Direkte Messung des Mineralstoffgehalts in Lebensmitteln mit ISE

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Mineralien in Lebensmitteln haben eine ernährungsphysiologische und funktionelle Bedeutung. Aus diesem Grund sollten ihre Konzentrationen gemessen und kontrolliert werden. In vielen Ländern der Welt ist das Anreicherungsgesetz vorgeschrieben. Die Anreicherung einiger Lebensmittel ermöglicht den Zusatz einiger Mineralien, so dass deren Gehalt höher ist als die von Natur aus zu erwartenden Werte. Frühstückscerealien sind häufig mit Kalzium, Eisen und Zink angereichert. Die Anreicherung von Salz mit Jod hat den Kropf in Europa und den USA fast vollständig beseitigt. In einigen anderen Fällen können Mineralien zu Funktionszwecken hinzugefügt werden. Salz wird meist aus geschmacklichen Gründen hinzugefügt, kann aber auch die Ionenstärke verändern, was sich auf die Löslichkeit von Proteinen auswirkt. Phosphor kann in Form von Phosphaten zugesetzt werden, um die Wasserspeicherfähigkeit von Fleisch zu erhöhen und die Textur von Schmelzkäse zu verändern. Kalzium kann hinzugefügt werden, um die Gelierung von Proteinen und Kaugummi zu fördern.
Bei der Messung des Mineralgehalts ist die Probenvorbereitung wichtig. Auf diese Weise wird eine gut gemischte und repräsentative Stichprobe gewährleistet. Ein großes Problem bei der Mineralanalytik ist die Kontamination während der Probenvorbereitung. Das Zerkleinern und Mischen mit metallischen Instrumenten kann die Konzentration von Mineralien beeinflussen. Daher sollten Sie nichtmetallische Instrumente oder Instrumente, die nicht aus dem Probenmineral bestehen, verwenden. Lösungsmittel, einschließlich Wasser, können erhebliche Mengen an Mineralien enthalten. Aus diesem Grund müssen bei allen Verfahren der Mineralienanalyse die reinsten verfügbaren Reagenzien verwendet werden.
Messung des Mineralstoffgehalts mit ISE
Für die selektive Messung verschiedener Kationen und Anionen wie Bromid, Kalzium, Chlorid, Fluorid, Kalium, Natrium und Sulfid sind zahlreiche Elektroden entwickelt worden. Das Prinzip der ISE zur Messung spezifischer Mineralien ist ähnlich wie bei der pH-Messung, aber die Zusammensetzung des Glases in der Sensorelektrode ist spezifisch für das betreffende Element.

Anwendungen

Einige Beispiele für die Anwendung von ISEs sind Messungen von:
  • Salz und Nitrat

in verarbeiteten Fleischwaren

  • Salzgehalt

mit Butter und Käse

  • Kalzium

in Milch

  • Natrium

in natriumarmem Speiseeis

  • Kohlendioxid

in alkoholfreien Getränken und Wein

  • Kalium und Natrium

Gehalte im Wein

  • Nitrat

in Gemüsekonserven usw.

  • Ammoniak

kann in Wein und Bier gemessen werden

Eine ISE-Methode für Lebensmittel mit einem Natriumgehalt <100 mg/100 g ist eine offizielle Methode der AOAC International (Methode 976.25). Einige Schwermetalle, wie Cadmium und Blei, können auch in Lebensmitteln gemessen werden.
Eine Liste der ISE, die Hanna Ihnen anbieten kann:
HI4101
Ammoniak

Typ:HI4002 Festkörper; Halbzelle
HI4102 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freien Bromid-Ionen in emulgierten Lebensmitteln, Getränken, Pflanzen, Böden und als Indikator für die Titration

HI4002 and HI4102
Bromide

Typ:HI4002 Festkörper; Halbzelle
HI4102 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freien Bromid-Ionen in emulgierten Lebensmitteln, Getränken, Pflanzen, Böden und als Indikator für die Titration

HI4003 and HI4103
Kadmium

Typ:
HI4003 Festkörper; Halbzelle
HI4103 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Verwendung als Indikator für Titrationen mit Chelaten

HI4004 and HI4104
Kalzium

Typ: HI4004 Polymer-Membran; Halbzelle
HI4104 Polymer-Membran; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freiem Kalzium in Getränken, Milch, Wasser und Meerwasser

HI4105
Kohlenstoffdioxid

Typ: HI4105 Gassensorik; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von Karbonaten wie CO2 in Wasser, Softdrinks und Weinproben

HI4007 and HI4107
Chlorid

Typ: HI4007 Festkörper; Halbzelle
HI4107 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freien Chlorid-Ionen in emulgierten Lebensmitteln, Getränken, Pflanzen, Böden und als Indikator für die Titration

HI4008 and HI4108
Kupfer

Typ: HI4008 Festkörper; Halbzelle HI4108 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Verwendung als Indikator für Titrationen mit Chelaten

HI4009 and HI4109
Zyanide

Typ: HI4009 Festkörper; Halbzelle HI4109 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freien Cyanid-Ionen in Galvanikbädern, Abwässern sowie in Pflanzen- und Bodenproben

HI4010 and HI4110
Fluoride

Typ: HI4010 Festkörper; Halbzelle
HI4110 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freiem Fluorid in Trinkwasser, Erfrischungsgetränken, Wein, Pflanzen, emulgierten Lebensmitteln, Pflanz- und Beizsäuren

HI4011 and HI4111
Iodid

Typ: HI4011 Festkörper; Halbzelle
HI4111 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freien Iodid-Ionen in emulgierten Lebensmittelproben ( iodiertes Speisesalz), Pflanzen und zur Titration

HI4012 and HI4112
Blei/Sulfat

Typ: HI4012 Festkörper; Halbzelle
HI4112 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von Blei-Ionen in Galvanikbädern und als Indikator für Titrationen

HI4013 and HI4113
Nitrat

Typ: HI4013 Polymer-Membran; Halbzelle
HI4113 Polymermembran; Kombination
Mögliche Anwendungen: Bestimmung von freiem Nitrat in natürlichen Gewässern (Süß- und Meerwasser), sowie in emulgierten Lebensmitteln und Pflanzenproben

HI4014 and HI4114
Kalium

Typ: HI4014 Polymer-Membran; Halbzelle
HI4114 Polymermembran; Kombination Mögliche Anwendungen: Bestimmung von Kalium-Ionen in Wein, Wasser, Böden und biologischen Proben

HI4015 and HI4115
Silber/Sulfid

Typ: HI4015 Festkörper; Halbzelle
HI4115 Festkörper; Kombination
Mögliche Anwendungen: Als Indikator für Titrationen mit Silbernitrat. Zur Bestimmung von Sulfid-Ionen in Wasser, Papierflotten, natürlichen Gewässern und Böden

HI5315
Referenz

Typ: HI5315
Mögliche Anwendungen: Zur Vervollständigung des Stromkreises und zur Bereitstellung einer stabilen Referenzspannung für ISE-Halbzellen

Autorin:
Tajana Mokrović, mag.nutr.

Quellen:

Ward, R. E., & Legako, J. F. (2017). Traditional Methods for Mineral Analysis. Food Analysis, 371–386. doi:10.1007/978-3-319-45776-5_21