Фосфорът е важен минерален елемент, необходим за човешкото тяло. Основният източник на фосфор за човешкото тяло е естествената храна или хранителните фосфатни добавки. Фосфатът е един от естествените компоненти на почти всички храни. Тъй като фосфатът може да подобри или придаде серия от отлични свойства на храната, той започна да се използва в хранително-вкусовата промишленост преди повече от сто години и беше широко използван след 70-те години на миналия век. Понастоящем фосфатът е една от най-широко използваните и широко използвани категории хранителни добавки. Като важна хранителна съставка и функционална добавка, той се използва широко в месни продукти, птичи продукти, морски дарове, плодове, зеленчуци, млечни продукти, печени продукти, по време на обработката на напитки, картофени продукти, подправки, полуфабрикати и др.
1. Въведение във фосфата
1.1 Класификация
Фосфатите могат да бъдат разделени на ортофосфати и кондензирани фосфати:
Ортофосфатът се отнася до различни соли на ортофосфорната киселина (H3PO4): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M е едновалентен метален йон).
Ортофосфатът се нагрява, дехидратира и кондензира, за да се образува кондензиран фосфат. Общата му формула е Mn+2PnO3n+1, където M е едновалентен метален йон, а n е броят на фосфорните атоми. Когато стойността на n е много голяма, ограничаващата химична формула на кондензирания фосфат е: MnPnO3n.
Различните соли на пирофосфата се наричат пирофосфати, M4P2O7;
Различните соли на трифосфата се наричат триполифосфати, M5P3O10;
Кондензираните фосфати, чиито молекули съдържат повече от 3 фосфорни атома, се наричат заедно полифосфати, а броят на O-P-O връзките в техните молекули се нарича дължина на веригата на полифосфатите.
Молекулната формула на метафосфата е (MPO3)n, която може грубо да се раздели на цикличен метафосфат, неразтворим метафосфат и метафосфат стъкловидно тяло (такива вещества всъщност са верижни полифосфати с дължина на веригата повече от 10 и малко количество смес от циклични метафосфати) .
1.2 Фосфатите, използвани в хранителната обработка, обикновено са натриеви соли, калциеви соли, калиеви соли и железни соли и цинкови соли като хранителни подсилващи вещества. Има повече от 30 вида често използвани хранителни фосфати. Натриевият фосфат е Понастоящем основната категория за потребление на домашно хранителен фосфат е калиевият фосфат. С развитието на технологиите за преработка на храни потреблението на калиев фосфат също се увеличава от година на година.
За да се даде пълна игра на синергичните ефекти между различни фосфати и фосфати и други добавки и да се отговори на нуждите от развитие на технологията за преработка на храни, различни съставни фосфати често се използват като хранителни съставки и функционални добавки в практически приложения. Изследванията и развитието на формулирани фосфати все повече се превръщат в посока на развитие за разработването и прилагането на фосфатни хранителни добавки.
Поради разликите в дължината на веригата, стойността на pH, съдържанието на P2O5 и свързаните метални катиони, различните видове фосфати имат големи разлики във физичните и химичните свойства. За линейните полифосфати, с увеличаване на дължината на веригата, неговите емулгиращи, дисперсионни свойства и способност за хелатиране на калциеви йони се увеличават, докато буферният ефект и стойността на pH намаляват.
Кондензираният полифосфат ще се хидролизира при нагряване или киселинни условия, за да генерира ортофосфат или късоверижен полифосфат. Когато в разтвора има ензими, гелове и сложни катиони, скоростта на хидролизата може да се ускори значително и разтворът. С увеличаване на йонната сила скоростта на хидролиза може да се ускори няколко пъти.
В практическите приложения фосфатите често се избират рационално в съответствие с изискванията на технологията за преработка на храни и въз основа на тяхната стойност на рН и буферен ефект, разтворимост, водозадържащ ефект, емулгиране, дисперсионни характеристики, хелатиране, хидролиза стабилност и други характеристики. Като хранителни съставки и функционални добавки.
2. Характеристики на фосфатите и ролята им в хранителната промишленост
Фосфатът има две основни функции в хранителната обработка: първо, като подобрител на качеството за подобряване на структурата и вкуса на храната; второ, може да се използва като обогатител на минерално хранене.
Ролята на фосфата в хранителната обработка се основава главно на следните свойства на фосфата:
2.1 Буфериращ ефект:
Стойността на pH на фосфата варира от умерено кисела (PH~4) до силно алкална (PH~12). Когато различни фосфати се комбинират в различни пропорции, стойността на pH може да се стабилизира между PH4,5-11,7. ниво на буфер. В диапазона на pH на повечето храни (PH 3,5-7,5), фосфатът може да се използва като ефективен регулатор на pH и стабилизатор на pH, за да направи вкуса на храната по-вкусен. Най-силният буферен ефект е ортофосфатът. За полифосфата, с увеличаване на дължината на веригата, буферният капацитет ще отслабне.
2.2 Водозадържащ ефект:
Полифосфатът е силно хидрофилен агент за задържане на влага, който може да стабилизира влагата, съдържаща се в храната. Качеството на капацитета му за задържане на вода е свързано с фактори като вида и количеството на полифосфата, PH стойността на храната и йонната сила.
За месните продукти и морските дарове пирофосфатът има най-добър водозадържащ капацитет, следван от триполифосфата. С увеличаването на дължината на веригата капацитетът за задържане на вода на полифосфата ще отслабне.
2.3 Полианионен ефект:
Полифосфатът е полимерен диелектрик и има характеристиките на неорганично повърхностно активно вещество. Той може да диспергира неразтворими вещества във вода или да образува стабилна суспензия, за да предотврати адхезията и агломерацията на суспензията. Тъй като полифосфатът може да накара протеиновия хидрозол да образува филм върху мастните глобули, като по този начин диспергира мазнините по-ефективно във вода, той се използва широко при фосфорилирането на нишестето, диспергирането на пигменти и емулгирани храни (млечни продукти, сладолед, салати, сосове и др.) и се използва като стабилизатор на дисперсия за колбаси, продукти от мляно месо и сурими продукти.
За линейните полифосфати техните емулгиращи и диспергиращи способности се увеличават с увеличаване на дължината на веригата.
2.4 Хелатиране:
Полифосфатът лесно образува разтворими комплекси с метални катиони в разтвора, като по този начин намалява твърдостта на водата, инхибирайки окислението, катализата, обезцветяването и разлагането на витамин С, причинено от метални катиони като Cu2+ и Fe3+, за предотвратяване и забавяне на окисляването на мазнини, предотвратяване на месото , птици, риба от разваляне, поддържат цвета и удължават срока на годност на храните. Способността му за кипене е показана на фигурата по-долу
Хелатиращият ефект на полифосфатите зависи от дължината на веригата и pH. Най-общо казано, дълговерижните полифосфати имат силна хелатираща способност за леки метални йони, която се увеличава с повишаване на стойността на pH; късоверижните полифосфати имат силна хелатираща способност за йони на тежки метали, но способността за хелатиране на йони на тежки метали се увеличава с повишаването на рН стойността. С повишаване на нивото, хелатообразуващият ефект отслабва.
2.5 Функция на протеина:
Фосфатът има укрепващ ефект върху протеина и колагеновия глобулин, така че може да подобри хидратацията и капацитета за задържане на вода на месните продукти, да увеличи водопропускливостта, да насърчи омекотяването на храната, да подобри качеството на храната и да запази вкуса на храната. В същото време фосфатите в млечните продукти могат да предотвратят коагулацията на млякото при нагряване и да предотвратят отделянето на казеин и мастна влага.
2.6 Напълващ ефект:
Киселинните фосфати (като натриев кисел пирофосфат, калциев хидроген фосфат) обикновено се използват като киселини за набухване като набухватели за печени продукти и реагират с бикарбонат, за да осигурят газа въглероден диоксид, необходим за процеса на печене.
2.7 Ефект против слепване:
Трикалциевият фосфат обикновено се използва като средство против слепване за подобряване на свободно течащите свойства на прахообразни или хигроскопични храни.
Трикалциевият фосфат има по-голяма специфична повърхност и може да свързва повече вода; и специалната му сферична кристална структура може да създаде "ефект на топка", придавайки на праха добри свойства на свободно течане.
2.8 Удължете срока на годност на храната:
Полифосфатът може да подобри устойчивостта на съхранение на храната и да удължи срока на годност на продуктите. Този ефект се основава главно на: (1) регулиране на pH; (2) Антибактериален ефект: Растежът на микробните клетки трябва да разчита на двувалентни метални катиони, особено Ca2+ и Mg2+, а фосфатът може да хелатира с тези метални катиони и може да намали стабилността на клетъчната стена по време на клетъчното делене и също да намали термичната стабилност на много клетки, като по този начин ефективно инхибира бактериалния растеж.
Антибактериалният ефект на полифосфата е свързан с неговия вид (дължина на веригата), съдържание, pH стойност, съдържание на сол, съдържание на нитрити и други фактори. Най-общо казано, с увеличаване на дължината на веригата антибактериалният ефект се увеличава.
2.9 Подсилващ ефект на минералното хранене:
Калциевият фосфат, магнезиевият фосфат, железният фосфат и цинковият фосфат често се използват като минерални подобрители при обработката на храни.
Добавянето на железен фосфат и цинков фосфат към стомашния сок може да подобри биофармацевтичния ефект на стомашния сок поради по-добрата му разтворимост и няма да насърчи естественото окисление.
3. Проблеми с безопасността на фосфатите
Безопасността на фосфатите, използвани като хранителни добавки, е въпрос на голяма загриженост. Много чуждестранни учени са провели голям брой токсикологични изследвания на фосфатите и са потвърдили, че хранителните фосфати са нетоксични и много безопасни добавки.
Оценката на безопасността на Специалния комитет на Организацията по прехрана и земеделие на Обединените нации и Световната здравна организация (ФАО/СЗО) през 1970 г. е, че дневният допустим прием на възрастни е 1,4-1,5 gP2O5, докато Комитетът по хранителните добавки през 1985 г. препоръчва се безусловното приемане на общ фосфор в диетата да е <30 mg/kg телесно тегло, условната приемлива доза е 30--70 mg/kg телесно тегло.
Тук трябва да се отбележи, че при прилагането на хранителните фосфати трябва да се внимава за баланса на калций и фосфор (съотношението калций към фосфор е 1:1,2), а хранителните фосфати трябва да се използват рационално в строго съответствие с хигиенните изисквания. стандарти за използване на хранителни добавки. , за да се избегнат неблагоприятни ефекти върху човешкото здраве, причинени от дисбаланс на калций и фосфор или злоупотреба с фосфати.
4. Приложение на фосфата в хранително-вкусовата промишленост
4.1 Приложение при преработка на продукти от месо и птици:
4.1.1 За да се подобри качеството на месните продукти, при обработката на месни продукти обикновено се добавя фосфат. Функциите му са:
а. Подобряване на адхезията на месни продукти и подобряване на ефективността на нарязване на месни продукти;
b. Подобрете капацитета за задържане на вода на месото, така че месните продукти да могат да запазят естествената си влажност по време на обработка и готвене, да намалят загубата на хранителни вещества от месото, да запазят крехкостта на месните продукти и да увеличат добива на готови продукти;
° С. Контролирайте pH стойността на месните продукти в диапазона, най-подходящ за набъбване на протеини и произвеждайте най-добрия цвят на месните продукти;
д. Подобрете ефективността на емулгирането и стабилността на емулсията, като ефективно предотвратявате отделянето на мазнини и вода;
д. Блокирайте металните катиони и забавяйте окислителната реакция при обработката на месни продукти, което може ефективно да намали степента на гранясване на продуктите, да инхибира обезцветяването и гранясването на месните продукти и да удължи срока на годност на месните продукти;
f. Подобрете ефективността на обработката на месните продукти и повишете ефективността на производството.
4.1.2 Капацитетът за задържане на вода на месото обикновено се отнася до способността да се задържа влагата на месото и влагата, добавена към месото по време на обработката. Нивото на капацитет за задържане на вода е пряко свързано с консистенцията и рандемана на месните продукти. Добавянето на фосфат може ефективно да подобри качеството на месните продукти. Капацитет за задържане на вода.
Как рационално да се използват фосфати и други добавки, без да се засяга вкусът на месните продукти, да се увеличи максимално капацитетът за задържане на вода и кохезията на месните продукти и да се намалят загубите при готвене на месни продукти винаги е била важна тема в изследванията и развитието на месни продукти. .
4.1.3 Разумно използване на фосфати при преработката на месни продукти:
При практически приложения подходящият вид и количество фосфат трябва да се избере въз основа на вида, изискванията за текстура, производствения процес, суровините и т.н. на месните продукти и характеристиките на различните фосфати.
Месните продукти, добавени с пирофосфат, могат да възстановят и подобрят естествения капацитет за задържане на вода на мускулния протеин. Полифосфатът може бързо да се превърне в пирофосфат под действието на мускулни ензими, така че може да се постигне същия ефект. Въпреки че пирофосфатът има най-добър водозадържащ ефект, неговата разтворимост е твърде слаба, така че не може да се използва самостоятелно в повечето случаи. Вместо това често се използва в комбинация с дълговерижен полифосфат или калиев фосфат с по-добра разтворимост. Освен това, за да се упражни синергичният ефект между различни фосфати и фосфати и други добавки, често се използват различни съставни подобрители на месни продукти.
Функциите на различни съставни месни продукти фосфати са описани, както следва:
а. За колбаси и продукти от мляно месо обикновено се използват пирофосфат и полифосфат със средна дължина на веригата, които се добавят под формата на сух прах при нарязване и смесване. Стойността на рН на използвания комплексен фосфат обикновено е около 7, а понякога се използват и комплексни фосфати с рН стойност по-висока от 9.
b. Комбинираният фосфат, използван за инжектиране на физиологичен разтвор, трябва да отговаря на следните изисквания: 1) добра разтворимост в леден физиологичен разтвор; 2) висока скорост на разтваряне; 3) добра стабилност в леден физиологичен разтвор. Стойността на pH на използвания комплексен фосфат обикновено е 8,5-9,5. За да постигнете най-добрия ефект на активиране на мускулния протеин, когато приготвяте леден физиологичен разтвор за инжектиране, най-добре е първо да разтворите фосфата в ледена вода и след това да добавите сол. Този ред обикновено не може да бъде обърнат.
° С. Количеството добавен смесен фосфат обикновено е 0,1-0,4%, но количеството трябва да бъде строго контролирано, когато се използва. Ако добавеното количество е твърде високо, оригиналният вкус на месото ще бъде повреден и развитието на цвета ще бъде засегнато поради повишаването на pH стойността.
4.2 Приложение при обработката на морски дарове:
4.2.1 Като отличен водозадържащ агент, регулатор на pH и антифриз, фосфатът се използва широко при обработката на морски дарове, особено на замразени морски дарове. Функциите му са:
а. Ефективно подобрява водозадържащия капацитет на морските дарове, прави месния сок по-богат и ефективно запазва хранителните вещества и влагата;
b. Инхибират окисляването на мазнините и ефективно удължават срока на годност на морските дарове;
° С. Намалете загубата на капки след размразяване и намалете загубата на тегло при готвене;
д. Поддържа естествения цвят и вкус на морски дарове;
д. Синергизира със захарта, за да предотврати ефективно денатурирането на сурими протеина при замразяване.
4.2.2 При обработката на замразени морски дарове от скариди, риба и миди, продуктите обикновено се накисват в 3~10% разтвор на комбиниран фосфат (температурата е под 10°C). Концентрацията и времето за накисване на разтвора за накисване се основават на скаридите, рибата и мидите. Определят се от вида, размера и времето за риболов на морските дарове.
Следните фактори трябва да се имат предвид при рационалния избор на сложни фосфати за накисване: а) може ефективно да подобри водозадържащия капацитет на морските дарове; б) Има добра разтворимост в ледена вода; в) Може да се разтвори бързо в ледена вода; г) Има добра разтворимост в ледена вода. Добра стабилност. Стойността на pH на използвания комплексен фосфат обикновено е по-висока от 9.
4.2.3 Като цяло сложните фосфати, добавени към замразеното сурими, са главно натриев пирофосфат, натриев триполифосфат и натриев хексаметафосфат, като добавеното количество е 0,1-0,3% сурими.
4.3 Приложение на фосфат в продукти от брашно
4.3.1 Приложение в печени продукти:
Киселинните фосфати (като натриев кисел пирофосфат, калциев хидроген фосфат) обикновено се използват като киселини за набухване като набухватели за печени продукти и реагират с бикарбонат, за да осигурят газа въглероден диоксид, необходим за процеса на печене. Различните фосфати имат различни скорости на реакция на тестото (ROR) и фосфатите могат да бъдат разумно избрани въз основа на очаквания ефект на печене (разхлабен обем, структура на порите, вкус).
В допълнение, фосфатите могат да се използват и като подобрители на брашно, подобрители на тесто, буфери и хранителни вещества за дрожди.
4.3.2 Като подобрител на качеството на юфката, фосфатът се използва широко при обработката на инстантни и обикновени юфка. Основните му функции са:
а. Увеличете степента на желатинизация на нишестето, увеличете капацитета за абсорбиране на вода на нишестето, увеличете капацитета за задържане на вода на тестото и направете инстантните юфки да се рехидратират бързо и да се варят лесно;
b. Подобрява водопоглъщащата ефективност на набъбване на глутеновия протеин и подобрява еластичността му, правейки юфката гладка и дъвчаща и устойчива на готвене и накисване;
° С. Отличният буферен ефект на фосфата може да стабилизира стойността на PH на тестото, да предотврати обезцветяването и влошаването му и да подобри аромата и вкуса;
д. Фосфатът може да се комплексира с метални катиони в тестото и има "свързващ" ефект върху глюкозните групи, образувайки кръстосани връзки на молекули на нишестето, така че юфката, която може да издържи на готвене при висока температура и пържене при висока температура, може да запази консистенцията си след рехидратация. Вискоеластични характеристики на нишестени колоиди;
д. Подобрете финала на юфка;
4.4 Приложение в млечни продукти
Фосфатът се използва като стабилизатор и емулгатор в UHT-стерилизирано мляко, сметана, кондензирано мляко, мляко на прах, кафе мате, млечни напитки и сирена. Функциите му са:
а. Буфериране и стабилизиране на pH;
b. Взаимодействие с протеин: диспергира хранителните съставки, стабилизира системата за емулгиране, подобрява способността на казеина да свързва вода и ефективно предотвратява разделянето на протеин, мазнини и вода;
° С. Хелатни многовалентни метални йони, значително намаляващи агрегацията на протеини и утаяването по време на нагряване и съхранение, като по този начин подобряват термичната стабилност и стабилността при съхранение на млякото. И може ефективно да забави появата на коагулация на лактоза.
4.5 Фосфатът се използва широко и в следните области на хранително-вкусовата промишленост:
◎ Напитки: използвани като регулатор на киселинността, стабилизатор и обогатител на минерално хранене;
◎ Продукти от картофи: използвани като стабилизатори и оцветители;
◎ Оризови продукти: подобряват еластичността на продуктите и подобряват вкуса на продуктите;
◎ Подправки и инстантни супи: стабилизатори, регулатори на киселинността;
◎ Хигроскопична прахообразна храна: предотвратява слепването и подобрява нейната свободно течаща производителност;
◎ Продукти от нишесте и модифицирано нишесте;
◎Детска храна, функционална храна: обогатител на минерални храни.
