Der pH-Wert ist ein wesentlicher Parameter, da er die Eigenschaften von Lebensmitteln wie Textur, Geschmack, Aroma und mehr beeinflusst. Der pH-Wert spielt eine entscheidende Rolle bei der Hemmung des Wachstums von Mikroorganismen. Aus diesem Grund regulieren US-Regierungsbehörden wie die Food and Drug Administration (FDA) den pH-Wert in vielen kommerziellen Lebensmitteln. Gemäß 21CF114 werden Lebensmittel im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt. Diejenigen, die einen natürlichen pH-Wert von weniger als 4,6 aufweisen, werden als saure Lebensmittel bezeichnet, während säurearme Lebensmittel einen pH-Wert von mehr als 4,6 aufweisen.
Der pH-Wert von Lebensmitteln
In technischer Hinsicht ist der pH-Wert die Wasserstoffionenaktivität in einer Lösung. Er wird auf einer Skala von 0 bis 14 gemessen, wobei 7 neutral ist. Die effektive Überwachung des pH-Wertes in der Lebensmittelindustrie beginnt mit der Prüfung der Rohstoffe und erstreckt sich über die gesamte Produktion bis zum fertigen Produkt.
Einfluss auf die Qualität
Der pH-Wert ist ein wesentlicher Parameter, da er die Eigenschaften von Lebensmitteln wie Textur, Geschmack, Aroma und mehr beeinflusst. Käse ist ein gutes Beispiel dafür, wie der pH-Wert die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln beeinflusst.
Wenn der pH-Wert abnimmt, verändern sich diese Proteinvernetzungen und das Kasein verliert seine Fähigkeit, mit Wasser zu interagieren. Dies führt zu einer härteren Konsistenz bei gealterten Cheddars und Weißschimmelkäsen.
Die Kaseinnährboden von Käse wird durch Proteinbindung erzeugt. Bei jenen mit einem anfänglichen pH-Wert von mehr als 5,0 tritt eine Calciumphosphatvernetzung auf und das Kasein interagiert stark mit Wasser, wodurch die elastische, glattere Textur erzeugt wird, die in jungen Schweizer- und Cheddar-Käsesorten zu finden ist.
Lebensmittelsicherheit und Verordnungen
Der pH-Wert spielt eine entscheidende Rolle bei der Hemmung des Wachstums von Mikroorganismen. Aus diesem Grund regulieren US-Regierungsbehörden wie die Food and Drug Administration (FDA) den pH-Wert in vielen kommerziellen Lebensmitteln.
Gemäß 21CF114 werden Lebensmittel im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt. Diejenigen, die einen natürlichen pH-Wert von weniger als 4,6 aufweisen, werden als saure Lebensmittel bezeichnet, während säurearme Lebensmittel einen pH-Wert von mehr als 4,6 aufweisen.
Gesäuerte Lebensmittel
Wenn eine Säure zugesetzt wird, um den End-pH-Wert eines Lebensmittels mit niedrigem Säuregehalt auf unter 4,6 zu senken, werden diese Lebensmittel als angesäuerte Lebensmittel bezeichnet. Beispiele sind Konserven, Salsas und Saucen.
Bei der Herstellung von angesäuerten Lebensmitteln führt ein pH-Wert von mehr als 4,6 zu einer Umgebung, die das Wachstum schädlicher Bakterien fördert, die beim Verzehr Krankheiten verursachen können. Verdorbene Lebensmittel stellen nicht nur ein Gesundheitsrisiko für die Öffentlichkeit dar, sondern können auch den Geschäftsbetrieb einstellen, wenn weitere Bewertungen erforderlich sind.
Gewöhnliche Praxis zur Messung des pH-Wertes
Die Ermittlung des optimalen Verfahrens für die Messung des pH-Wertes von Lebensmitteln kann aufgrund einer Vielzahl unterschiedlicher Methoden, Messgeräte und Elektrodendesigns eine Herausforderung darstellen.
Weltweit gibt es zahlreiche Vorschriften zu geeigneten Probemethoden und Höchstwerten, bei denen bestimmte Parameter sein müssen, um als sicher für den Verzehr angesehen werden zu können. Einige Standardmethoden sind sogar spezifisch für den Gerätetyp und den erforderlichen Auflösungsgrad.
Während pH-Streifen-Indikatoren und andere grundlegende Methoden zur Verfügung stehen, wird die bestmögliche Genauigkeit bei Verwendung eines pH-Meters und einer Elektrode erreicht. Diese Methode bietet das höchste Maß an Präzision und ist weniger subjektiv als eine auf Chemikalien basierende Testmethode, bei der Farbindikatoren zur Bestimmung des pH-Werts verwendet werden.
Auswahl eines pH-Meters mit passender Elektrode
Die Auswahl eines pH-Messgeräts und einer Elektrode für die Messung des pH-Wertes in Lebensmitteln ist entscheidend, um genaue und zuverlässige Ergebnisse erzielen zu können.
Messgeräte
Es ist wichtig, die Stellen der Probenentnahme während der Produktion zu berücksichtigen, an denen Sie testen werden. Ein langlebiges, tragbares Messgerät bietet die Mobilität, um den pH-Wert überall und jederzeit in einer Produktionsanlage zu testen, während ein Hochleistungs-Tischmessgerät am besten nur für den stationären Laborgebrauch geeignet ist.
Mit Hanna’s neuer HALO Foodcare Bluetooth-Elektrode und der Hanna Lab-App können Sie Ihr Smartphone oder Tablet als pH-Messgerät für Forschungszwecke verwenden oder es mit einem Bluetooth-fähigen Messgerät koppeln. Komplett kabellos!
Viele tragbare und Tisch-pH-Messgeräte verfügen inzwischen über Speicher für Datenprotokollierung und erweiterte Diagnosefunktionen, um das Testen so benutzerfreundlich wie möglich zu gestalten.
Zu den Mindestanforderungen für ein von Hanna Instruments für Lebensmittelprüfungen empfohlenes pH-Messgerät gehören:
- pH-Auflösung von 0,01
- Zwei-Punkt-Kalibrierung
- Automatische Temperaturkompensation (ATC)
Elektroden
Während der Funktionsumfang eines Messgeräts wichtig ist, ist es gleichermaßen wichtig, wenn nicht sogar kritischer, die geeignete pH-Elektrode für Ihre Anwendung zu wählen.
Hanna Instruments verfügt über ein komplettes Sortiment an Foodcare-pH-Elektroden, die für bestimmte Anwendungen entwickelt wurden. Die verschiedenen Designmerkmale, die bei der Herstellung einer pH-Elektrode für einen bestimmten Verwendungszweck wichtig sind, umfassen die Form und den Typ des Glases, das Verbindungsmaterial und das Gehäuse.
Unter den genannten Eigenschaften ist die Art des verwendeten Referenzkontaktes eine der wichtigsten. Der Referenzkontakt ist ein elektrischer Pfad zwischen der Probe und der internen Referenzzelle. Es gibt eine Vielzahl von Materialien, welche für den Referenzkontakt verwendet werden können.
Keramik
Am gebräuchlichsten ist eine poröse Keramik, welche hervorragend in wässrigen Lösungen funktioniert.
PTFE
Ein weiteres Material ist Polytetrafluorethylen (PTFE), welches abweisend gegenüber Feststoffen ist. Eine aus PTFE hergestellte Muffenverbindung ist ideal für Lösungen mit hohem Feststoffgehalt wie Fruchtsäfte, da sie das Verstopfen verhindert.
Gel
Hanna bietet pH-Elektroden in sogenannter offener Ausführung (Open Junction Design) an. Bei dieser Art der Verbindung gibt es ein hartes Gel, das als Viskolen bekannt ist und die Probe von der internen Referenz trennt. Das Open Junction-Design ist äußerst verstopfungsresistent und daher das beste Design für halbfeste Stoffe, Emulsionen und die direkte Messung von Lebensmitteln.
Dies sind nur einige der von Hanna Instruments angebotenen Referenzkontakte.
Zusätzliche Elektrodeneigenschaften umfassen:
- Eingebauter Temperatursensor zur automatischen Kompensation von Temperaturschwankungen
- Eine mikroprozessorbasierte digitale Version, die GLP-Daten und Chargennummern zur Rückverfolgbarkeit speichert
- Hochtemperaturglas für den Einsatz in Kochprozessen
Mit der richtigen pH-Elektrode für Ihr Lebensmittelprodukt erzielen Sie die bestmöglichen Ergebnisse und eine lange Lebensdauer.
Kalibrierung
Bei der Kalibrierung einer pH-Elektrode ist es wichtig, Puffer zu wählen, die den erwarteten Messwert „einklammern“. Bei der Einklammerung wird ein pH-Meter auf Punkte oberhalb und unterhalb des erwarteten pH-Werts der zu testenden Probe kalibriert.
Wie die Kalibrierung funktioniert
Wenn die pH-Sonde in eine Lösung platziert wird, entsteht eine Spannung, die in einen pH-Wert umgerechnet wird. Ein pH-Puffer ist eine Lösung mit bekanntem pH-Wert. Während des Kalibrierungsprozesses wird das Ansprechverhalten der Spannung standardisiert.
Den Offset verstehen
Ein pH-Meter akzeptiert normalerweise ± 60 mV für einen Puffer mit einem pH-Wert von 7,01. Dieser Wert ist als Offset-Spannung bekannt. Große Änderungen der Offsetspannung können darauf hinweisen, dass entweder der Puffer nicht mehr dem auf der Flasche angegebenen pH-Wert entspricht oder dass sich eine Beschichtung auf der pH-Elektrode gebildet hat. Hanna Instruments empfiehlt einen Offset von ± 30 mV.
Die Steilheit verstehen
Die Kalibrierung einer pH-Elektrode auf einen Puffer mit einem pH-Wert von 4,01 oder 10,01 wird als Steilheitseinstellung bezeichnet. Dieser Wert, relativ zum Offset, bestimmt die Steigung der Linie, die vom Messgerät verwendet wird, um die gemessenen mV einer Probe mit ihrem pH-Wert zu korrelieren.
Eine Sonde mit einer Steigung von 100 % erzeugt bei 25 °C 59,16 mV / pH-Einheit ab pH 7,01. Die meisten pH-Messgeräte kalibrieren auf eine Steigung zwischen 85 und 105 % (50 mV – 62 mV / pH-Einheit bei 25 °C). Die Steilheit einer pH-Elektrode sollte größer als 90 % sein.
Bei allen pH-Elektroden nimmt die Steilheit mit der Zeit ab. Dies ist in der Regel ein sukzessiver Prozess. Jede große Änderung der Steilheit von einer Kalibrierung zur nächsten ist ein Indikator dafür, dass der pH-Puffer kontaminiert ist.
CAL Check™
Offset und Steilheit hören sich zu technisch an? Wir haben CAL Check™, um es für Sie noch einfacher zu machen!
Hanna Instruments bietet Messgeräte mit CAL Check™ an, damit Sie erkennen können, wenn Ihre Sonde vom idealen Offset und der idealen Steilheit abweicht. Ein Messgerät mit CAL Check™ zeigt “Elektrode reinigen” und “Puffer prüfen” an, und meldet den Gesamtzustand der Sonde oder den Zustand der Elektrode durch Überwachen der Elektrodeneigenschaften während der Kalibrierung. Wenn eine Überwachung des Offsets und / oder der Steilheit erforderlich ist, kann ein pH-Meter mit GLP-Funktionalität zur Anzeige der benötigten Informationen verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass die Puffer nach dem Öffnen mindestens alle sechs Monate gewechselt werden sollten.
Wartung
Von entscheidender Bedeutung für genaue Messungen sind regelmäßige Wartung und sachgemäße Lagerung. In Lebensmitteln enthaltene Fette, Öle und Proteine hinterlassen Rückstände auf der Glasoberfläche der Elektrode, verstopfen die Verbindungsstelle und führen zu einer verschlechterten Leistungsfähigkeit.
Anwendungsspezifische Reinigungslösungen sind ideal, da sie speziell für die Reinigung der Elektrode basierend auf der Zusammensetzung der zu testenden Probe entwickelt wurden, z. B. ein enzymatischer Reiniger für proteinreiche Proben wie Fleisch.
Aufbewahrung
Für eine Langzeit- oder Kurzzeitlagerung ist es am besten, eine Lagerungslösung zu verwenden, um den pH-Glaskolben hydratisiert zu halten und ein Verstopfen der Verbindung durch die in der Referenzfülllösung enthaltenen Salze zu verhindern.
Lagern Sie die pH-Elektrode niemals trocken oder in gereinigtem Wasser (destilliert, entionisiert oder Umkehrosmose), da dies sehr schädlich für die pH-Elektrode ist. Das Lagern der pH-Elektrode in gereinigtem Wasser verkürzt die Lebensdauer und trägt zu einer verschlechterten Leistung bei.
