In den Leitlinien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) wird für Erwachsene eine maximale tägliche Natriumzufuhr von 2 g empfohlen, was 5 g Speisesalz (Natriumchlorid, NaCl) entspricht. Eine natriumreiche Ernährung kann sich negativ auf die Gesundheit auswirken, da das Risiko für die Entwicklung von Bluthochdruck (Hypertonie) steigt. Bluthochdruck ist einer der Hauptrisikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Daher erhöht eine erhöhte Natriumzufuhr indirekt dieses Risiko.
Natrium in unserer Nahrung ist hauptsächlich in Form von Natriumchlorid-Salz vorhanden und sollte entsprechend gemessen werden. Direktpotentiometrie mit Hilfe einer Natrium-ionenselektiven Elektrode (ISE) ist eine genaue, selektive und schnelle Methode zur Messung von Natrium in Lebensmitteln. Im Vergleich zu chromatographischen oder spektroskopischen Methoden ist die Direktpotentiometrie mit einer ISE kostengünstig, platzsparend und einfach in der Anwendung. Diese Application Note beschreibt die Natriumanalyse in verschiedenen Matrices wie Kochsalz, Kartoffelchips und Babynahrung (Milchpulver) unter Verwendung der natriumselektiven Elektrode (Na-ISE).
Es werden sowohl die direkte Messung als auch die Standardaddition demonstriert. Die Methode basiert auf dem Standard AOAC 976.25.
Bei dieser Anwendung wird eine Na-ISE verwendet. Die ionenselektive Polymermembran der Elektrode besteht aus Polyvinylchlorid (PVC), einem Weichmacher und einem Ionophor einschließlich Zusatzstoff. Es ist nicht notwendig, die PVC-Membran zu konditionieren - die Polymermembran ist sofort einsatzbereit. Das Ionophor in der Polymermembran ist für die Selektivität verantwortlich, d. h. es kann selektiv Na+-Ionen aufnehmen.
Die direkte Messung wird für unproblematische Proben und bei Natriummessungen in geringen Mengen (mg/L- oder µg/L-Bereich) empfohlen. Die Ionenaktivität in der Probe wird aus einer Kalibrierkurve interpoliert. Die Kalibrierkurve wird mit Hilfe von Standardlösungen aufgezeichnet. Die Proben werden separat gemessen. Die erwartete Ionenaktivität in der Probe sollte in der Mitte des Konzentrationsbereichs der Standardlösungen liegen.
Die Standardaddition (STDADD) wird für undefinierte oder komplexe Probenmatrizes empfohlen. Bei der Standardadditionsmethode wird eine definierte Menge des interessierenden Ions zu einem bekannten Probenvolumen (in mehreren Schritten) hinzugefügt. Die unbekannte Konzentration kann aus den resultierenden Potentialdifferenzen zwischen der Probe und der zugesetzten Standardlösung berechnet werden. Diese Berechnung wird von modernen Ionenmessgeräten oder einer Software wie OMNIS automatisch durchgeführt.
Die Analyse wird an Kochsalz (NaCl), Kartoffelchips und Babynahrung (Milchpulver) demonstriert.
Für alle Proben wurden vorab Lösungen hergestellt, indem eine entsprechende Menge der Probe in deionisiertem Wasser aufgelöst wurde.
Diese Analyse wird mit einem OMNIS Advanced Titrator und einem OMNIS Dosing Module durchgeführt, das mit einer separaten natriumselektiven Elektrode ausgestattet ist (Abbildung 1).
In einer angemessenen Menge Probe wird nach automatisierter Dosierung der ISA-Lösung (Ionic strenght adjustment buffer) c(CaCl₂) = 1 mol/L das Potential gemessen, oder es wird eine Standardaddition mit der Natrium-Standardlösung β(Na⁺) = 2000 mg/L durchgeführt.
Sowohl die direkte Messung als auch die Standardaddition liefern genaue und reproduzierbare Ergebnisse für verschiedene Natriumwerte mit SD(rel) < 2,0 %, wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 dargestellt.
Die Kalibrierung für die direkte Messung ist in Abbildung 2 dargestellt. Ein Beispiel für die Standardaddition zeigt Abbildung 3.
| Probe (n = 6) | Mittelwert in % | SD(abs) in % | SD(rel) in % |
|---|---|---|---|
| Kochsalz | 39.34 | 0.00 | 0.0 |
| Probe (n = 6) | Mittelwert | SD(abs) | SD(rel) in % |
|---|---|---|---|
| Kartoffelchips | 3912 mg/kg | 42.6 mg/kg | 1.1 |
| Babynahrung | 2606 mg/kg | 3.58 mg/kg | 0.1 |
Ionenselektive Elektroden ermöglichen die Bestimmung des Natriumgehalts in Lebensmitteln mit schnellen, reproduzierbaren und präzisen Ergebnissen.
Die Handhabung der Na-ISE ist benutzerfreundlich. Eine Konditionierung der Elektrode ist nicht erforderlich, was bedeutet, dass sie sofort einsatzbereit ist. Darüber hinaus entspricht diese Methode der Norm AOAC 976.25.
Das in dieser Application Note verwendete System bietet den Anwendern Flexibilität in Kombination mit einer leistungsstarken Software. Der Messbereich der separaten Na-ISE mit Polymermembran liegt zwischen 5 × 10⁻⁶ mol/L (entspricht 0,11 mg/L Na⁺) und 1 mol/L Na⁺. Damit ist die Na-ISE für eine Vielzahl unterschiedlicher Proben geeignet – von Lebensmitteln wie Fast Food oder Speisesalz mit reduziertem Natriumgehalt bis hin zu pharmazeutischen Produkten und Kosmetika.
Metrohm unterstützt Sie dabei, den Natriumgehalt in Lebensmitteln zuverlässig zu bestimmen. Neben der Verbesserung von Präzision und Geschwindigkeit der Messungen liefert OMNIS Ergebnisse, die gleichwertig oder besser sind als die anderer etablierter Titrationssysteme.
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