Fosforul este un element mineral important necesar organismului uman. Principala sursă de fosfor pentru corpul uman o reprezintă alimentele naturale sau aditivii fosforici alimentari. Fosfatul este unul dintre componentele naturale ale aproape tuturor alimentelor. Deoarece fosfatul poate îmbunătăți sau conferă o serie de proprietăți excelente alimentelor, a început să fie utilizat în prelucrarea alimentelor în urmă cu mai bine de o sută de ani și a fost utilizat pe scară largă după anii 1970. În prezent, fosfatul este una dintre cele mai utilizate și utilizate categorii de aditivi alimentari. Ca ingredient alimentar important și aditiv funcțional, este utilizat pe scară largă în produse din carne, produse din carne de pasăre, fructe de mare, fructe, legume, produse lactate, produse de panificație, în timpul procesării băuturilor, produselor din cartofi, condimentelor, alimentelor preparate etc.
1. Introducere în fosfat
1.1 Clasificare
Fosfații pot fi împărțiți în ortofosfați și fosfați condensați:
Ortofosfatul se referă la diferite săruri ale acidului ortofosforic (H3PO4): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M este un ion metalic monovalent).
Ortofosfatul este încălzit, deshidratat și condensat pentru a forma fosfat condensat. Formula sa generală este Mn+2PnO3n+1, unde M este un ion metalic monovalent și n este numărul de atomi de fosfor. Când valoarea lui n este foarte mare, formula chimică limitativă a fosfatului condensat este: MnPnO3n.
Diferitele săruri ale pirofosfatului se numesc pirofosfați, M4P2O7;
Diferitele săruri ale trifosfatului se numesc tripolifosfați, M5P3O10;
Fosfații condensați ale căror molecule conțin mai mult de 3 atomi de fosfor se numesc colectiv polifosfați, iar numărul de legături O-P-O din moleculele lor se numește lungimea lanțului de polifosfați.
Formula moleculară a metafosfatului este (MPO3)n, care poate fi împărțită aproximativ în metafosfat ciclic, metafosfat insolubil și metafosfat vitros (astfel de substanțe sunt de fapt polifosfați cu lanț cu o lungime a lanțului mai mare de 10 și o cantitate mică de amestec de metafosfați ciclici) .
1.2 Fosfații utilizați în procesarea alimentelor sunt de obicei săruri de sodiu, săruri de calciu, săruri de potasiu și săruri de fier și săruri de zinc ca fortificatori nutriționali. Există mai mult de 30 de tipuri de fosfați de calitate alimentară folosiți în mod obișnuit. Fosfatul de sodiu este În prezent, principala categorie de consum de fosfat alimentar domestic este fosfatul de potasiu. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de procesare a alimentelor, consumul de fosfat de potasiu crește de la an la an.
Pentru a juca pe deplin efectele sinergice dintre diverșii fosfați și fosfați și alți aditivi și pentru a satisface nevoile de dezvoltare ale tehnologiei de prelucrare a alimentelor, diferiți fosfați compuși sunt adesea utilizați ca ingrediente alimentare și aditivi funcționali în aplicații practice. Cercetarea și dezvoltarea fosfaților formulați a devenit din ce în ce mai mult direcția de dezvoltare pentru dezvoltarea și aplicarea aditivilor alimentari cu fosfați.
Datorită diferențelor în lungimea lanțului, valoarea pH-ului, conținutul de P2O5 și cationii metalici legați, diferitele tipuri de fosfați au diferențe mari în proprietățile fizice și chimice. Pentru polifosfații liniari, pe măsură ce lungimea lanțului crește, emulsionarea, proprietățile sale de dispersie și capacitatea de a chela ionii de calciu cresc, în timp ce efectul de tamponare și valoarea pH-ului scad.
Polifosfatul condensat se va hidroliza în condiții de încălzire sau acide pentru a genera ortofosfat sau polifosfat cu lanț scurt. Când există enzime, geluri și cationi complecși în soluție, viteza de hidroliză poate fi accelerată foarte mult, iar soluția, pe măsură ce puterea ionică crește, viteza de hidroliză poate fi accelerată de mai multe ori.
În aplicațiile practice, fosfații sunt adesea selectați rațional în funcție de cerințele tehnologiei de prelucrare a alimentelor și pe baza valorii pH-ului și efectului de tamponare, solubilitate, efect de reținere a apei, emulsionare, performanță de dispersie, chelare, stabilitate la hidroliză și alte caracteristici. Ca ingrediente alimentare și aditivi funcționali.
2. Caracteristicile fosfaților și rolul lor în procesarea alimentelor
Fosfatul are două funcții principale în procesarea alimentelor: în primul rând, ca ameliorator de calitate pentru a îmbunătăți structura și gustul alimentelor; în al doilea rând, poate fi folosit ca un fortificator de nutriție minerală.
Rolul fosfatului în procesarea alimentelor se bazează în principal pe următoarele proprietăți ale fosfatului:
2.1 Efect de tamponare:
Valoarea pH-ului fosfatului variază de la moderat acid (PH~4) la puternic alcalin (PH~12). Când diferiți fosfați sunt combinați în proporții diferite, valoarea pH-ului poate fi stabilizată între PH4,5-11,7. nivelul tamponului. În intervalul de pH al majorității alimentelor (PH 3,5-7,5), fosfatul poate fi folosit ca un regulator eficient al pH-ului și stabilizator al pH-ului pentru a face mâncarea să aibă un gust mai delicios. Cel mai puternic efect de tamponare este ortofosfatul. Pentru polifosfat, pe măsură ce lungimea lanțului crește, capacitatea de tamponare se va slăbi.
2.2 Efect de reținere a apei:
Polifosfatul este un agent de reținere a umidității foarte hidrofil care poate stabiliza umiditatea conținută în alimente. Calitatea capacității sale de reținere a apei este legată de factori precum tipul și cantitatea de polifosfat, valoarea pH-ului alimentului și puterea ionică.
Pentru produsele din carne și fructele de mare, pirofosfatul are cea mai bună capacitate de reținere a apei, urmat de tripolifosfat. Pe măsură ce lungimea lanțului crește, capacitatea polifosfatului de reținere a apei se va slăbi.
2.3 Efect polianion:
Polifosfatul este un dielectric polimeric și are caracteristicile unui surfactant anorganic. Poate dispersa substanțele insolubile în apă sau poate forma o suspensie stabilă pentru a preveni aderența și aglomerarea suspensiei. Deoarece polifosfatul poate face ca hidrosolul proteic să formeze o peliculă pe globulele de grăsime, dispersând astfel grăsimea mai eficient în apă, este utilizat pe scară largă în fosforilarea amidonului, dispersarea pigmenților și alimentele emulsionate (produse lactate, înghețată, salate, sosuri etc.) și utilizat ca stabilizator de dispersie pentru cârnați, produse din carne tocată și produse surimi.
Pentru polifosfații liniari, abilitățile lor de emulsionare și dispersie cresc pe măsură ce lungimea lanțului crește.
2.4 Chelarea:
Polifosfatul formează cu ușurință complexe solubile cu cationi metalici în soluție, reducând astfel duritatea apei, inhibând oxidarea, cataliza, decolorarea și descompunerea vitaminei C cauzate de cationi metalici, cum ar fi Cu2+ și Fe3+, pentru a preveni și a întârzia oxidarea grăsimilor, a preveni carnea. , păsările de curte, peștele de la deteriorare, mențin culoarea și prelungesc durata de valabilitate a alimentelor. Capacitatea sa de fierbere este prezentată în figura de mai jos
Efectul de chelare al polifosfaților depinde de lungimea lanțului și de pH. În general, polifosfații cu lanț lung au o puternică capacitate de chelare a ionilor de metal ușor, care crește odată cu creșterea valorii pH-ului; polifosfații cu lanț scurt au o puternică capacitate de chelare pentru ionii de metale grele, dar capacitatea de a chela ionii de metale grele crește odată cu creșterea valorii pH-ului. Pe măsură ce nivelul crește, efectul de chelare scade.
2.5 Funcția proteinei:
Fosfatul are un efect de întărire asupra proteinelor și globulinei de colagen, astfel încât poate îmbunătăți hidratarea și capacitatea de reținere a apei a produselor din carne, crește permeabilitatea apei, promovează înmuierea alimentelor, îmbunătățește calitatea alimentelor și menține aroma alimentelor. În același timp, fosfații din produsele lactate pot împiedica coagularea laptelui atunci când este încălzit și pot împiedica separarea umidității cazeinei și grăsimilor.
2.6 Efect de volum:
Fosfații acizi (cum ar fi pirofosfatul acid de sodiu, hidrogenofosfatul de calciu) sunt utilizați de obicei ca acizi de dospire ca agenți de dospire pentru produsele de copt și reacţionează cu bicarbonatul pentru a furniza dioxidul de carbon gazos necesar procesului de coacere.
2.7 Efect anti-aglomerare:
Fosfatul tricalcic este utilizat în mod obișnuit ca agent antiaglomerant pentru a îmbunătăți proprietățile de curgere liberă ale alimentelor sub formă de pulbere sau higroscopice.
Fosfatul tricalcic are o suprafață specifică mai mare și poate lega mai multă apă; iar structura sa cristalină sferică specială poate produce un „efect de bilă”, oferind pudrei proprietăți bune de curgere liberă.
2.8 Prelungiți durata de valabilitate a alimentelor:
Polifosfatul poate îmbunătăți stabilitatea la depozitare a alimentelor și poate prelungi durata de valabilitate a produselor. Acest efect se bazează în principal pe: (1) reglarea pH-ului; (2) Efect antibacterian: creșterea celulelor microbiene trebuie să se bazeze pe cationi metalici divalenți, în special Ca2+ și Mg2+, iar fosfatul se poate chela cu acești cationi metalici și poate reduce stabilitatea peretelui celular în timpul diviziunii celulare și, de asemenea, poate reduce stabilitatea termică. a multor celule, inhibând astfel eficient creșterea bacteriilor.
Efectul antibacterian al polifosfatului este legat de tipul acestuia (lungimea lanțului), conținut, valoarea pH-ului, conținutul de sare, conținutul de nitriți și alți factori. În general, pe măsură ce lungimea lanțului crește, efectul antibacterian crește.
2.9 Efect de întărire a nutriției minerale:
Fosfatul de calciu, fosfatul de magneziu, fosfatul de fier și fosfatul de zinc sunt adesea folosiți ca potențiatori minerali în procesarea alimentelor.
Adăugarea de fosfat de fier și fosfat de zinc la sucul gastric poate spori efectul biofarmaceutic al sucului gastric datorită solubilității sale mai bune și nu va promova oxidarea naturală.
3. Probleme de siguranță ale fosfatului
Siguranța fosfaților utilizați ca aditivi alimentari este o problemă de mare îngrijorare. Mulți oameni de știință străini au efectuat un număr mare de studii toxicologice asupra fosfaților și au confirmat că fosfații alimentari sunt aditivi netoxici și extrem de siguri.
Evaluarea siguranței Comitetului Special al Organizației pentru Alimentație și Agricultură a Națiunilor Unite și a Organizației Mondiale a Sănătății (FAO/OMS) în 1970 a fost că aportul zilnic admis la adulți este de 1,4-1,5 gP2O5, în timp ce Comitetul pentru aditivi alimentari în 1985 a recomandat ca acceptarea necondiționată a fosforului total în dietă să fie <30 mg/kg greutate corporală, doza de acceptare condiționată este de 30--70 mg/kg greutate corporală.
Trebuie subliniat aici că, în aplicarea fosfaților alimentari, trebuie acordată atenție echilibrului de calciu și fosfor (raportul calciu/fosfor este de 1:1,2), iar fosfații alimentari trebuie utilizați rațional, în strictă conformitate cu normele igienice. standarde de utilizare a aditivilor alimentari. , pentru a evita efectele adverse asupra sănătății umane cauzate de dezechilibrul calciului și fosforului sau abuzul de fosfați.
4. Aplicarea fosfatului în prelucrarea alimentelor
4.1 Aplicare în prelucrarea produselor din carne și pasăre:
4.1.1 Pentru a îmbunătăți calitatea produselor din carne, la prelucrarea produselor din carne se adaugă de obicei fosfat. Funcțiile sale sunt:
A. Îmbunătățiți aderența produselor din carne și îmbunătățiți performanța de feliere a produselor din carne;
b. Îmbunătățiți capacitatea de reținere a apei a cărnii, astfel încât produsele din carne să își poată menține în continuare umiditatea naturală în timpul procesării și gătirii, să reducă pierderea de nutrienți din carne, să păstreze frăgezimea produselor din carne și să mărească randamentul produselor finite;
c. Controlați valoarea pH-ului produselor din carne în intervalul cel mai potrivit pentru umflarea proteinelor și produceți cea mai bună culoare a produselor din carne;
d. Îmbunătățește performanța de emulsionare și stabilitatea emulsiei, prevenind eficient separarea grăsimii și a apei;
e. Blocați cationii metalici și întârzieți reacția de oxidare în procesarea produselor din carne, ceea ce poate reduce eficient rata de râncezire a produselor, poate inhiba decolorarea și râncezirea produselor din carne și poate prelungi durata de valabilitate a produselor din carne;
f. Îmbunătățiți performanța de procesare a produselor din carne și creșteți eficiența producției.
4.1.2 Capacitatea de reținere a apei a cărnii se referă în general la capacitatea de a reține umiditatea cărnii și umiditatea adăugată cărnii în timpul procesării. Nivelul capacității de reținere a apei este direct legat de textura și randamentul produselor din carne. Adăugarea de fosfat poate îmbunătăți în mod eficient calitatea produselor din carne. Capacitate de reținere a apei.
Cum să utilizați rațional fosfații și alți aditivi fără a afecta aroma produselor din carne, să maximizați capacitatea de reținere a apei și coeziunea produselor din carne și să reduceți pierderile de gătit a produselor din carne a fost întotdeauna un subiect important în cercetarea și dezvoltarea produselor din carne. .
4.1.3 Utilizarea rezonabilă a fosfaților în prelucrarea produselor din carne:
În aplicațiile practice, tipul și cantitatea adecvată de fosfat trebuie selectate în funcție de tipul, cerințele de textură, procesul de producție, materiile prime etc. ale produselor din carne și caracteristicile diferiților fosfați.
Produsele din carne adăugate cu pirofosfat pot restabili și spori capacitatea naturală de reținere a apei a proteinelor musculare. Polifosfatul poate fi transformat rapid în pirofosfat sub acțiunea enzimelor musculare, astfel încât același efect poate fi obținut. Deși pirofosfatul are cel mai bun efect de reținere a apei, solubilitatea sa este prea slabă, așa că nu poate fi folosit singur în majoritatea cazurilor. În schimb, este adesea folosit în combinație cu polifosfat cu lanț lung sau fosfat de potasiu cu o solubilitate mai bună. În plus, pentru a exercita efectul sinergic între diferiți fosfați și fosfați și alți aditivi, sunt adesea utilizați diverși amelioratori de produse din carne compuși.
Funcțiile diverșilor fosfați compuși ai produselor din carne sunt descrise după cum urmează:
A. Pentru cârnați și produse din carne tocată, se folosesc de obicei pirofosfat și polifosfat de lungime medie a lanțului, care se adaugă sub formă de pulbere uscată în timpul tocării și amestecării. Valoarea pH-ului fosfatului complex utilizat este în general în jur de 7, iar uneori se folosesc și fosfați complecși cu o valoare a pH-ului mai mare de 9.
b. Compusul fosfat utilizat pentru injectarea cu soluție salină trebuie să îndeplinească următoarele cerințe: 1) solubilitate bună în soluție salină cu gheață; 2) viteză mare de dizolvare; 3) stabilitate bună în soluție salină înghețată. Valoarea pH-ului complexului fosfat utilizat este în general 8,5-9,5. Pentru a obține cel mai bun efect de activare a proteinelor musculare atunci când pregătiți soluție salină cu gheață pentru injecție, cel mai bine este să dizolvați mai întâi fosfatul în apă cu gheață și apoi să adăugați sare. În general, această ordine nu poate fi inversată.
c. Cantitatea de fosfat amestecat adăugată este în general de 0,1-0,4%, dar cantitatea trebuie controlată strict atunci când este utilizată. Dacă cantitatea adăugată este prea mare, aroma inițială a cărnii va fi deteriorată, iar dezvoltarea culorii va fi afectată din cauza creșterii valorii pH-ului.
4.2 Aplicare în prelucrarea fructelor de mare:
4.2.1 Ca agent excelent de reținere a apei, regulator de pH și agent antigel, fosfatul este utilizat pe scară largă în prelucrarea fructelor de mare, în special a fructelor de mare congelate. Funcțiile sale sunt:
A. Îmbunătățiți eficient capacitatea de reținere a apei a fructelor de mare, faceți sucul de carne mai bogat și reține eficient nutrienții și umiditatea;
b. Inhibă oxidarea grăsimilor și extinde în mod eficient durata de valabilitate a fructelor de mare;
c. Reduceți pierderea prin picurare după decongelare și reduceți pierderea în greutate la gătit;
d. Mentine culoarea si aroma naturala a fructelor de mare;
e. Face sinergie cu zaharul pentru a preveni eficient denaturarea prin congelare a proteinei surimi.
4.2.2 Atunci când se prelucrează creveți, pește și fructe de mare congelate, produsele sunt de obicei înmuiate în soluție de fosfat compus 3~10% (temperatura este mai mică de 10°C). Concentrația și timpul de înmuiere a soluției de înmuiere se bazează pe creveți, pește și crustacee Determinate de tipul, mărimea și timpul de pescuit al fructelor de mare.
Următorii factori ar trebui să fie luați în considerare atunci când se selectează rațional fosfații compuși pentru înmuiere: a) Poate îmbunătăți în mod eficient capacitatea de reținere a apei a fructelor de mare; b) Are solubilitate bună în apă cu gheață; c) Se poate dizolva rapid în apă cu gheață; d) Are o solubilitate bună în apă cu gheață. Stabilitate bună. Valoarea pH-ului complexului de fosfat utilizat este în general mai mare de 9.
4.2.3 În general, compușii fosfați adăugați la surimi congelat sunt în principal pirofosfat de sodiu, tripolifosfat de sodiu și hexametafosfat de sodiu, iar cantitatea adăugată este de 0,1-0,3% surimi.
4.3 Aplicarea fosfatului în produsele din făină
4.3.1 Aplicare în produse de panificație:
Fosfații acizi (cum ar fi pirofosfatul acid de sodiu, hidrogenofosfatul de calciu) sunt utilizați de obicei ca acizi de dospire ca agenți de dospire pentru produsele de copt și reacţionează cu bicarbonatul pentru a furniza dioxidul de carbon gazos necesar procesului de coacere. Fosfații diferiți au viteze de reacție a aluatului (ROR) diferite, iar fosfații pot fi selectați în mod rezonabil pe baza efectului de coacere așteptat (volum liber, structura porilor, gust).
În plus, fosfații pot fi folosiți și ca amelioratori de făină, amelioratori de aluat, tampon și nutrienți pentru drojdie.
4.3.2 Ca îmbunătățitor al calității tăițeilor, fosfatul este utilizat pe scară largă în prelucrarea tăițeilor instant și a tăițeilor obișnuiți. Principalele sale funcții sunt:
A. Creșteți gradul de gelatinizare a amidonului, creșteți capacitatea de absorbție a apei a amidonului, creșteți capacitatea de reținere a apei a aluatului și faceți ca tăițeii instant să se rehidrateze rapid și să se prepare cu ușurință;
b. Îmbunătățește performanța de absorbție a apei a proteinei din gluten și îmbunătățește elasticitatea acesteia, făcând tăițeii netezi și mestecați și rezistenți la gătit și la înmuiere;
c. Efectul de tamponare excelent al fosfatului poate stabiliza valoarea PH a aluatului, poate preveni decolorarea și deteriorarea și poate îmbunătăți aroma și gustul;
d. Fosfatul se poate complexa cu cationii metalici din aluat și are un efect de „punte” asupra grupelor de glucoză, formând legături încrucișate ale moleculelor de amidon, astfel încât fidea care poate rezista la gătirea la temperatură înaltă și la prăjirea la temperatură înaltă își pot menține în continuare consistența. după rehidratare. Caracteristicile vâscoelastice ale coloizilor de amidon;
e. Îmbunătățiți finisajul tăițeilor;
4.4 Aplicare în produse lactate
Fosfatul este utilizat ca stabilizator și emulgator în laptele sterilizat UHT, produsele din smântână, laptele condensat, laptele praf, cafeaua mate, băuturile lactate și produsele din brânză. Funcțiile sale sunt:
A. tamponare și stabilizare a pH-ului;
b. Interacțiunea cu proteinele: dispersează ingredientele alimentare, stabilizează sistemul de emulsionare, îmbunătățește capacitatea cazeinei de a lega apa și previne eficient separarea proteinelor, grăsimilor și apei;
c. Chelați ionii metalici multivalenti, reducând foarte mult agregarea proteinelor și precipitarea în timpul încălzirii și depozitării, îmbunătățind astfel stabilitatea termică și stabilitatea la depozitare a laptelui. Și poate întârzia efectiv apariția coagulării lactozei.
4.5 Fosfatul este, de asemenea, utilizat pe scară largă în următoarele domenii de prelucrare a alimentelor:
◎ Băuturi: utilizate ca regulator de aciditate, stabilizator și fortificator de nutriție minerală;
◎ Produse din cartofi: utilizate ca stabilizatori și agenți de păstrare a culorii;
◎ Produse din orez: îmbunătățesc elasticitatea produselor și îmbunătățesc gustul produselor;
◎ Condimente și supe instant: stabilizatori, regulatori de aciditate;
◎ Hrană pudră higroscopică: previne aglomerarea și îmbunătățește performanța sa de curgere liberă;
◎ Produse din amidon și amidon modificat;
◎Hrană pentru bebeluși, hrană funcțională: fortificator de nutriție minerală.
