Fosfor je dôležitý minerálny prvok potrebný pre ľudský organizmus. Hlavným zdrojom fosforu pre ľudské telo sú prírodné potraviny alebo potravinárske fosfátové prísady. Fosfát je jednou z prirodzených zložiek takmer všetkých potravín. Pretože fosfát môže zlepšiť alebo dodať potrave rad vynikajúcich vlastností, začal sa používať pri spracovaní potravín pred viac ako sto rokmi a vo veľkej miere sa začal používať po 70. rokoch 20. storočia. V súčasnosti je fosfát jednou z najpoužívanejších a najpoužívanejších kategórií potravinárskych prídavných látok. Ako dôležitá zložka potravín a funkčná prísada sa široko používa v mäsových výrobkoch, hydinových výrobkoch, morských plodoch, ovocí, zelenine, mliečnych výrobkoch, pečive, pri spracovaní nápojov, zemiakových výrobkov, korenín, polotovarov atď.
1. Úvod do fosfátu
1.1 Klasifikácia
Fosfáty možno rozdeliť na ortofosfáty a kondenzované fosfáty:
Ortofosfát označuje rôzne soli kyseliny ortofosforečnej (H3PO4): M3PO4, M2HP04, MH2PO4 (M je jednomocný ión kovu).
Ortofosfát sa zahrieva, dehydratuje a kondenzuje za vzniku kondenzovaného fosfátu. Jeho všeobecný vzorec je Mn+2PnO3n+1, kde M je jednomocný ión kovu a n je počet atómov fosforu. Keď je hodnota n veľmi veľká, limitný chemický vzorec kondenzovaného fosforečnanu je: MnPnO3n.
Rôzne soli pyrofosfátov sa nazývajú pyrofosfáty, M4P2O7;
Rôzne soli trifosfátu sa nazývajú tripolyfosfáty, M5P3O10;
Kondenzované fosfáty, ktorých molekuly obsahujú viac ako 3 atómy fosforu, sa súhrnne nazývajú polyfosfáty a počet O-P-O väzieb v ich molekulách sa nazýva dĺžka reťazca polyfosfátov.
Molekulový vzorec metafosforečnanu je (MPO3)n, ktorý možno zhruba rozdeliť na cyklický metafosforečnan, nerozpustný metafosforečnan a metafosforečnanový sklovec (takéto látky sú vlastne reťazcové polyfosforečnany s dĺžkou reťazca viac ako 10 a malým množstvom zmesi cyklických metafosforečnanov) .
1.2 Fosforečnany používané pri spracovaní potravín sú zvyčajne sodné soli, vápenaté soli, draselné soli a soli železa a zinku ako výživové posilňovače. Existuje viac ako 30 druhov bežne používaných potravinárskych fosfátov. Fosforečnan sodný je V súčasnosti je hlavnou kategóriou domáceho potravinárskeho fosforečnanu fosforečnan draselný. S rozvojom technológie spracovania potravín sa z roka na rok zvyšuje aj spotreba fosforečnanu draselného.
Aby sa naplno prejavili synergické účinky medzi rôznymi fosfátmi a fosfátmi a inými prísadami a splnili sa vývojové potreby technológie spracovania potravín, rôzne zložené fosfáty sa často používajú ako potravinové prísady a funkčné prísady v praktických aplikáciách. Výskum a vývoj formulovaných fosfátov sa čoraz viac stáva vývojovým smerom pre vývoj a aplikáciu fosfátových potravinárskych prísad.
V dôsledku rozdielov v dĺžke reťazca, hodnote pH, obsahu P2O5 a viazaných katiónov kovov majú rôzne typy fosfátov veľké rozdiely vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach. Pri lineárnych polyfosfátoch sa s narastajúcou dĺžkou reťazca zvyšuje jeho emulgácia, disperzné vlastnosti a schopnosť chelátovať vápenaté ióny, pričom klesá tlmivý účinok a hodnota pH.
Kondenzovaný polyfosforečnan bude hydrolyzovať pri zahrievaní alebo kyslých podmienkach za vzniku ortofosforečnanu alebo polyfosforečnanu s krátkym reťazcom. Keď sú v roztoku enzýmy, gély a komplexné katióny, rýchlosť hydrolýzy sa môže výrazne zrýchliť, a keď sa iónová sila zvýši, rýchlosť hydrolýzy sa môže niekoľkokrát zrýchliť.
V praktických aplikáciách sa fosfáty často vyberajú racionálne podľa požiadaviek technológie spracovania potravín a na základe ich hodnoty pH a tlmiaceho účinku, rozpustnosti, účinku zadržiavania vody, emulgácie, disperzného výkonu, chelatácie, stability hydrolýzy a ďalších charakteristík. Ako zložky potravín a funkčné prísady.
2. Charakteristika fosfátov a ich úloha pri spracovaní potravín
Fosfát má pri spracovaní potravín dve hlavné funkcie: po prvé, ako zlepšovač kvality na zlepšenie štruktúry a chuti potravín; po druhé, môže sa použiť ako posilňovač minerálnej výživy.
Úloha fosfátov pri spracovaní potravín je založená najmä na nasledujúcich vlastnostiach fosfátov:
2.1 Účinok vyrovnávacej pamäte:
Hodnota pH fosforečnanov sa pohybuje od mierne kyslého (PH~4) až po silne zásadité (PH~12). Keď sa rôzne fosfáty kombinujú v rôznych pomeroch, hodnota pH sa môže stabilizovať medzi PH 4,5-11,7. úroveň vyrovnávacej pamäte. V rozsahu pH väčšiny potravín (PH 3,5 – 7,5) možno fosfát použiť ako účinný regulátor pH a stabilizátor pH, aby bolo jedlo chutnejšie. Najsilnejší tlmivý účinok má ortofosfát. V prípade polyfosfátu, keď sa dĺžka reťazca zväčšuje, tlmivá kapacita bude slabnúť.
2.2 Efekt zadržiavania vody:
Polyfosfát je vysoko hydrofilný prostriedok zadržiavajúci vlhkosť, ktorý dokáže stabilizovať vlhkosť obsiahnutú v potravinách. Kvalita jeho schopnosti zadržiavať vodu súvisí s faktormi, ako je typ a množstvo polyfosfátu, hodnota pH potraviny a iónová sila.
V prípade mäsových výrobkov a morských plodov má najlepšiu schopnosť zadržiavať vodu pyrofosfát, po ktorom nasleduje tripolyfosfát. Keď sa dĺžka reťazca zväčší, schopnosť polyfosfátu zadržiavať vodu bude slabnúť.
2.3 Polyaniónový efekt:
Polyfosfát je polymérne dielektrikum a má vlastnosti anorganického povrchovo aktívneho činidla. Môže dispergovať nerozpustné látky vo vode alebo vytvárať stabilnú suspenziu, aby sa zabránilo adhézii a aglomerácii suspenzie. Pretože polyfosfát môže spôsobiť, že hydrosol proteínu vytvorí film na tukových guľôčkach, čím sa tuk účinnejšie rozptýli vo vode, je široko používaný pri fosforylácii škrobu, disperzii pigmentov a emulgovaných potravinách (mliečne výrobky, zmrzlina, šaláty, atď.). omáčky atď.) a používa sa ako stabilizátor disperzie pre klobásy, výrobky z mletého mäsa a výrobky surimi.
Pri lineárnych polyfosfátoch sa ich emulgačné a dispergačné schopnosti zvyšujú so zvyšujúcou sa dĺžkou reťazca.
2.4 Chelatácia:
Polyfosfát ľahko tvorí rozpustné komplexy s katiónmi kovov v roztoku, čím znižuje tvrdosť vody, inhibuje oxidáciu, katalýzu, zmenu farby a rozklad vitamínu C spôsobený katiónmi kovov, ako sú Cu2+ a Fe3+, aby sa zabránilo a oddialila oxidácia tukov, predchádzanie mäsu , hydiny, rýb pred znehodnotením, zachovávajú farbu a predlžujú trvanlivosť potravín. Jeho schopnosť varu je znázornená na obrázku nižšie
Chelatačný účinok polyfosfátov závisí od dĺžky reťazca a pH. Všeobecne povedané, polyfosfáty s dlhým reťazcom majú silnú chelatujúcu schopnosť pre ióny ľahkých kovov, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa hodnotou pH; polyfosfáty s krátkym reťazcom majú silnú chelátovú schopnosť pre ióny ťažkých kovov, ale schopnosť chelátovať ióny ťažkých kovov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa hodnotou pH. Keď sa hladina zvyšuje, chelatačný účinok sa oslabuje.
2.5 Funkcia bielkovín:
Fosfát má posilňujúci účinok na proteínový a kolagénový globulín, takže môže zlepšiť hydratáciu a schopnosť zadržiavať vodu v mäsových výrobkoch, zvýšiť priepustnosť vody, podporiť zmäkčenie potravín, zlepšiť kvalitu potravín a zachovať chuť potravín. Fosforečnany v mliečnych výrobkoch môžu zároveň zabrániť zrážaniu mlieka pri zahrievaní a zabrániť oddeľovaniu kazeínu a vlhkosti tuku.
2.6 Objemový efekt:
Kyslé fosforečnany (ako je kyslý pyrofosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan vápenatý) sa zvyčajne používajú ako kypriace kyseliny ako kypriace činidlá pre pečené výrobky a reagujú s hydrogénuhličitanom za vzniku plynného oxidu uhličitého potrebného na proces pečenia.
2.7 Protihrudkujúci účinok:
Fosforečnan vápenatý sa bežne používa ako činidlo proti spekaniu na zlepšenie sypkých vlastností práškových alebo hygroskopických potravín.
Fosforečnan vápenatý má väčší špecifický povrch a môže viazať viac vody; a jeho špeciálna sférická kryštálová štruktúra môže produkovať "guľový efekt", čo dáva prášku dobré sypké vlastnosti.
2.8 Predĺžte trvanlivosť potravín:
Polyfosfát môže zvýšiť stabilitu potravín pri skladovaní a predĺžiť trvanlivosť výrobkov. Tento efekt je založený hlavne na: (1) regulácii pH; (2) Antibakteriálny účinok: Rast mikrobiálnych buniek sa musí spoliehať na dvojmocné kovové katióny, najmä Ca2 + a Mg2 +, a fosfát môže chelátovať s týmito kovovými katiónmi a môže znížiť stabilitu bunkovej steny počas delenia buniek a tiež znížiť tepelnú stabilitu mnohých buniek, čím účinne inhibuje rast baktérií.
Antibakteriálny účinok polyfosfátu súvisí s jeho typom (dĺžkou reťazca), obsahom, hodnotou pH, obsahom soli, obsahom dusitanov a ďalšími faktormi. Vo všeobecnosti platí, že so zvyšujúcou sa dĺžkou reťazca sa zvyšuje antibakteriálny účinok.
2.9 Posilňujúci účinok minerálnej výživy:
Fosforečnan vápenatý, fosforečnan horečnatý, fosforečnan železa a fosforečnan zinočnatý sa často používajú ako minerálne zosilňovače pri spracovaní potravín.
Pridanie fosforečnanu železa a fosforečnanu zinočnatého do žalúdočnej šťavy môže zvýšiť biofarmaceutický účinok žalúdočnej šťavy vďaka jej lepšej rozpustnosti a nebude podporovať prirodzenú oxidáciu.
3. Otázky bezpečnosti fosfátov
Bezpečnosť fosfátov používaných ako potravinárske prídavné látky vyvoláva veľké obavy. Mnohí zahraniční vedci vykonali veľké množstvo toxikologických štúdií o fosfátoch a potvrdili, že potravinárske fosfáty sú netoxické a vysoko bezpečné prísady.
Bezpečnostné hodnotenie Osobitného výboru Organizácie pre výživu a poľnohospodárstvo Organizácie Spojených národov a Svetovej zdravotníckej organizácie (FAO/WHO) v roku 1970 uvádzalo, že denný povolený príjem dospelých je 1,4 – 1,5 gP2O5, zatiaľ čo Výbor pre potravinárske prídavné látky v roku 1985 odporúčané, aby bezpodmienečná akceptácia celkového fosforu v strave bola <30 mg/kg telesnej hmotnosti, podmienená akceptačná dávka je 30--70 mg/kg telesnej hmotnosti.
Tu je potrebné upozorniť, že pri aplikácii potravinárskych fosfátov treba dbať na rovnováhu vápnika a fosforu (pomer vápnika k fosforu je 1:1,2) a potravinárske fosfáty používať racionálne v prísnom súlade s hygienickými predpismi. normy pre používanie potravinárskych prídavných látok. , aby sa predišlo nepriaznivým účinkom na ľudské zdravie spôsobeným nerovnováhou vápnika a fosforu alebo zneužívaním fosfátov.
4. Aplikácia fosfátov pri spracovaní potravín
4.1 Použitie pri spracovaní mäsových a hydinových výrobkov:
4.1.1 S cieľom zlepšiť kvalitu mäsových výrobkov sa do spracovania mäsových výrobkov zvyčajne pridáva fosfát. Jeho funkcie sú:
a. Zlepšiť priľnavosť mäsových výrobkov a zlepšiť výkon pri krájaní mäsových výrobkov;
b. Zlepšiť schopnosť mäsa zadržiavať vodu, aby si mäsové výrobky mohli stále zachovať svoju prirodzenú vlhkosť počas spracovania a varenia, znížiť stratu výživných látok z mäsa, zachovať jemnosť mäsových výrobkov a zvýšiť výťažnosť hotových výrobkov;
c. Kontrolujte hodnotu pH mäsových výrobkov v rozsahu najvhodnejšom pre napučanie bielkovín a produkujte najlepšiu farbu mäsových výrobkov;
d. Zlepšite výkon emulgácie a stabilitu emulzie, čím sa účinne zabráni separácii tuku a vody;
e. Blokujte kovové katióny a oneskorujte oxidačnú reakciu pri spracovaní mäsových výrobkov, čo môže účinne znížiť rýchlosť žltnutia výrobkov, inhibovať zmenu farby a žltnutie mäsových výrobkov a predĺžiť trvanlivosť mäsových výrobkov;
f. Zlepšiť výkonnosť spracovania mäsových výrobkov a zvýšiť efektivitu výroby.
4.1.2 Kapacita zadržiavania vody v mäse vo všeobecnosti znamená schopnosť udržať vlhkosť mäsa a vlhkosť pridanú do mäsa počas spracovania. Úroveň kapacity zadržiavania vody priamo súvisí so štruktúrou a výťažnosťou mäsových výrobkov. Pridanie fosfátu môže účinne zlepšiť kvalitu mäsových výrobkov. Kapacita zadržiavania vody.
Ako racionálne využívať fosfáty a iné prísady bez ovplyvnenia chuti mäsových výrobkov, maximalizovať kapacitu zadržiavania vody a súdržnosť mäsových výrobkov a znižovať straty pri varení mäsových výrobkov bolo vždy dôležitou témou vo výskume a vývoji mäsových výrobkov. .
4.1.3 Primerané používanie fosfátov pri spracovaní mäsových výrobkov:
V praktických aplikáciách by sa mal vybrať vhodný typ a množstvo fosfátov na základe typu, požiadaviek na textúru, výrobného procesu, surovín atď. mäsových výrobkov a vlastností rôznych fosfátov.
Mäsové výrobky pridané s pyrofosfátom môžu obnoviť a posilniť prirodzenú schopnosť svalových bielkovín zadržiavať vodu. Polyfosfát môže byť pôsobením svalových enzýmov rýchlo premenený na pyrofosfát, takže možno dosiahnuť rovnaký účinok. Hoci pyrofosforečnan má najlepší účinok na zadržiavanie vody, jeho rozpustnosť je príliš zlá, preto sa vo väčšine prípadov nedá použiť samostatne. Namiesto toho sa často používa v kombinácii s polyfosfátom s dlhým reťazcom alebo fosforečnanom draselným s lepšou rozpustnosťou. Okrem toho, aby sa dosiahol synergický účinok medzi rôznymi fosfátmi a fosfátmi a inými prísadami, často sa používajú rôzne zložené zlepšovače mäsových výrobkov.
Funkcie rôznych zložených fosfátov mäsových výrobkov sú opísané takto:
a. Na údeniny a výrobky z mletého mäsa sa zvyčajne používajú pyrofosfáty a polyfosfáty so stredne dlhým reťazcom, ktoré sa pridávajú vo forme suchého prášku počas sekania a miešania. Hodnota pH použitého komplexného fosfátu je všeobecne okolo 7 a niekedy sa používajú aj komplexné fosfáty s hodnotou pH vyššou ako 9.
b. Fosfátová zlúčenina použitá na injekciu fyziologického roztoku musí spĺňať nasledujúce požiadavky: 1) dobrá rozpustnosť v ľadovom fyziologickom roztoku; 2) vysoká rýchlosť rozpúšťania; 3) dobrá stabilita v ľadovom fyziologickom roztoku. Hodnota pH použitého komplexného fosforečnanu je všeobecne 8,5 až 9,5. Na dosiahnutie najlepšieho účinku aktivácie svalových bielkovín pri príprave ľadového fyziologického roztoku na injekciu je najlepšie najskôr rozpustiť fosfát v ľadovej vode a potom pridať soľ. Toto poradie vo všeobecnosti nemožno zvrátiť.
c. Množstvo pridaného zmiešaného fosfátu je vo všeobecnosti 0,1 až 0,4 %, ale množstvo by sa malo pri použití prísne kontrolovať. Ak je pridané množstvo príliš vysoké, poškodí sa pôvodná chuť mäsa a ovplyvní sa vývoj farby v dôsledku zvýšenia hodnoty pH.
4.2 Použitie pri spracovaní morských plodov:
4.2.1 Ako vynikajúce činidlo zadržiavajúce vodu, regulátor pH a nemrznúce činidlo sa fosfát široko používa pri spracovaní morských plodov, najmä mrazených morských plodov. Jeho funkcie sú:
a. Účinne zlepšovať schopnosť morských plodov zadržiavať vodu, obohacovať mäsovú šťavu a účinne zachovávať živiny a vlhkosť;
b. Inhibovať oxidáciu tukov a účinne predĺžiť trvanlivosť morských plodov;
c. Znížte straty pri kvapkaní po rozmrazení a znížte stratu hmotnosti pri varení;
d. Zachovať prirodzenú farbu a chuť morských plodov;
e. Synergizuje s cukrom, aby účinne zabránil zmrazeniu denaturácie surimi proteínu.
4.2.2 Pri spracovaní mrazených kreviet, rýb a morských plodov mäkkýšov sa produkty zvyčajne namáčajú v 3~10% roztoku zloženého fosfátu (teplota je nižšia ako 10°C). Koncentrácia a čas namáčania namáčacieho roztoku sú založené na krevetách, rybách a mäkkýšoch. Určené podľa druhu, veľkosti a doby lovu morských plodov.
Pri racionálnom výbere zložených fosfátov na namáčanie by sa mali zvážiť tieto faktory: a) Môže účinne zlepšiť schopnosť morských plodov zadržiavať vodu; b) má dobrú rozpustnosť v ľadovej vode; c) Môže sa rýchlo rozpustiť v ľadovej vode; d) Má dobrú rozpustnosť v ľadovej vode. Dobrá stabilita. Hodnota pH použitého komplexného fosfátu je vo všeobecnosti vyššia ako 9.
4.2.3 Vo všeobecnosti sú zložené fosfáty pridávané do mrazeného surimi hlavne pyrofosforečnan sodný, tripolyfosforečnan sodný a hexametafosforečnan sodný a pridané množstvo je 0,1 – 0,3 % surimi.
4.3 Aplikácia fosforečnanov vo výrobkoch z múky
4.3.1 Aplikácia v pečive:
Kyslé fosforečnany (ako je kyslý pyrofosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan vápenatý) sa zvyčajne používajú ako kypriace kyseliny ako kypriace činidlá pre pečené výrobky a reagujú s hydrogénuhličitanom za vzniku plynného oxidu uhličitého potrebného na proces pečenia. Rôzne fosfáty majú rôznu reakčnú rýchlosť cesta (ROR) a fosfáty možno rozumne vybrať na základe očakávaného efektu pečenia (voľný objem, štruktúra pórov, chuť).
Okrem toho sa fosfáty môžu použiť aj ako prísady do múky, zlepšovače cesta, tlmivé roztoky a živiny kvasníc.
4.3.2 Ako prostriedok na zlepšenie kvality rezancov sa fosfát široko používa pri spracovaní instantných rezancov a obyčajných rezancov. Jeho hlavné funkcie sú:
a. Zvýšte stupeň želatinácie škrobu, zvýšte kapacitu absorpcie vody škrobom, zvýšte kapacitu zadržiavania vody v ceste a nechajte instantné rezance rýchlo rehydratovať a ľahko variť;
b. Zvýšte napučiavaciu schopnosť lepkového proteínu absorbovať vodu a zlepšite jeho elasticitu, vďaka čomu sú rezance hladké a žuvacie a odolné voči vareniu a namáčaniu;
c. Vynikajúci tlmivý účinok fosfátu môže stabilizovať hodnotu PH cesta, zabrániť odfarbeniu a znehodnoteniu a zlepšiť chuť a chuť;
d. Fosfát môže vytvárať komplexy s katiónmi kovov v ceste a má „premosťujúci“ účinok na glukózové skupiny, pričom vytvára zosieťovanie molekúl škrobu, takže rezance, ktoré vydržia varenie pri vysokej teplote a vyprážanie pri vysokej teplote, si stále môžu zachovať svoju konzistenciu po rehydratácii. Viskoelastické vlastnosti škrobových koloidov;
e. Zlepšite povrchovú úpravu rezancov;
4.4 Aplikácia v mliečnych výrobkoch
Fosfát sa používa ako stabilizátor a emulgátor v UHT-sterilizovanom mlieku, smotanových výrobkoch, kondenzovanom mlieku, sušenom mlieku, kávovom mate, mliečnych nápojoch a syrových výrobkoch. Jeho funkcie sú:
a. Pufrovanie a stabilizácia pH;
b. Interakcia s proteínom: rozptyľuje potravinové zložky, stabilizuje emulgačný systém, zvyšuje schopnosť kazeínu viazať vodu a účinne zabraňuje separácii bielkovín, tuku a vody;
c. Chelátuje viacmocné kovové ióny, čím výrazne znižuje agregáciu a zrážanie bielkovín počas zahrievania a skladovania, čím zlepšuje tepelnú stabilitu a stabilitu mlieka pri skladovaní. A dokáže účinne oddialiť výskyt koagulácie laktózy.
4.5 Fosfát sa tiež široko používa v týchto oblastiach spracovania potravín:
◎ Nápoje: používajú sa ako regulátor kyslosti, stabilizátor a posilňovač minerálnej výživy;
◎ Zemiakové výrobky: používajú sa ako stabilizátory a konzervačné látky;
◎ Ryžové výrobky: zlepšujú elasticitu výrobkov a zlepšujú chuť výrobkov;
◎ Koreniny a instantné polievky: stabilizátory, regulátory kyslosti;
◎ Hygroskopické práškové jedlo: zabraňuje spekaniu a zlepšuje jeho sypký výkon;
◎ Škrobové výrobky a modifikovaný škrob;
◎Detská výživa, funkčná výživa: obohatenie minerálnej výživy.
