Fosforus adalah unsur mineral penting yang diperlukan untuk tubuh manusia. Sumber utama fosforus untuk tubuh manusia adalah makanan semulajadi atau bahan tambahan fosfat makanan. Fosfat adalah salah satu komponen semulajadi hampir semua makanan. Kerana fosfat boleh menambah baik atau memberikan satu siri sifat yang sangat baik kepada makanan, ia mula digunakan dalam pemprosesan makanan lebih daripada seratus tahun yang lalu, dan digunakan secara meluas selepas 1970-an. Pada masa ini, fosfat adalah salah satu kategori aditif makanan yang paling banyak digunakan dan digunakan secara meluas. Sebagai bahan makanan penting dan aditif berfungsi, ia digunakan secara meluas dalam produk daging, produk ayam, makanan laut, buah-buahan, sayur-sayuran, produk tenusu, produk bakar, Semasa pemprosesan minuman, produk kentang, perasa, makanan mudah, dll.
1. Pengenalan kepada fosfat
1.1 Pengelasan
Fosfat boleh dibahagikan kepada ortofosfat dan fosfat terkondensasi:
Ortofosfat merujuk kepada pelbagai garam asid ortofosforik (H3PO4): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M ialah ion logam monovalen).
Ortofosfat dipanaskan, dehidrasi dan terpeluwap untuk membentuk fosfat terkondensasi. Formula amnya ialah Mn+2PnO3n+1, di mana M ialah ion logam monovalen dan n ialah bilangan atom fosforus. Apabila nilai n sangat besar, formula kimia pengehad fosfat terkondensasi ialah: MnPnO3n.
Pelbagai garam pirofosfat dipanggil pirofosfat, M4P2O7;
Pelbagai garam trifosfat dipanggil tripolifosfat, M5P3O10;
Fosfat pekat yang molekulnya mengandungi lebih daripada 3 atom fosforus secara kolektif dipanggil polifosfat, dan bilangan ikatan O-P-O dalam molekulnya dipanggil panjang rantai polifosfat.
Formula molekul metafosfat ialah (MPO3)n, yang boleh dibahagikan secara kasar kepada metafosfat kitaran, metafosfat tidak larut dan vitreus metafosfat (bahan tersebut sebenarnya polifosfat rantai dengan panjang rantai lebih daripada 10 dan sejumlah kecil campuran metafosfat kitaran) .
1.2 Fosfat yang digunakan dalam pemprosesan makanan biasanya adalah garam natrium, garam kalsium, garam kalium, dan garam besi dan garam zink sebagai penguat pemakanan. Terdapat lebih daripada 30 jenis fosfat gred makanan yang biasa digunakan. Natrium fosfat adalah Pada masa ini, kategori penggunaan utama fosfat makanan domestik ialah kalium fosfat. Dengan perkembangan teknologi pemprosesan makanan, penggunaan kalium fosfat juga meningkat dari tahun ke tahun.
Untuk memberikan permainan penuh kepada kesan sinergi antara pelbagai fosfat dan fosfat dan bahan tambahan lain, dan memenuhi keperluan pembangunan teknologi pemprosesan makanan, pelbagai fosfat kompaun sering digunakan sebagai bahan makanan dan aditif berfungsi dalam aplikasi praktikal. Penyelidikan dan pembangunan fosfat yang dirumuskan semakin menjadi hala tuju pembangunan untuk pembangunan dan penggunaan bahan tambahan makanan fosfat.
Disebabkan oleh perbezaan dalam panjang rantai, nilai pH, kandungan P2O5 dan kation logam terikat, jenis fosfat yang berbeza mempunyai perbezaan yang besar dalam sifat fizikal dan kimia. Untuk polifosfat linear, apabila panjang rantai bertambah, pengemulsinya, sifat serakan dan keupayaan untuk mengkelat ion kalsium meningkat, manakala kesan penimbalan dan nilai pH berkurangan.
Polifosfat pekat akan terhidrolisis dalam keadaan pemanasan atau berasid untuk menghasilkan ortofosfat atau polifosfat rantai pendek. Apabila terdapat enzim, gel, dan kation kompleks dalam larutan, kelajuan hidrolisis boleh dipercepatkan dengan sangat baik, dan larutan Apabila kekuatan ionik meningkat, kadar hidrolisis boleh dipercepatkan beberapa kali.
Dalam aplikasi praktikal, fosfat sering dipilih secara rasional mengikut keperluan teknologi pemprosesan makanan dan berdasarkan nilai pH dan kesan penimbalan, keterlarutan, kesan pegangan air, pengemulsi, prestasi penyebaran, pengkelat, kestabilan hidrolisis dan ciri-ciri lain. Sebagai bahan makanan dan bahan tambahan berfungsi.
2. Ciri-ciri fosfat dan peranannya dalam pemprosesan makanan
Fosfat mempunyai dua fungsi utama dalam pemprosesan makanan: pertama, sebagai penambah baik kualiti untuk memperbaiki struktur dan rasa makanan; kedua, ia boleh digunakan sebagai penguat nutrisi mineral.
Peranan fosfat dalam pemprosesan makanan terutamanya berdasarkan sifat fosfat berikut:
2.1 Kesan penimbalan:
Nilai pH fosfat berjulat daripada berasid sederhana (PH~4) kepada beralkali kuat (PH~12). Apabila fosfat yang berbeza digabungkan dalam perkadaran yang berbeza, nilai pH boleh distabilkan antara PH4.5-11.7. tahap penimbal. Dalam julat pH kebanyakan makanan (PH 3.5-7.5), fosfat boleh digunakan sebagai pengawal selia pH dan penstabil pH yang cekap untuk menjadikan rasa makanan lebih lazat. Kesan penimbalan terkuat ialah ortofosfat. Untuk polifosfat, apabila panjang rantai bertambah, kapasiti penimbalan akan menjadi lemah.
2.2 Kesan pegangan air:
Polifosfat adalah agen penahan lembapan yang sangat hidrofilik yang boleh menstabilkan lembapan yang terkandung dalam makanan. Kualiti kapasiti pegangan airnya adalah berkaitan dengan faktor seperti jenis dan jumlah polifosfat, nilai PH makanan, dan kekuatan ion.
Untuk produk daging dan makanan laut, pirofosfat mempunyai kapasiti pegangan air terbaik, diikuti oleh tripolifosfat. Apabila panjang rantai bertambah, kapasiti pegangan air polifosfat akan menjadi lemah.
2.3 Kesan polianion:
Polifosfat ialah dielektrik polimer dan mempunyai ciri-ciri surfaktan tak organik. Ia boleh menyebarkan bahan tidak larut dalam air atau membentuk ampaian yang stabil untuk mengelakkan lekatan dan aglomerasi ampaian. Oleh kerana polifosfat boleh membuat hidrosol protein membentuk filem pada globul lemak, dengan itu menyebarkan lemak dengan lebih berkesan dalam air, ia digunakan secara meluas dalam fosforilasi kanji, penyebaran pigmen, dan makanan yang diemulsikan (produk susu, ais krim, salad, sos, dsb.) dan digunakan sebagai penstabil penyebaran untuk sosej, produk daging cincang dan produk surimi.
Untuk polifosfat linear, kebolehan pengemulsi dan penyebarannya meningkat apabila panjang rantai bertambah.
2.4 Khelasi:
Polifosfat mudah membentuk kompleks larut dengan kation logam dalam larutan, dengan itu mengurangkan kekerasan air, menghalang pengoksidaan, pemangkinan, perubahan warna, dan penguraian vitamin C yang disebabkan oleh kation logam seperti Cu2+ dan Fe3+ untuk mencegah dan melambatkan Pengoksidaan lemak, mencegah daging. , ayam, ikan daripada rosak, mengekalkan warna dan memanjangkan jangka hayat makanan. Keupayaan mendidihnya ditunjukkan dalam rajah di bawah
Kesan pengkelat polifosfat bergantung pada panjang rantai dan pH. Secara umumnya, polifosfat rantai panjang mempunyai keupayaan pengkelat yang kuat untuk ion logam ringan, yang meningkat dengan peningkatan nilai pH; polifosfat rantai pendek mempunyai keupayaan pengkelat yang kuat untuk ion logam berat, tetapi keupayaan untuk mengelat ion logam berat meningkat dengan peningkatan nilai pH. Apabila tahap meningkat, kesan chelation menjadi lemah.
2.5 Fungsi protein:
Fosfat mempunyai kesan pengukuhan pada protein dan kolagen globulin, jadi ia boleh meningkatkan penghidratan dan kapasiti pegangan air produk daging, meningkatkan kebolehtelapan air, menggalakkan pelembutan makanan, meningkatkan kualiti makanan, dan mengekalkan rasa makanan. Pada masa yang sama, fosfat dalam produk tenusu boleh menghalang pembekuan susu apabila dipanaskan dan menghalang pemisahan kasein dan kelembapan lemak.
2.6 Kesan pukal:
Fosfat berasid (seperti asid natrium pirofosfat, kalsium hidrogen fosfat) biasanya digunakan sebagai asid ragi sebagai agen ragi untuk produk bakar, dan bertindak balas dengan bikarbonat untuk menyediakan gas karbon dioksida yang diperlukan untuk proses penaik.
2.7 Kesan anti-caking:
Trikalsium fosfat biasanya digunakan sebagai agen anti-pecak untuk meningkatkan sifat pengaliran bebas makanan serbuk atau higroskopik.
Trikalsium fosfat mempunyai luas permukaan khusus yang lebih besar dan boleh mengikat lebih banyak air; dan struktur kristal sfera khasnya boleh menghasilkan "kesan bola", memberikan serbuk sifat mengalir bebas yang baik.
2.8 Memanjangkan jangka hayat makanan:
Polifosfat boleh meningkatkan kestabilan penyimpanan makanan dan memanjangkan jangka hayat produk. Kesan ini terutamanya berdasarkan: (1) peraturan pH; (2) Kesan antibakteria: Pertumbuhan sel mikrob mesti bergantung pada kation logam divalen, terutamanya Ca2+ dan Mg2+, dan fosfat boleh kelat dengan kation logam ini, dan ia boleh mengurangkan kestabilan dinding sel semasa pembahagian sel dan juga mengurangkan kestabilan terma daripada banyak sel, dengan itu berkesan menghalang pertumbuhan bakteria.
Kesan antibakteria polifosfat adalah berkaitan dengan jenisnya (panjang rantai), kandungan, nilai pH, kandungan garam, kandungan nitrit dan faktor lain. Secara umumnya, apabila panjang rantai meningkat, kesan antibakteria meningkat.
2.9 Kesan pengukuhan nutrisi mineral:
Kalsium fosfat, magnesium fosfat, besi fosfat, dan zink fosfat sering digunakan sebagai penambah mineral dalam pemprosesan makanan.
Menambah besi fosfat dan zink fosfat kepada jus gastrik boleh meningkatkan kesan biofarmaseutikal jus gastrik kerana keterlarutannya yang lebih baik dan tidak akan menggalakkan pengoksidaan semula jadi.
3. Isu keselamatan fosfat
Keselamatan fosfat yang digunakan sebagai bahan tambahan makanan adalah satu perkara yang amat membimbangkan. Ramai saintis asing telah menjalankan sejumlah besar kajian toksikologi ke atas fosfat dan mengesahkan bahawa fosfat makanan adalah bahan tambahan yang tidak toksik dan sangat selamat.
Penilaian keselamatan Jawatankuasa Khas Pertubuhan Makanan dan Pertanian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu dan Pertubuhan Kesihatan Sedunia (FAO/WHO) pada tahun 1970 adalah bahawa pengambilan harian orang dewasa yang dibenarkan ialah 1.4-1.5gP2O5, manakala Jawatankuasa Tambahan Makanan pada tahun 1985. disyorkan bahawa penerimaan tanpa syarat jumlah fosforus dalam diet adalah <30 mg/kg berat badan, dos penerimaan bersyarat ialah 30--70 mg/kg berat badan.
Perlu ditegaskan di sini bahawa dalam penggunaan fosfat makanan, perhatian harus diberikan kepada keseimbangan kalsium dan fosforus (nisbah kalsium kepada fosforus ialah 1:1.2), dan fosfat makanan harus digunakan secara rasional mengikut peraturan kebersihan yang ketat. piawaian penggunaan bahan tambahan makanan. , untuk mengelakkan kesan buruk terhadap kesihatan manusia yang disebabkan oleh ketidakseimbangan kalsium dan fosforus atau penyalahgunaan fosfat.
4. Penggunaan fosfat dalam pemprosesan makanan
4.1 Aplikasi dalam pemprosesan produk daging dan ayam:
4.1.1 Untuk meningkatkan kualiti produk daging, fosfat biasanya ditambah kepada pemprosesan produk daging. Fungsinya ialah:
a. Meningkatkan lekatan produk daging dan meningkatkan prestasi penghirisan produk daging;
b. Meningkatkan kapasiti pegangan air daging, supaya produk daging masih boleh mengekalkan kelembapan semulajadi semasa pemprosesan dan memasak, mengurangkan kehilangan nutrien daging, memelihara kelembutan produk daging, dan meningkatkan hasil produk siap;
c. Mengawal nilai pH produk daging dalam julat yang paling sesuai untuk pembengkakan protein dan menghasilkan warna terbaik produk daging;
d. Meningkatkan prestasi pengemulsi dan kestabilan emulsi, dengan berkesan menghalang pemisahan lemak dan air;
e. Menyekat kation logam dan melambatkan tindak balas pengoksidaan dalam pemprosesan produk daging, yang boleh mengurangkan kadar ketengikan produk dengan berkesan, menghalang perubahan warna dan ketengikan produk daging, dan memanjangkan jangka hayat produk daging;
f. Meningkatkan prestasi pemprosesan produk daging dan meningkatkan kecekapan pengeluaran.
4.1.2 Keupayaan menahan air daging secara amnya merujuk kepada keupayaan untuk mengekalkan kelembapan daging dan kelembapan yang ditambah kepada daging semasa pemprosesan. Tahap kapasiti pegangan air secara langsung berkaitan dengan tekstur dan hasil produk daging. Menambah fosfat boleh meningkatkan kualiti produk daging dengan berkesan. Kapasiti pegangan air.
Cara menggunakan fosfat dan bahan tambahan lain secara rasional tanpa menjejaskan rasa produk daging, memaksimumkan kapasiti pegangan air dan perpaduan produk daging, dan mengurangkan kehilangan masak produk daging sentiasa menjadi topik penting dalam penyelidikan dan pembangunan produk daging. .
4.1.3 Penggunaan munasabah fosfat dalam pemprosesan produk daging:
Dalam aplikasi praktikal, jenis dan jumlah fosfat yang sesuai harus dipilih berdasarkan jenis, keperluan tekstur, proses pengeluaran, bahan mentah, dll. produk daging dan ciri-ciri pelbagai fosfat.
Produk daging yang ditambah dengan pirofosfat boleh memulihkan dan meningkatkan kapasiti menahan air semula jadi protein otot. Polifosfat boleh dengan cepat ditukar menjadi pirofosfat di bawah tindakan enzim otot, jadi kesan yang sama dapat dicapai. Walaupun pirofosfat mempunyai kesan pengekalan air yang terbaik, keterlarutannya terlalu lemah, jadi ia tidak boleh digunakan secara bersendirian dalam kebanyakan kes. Sebaliknya, ia sering digunakan dalam kombinasi dengan polifosfat rantai panjang atau kalium fosfat dengan keterlarutan yang lebih baik. Di samping itu, untuk memberikan kesan sinergistik antara pelbagai fosfat dan fosfat dan bahan tambahan lain, pelbagai pembaikan produk daging kompaun sering digunakan.
Fungsi pelbagai fosfat produk daging kompaun diterangkan seperti berikut:
a. Untuk sosej dan produk daging cincang, pirofosfat dan polifosfat panjang rantai sederhana biasanya digunakan, yang ditambah dalam bentuk serbuk kering semasa memotong dan mencampurkan. Nilai pH fosfat kompleks yang digunakan biasanya sekitar 7, dan kadangkala fosfat kompleks dengan nilai pH lebih tinggi daripada 9 juga digunakan.
b. Kompaun fosfat yang digunakan untuk suntikan garam mesti memenuhi keperluan berikut: 1) keterlarutan yang baik dalam garam berais; 2) kadar pembubaran yang tinggi; 3) kestabilan yang baik dalam garam berais. Nilai pH bagi fosfat kompleks yang digunakan secara amnya ialah 8.5--9.5. Untuk mencapai kesan pengaktifan protein otot yang terbaik apabila menyediakan garam ais untuk suntikan, sebaiknya larutkan fosfat dalam air berais dahulu, dan kemudian tambah garam. Pesanan ini secara amnya tidak boleh diterbalikkan.
c. Jumlah campuran fosfat yang ditambah secara amnya adalah 0.1-0.4%, tetapi jumlahnya harus dikawal dengan ketat apabila digunakan. Sekiranya jumlah yang ditambah terlalu tinggi, rasa asal daging akan rosak, dan perkembangan warna akan terjejas akibat peningkatan nilai pH.
4.2 Aplikasi dalam pemprosesan makanan laut:
4.2.1 Sebagai agen penahan air yang sangat baik, pengawal selia pH dan agen antibeku, fosfat digunakan secara meluas dalam pemprosesan makanan laut, terutamanya makanan laut beku. Fungsinya ialah:
a. Meningkatkan kapasiti pegangan air makanan laut dengan berkesan, menjadikan jus daging lebih kaya, dan mengekalkan nutrien dan kelembapan dengan berkesan;
b. Menghalang pengoksidaan lemak dan memanjangkan jangka hayat makanan laut dengan berkesan;
c. Kurangkan kehilangan menitis selepas pencairan dan kurangkan penurunan berat badan memasak;
d. Mengekalkan warna dan rasa semulajadi makanan laut;
e. Bersinergi dengan gula untuk mencegah denaturasi pembekuan protein surimi dengan berkesan.
4.2.2 Apabila memproses udang beku, ikan, dan makanan laut kerang, produk biasanya direndam dalam larutan fosfat kompaun 3~10% (suhu kurang daripada 10°C). Kepekatan dan masa rendaman larutan rendaman adalah berdasarkan udang, ikan, dan kerang Ditentukan oleh jenis, saiz dan masa menangkap makanan laut.
Faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan apabila memilih secara rasional fosfat sebatian untuk direndam: a) Ia boleh meningkatkan kapasiti pegangan air makanan laut dengan berkesan; b) Ia mempunyai keterlarutan yang baik dalam air ais; c) Ia boleh larut dengan cepat dalam air ais; d) Ia mempunyai keterlarutan yang baik dalam air ais. Kestabilan yang baik. Nilai pH fosfat kompleks yang digunakan biasanya lebih tinggi daripada 9.
4.2.3 Secara amnya, sebatian fosfat yang ditambahkan kepada surimi beku adalah terutamanya natrium pirofosfat, natrium tripolifosfat dan natrium heksametafosfat, dan jumlah tambahan ialah 0.1-0.3% surimi.
4.3 Penggunaan fosfat dalam produk tepung
4.3.1 Penggunaan dalam produk bakar:
Fosfat berasid (seperti asid natrium pirofosfat, kalsium hidrogen fosfat) biasanya digunakan sebagai asid ragi sebagai agen ragi untuk produk bakar, dan bertindak balas dengan bikarbonat untuk menyediakan gas karbon dioksida yang diperlukan untuk proses penaik. Fosfat yang berbeza mempunyai kadar tindak balas doh (ROR) yang berbeza, dan fosfat boleh dipilih secara munasabah berdasarkan kesan penaik yang dijangkakan (isipadu longgar, struktur liang, rasa).
Selain itu, fosfat juga boleh digunakan sebagai perapi tepung, pembaikan doh, penimbal dan nutrien yis.
4.3.2 Sebagai penambah baik kualiti mi, fosfat digunakan secara meluas dalam pemprosesan mi segera dan mi biasa. Fungsi utamanya ialah:
a. Meningkatkan tahap gelatinisasi kanji, meningkatkan kapasiti penyerapan air kanji, meningkatkan kapasiti pegangan air doh, dan membuat mi segera terhidrat semula dengan cepat dan mudah dibancuh;
b. Meningkatkan prestasi pembengkakan penyerapan air protein gluten dan meningkatkan keanjalannya, menjadikan mi licin dan kenyal, dan tahan untuk memasak dan merendam;
c. Kesan penimbalan fosfat yang sangat baik boleh menstabilkan nilai PH doh, mencegah perubahan warna dan kemerosotan, dan meningkatkan rasa dan rasa;
d. Fosfat boleh kompleks dengan kation logam dalam doh, dan mempunyai kesan "merapatkan" pada kumpulan glukosa, membentuk pautan silang molekul kanji, supaya mi yang boleh menahan memasak suhu tinggi dan menggoreng suhu tinggi masih boleh mengekalkan konsistensinya. selepas rehidrasi. Ciri viskoelastik koloid kanji;
e. Memperbaiki kemasan mi;
4.4 Aplikasi dalam produk tenusu
Fosfat digunakan sebagai penstabil dan pengemulsi dalam susu yang disterilkan UHT, produk krim, susu pekat, susu tepung, pasangan kopi, minuman susu dan produk keju. Fungsinya ialah:
a. Penimbalan dan penstabilan pH;
b. Interaksi dengan protein: memencarkan bahan makanan, menstabilkan sistem pengemulsi, meningkatkan keupayaan kasein untuk mengikat air, dan berkesan menghalang pemisahan protein, lemak dan air;
c. Kelat ion logam multivalen, sangat mengurangkan pengagregatan protein dan pemendakan semasa pemanasan dan penyimpanan, sekali gus meningkatkan kestabilan terma dan kestabilan penyimpanan susu. Dan ia berkesan boleh melambatkan berlakunya pembekuan laktosa.
4.5 Fosfat juga digunakan secara meluas dalam bidang pemprosesan makanan berikut:
◎ Minuman: digunakan sebagai pengatur keasidan, penstabil dan penguat nutrisi mineral;
◎ Produk kentang: digunakan sebagai penstabil dan agen pengawet warna;
◎ Produk beras: meningkatkan keanjalan produk dan menambah baik rasa produk;
◎ Perasa dan sup segera: penstabil, pengawal selia keasidan;
◎ Makanan serbuk higroskopik: mengelakkan kek dan meningkatkan prestasi mengalir bebasnya;
◎ Produk kanji dan kanji diubah suai;
◎Makanan bayi, makanan berfungsi: penguat nutrisi mineral.
