Fosfori on tärkeä kivennäisaine, jota tarvitaan ihmiskeholle. Ihmiskehon pääasiallinen fosforin lähde on luonnollinen ruoka tai elintarvikefosfaattilisäaineet. Fosfaatti on yksi lähes kaikkien elintarvikkeiden luonnollisista ainesosista. Koska fosfaatti voi parantaa tai antaa elintarvikkeelle joukon erinomaisia ominaisuuksia, sitä alettiin käyttää elintarviketeollisuudessa yli sata vuotta sitten, ja sitä käytettiin laajalti 1970-luvun jälkeen. Tällä hetkellä fosfaatti on yksi laajimmin käytetyistä ja laajimmin käytetyistä elintarvikelisäaineryhmistä. Tärkeänä elintarvikkeiden ainesosana ja toiminnallisena lisäaineena sitä käytetään laajalti lihatuotteissa, siipikarjatuotteissa, äyriäisissä, hedelmissä, vihanneksissa, maitotuotteissa, leivonnaisissa tuotteissa, juomien, perunatuotteiden, mausteiden, valmisruokien jalostuksen aikana.
1. Johdatus fosfaattiin
1.1 Luokitus
Fosfaatit voidaan jakaa ortofosfaatteihin ja kondensoituihin fosfaatteihin:
Ortofosfaatti viittaa erilaisiin ortofosforihapon (H3PO4) suoloihin: M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M on yksiarvoinen metalli-ioni).
Ortofosfaattia kuumennetaan, kuivataan ja kondensoidaan kondensoituneeksi fosfaatiksi. Sen yleinen kaava on Mn+2PnO3n+1, jossa M on yksiarvoinen metalli-ioni ja n on fosforiatomien lukumäärä. Kun n:n arvo on erittäin suuri, kondensoidun fosfaatin rajoittava kemiallinen kaava on: MnPnO3n.
Pyrofosfaatin erilaisia suoloja kutsutaan pyrofosfaateiksi, M4P2O7;
Trifosfaatin erilaisia suoloja kutsutaan tripolyfosfaateiksi, M5P3O10;
Kondensoituneita fosfaatteja, joiden molekyylit sisältävät enemmän kuin 3 fosforiatomia, kutsutaan yhteisesti polyfosfaatteiksi, ja niiden molekyyleissä olevien O-P-O-sidosten lukumäärää kutsutaan polyfosfaattien ketjun pituudeksi.
Metafosfaatin molekyylikaava on (MPO3)n, joka voidaan karkeasti jakaa sykliseen metafosfaattiin, liukenemattomaan metafosfaattiin ja metafosfaattilasiaiseen (sellaiset aineet ovat itse asiassa ketjupolyfosfaatteja, joiden ketjun pituus on yli 10 ja pieni määrä syklisten metafosfaattien seosta) .
1.2 Elintarvikkeiden jalostuksessa käytettävät fosfaatit ovat tavallisesti natriumsuoloja, kalsiumsuoloja, kaliumsuoloja sekä rautasuoloja ja sinkkisuoloja ravitsemuksellisina lisäaineina. Yleisesti käytettyjä elintarvikelaatuisia fosfaatteja on yli 30 tyyppiä. Natriumfosfaatti on Tällä hetkellä kotimaisen elintarvikefosfaatin pääkulutusluokka on kaliumfosfaatti. Elintarvikkeiden jalostusteknologian kehittyessä myös kaliumfosfaatin kulutus kasvaa vuosi vuodelta.
Jotta eri fosfaattien ja fosfaattien ja muiden lisäaineiden synergistiset vaikutukset voitaisiin hyödyntää täysimääräisesti ja vastata elintarvikkeiden jalostusteknologian kehitystarpeisiin, erilaisia yhdistefosfaatteja käytetään usein ruoan ainesosina ja toiminnallisina lisäaineina käytännön sovelluksissa. Formuloitujen fosfaattien tutkimuksesta ja kehittämisestä on tullut yhä enemmän fosfaattien elintarvikelisäaineiden kehittämisen ja käytön kehityssuunta.
Ketjun pituuden, pH-arvon, P2O5-pitoisuuden ja sitoutuneiden metallikationien eroista johtuen eri tyyppisillä fosfaatilla on suuria eroja fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa. Lineaarisissa polyfosfaateissa ketjun pituuden kasvaessa sen emulgoituminen, dispersio-ominaisuudet ja kyky kelatoida kalsiumioneja lisääntyvät, kun taas puskuroiva vaikutus ja pH-arvo laskevat.
Kondensoitu polyfosfaatti hydrolysoituu kuumennettaessa tai happamissa olosuhteissa muodostaen ortofosfaattia tai lyhytketjuista polyfosfaattia. Kun liuoksessa on entsyymejä, geelejä ja monimutkaisia kationeja, hydrolyysinopeutta voidaan kiihdyttää suuresti ja liuoksen ionivahvuuden kasvaessa hydrolyysinopeutta voidaan kiihdyttää useita kertoja.
Käytännön sovelluksissa fosfaatit valitaan usein rationaalisesti elintarviketeknologian vaatimusten mukaisesti ja niiden pH-arvon ja puskurointivaikutuksen, liukoisuuden, vettä pidättävän vaikutuksen, emulgoitumisen, dispersiokyvyn, kelaation, hydrolyysin stabiilisuuden ja muiden ominaisuuksien perusteella. Elintarvikkeiden ainesosina ja toiminnallisina lisäaineina.
2. Fosfaattien ominaisuudet ja rooli elintarvikkeiden jalostuksessa
Fosfaatilla on kaksi päätehtävää elintarvikkeiden jalostuksessa: ensinnäkin laadun parantajana ruoan rakenteen ja maun parantamiseksi; toiseksi sitä voidaan käyttää mineraaliravinteen vahvistajana.
Fosfaatin rooli elintarvikkeiden jalostuksessa perustuu pääasiassa seuraaviin fosfaatin ominaisuuksiin:
2.1 Puskurointivaikutus:
Fosfaatin pH-arvo vaihtelee kohtalaisen happamasta (PH~4) voimakkaasti emäksiseen (PH~12). Kun erilaisia fosfaatteja yhdistetään eri suhteissa, pH-arvo voidaan stabiloida välille PH4,5-11,7. puskurin taso. Useimpien elintarvikkeiden pH-alueella (PH 3,5-7,5) fosfaattia voidaan käyttää tehokkaana pH:n säätelijänä ja pH-stabilaattorina, jotta ruoka maistuu herkullisemmalta. Vahvin puskuroiva vaikutus on ortofosfaatti. Polyfosfaatin puskurointikapasiteetti heikkenee ketjun pituuden kasvaessa.
2.2 Vettä pidättävä vaikutus:
Polyfosfaatti on erittäin hydrofiilinen kosteutta sitova aine, joka voi stabiloida ruoan sisältämän kosteuden. Sen vedenpidätyskyvyn laatu riippuu muun muassa polyfosfaatin tyypistä ja määrästä, ruuan pH-arvosta ja ionivahuudesta.
Lihatuotteissa ja merenelävissä pyrofosfaatilla on paras vedenpidätyskyky ja seuraavaksi tripolyfosfaatilla. Ketjun pituuden kasvaessa polyfosfaatin vedenpidätyskyky heikkenee.
2.3 Polyanioniefekti:
Polyfosfaatti on polymeerinen dielektrinen aine ja sillä on epäorgaanisen pinta-aktiivisen aineen ominaisuudet. Se voi dispergoida liukenemattomia aineita veteen tai muodostaa stabiilin suspension estääkseen suspension tarttumisen ja agglomeroitumisen. Koska polyfosfaatti voi saada proteiinihydrosolin muodostamaan kalvon rasvapalloille ja siten hajottamaan rasvaa tehokkaammin veteen, sitä käytetään laajalti tärkkelyksen fosforyloinnissa, pigmenttien dispergoinnissa ja emulgoitujen elintarvikkeiden (maitotuotteet, jäätelö, salaatit, kastikkeet jne.) ja sitä käytetään makkaroiden, jauhelihatuotteiden ja surimituotteiden dispersion stabilointiaineena.
Lineaaristen polyfosfaattien emulgointi- ja dispergointikyky kasvaa ketjun pituuden kasvaessa.
2.4 Kelaatti:
Polyfosfaatti muodostaa helposti liukenevia komplekseja metallikationien kanssa liuoksessa, mikä vähentää veden kovuutta, estää metallikationien, kuten Cu2+ ja Fe3+, aiheuttamaa hapettumista, katalyysiä, värimuutoksia ja C-vitamiinin hajoamista rasvan estämiseksi ja viivästymiseksi Hapettumista, lihan estämiseksi , siipikarja, kala pilaantumista vastaan, säilyttävät värin ja pidentävät elintarvikkeiden säilyvyyttä. Sen kiehumiskyky on esitetty alla olevassa kuvassa
Polyfosfaattien kelatoiva vaikutus riippuu ketjun pituudesta ja pH:sta. Yleisesti ottaen pitkäketjuisilla polyfosfaateilla on vahva kelatointikyky kevytmetalli-ioneille, mikä lisääntyy pH-arvon noustessa; lyhytketjuisilla polyfosfaateilla on vahva kelatointikyky raskasmetalli-ioneille, mutta kyky kelatoida raskasmetalli-ioneja kasvaa pH-arvon noustessa. Tason noustessa kelatointivaikutus heikkenee.
2.5 Proteiinin toiminta:
Fosfaatilla on proteiineja ja kollageeniglobuliinia vahvistava vaikutus, joten se voi parantaa lihatuotteiden nesteytys- ja vedenpidätyskykyä, lisätä veden läpäisevyyttä, edistää ruoan pehmenemistä, parantaa ruoan laatua ja ylläpitää ruoan makua. Samaan aikaan maitotuotteissa olevat fosfaatit voivat estää maidon hyytymistä kuumennettaessa ja kaseiinin ja rasvakosteuden erottumisen.
2.6 Täytevaikutus:
Happamia fosfaatteja (kuten natriumhappopyrofosfaattia, kalsiumvetyfosfaattia) käytetään yleensä nostatushappoina leivonnaisten tuotteiden kohotusaineina, ja ne reagoivat bikarbonaatin kanssa muodostaen leivontaprosessissa tarvittavan hiilidioksidikaasun.
2.7 Paakkuuntumista estävä vaikutus:
Trikalsiumfosfaattia käytetään yleisesti paakkuuntumisenestoaineena parantamaan jauhettujen tai hygroskooppisten elintarvikkeiden vapaasti valuvia ominaisuuksia.
Trikalsiumfosfaatilla on suurempi ominaispinta-ala ja se voi sitoa enemmän vettä; ja sen erityinen pallomainen kiderakenne voi tuottaa "palloefektin", mikä antaa jauheelle hyvät vapaasti virtaavat ominaisuudet.
2.8 Pidennä elintarvikkeiden säilyvyyttä:
Polyfosfaatti voi parantaa elintarvikkeiden säilyvyyttä ja pidentää tuotteiden säilyvyyttä. Tämä vaikutus perustuu pääasiassa: (1) pH:n säätelyyn; (2) Antibakteerinen vaikutus: Mikrobisolujen kasvun on perustuttava kaksiarvoisiin metallikationeihin, erityisesti Ca2+ ja Mg2+, ja fosfaatti voi kelatoitua näiden metallikationien kanssa, ja se voi heikentää soluseinän stabiilisuutta solun jakautumisen aikana ja myös heikentää lämpöstabiilisuutta. monista soluista, mikä estää tehokkaasti bakteerien kasvua.
Polyfosfaatin antibakteerinen vaikutus liittyy sen tyyppiin (ketjun pituuteen), pitoisuuteen, pH-arvoon, suolapitoisuuteen, nitriittipitoisuuteen ja muihin tekijöihin. Yleisesti ottaen ketjun pituuden kasvaessa antibakteerinen vaikutus lisääntyy.
2.9 Kivennäisravintoa vahvistava vaikutus:
Kalsiumfosfaattia, magnesiumfosfaattia, rautafosfaattia ja sinkkifosfaattia käytetään usein kivennäisainevahvistimina elintarviketeollisuudessa.
Rautafosfaatin ja sinkkifosfaatin lisääminen mahanesteeseen voi tehostaa mahanesteen biofarmaseuttista vaikutusta sen paremman liukoisuuden ansiosta eikä edistä luonnollista hapettumista.
3. Fosfaattiturvallisuuskysymykset
Elintarvikkeiden lisäaineina käytettävien fosfaattien turvallisuus on suuri huolenaihe. Monet ulkomaiset tutkijat ovat tehneet suuren määrän toksikologisia tutkimuksia fosfaateista ja vahvistaneet, että elintarvikefosfaatit ovat myrkyttomia ja erittäin turvallisia lisäaineita.
YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestön erityiskomitean ja Maailman terveysjärjestön (FAO/WHO) turvallisuusarviointi vuonna 1970 oli, että aikuisten päivittäinen sallittu saanti on 1,4-1,5gP2O5, kun taas elintarvikelisäainekomitea vuonna 1985 suositellaan, että kokonaisfosforin ehdoton hyväksyminen ruokavaliossa on <30 mg/kg ruumiinpainoa, ehdollinen hyväksymisannos on 30--70 mg/kg ruumiinpainoa.
Tässä on huomautettava, että elintarvikefosfaattien käytössä tulee kiinnittää huomiota kalsiumin ja fosforin tasapainoon (kalsiumin ja fosforin suhde on 1:1,2) ja elintarvikefosfaatteja tulee käyttää järkevästi hygieniaa noudattaen. elintarvikelisäaineiden käyttöä koskevat standardit. kalsiumin ja fosforin epätasapainon tai fosfaattien väärinkäytön aiheuttamien haitallisten vaikutusten välttämiseksi ihmisten terveydelle.
4. Fosfaatin käyttö elintarvikkeiden jalostuksessa
4.1 Käyttö liha- ja siipikarjatuotteiden jalostuksessa:
4.1.1 Lihatuotteiden laadun parantamiseksi fosfaattia lisätään yleensä lihavalmisteiden jalostukseen. Sen toiminnot ovat:
a. Parantaa lihavalmisteiden tarttuvuutta ja parantaa lihatuotteiden viipalointikykyä;
b. Parantaa lihan vedenpidätyskykyä niin, että lihavalmisteet voivat edelleen säilyttää luonnollisen kosteutensa käsittelyn ja kypsennyksen aikana, vähentää lihan ravintoaineiden hukkaa, säilyttää lihavalmisteiden mureutta ja lisätä valmiiden tuotteiden saantoa;
c. Säädä lihavalmisteiden pH-arvoa proteiiniturvotukseen sopivimmalla alueella ja valmista lihavalmisteiden paras väri;
d. Paranna emulgoinnin suorituskykyä ja emulsion stabiilisuutta, mikä estää tehokkaasti rasvan ja veden erottumisen;
e. Estä metallikationit ja viivästyttää hapettumisreaktiota lihavalmisteiden prosessoinnissa, mikä voi tehokkaasti vähentää tuotteiden härskiintymisastetta, estää lihavalmisteiden värimuutoksia ja härskiintymistä sekä pidentää lihatuotteiden säilyvyyttä;
f. Paranna lihatuotteiden jalostuskykyä ja lisää tuotannon tehokkuutta.
4.1.2 Lihan vedenpitävällä kyvyllä tarkoitetaan yleensä kykyä pidättää lihan kosteutta ja lihaan käsittelyn aikana lisättyä kosteutta. Vedenpidätyskyvyn taso on suoraan verrannollinen lihavalmisteiden rakenteeseen ja saantoon. Fosfaatin lisääminen voi parantaa tehokkaasti lihatuotteiden laatua. Vedenpidätyskyky.
Fosfaattien ja muiden lisäaineiden järkevä käyttö lihavalmisteiden makuun vaikuttamatta, lihavalmisteiden vedenpidätyskyvyn ja koheesion maksimointi sekä lihavalmisteiden kypsennyshäviön vähentäminen on aina ollut tärkeä aihe lihavalmisteiden tutkimuksessa ja kehittämisessä. .
4.1.3 Fosfaattien järkevä käyttö lihavalmisteiden jalostuksessa:
Käytännön sovelluksissa sopiva fosfaatin tyyppi ja määrä tulee valita lihavalmisteiden tyypin, rakennevaatimusten, valmistusprosessin, raaka-aineiden jne. sekä eri fosfaattien ominaisuuksien perusteella.
Pyrofosfaatilla lisätyt lihatuotteet voivat palauttaa ja parantaa lihasproteiinin luonnollista vedenpidätyskykyä. Polyfosfaatti voidaan muuttaa nopeasti pyrofosfaatiksi lihasentsyymien vaikutuksesta, joten sama vaikutus voidaan saavuttaa. Vaikka pyrofosfaatilla on paras vettä pidättävä vaikutus, sen liukoisuus on liian huono, joten sitä ei useimmissa tapauksissa voida käyttää yksinään. Sen sijaan sitä käytetään usein yhdessä pitkäketjuisen polyfosfaatin tai kaliumfosfaatin kanssa, jonka liukoisuus on parempi. Lisäksi synergistisen vaikutuksen aikaansaamiseksi erilaisten fosfaattien ja fosfaattien ja muiden lisäaineiden välillä käytetään usein erilaisia lihavalmisteen parannusaineita.
Erilaisten lihavalmistefosfaattien toiminnot kuvataan seuraavasti:
a. Makkaroissa ja jauhelihatuotteissa käytetään yleensä pyrofosfaattia ja keskipitkäketjuista polyfosfaattia, jotka lisätään kuivajauheena pilkkomisen ja sekoittamisen aikana. Käytettävän kompleksifosfaatin pH-arvo on yleensä noin 7, ja joskus käytetään myös kompleksisia fosfaatteja, joiden pH-arvo on yli 9.
b. Suolaliuoksen injektointiin käytettävän yhdistefosfaatin tulee täyttää seuraavat vaatimukset: 1) hyvä liukoisuus jäiseen suolaliuokseen; 2) korkea liukenemisnopeus; 3) hyvä stabiilisuus jäisessä suolaliuoksessa. Käytettävän kompleksifosfaatin pH-arvo on yleensä 8,5-9,5. Parhaan lihasproteiinia aktivoivan vaikutuksen saavuttamiseksi valmistettaessa jäätä suolaliuosta injektiota varten, on parasta liuottaa fosfaatti ensin jääveteen ja lisätä sitten suolaa. Tätä järjestystä ei yleensä voi muuttaa.
c. Lisätyn sekafosfaatin määrä on yleensä 0,1-0,4 %, mutta sen määrää tulee valvoa tarkasti käytettäessä. Jos lisätty määrä on liian suuri, lihan alkuperäinen maku vaurioituu ja pH-arvon nousu vaikuttaa värin kehittymiseen.
4.2 Käyttö äyriäisten jalostuksessa:
4.2.1 Erinomaisena vettä pidättävänä aineena, pH:n säätelijänä ja jäätymisenestoaineena fosfaattia käytetään laajalti merenelävien, erityisesti pakastettujen äyriäisten, jalostuksessa. Sen toiminnot ovat:
a. Paranna tehokkaasti merenelävien vedenpidätyskykyä, tee lihamehusta rikkaampaa ja säilyttää tehokkaasti ravinteita ja kosteutta;
b. Estää rasvan hapettumista ja pidentää tehokkaasti merenelävien säilyvyyttä;
c. Vähennä tippumista sulatuksen jälkeen ja vähennä ruoanlaiton painon menetystä;
d. Säilytä merenelävien luonnollinen väri ja maku;
e. Synergisoituu sokerin kanssa estäen tehokkaasti surimiproteiinin jäätymisen denaturoitumista.
4.2.2 Pakastettuja katkarapuja, kaloja ja äyriäisiä jalostettaessa tuotteet liotetaan yleensä 3-10 % fosfaattiyhdisteliuoksessa (lämpötila on alle 10°C). Liotusliuoksen pitoisuus ja liotusaika perustuvat katkarapuihin, kalaan ja äyriäisiin. Määräytyy merenelävien tyypin, koon ja kalastusajan mukaan.
Seuraavat tekijät tulee ottaa huomioon valittaessa rationaalisesti yhdistefosfaatteja liotukseen: a) Se voi parantaa tehokkaasti merenelävien vedenpidätyskykyä; b) Sillä on hyvä liukoisuus jääveteen; c) Se voi liueta nopeasti jääveteen; d) Sillä on hyvä liukoisuus jääveteen. Hyvä vakaus. Käytetyn kompleksifosfaatin pH-arvo on yleensä korkeampi kuin 9.
4.2.3 Yleensä pakastettuun surimiin lisätyt yhdistefosfaatit ovat pääasiassa natriumpyrofosfaattia, natriumtripolyfosfaattia ja natriumheksametafosfaattia, ja lisätty määrä on 0,1-0,3 % surimia.
4.3 Fosfaatin käyttö jauhotuotteissa
4.3.1 Käyttö leivotuotteissa:
Happamia fosfaatteja (kuten natriumhappopyrofosfaattia, kalsiumvetyfosfaattia) käytetään yleensä nostatushappoina leivonnaisten tuotteiden kohotusaineina, ja ne reagoivat bikarbonaatin kanssa muodostaen leivontaprosessissa tarvittavan hiilidioksidikaasun. Eri fosfaateilla on erilaiset taikinan reaktionopeudet (ROR), ja fosfaatit voidaan valita järkevästi odotetun leivontavaikutuksen perusteella (löysä tilavuus, huokosrakenne, maku).
Lisäksi fosfaatteja voidaan käyttää myös jauhojen hoitoaineina, taikinanparannusaineina, puskureina ja hiivan ravintoaineina.
4.3.2 Nuudeleiden laadun parantajana fosfaattia käytetään laajasti pikanuudeleiden ja tavallisten nuudeleiden jalostuksessa. Sen päätoiminnot ovat:
a. Lisää tärkkelyksen gelatinoitumisastetta, lisää tärkkelyksen veden imeytyskykyä, lisää taikinan vedenpidätyskykyä ja saa pikanuudeleita rehydroitumaan nopeasti ja hauduttamaan helposti;
b. Paranna gluteeniproteiinin vettä imevää turpoamiskykyä ja paranna sen elastisuutta tehden nuudeleista sileitä ja pureskeluisia, ja ne kestävät keittämistä ja liottamista;
c. Fosfaatin erinomainen puskurointivaikutus voi stabiloida taikinan PH-arvon, estää värimuutoksia ja pilaantumista sekä parantaa makua ja makua;
d. Fosfaatti voi kompleksoitua taikinan metallikationien kanssa, ja sillä on "siltaava" vaikutus glukoosiryhmiin muodostaen tärkkelysmolekyylien ristisidoksia, joten korkeassa lämpötilassa kypsennystä ja korkeassa paistossa kestävät nuudelit voivat silti säilyttää koostumuksensa. nesteytyksen jälkeen. Tärkkelyskolloidien viskoelastiset ominaisuudet;
e. Paranna nuudeleiden viimeistelyä;
4.4 Käyttö maitotuotteissa
Fosfaattia käytetään stabilointiaineena ja emulgointiaineena UHT-steriloidussa maidossa, kermatuotteissa, kondensoidussa maidossa, maitojauheessa, kahvimatessa, maitojuomissa ja juustotuotteissa. Sen toiminnot ovat:
a. Puskurointi ja pH:n stabilointi;
b. Vuorovaikutus proteiinin kanssa: hajottaa ruoan ainesosia, stabiloi emulgointijärjestelmää, parantaa kaseiinin kykyä sitoa vettä ja estää tehokkaasti proteiinin, rasvan ja veden erottumisen;
c. Kelaatit moniarvoisia metalli-ioneja, jotka vähentävät suuresti proteiinien aggregaatiota ja saostumista kuumentamisen ja varastoinnin aikana, mikä parantaa maidon lämpöstabiilisuutta ja varastointistabiilisuutta. Ja se voi tehokkaasti viivyttää laktoosin hyytymistä.
4.5 Fosfaattia käytetään laajalti myös seuraavilla elintarvikejalostusaloilla:
◎ Juomat: käytetään happamuudensäätöaineena, stabilointiaineena ja mineraaliravinteen vahvistajana;
◎ Perunatuotteet: käytetään stabilointi- ja värinsäilöntäaineina;
◎ Riisituotteet: parantaa tuotteiden joustavuutta ja parantaa tuotteiden makua;
◎ Mausteet ja pikakeitot: stabilointiaineet, happamuudensäätöaineet;
◎ Hygroskooppinen jauhettu ruoka: estää paakkuuntumista ja parantaa sen vapaasti virtaavaa suorituskykyä;
◎ Tärkkelystuotteet ja modifioitu tärkkelys;
◎Vauvanruoka, terveysvaikutteinen ruoka: kivennäisravintoaine.
