Fosfor je důležitý minerální prvek nezbytný pro lidský organismus. Hlavním zdrojem fosforu pro lidské tělo jsou přírodní potraviny nebo potravinářské fosfátové přísady. Fosfát je jednou z přirozených součástí téměř všech potravin. Protože fosfát může zlepšit nebo propůjčit potravinám řadu vynikajících vlastností, začal se používat při zpracování potravin před více než sto lety a byl široce používán po 70. letech 20. století. V současnosti je fosfát jednou z nejpoužívanějších a nejrozšířenějších kategorií potravinářských přídatných látek. Jako důležitá složka potravin a funkční přísada se široce používá v masných výrobcích, drůbežích výrobcích, mořských plodech, ovoci, zelenině, mléčných výrobcích, pečených výrobcích, při zpracování nápojů, bramborových výrobků, koření, polotovarů atd.
1. Úvod do fosfátů
1.1 Klasifikace
Fosfáty lze rozdělit na ortofosfáty a kondenzované fosfáty:
Orthofosfát označuje různé soli kyseliny ortofosforečné (H3PO4): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M je jednomocný kovový iont).
Ortofosfát se zahřívá, dehydratuje a kondenzuje za vzniku kondenzovaného fosfátu. Jeho obecný vzorec je Mn+2PnO3n+1, kde M je jednomocný kovový iont a n je počet atomů fosforu. Když je hodnota n velmi velká, limitní chemický vzorec kondenzovaného fosforečnanu je: MnPnO3n.
Různé soli pyrofosfátu se nazývají pyrofosfáty, M4P2O7;
Různé soli trifosfátu se nazývají tripolyfosfáty, M5P3O10;
Kondenzované fosfáty, jejichž molekuly obsahují více než 3 atomy fosforu, se souhrnně nazývají polyfosfáty a počet O-P-O vazeb v jejich molekulách se nazývá délka řetězce polyfosfátů.
Molekulární vzorec metafosforečnanu je (MPO3)n, který lze zhruba rozdělit na cyklický metafosforečnan, nerozpustný metafosforečnan a metafosforečnan sklivec (takové látky jsou vlastně řetězcové polyfosforečnany s délkou řetězce větší než 10 a malým množstvím směsi cyklických metafosforečnanů) .
1.2 Fosforečnany používané při zpracování potravin jsou obvykle sodné soli, vápenaté soli, draselné soli a soli železa a zinku jako nutriční posilovače. Existuje více než 30 druhů běžně používaných potravinářských fosfátů. Fosforečnan sodný je V současné době je hlavní spotřební kategorií domácího potravinářského fosfátu fosforečnan draselný. S rozvojem technologie zpracování potravin se rok od roku zvyšuje i spotřeba fosforečnanu draselného.
Aby bylo možné plně využít synergické účinky mezi různými fosfáty a fosfáty a dalšími přísadami a vyhovět vývojovým potřebám technologie zpracování potravin, různé složené fosfáty se často používají jako potravinářské přísady a funkční přísady v praktických aplikacích. Výzkum a vývoj formulovaných fosfátů se stále více stává vývojovým směrem pro vývoj a aplikaci fosfátových potravinářských aditiv.
V důsledku rozdílů v délce řetězce, hodnotě pH, obsahu P2O5 a vázaných kationtů kovů mají různé typy fosfátů velké rozdíly ve fyzikálních a chemických vlastnostech. U lineárních polyfosfátů se s rostoucí délkou řetězce zvyšuje jeho emulgace, disperzní vlastnosti a schopnost chelatovat vápenaté ionty, zatímco pufrační účinek a hodnota pH klesá.
Kondenzovaný polyfosfát bude hydrolyzovat za zahřívání nebo kyselých podmínek za vzniku orthofosfátu nebo polyfosfátu s krátkým řetězcem. Pokud jsou v roztoku enzymy, gely a komplexní kationty, rychlost hydrolýzy se může výrazně zrychlit a roztok se zvyšuje. Zvyšuje-li se iontová síla, může být rychlost hydrolýzy urychlena několikrát.
V praktických aplikacích jsou fosforečnany často vybírány racionálně podle požadavků technologie zpracování potravin a na základě jejich hodnoty pH a pufračního účinku, rozpustnosti, účinku zadržování vody, emulgace, disperzního výkonu, chelatace, hydrolytické stability a dalších vlastností. Jako složky potravin a funkční přísady.
2. Charakteristika fosfátů a jejich úloha při zpracování potravin
Fosfát má při zpracování potravin dvě hlavní funkce: za prvé jako zlepšovač kvality pro zlepšení struktury a chuti potravin; za druhé, může být použit jako posilovač minerální výživy.
Role fosfátu při zpracování potravin je založena především na následujících vlastnostech fosfátů:
2.1 Účinek vyrovnávací paměti:
Hodnota pH fosforečnanu se pohybuje od mírně kyselého (PH~4) po silně alkalické (PH~12). Když jsou různé fosfáty kombinovány v různých poměrech, může být hodnota pH stabilizována mezi PH 4,5-11,7. úroveň vyrovnávací paměti. V rozmezí pH většiny potravin (PH 3,5-7,5) lze fosfát použít jako účinný regulátor pH a stabilizátor pH, aby chuť jídla byla lahodnější. Nejsilnější pufrační účinek má ortofosfát. U polyfosfátu se s rostoucí délkou řetězce snižuje pufrační kapacita.
2.2 Efekt zadržování vody:
Polyfosfát je vysoce hydrofilní činidlo zadržující vlhkost, které dokáže stabilizovat vlhkost obsaženou v potravinách. Kvalita jeho schopnosti zadržovat vodu souvisí s faktory, jako je typ a množství polyfosfátu, hodnota PH potraviny a iontová síla.
U masných výrobků a mořských plodů má nejlepší schopnost zadržovat vodu pyrofosfát, následovaný tripolyfosfátem. S rostoucí délkou řetězce klesá schopnost polyfosfátu zadržovat vodu.
2.3 Polyaniontový efekt:
Polyfosfát je polymerní dielektrikum a má vlastnosti anorganické povrchově aktivní látky. Může dispergovat nerozpustné látky ve vodě nebo tvořit stabilní suspenzi, aby se zabránilo adhezi a aglomeraci suspenze. Protože polyfosfát může způsobit, že proteinový hydrosol vytvoří film na tukových kuličkách, a tím účinněji disperguje tuk ve vodě, je široce používán při fosforylaci škrobu, disperzi pigmentů a emulgovaných potravinách (mléčné výrobky, zmrzlina, saláty, atd.). omáčky atd.) a používá se jako stabilizátor disperze pro klobásy, výrobky z mletého masa a produkty surimi.
U lineárních polyfosfátů se jejich emulgační a dispergační schopnosti zvyšují s rostoucí délkou řetězce.
2.4 Chelatace:
Polyfosfát snadno tvoří rozpustné komplexy s kationty kovů v roztoku, čímž snižuje tvrdost vody, inhibuje oxidaci, katalýzu, změnu barvy a rozklad vitaminu C způsobený kovovými kationty, jako jsou Cu2+ a Fe3+, aby se zabránilo a oddálilo oxidaci tuku, prevenci masa , drůbež, ryby před kažením, zachovávají barvu a prodlužují trvanlivost potravin. Jeho schopnost varu je znázorněna na obrázku níže
Chelatační účinek polyfosfátů závisí na délce řetězce a pH. Obecně řečeno, polyfosfáty s dlouhým řetězcem mají silnou chelatační schopnost pro ionty lehkých kovů, která se zvyšuje se zvyšující se hodnotou pH; polyfosfáty s krátkým řetězcem mají silnou chelatační schopnost pro ionty těžkých kovů, ale schopnost chelatovat ionty těžkých kovů se zvyšuje se zvyšující se hodnotou pH. Jak se hladina zvyšuje, chelatační účinek slábne.
2.5 Funkce bílkovin:
Fosfát má posilující účinek na protein a kolagen globulin, takže může zlepšit hydrataci a schopnost zadržovat vodu u masných výrobků, zvýšit propustnost vody, podporovat změkčení potravin, zlepšit kvalitu potravin a zachovat chuť potravin. Fosforečnany v mléčných výrobcích zároveň mohou bránit srážení mléka při zahřívání a zabraňovat oddělování kaseinu a tukové vlhkosti.
2.6 Hromadný efekt:
Kyselé fosforečnany (jako je pyrofosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan vápenatý) se obvykle používají jako kypřící kyseliny jako kypřící činidla pro pečené výrobky a reagují s hydrogenuhličitanem za vzniku plynného oxidu uhličitého potřebného pro proces pečení.
2.7 Protispékavý účinek:
Fosforečnan vápenatý se běžně používá jako protispékavé činidlo pro zlepšení sypkých vlastností práškových nebo hygroskopických potravin.
Fosforečnan vápenatý má větší specifický povrch a může vázat více vody; a jeho speciální kulovitá krystalická struktura může produkovat "kuličkový efekt", což dává prášku dobré sypké vlastnosti.
2.8 Prodloužení trvanlivosti potravin:
Polyfosfát může zvýšit stabilitu potravin při skladování a prodloužit trvanlivost výrobků. Tento efekt je založen hlavně na: (1) regulaci pH; (2) Antibakteriální účinek: Růst mikrobiálních buněk se musí spoléhat na dvojmocné kovové kationty, zejména Ca2+ a Mg2+, a fosfát může chelatovat s těmito kovovými kationty, což může snížit stabilitu buněčné stěny během buněčného dělení a také snížit tepelnou stabilitu mnoha buněk, čímž účinně inhibuje růst bakterií.
Antibakteriální účinek polyfosfátu souvisí s jeho typem (délkou řetězce), obsahem, hodnotou pH, obsahem soli, obsahem dusitanů a dalšími faktory. Obecně lze říci, že s rostoucí délkou řetězce se zvyšuje antibakteriální účinek.
2.9 Posilující účinek minerální výživy:
Fosforečnan vápenatý, fosforečnan hořečnatý, fosforečnan železitý a fosforečnan zinečnatý se často používají jako zvýrazňovače minerálů při zpracování potravin.
Přidání fosforečnanu železitého a fosforečnanu zinečnatého do žaludeční šťávy může zvýšit biofarmaceutický účinek žaludeční šťávy díky její lepší rozpustnosti a nebude podporovat přirozenou oxidaci.
3. Otázky bezpečnosti fosfátů
Bezpečnost fosfátů používaných jako potravinářské přídatné látky je předmětem velkého zájmu. Mnoho zahraničních vědců provedlo velké množství toxikologických studií o fosfátech a potvrdilo, že potravinářské fosfáty jsou netoxické a vysoce bezpečné přísady.
Hodnocení bezpečnosti Zvláštního výboru Organizace pro výživu a zemědělství Organizace spojených národů a Světové zdravotnické organizace (FAO/WHO) v roce 1970 bylo, že denní přípustný příjem dospělých je 1,4-1,5 gP2O5, zatímco Výbor pro potravinářská aditiva v roce 1985 doporučeno, aby bezpodmínečná přijatelnost celkového fosforu ve stravě byla <30 mg/kg tělesné hmotnosti, podmíněná přijatelná dávka je 30--70 mg/kg tělesné hmotnosti.
Zde je třeba upozornit, že při aplikaci potravinářských fosfátů je třeba dbát na rovnováhu vápníku a fosforu (poměr vápníku k fosforu je 1:1,2) a potravinářské fosfáty používat racionálně v přísném souladu s hygienickými předpisy. normy pro používání potravinářských přídatných látek. , aby se zabránilo nepříznivým účinkům na lidské zdraví způsobeným nerovnováhou vápníku a fosforu nebo zneužíváním fosfátů.
4. Aplikace fosfátů při zpracování potravin
4.1 Použití při zpracování masných a drůbežích výrobků:
4.1.1 Za účelem zlepšení jakosti masných výrobků se do zpracování masných výrobků obvykle přidává fosfát. Jeho funkce jsou:
A. Zlepšit přilnavost masných výrobků a zlepšit výkon krájení masných výrobků;
b. Zlepšit schopnost masa zadržovat vodu, aby si masné výrobky mohly stále zachovat svou přirozenou vlhkost během zpracování a vaření, snížit ztrátu živin z masa, zachovat křehkost masných výrobků a zvýšit výtěžnost hotových výrobků;
C. Kontrolujte hodnotu pH masných výrobků v rozsahu nejvhodnějším pro bobtnání bílkovin a produkujte nejlepší barvu masných výrobků;
d. Zlepšit výkon emulgace a stabilitu emulze, účinně zabránit separaci tuku a vody;
E. Blokujte kovové kationty a zpomalte oxidační reakci při zpracování masných výrobků, což může účinně snížit rychlost žluknutí výrobků, inhibovat změnu barvy a žluknutí masných výrobků a prodloužit trvanlivost masných výrobků;
F. Zlepšit výkon zpracování masných výrobků a zvýšit efektivitu výroby.
4.1.2 Schopnost masa zadržovat vodu obecně znamená schopnost udržet vlhkost masa a vlhkost přidanou do masa během zpracování. Úroveň kapacity zadržování vody přímo souvisí s texturou a výtěžností masných výrobků. Přidáním fosfátů lze účinně zlepšit kvalitu masných výrobků. Kapacita zadržování vody.
Jak racionálně využívat fosfáty a další přísady bez ovlivnění chuti masných výrobků, maximalizovat kapacitu zadržování vody a soudržnost masných výrobků a snížit ztráty při vaření masných výrobků bylo vždy důležitým tématem výzkumu a vývoje masných výrobků. .
4.1.3 Rozumné používání fosfátů při zpracování masných výrobků:
V praktických aplikacích by měl být zvolen vhodný typ a množství fosfátů na základě typu, požadavků na texturu, výrobního procesu, surovin atd. masných výrobků a vlastností různých fosfátů.
Masné výrobky s přidaným pyrofosfátem mohou obnovit a zlepšit přirozenou schopnost svalových bílkovin zadržovat vodu. Polyfosfát může být působením svalových enzymů rychle přeměněn na pyrofosfát, takže lze dosáhnout stejného účinku. Přestože má pyrofosfát nejlepší účinek na zadržování vody, jeho rozpustnost je příliš špatná, takže jej nelze ve většině případů použít samostatně. Místo toho se často používá v kombinaci s polyfosfátem s dlouhým řetězcem nebo fosforečnanem draselným s lepší rozpustností. Navíc, aby se projevil synergický účinek mezi různými fosforečnany a fosforečnany a dalšími přísadami, často se používají různé složené zlepšovače masných výrobků.
Funkce různých směsných fosfátů masných výrobků jsou popsány takto:
A. Pro uzeniny a výrobky z mletého masa se obvykle používají pyrofosfáty a polyfosfáty se střední délkou řetězce, které se přidávají ve formě suchého prášku během sekání a míchání. Hodnota pH použitého komplexního fosfátu je obecně kolem 7 a někdy se používají i komplexní fosfáty s hodnotou pH vyšší než 9.
b. Fosfátová sloučenina použitá pro injekci fyziologického roztoku musí splňovat následující požadavky: 1) dobrá rozpustnost v ledovém fyziologickém roztoku; 2) vysoká rychlost rozpouštění; 3) dobrá stabilita v ledovém solném roztoku. Hodnota pH použitého komplexního fosfátu je obecně 8,5 až 9,5. Pro dosažení nejlepšího účinku aktivace svalových proteinů při přípravě ledového fyziologického roztoku pro injekci je nejlepší nejprve rozpustit fosfát v ledové vodě a poté přidat sůl. Toto pořadí obecně nelze zvrátit.
C. Množství přidaného smíšeného fosfátu je obecně 0,1-0,4 %, ale množství by mělo být při použití přísně kontrolováno. Pokud je přidané množství příliš vysoké, dojde k poškození původní chuti masa a ovlivnění vývoje barvy v důsledku zvýšení hodnoty pH.
4.2 Použití při zpracování mořských plodů:
4.2.1 Jako vynikající prostředek zadržující vodu, regulátor pH a nemrznoucí prostředek se fosfát široce používá při zpracování mořských plodů, zejména mražených mořských plodů. Jeho funkce jsou:
A. Účinně zlepšují schopnost mořských plodů zadržovat vodu, činí šťávu z masa bohatší a účinně zadržují živiny a vlhkost;
b. Inhibují oxidaci tuků a účinně prodlužují trvanlivost mořských plodů;
C. Snižte ztráty odkapáváním po rozmrazení a omezte ztrátu hmotnosti vařením;
d. Udržujte přirozenou barvu a chuť mořských plodů;
E. Synergizuje s cukrem, aby účinně zabránilo zmrazení denaturace surimi proteinu.
4.2.2 Při zpracování mražených krevet, ryb a mořských plodů měkkýšů se produkty obvykle namáčejí v 3~10% roztoku složeného fosfátu (teplota je nižší než 10°C). Koncentrace a doba namáčení namáčecího roztoku jsou založeny na krevetách, rybách a korýších. Určeno podle druhu, velikosti a doby lovu mořských plodů.
Při racionálním výběru směsných fosfátů pro namáčení je třeba vzít v úvahu následující faktory: a) Může účinně zlepšit schopnost mořských plodů zadržovat vodu; b) Má dobrou rozpustnost v ledové vodě; c) Může se rychle rozpustit v ledové vodě; d) Má dobrou rozpustnost v ledové vodě. Dobrá stabilita. Hodnota pH použitého komplexního fosfátu je obecně vyšší než 9.
4.2.3 Obecně jsou fosforečnany přidávané do zmrazeného surimi hlavně pyrofosforečnan sodný, tripolyfosforečnan sodný a hexametafosforečnan sodný a přidané množství je 0,1–0,3 % surimi.
4.3 Aplikace fosforečnanů v moučných výrobcích
4.3.1 Aplikace v pečivu:
Kyselé fosforečnany (jako je pyrofosforečnan sodný, hydrogenfosforečnan vápenatý) se obvykle používají jako kypřící kyseliny jako kypřící činidla pro pečené výrobky a reagují s hydrogenuhličitanem za vzniku plynného oxidu uhličitého potřebného pro proces pečení. Různé fosfáty mají různé reakční rychlosti těsta (ROR) a fosfáty lze rozumně vybrat na základě očekávaného efektu pečení (volný objem, struktura pórů, chuť).
Kromě toho mohou být fosfáty také použity jako přísady do mouky, zlepšovače těsta, pufry a živiny pro kvasinky.
4.3.2 Fosfor se jako prostředek pro zlepšení kvality nudlí široce používá při zpracování instantních nudlí a obyčejných nudlí. Jeho hlavní funkce jsou:
A. Zvyšte stupeň želatinace škrobu, zvyšte kapacitu absorpce vody škrobem, zvyšte kapacitu zadržování vody v těstě a nechte instantní nudle rychle rehydratovat a snadno se uvařit;
b. Zvyšte bobtnací schopnost lepkového proteinu absorbovat vodu a zlepšujte jeho elasticitu, díky čemuž jsou nudle hladké a žvýkatelné a odolné vůči vaření a namáčení;
C. Vynikající pufrovací účinek fosfátu může stabilizovat hodnotu PH těsta, zabránit změně barvy a znehodnocení a zlepšit chuť a chuť;
d. Fosfát se může v těstě vytvářet komplexy s kovovými kationty a má „přemosťovací“ účinek na glukózové skupiny, vytváří příčné vazby molekul škrobu, takže nudle, které vydrží vaření při vysoké teplotě a smažení při vysoké teplotě, si stále mohou zachovat svou konzistenci po rehydrataci. Viskoelastické vlastnosti škrobových koloidů;
E. Zlepšit konečnou úpravu nudlí;
4.4 Aplikace v mléčných výrobcích
Fosfát se používá jako stabilizátor a emulgátor v UHT-sterilizovaném mléce, smetaně, kondenzovaném mléce, sušeném mléce, kávě maté, mléčných nápojích a sýrových výrobcích. Jeho funkce jsou:
A. Pufrování a stabilizace pH;
b. Interakce s proteinem: disperguje potravinářské přísady, stabilizuje emulgační systém, zvyšuje schopnost kaseinu vázat vodu a účinně zabraňuje separaci bílkovin, tuku a vody;
C. Chelátuje vícemocné kovové ionty, výrazně snižuje agregaci a srážení bílkovin během zahřívání a skladování, čímž zlepšuje tepelnou stabilitu a stabilitu při skladování mléka. A dokáže účinně oddálit výskyt koagulace laktózy.
4.5 Fosfát se také široce používá v následujících oblastech zpracování potravin:
◎ Nápoje: používá se jako regulátor kyselosti, stabilizátor a posilovač minerální výživy;
◎ Výrobky z brambor: používané jako stabilizátory a konzervační látky;
◎ Rýžové produkty: zlepšují elasticitu produktů a zlepšují chuť produktů;
◎ Koření a instantní polévky: stabilizátory, regulátory kyselosti;
◎ Hygroskopické práškové potraviny: zabraňují spékání a zlepšují jejich sypkost;
◎ Škrobové výrobky a modifikovaný škrob;
◎ Dětská výživa, funkční jídlo: posilovač minerální výživy.
