tweeringelektrodes bestaan uit twee elektroden die op een bekende afstand van elkaar zijn geplaatst. Deze afstand wordt de celconstante genoemd. Vervolgens wordt een spanning op de twee elektroden aangebracht en wordt de stroom tussen beide gemeten. Uiteindelijk kan de weerstand worden bepaald, die kan worden gebruikt om de geleidbaarheid te berekenen.

Tweeringelektrodes hebben het voordeel dat ze een lage monstergrootte vereisen en zijn over het algemeen goedkoper dan andere geleidbaarheidstechnologieën. Verschillende zoutbereiken vereisen echter verschillende celconstanten bij gebruik van twee-elektrodesondes. Dit betekent dat er meerdere sensoren nodig zijn voor verschillende bereiken.

Vierringelektroden

Deze elektroden maken gebruik van vier ringen: twee zijn sensoren, de andere twee zijn aandrijfelektroden. De aandrijfelektroden brengen een wisselspanning aan die een stroom in de oplossing induceert. De sensorelektroden meten de spanningsval en de meetwaarde wordt omgezet in elektrische geleidbaarheid.

Geleidbaarheidssensoren met vier ringen hebben een breed meetbereik en kunnen vrijwel alle voedselmonsters aan. Deze elektroden vereisen echter over het algemeen meer monster om volledig onder te dompelen, vanwege de ruimte die nodig is voor de vier ringen. Deze elektroden zijn ook meestal duurder, deels vanwege het platina dat nodig is voor hun productie.

Geleidbaarheid is een aantrekkelijke optie voor kwaliteitscontrole, vanwege het gebruiksgemak en de betaalbaarheid. Geleidbaarheidselektroden meten echter geleidbaarheid en geen specifieke zouten. Dit betekent dat eventuele ionen (bijv. calcium, magnesium, enz.) de metingen zullen verstoren. Geleidbaarheidsmetingen schatten dus alleen het zoutgehalte in plaats van een exacte waarde te geven.

Bekijk geleidbaarheismeters voor voeding

Titratie is de meest gebruikte methode voor zoutanalyse door een voedselfabrikant met een eigen laboratorium. Een titratiemethode wordt gebruikt voor een verscheidenheid aan voedingsmiddelen, waaronder kazen, vlees en groenten. Een titratie is een procedure waarbij een oplossing met een bekende concentratie (titrant) wordt gebruikt om de concentratie van een onbekende oplossing (analyt) te bepalen.

De resultaten worden berekend op basis van de hoeveelheid titrant die wordt gebruikt om een eindpunt te bereiken. Een eindpunt kan overeenkomen met een kleurverandering met behulp van een chemische indicator of detectie met een potentiometrische sensor, zoals een chloride- of zilver-ISE.

Handmatige titratie: Mohr-methode

Een manier om het zoutgehalte te bepalen door titratie is met de Mohr-methode. Historisch gezien is de Mohr-methode een handmatige titratie met zilvernitraat als titrant en kaliumchromaat als kleurindicator. In deze titratie wordt een volumetrische buret gebruikt om handmatig zilvernitraattitrant toe te voegen aan een monster met chloride-analyt als indicator.

De reactie tussen de zilver- en chloride-ionen produceert een onoplosbare zilverchlorideneerslag (AgCl). Het zilvernitraat wordt toegevoegd totdat alle chloride-ionen hebben gereageerd met het zilvernitraat. Op dit punt zal elk extra zilvernitraat in overmaat zijn, wat resulteert in de aanwezigheid van zilverionen.

De zilverionen binden zich vervolgens aan de kaliumchromaatkleurindicator om een rode kleur in de oplossing te produceren. Dit signaleert het eindpunt van de titratie. De chlorideconcentratie wordt vervolgens berekend op basis van het volume zilvernitraat dat is toegevoegd en vervolgens is gebruikt om het natrium- of natriumchloridegehalte af te leiden.

Hanna Instruments-tip: Handmatige titratie is gebaseerd op subjectieve interpretatie van de kleurindicatorverandering.

Om deze reden is deze methode gevoelig voor het overschatten van het zoutgehalte. Een extra uitdaging bij een handmatige titratie is het nauwkeurig meten van de titrant die wordt gebruikt. De investering om een handmatige titratie uit te voeren met zilvernitraattitrant, kleurindicator, volumetrische buret en ander noodzakelijk glaswerk is erg laag.

Geautomatiseerde titratie: potentiometrische methode

Titratie met zilvernitraat kan worden geautomatiseerd met een potentiometrisch titratiesysteem. Een titratiesysteem voor zoutanalyse is uitgerust met een ISE- of zilverstaafelektrode . ISE's zijn gevoelig voor de concentratie van chloride- of zilverionen.  Zilverstaafelektroden bieden een onderhoudsarme optie die voldoet aan de industrienormen. Beide elektroden worden gebruikt om de oplossing te controleren op een verandering in de mV-potentiaal als gevolg van relevante ionen die worden verbruikt of in overmaat.

Potentiometrische titratiesystemen regelen automatisch de titrantdosering en eindpuntdetectie. Automatische eindpuntdetectie verhoogt de titratieprecisie en nauwkeurigheid door de menselijke subjectiviteit, die gepaard gaat met een titratie met behulp van een visuele indicator, te elimineren. In plaats van te controleren op een kleur, bepaalt de titrator het eindpunt door veranderingen in mV-potentiaal te meten. Het is belangrijk op te merken dat er geen kalibratie is van een ISE of van een zilverelektrode met potentiometrische titratie, omdat het een abrupte mV-verandering is die belangrijk is.

Het geautomatiseerde doseersysteem van een potentiometrische titrator verhoogt ook de precisie vanwege de mogelijkheid om eindige hoeveelheden titrant af te geven en te meten.

Veel titratiesystemen bieden de mogelijkheid om een titrant dynamisch te doseren. Dynamische dosering stelt de meter in staat om te bepalen hoeveel titrant wordt gedoseerd op basis van de voortgang van de titratie. Grotere doses worden in het begin van de titratie toegediend, waarbij steeds kleinere doses worden verstrekt naarmate het eindpunt wordt bereikt. Dit bespaart tijd en vermindert de kans op het overschrijden van het eindpunt.

Automatische titratoren zullen ook alle benodigde berekeningen uitvoeren en de resultaten weergeven in de gewenste concentratie-eenheden. De andere voordelen van een automatisch titratiesysteem zijn de mogelijkheid om rapporten te genereren voor traceerbaarheid en de mogelijkheid om andere titraties uit te voeren, waaronder de aciditeit.

Bekijk titratoren voor voeding

De selectie van meetmethoden is een van de belangrijkste stappen in het opstellen van een protocol voor het monitoren van zout in voedingsmiddelen.

Refractometers zijn het gemakkelijkst te gebruiken met lage instrumentkosten en ze vereisen geen chemicaliën. Ze zijn niet selectief voor natriumchloride en kunnen daarom alleen worden gebruikt voor kwantitatieve metingen in een oplossing die alleen verandert in de natriumchlorideconcentratie.

Geleidbaarheid is een eenvoudige methode om te gebruiken en is betaalbaar. Geleidbaarheidselektroden meten echter geen specifieke zouten, dus eventuele ionen (bv. calcium, magnesium, enz.) zullen de resultaten verstoren. Geleidbaarheid is het beste voor steekproefcontrole op basis van een geschat zoutgehalte in plaats van een exacte waarde.

De natrium-ISE is zeer gunstig vanwege de hoge nauwkeurigheid en omdat die direct natrium meet. De andere besproken methoden leiden natrium alleen af uit een andere meting. De vereiste dagelijkse voorbereidingstijd voor kalibratie en elektrodeverzorging is echter hoog en vereist een uitstekende laboratoriumtechniek om nauwkeurige metingen te verkrijgen.

In zowel handmatige als potentiometrische titraties wordt het natriumgehalte afgeleid uit de chlorideconcentratie. Dit kan problematisch zijn voor monsters die ook andere chloridezouten bevatten en niet alleen natriumchloride. Als bijvoorbeeld magnesiumchloride en/of calciumchloride naast natriumchloride zijn toegevoegd, zal een chloridetitratie het natriumgehalte overschatten. Handmatige titraties missen nauwkeurigheid en herhaalbaarheid vanwege de subjectiviteit van het bepalen van het titratie-eindpunt van een kleurverandering en de grove doseringsresolutie van handmatige buretten. Automatische titratoren nemen deze beperkingen weg en zorgen voor een zeer nauwkeurige en precieze meting. De investering is echter het hoogst in vergelijking met de andere genoemde methoden.

De ideale methode kan veranderen afhankelijk van het specifieke product, maar in alle gevallen moeten alle beschikbare methoden worden beoordeeld op hun gebruiksgemak, nauwkeurigheid en kost. De meetmethode die voorafgaand aan de analyse wordt gekozen, is net zo cruciaal als het testen van het product zelf.