Fosforas yra svarbus mineralinis elementas, būtinas žmogaus organizmui. Pagrindinis fosforo šaltinis žmogaus organizmui yra natūralus maistas arba maisto fosfatų priedai. Fosfatas yra vienas iš natūralių beveik visų maisto produktų komponentų. Kadangi fosfatas gali pagerinti ar suteikti maistui daugybę puikių savybių, jis buvo pradėtas naudoti maisto perdirbime daugiau nei prieš šimtą metų, o plačiai naudojamas po aštuntojo dešimtmečio. Šiuo metu fosfatas yra viena iš plačiausiai naudojamų ir plačiausiai naudojamų maisto priedų kategorijų. Kaip svarbus maisto ingredientas ir funkcinis priedas, jis plačiai naudojamas mėsos gaminiuose, paukštienos produktuose, jūros gėrybėse, vaisiuose, daržovėse, pieno produktuose, kepiniuose, perdirbant gėrimus, bulvių produktus, prieskonius, pusgaminius ir kt.
1. Įvadas į fosfatą
1.1 Klasifikacija
Fosfatus galima suskirstyti į ortofosfatus ir kondensuotus fosfatus:
Ortofosfatas reiškia įvairias ortofosforo rūgšties (H3PO4) druskas: M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M yra vienavalentis metalo jonas).
Ortofosfatas kaitinamas, dehidratuojamas ir kondensuojamas, kad susidarytų kondensuotas fosfatas. Jo bendroji formulė yra Mn+2PnO3n+1, kur M – vienavalentis metalo jonas, o n – fosforo atomų skaičius. Kai n reikšmė labai didelė, kondensuoto fosfato ribinė cheminė formulė yra: MnPnO3n.
Įvairios pirofosfato druskos vadinamos pirofosfatais, M4P2O7;
Įvairios trifosfato druskos vadinamos tripolifosfatais, M5P3O10;
Kondensuoti fosfatai, kurių molekulėse yra daugiau nei 3 fosforo atomai, bendrai vadinami polifosfatais, o O-P-O jungčių skaičius jų molekulėse vadinamas polifosfatų grandinės ilgiu.
Metafosfato molekulinė formulė yra (MPO3)n, kurią galima grubiai suskirstyti į ciklinį metafosfatą, netirpią metafosfatą ir metafosfatą stiklakūnį (tokios medžiagos iš tikrųjų yra grandininiai polifosfatai, kurių grandinės ilgis yra didesnis nei 10, ir nedidelis kiekis ciklinių metafosfatų mišinio). .
1.2. Maisto perdirbimui naudojami fosfatai paprastai yra natrio druskos, kalcio druskos, kalio druskos ir geležies bei cinko druskos, kaip maistinės medžiagos. Yra daugiau nei 30 dažniausiai naudojamų maistinių fosfatų rūšių. Natrio fosfatas yra Šiuo metu pagrindinė buitinio maisto fosfato vartojimo kategorija yra kalio fosfatas. Tobulėjant maisto perdirbimo technologijoms, kasmet didėja ir kalio fosfato suvartojimas.
Siekiant visapusiškai išnaudoti įvairių fosfatų ir fosfatų bei kitų priedų sinergetinį poveikį ir patenkinti maisto perdirbimo technologijų plėtros poreikius, įvairūs sudėtiniai fosfatai dažnai naudojami kaip maisto ingredientai ir funkciniai priedai praktikoje. Sudėtinių fosfatų tyrimai ir plėtra vis labiau tampa fosfatinių maisto priedų kūrimo ir taikymo plėtros kryptimi.
Dėl grandinės ilgio, pH vertės, P2O5 kiekio ir surištų metalo katijonų skirtumų skirtingų tipų fosfatų fizinės ir cheminės savybės labai skiriasi. Linijiniams polifosfatams, ilgėjant grandinės ilgiui, didėja jų emulsinimas, dispersijos savybės ir gebėjimas sudaryti kalcio jonus, o mažėja buferinis poveikis ir pH vertė.
Kondensuotas polifosfatas hidrolizuojasi kaitinant arba rūgštinėmis sąlygomis ir susidaro ortofosfatas arba trumpos grandinės polifosfatas. Kai tirpale yra fermentų, gelių ir kompleksinių katijonų, hidrolizės greitis gali būti labai pagreitintas, o tirpalo joninis stiprumas didėja, hidrolizės greitis gali būti kelis kartus pagreitintas.
Praktikoje fosfatai dažnai parenkami racionaliai, atsižvelgiant į maisto perdirbimo technologijos reikalavimus ir atsižvelgiant į jų pH vertę ir buferinį poveikį, tirpumą, vandens sulaikymo poveikį, emulsinimą, dispersijos savybes, chelatą, hidrolizės stabilumą ir kitas savybes. Kaip maisto ingredientai ir funkciniai priedai.
2. Fosfatų charakteristikos ir jų vaidmuo maisto perdirbime
Apdorojant maistą fosfatas atlieka dvi pagrindines funkcijas: pirma, kaip kokybę gerinanti medžiaga, gerinanti maisto struktūrą ir skonį; antra, jis gali būti naudojamas kaip mineralinės mitybos stipriklis.
Fosfato vaidmuo maisto perdirbime daugiausia grindžiamas šiomis fosfato savybėmis:
2.1 Buferio efektas:
Fosfato pH vertė svyruoja nuo vidutiniškai rūgštinio (PH~4) iki stipriai šarminio (PH~12). Kai skirtingi fosfatai sumaišomi skirtingomis proporcijomis, pH vertė gali būti stabilizuojama tarp PH4,5-11,7. buferio lygis. Daugumos maisto produktų pH diapazone (PH 3,5–7,5) fosfatas gali būti naudojamas kaip efektyvus pH reguliatorius ir pH stabilizatorius, kad maistas būtų skanesnis. Stipriausias buferinis poveikis yra ortofosfatas. Didėjant grandinės ilgiui polifosfato buferinis pajėgumas susilpnėja.
2.2 Vandenį sulaikantis poveikis:
Polifosfatas yra labai hidrofilinė drėgmę sulaikanti medžiaga, galinti stabilizuoti maisto drėgmę. Jo vandens sulaikymo kokybė yra susijusi su tokiais veiksniais kaip polifosfato rūšis ir kiekis, maisto PH vertė ir jonų stiprumas.
Mėsos produktams ir jūros gėrybėms geriausiai vandenį sulaiko pirofosfatas, po to tripolifosfatas. Didėjant grandinės ilgiui, susilpnėja polifosfato vandens sulaikymo geba.
2.3 Polianiono efektas:
Polifosfatas yra polimerinis dielektrikas ir turi neorganinės aktyviosios paviršiaus medžiagos savybes. Jis gali išsklaidyti vandenyje netirpias medžiagas arba sudaryti stabilią suspensiją, kad būtų išvengta suspensijos sukibimo ir aglomeracijos. Kadangi polifosfatas gali sudaryti baltymų hidrozolio plėvelę ant riebalų rutuliukų ir taip efektyviau paskirstyti riebalus vandenyje, jis plačiai naudojamas krakmolo fosforilinimo, pigmentų dispersijos ir emulsuotų maisto produktų (pieno produktų, ledų, salotų, padažai ir kt.) ir naudojamas kaip dešrų, maltos mėsos gaminių ir surimio gaminių dispersijos stabilizatorius.
Linijinių polifosfatų, jų emulsinimo ir dispergavimo savybės didėja didėjant grandinės ilgiui.
2.4 Chelatas:
Polifosfatas tirpale lengvai sudaro tirpius kompleksus su metalo katijonais, taip sumažindamas vandens kietumą, stabdydamas metalų katijonų, tokių kaip Cu2+ ir Fe3+, sukeltą vitamino C oksidaciją, katalizę, spalvos pasikeitimą ir skilimą, kad būtų išvengta ir atitolinama riebalų oksidacija, užkertamas kelias mėsai. , paukštiena, žuvis nuo sugedimo, išlaiko spalvą ir prailgina maisto galiojimo laiką. Jo virimo gebėjimas parodytas paveikslėlyje žemiau
Chelatinis polifosfatų poveikis priklauso nuo grandinės ilgio ir pH. Paprastai tariant, ilgos grandinės polifosfatai pasižymi stipriu lengvųjų metalų jonų kompleksonų formavimu, kuris didėja didėjant pH vertei; trumpos grandinės polifosfatai pasižymi stipriu sunkiųjų metalų jonų kompleksonų susidarymu, tačiau gebėjimas sudaryti sunkiųjų metalų jonus didėja didėjant pH vertei. Kai lygis didėja, chelatinis efektas silpnėja.
2.5 Baltymų funkcija:
Fosfatas stiprina baltymų ir kolageno globuliną, todėl gali pagerinti mėsos produktų hidrataciją ir vandens sulaikymą, padidinti vandens pralaidumą, skatinti maisto minkštėjimą, pagerinti maisto kokybę ir išlaikyti maisto skonį. Tuo pačiu metu pieno produktuose esantys fosfatai gali užkirsti kelią pieno koaguliacijai kaitinant ir užkirsti kelią kazeino ir riebalų drėgmės atsiskyrimui.
2.6 Didinimo efektas:
Rūgštiniai fosfatai (pvz., natrio rūgšties pirofosfatas, kalcio vandenilio fosfatas) dažniausiai naudojami kaip rauginės rūgštys kaip kepinių rauginimo medžiagos ir reaguoja su bikarbonatu, kad gautų kepimo procesui reikalingų anglies dvideginio dujų.
2.7 Lipnumą stabdantis poveikis:
Trikalcio fosfatas dažniausiai naudojamas kaip lipnumą stabdanti medžiaga, siekiant pagerinti miltelių arba higroskopinių maisto produktų laisvo tekėjimo savybes.
Trikalcio fosfatas turi didesnį specifinį paviršiaus plotą ir gali surišti daugiau vandens; o ypatinga sferinė kristalinė struktūra gali sukurti „rutulio efektą“, suteikiantį milteliams geras laisvo tekėjimo savybes.
2.8 Prailginkite maisto produktų galiojimo laiką:
Polifosfatas gali pagerinti maisto produktų laikymo stabilumą ir pailginti produktų galiojimo laiką. Šis poveikis daugiausia grindžiamas: (1) pH reguliavimu; (2) Antibakterinis poveikis: Mikrobų ląstelių augimas turi priklausyti nuo dvivalenčių metalų katijonų, ypač Ca2+ ir Mg2+, o fosfatas gali sudaryti chelatą su šiais metalo katijonais ir gali sumažinti ląstelės sienelės stabilumą ląstelių dalijimosi metu ir taip pat sumažinti terminį stabilumą. daugelio ląstelių, taip veiksmingai slopindamos bakterijų augimą.
Antibakterinis polifosfato poveikis yra susijęs su jo rūšimi (grandinės ilgiu), kiekiu, pH verte, druskos kiekiu, nitritų kiekiu ir kitais veiksniais. Paprastai tariant, ilgėjant grandinės ilgiui, stiprėja antibakterinis poveikis.
2.9 Mineralinę mitybą stiprinantis poveikis:
Kalcio fosfatas, magnio fosfatas, geležies fosfatas ir cinko fosfatas dažnai naudojami kaip mineralų stiprikliai maisto perdirbime.
Geležies fosfato ir cinko fosfato pridėjimas į skrandžio sultis gali sustiprinti biofarmacinį skrandžio sulčių poveikį dėl geresnio tirpumo ir neskatins natūralios oksidacijos.
3. Fosfatų saugos problemos
Fosfatų, naudojamų kaip maisto priedai, sauga kelia didelį susirūpinimą. Daugelis užsienio mokslininkų atliko daugybę toksikologinių fosfatų tyrimų ir patvirtino, kad maisto fosfatai yra netoksiški ir labai saugūs priedai.
Jungtinių Tautų Maisto ir žemės ūkio organizacijos ir Pasaulio sveikatos organizacijos (FAO/PSO) specialiojo komiteto saugos vertinimas 1970 m. buvo toks, kad suaugusiųjų leistina paros norma yra 1,4-1,5 gP2O5, o Maisto priedų komitetas 1985 m. Rekomenduojama, kad besąlyginis bendrojo fosforo kiekis maiste būtų <30 mg/kg kūno svorio, sąlyginė leistina dozė – 30-70 mg/kg kūno svorio.
Čia reikia atkreipti dėmesį į tai, kad naudojant maistinius fosfatus reikia atkreipti dėmesį į kalcio ir fosforo balansą (kalcio ir fosforo santykis 1:1,2), o maisto fosfatus naudoti racionaliai, griežtai laikantis higienos reikalavimų. maisto priedų naudojimo standartus. , siekiant išvengti neigiamo poveikio žmonių sveikatai, kurį sukelia kalcio ir fosforo disbalansas arba piktnaudžiavimas fosfatais.
4. Fosfato taikymas maisto perdirbime
4.1 Taikymas mėsos ir paukštienos produktų perdirbimui:
4.1.1 Siekiant pagerinti mėsos gaminių kokybę, į mėsos gaminių perdirbimą dažniausiai dedama fosfatų. Jo funkcijos yra šios:
a. Pagerinti mėsos gaminių sukibimą ir pagerinti mėsos gaminių pjaustymo savybes;
b. Pagerinti mėsos vandens sulaikymo gebą, kad mėsos gaminiai dar išlaikytų natūralią drėgmę perdirbimo ir virimo metu, sumažintų mėsos maistinių medžiagų praradimą, išsaugotų mėsos gaminių švelnumą, padidėtų gatavų produktų išeiga;
c. Kontroliuoti mėsos gaminių pH vertę tinkamiausioje baltymų brinkimui ir gaminti geriausios spalvos mėsos gaminius;
d. Pagerinti emulsinimo efektyvumą ir emulsijos stabilumą, veiksmingai užkertant kelią riebalų ir vandens atsiskyrimui;
e. Blokuoti metalo katijonus ir atitolinti oksidacijos reakciją apdorojant mėsos produktus, o tai gali veiksmingai sumažinti produktų apkartimo greitį, slopinti mėsos produktų spalvos pasikeitimą ir apkartimą bei pailginti mėsos produktų galiojimo laiką;
f. Pagerinti mėsos produktų perdirbimo efektyvumą ir padidinti gamybos efektyvumą.
4.1.2 Mėsos vandens talpa paprastai reiškia gebėjimą išlaikyti mėsos drėgmę ir drėgmę, pridedamą prie mėsos perdirbimo metu. Vandens sulaikymo lygis yra tiesiogiai susijęs su mėsos produktų tekstūra ir išeiga. Fosfato pridėjimas gali veiksmingai pagerinti mėsos produktų kokybę. Vandens sulaikymo talpa.
Kaip racionaliai naudoti fosfatus ir kitus priedus nepažeidžiant mėsos gaminių skonio, maksimaliai padidinti mėsos gaminių vandens sulaikymo gebą ir sukibimą bei sumažinti mėsos gaminių kepimo nuostolius, visada buvo svarbi mėsos produktų tyrimų ir plėtros tema. .
4.1.3 Protingas fosfatų naudojimas perdirbant mėsos produktus:
Praktikoje tinkamas fosfato tipas ir kiekis turėtų būti parenkami atsižvelgiant į mėsos produktų rūšį, tekstūros reikalavimus, gamybos procesą, žaliavas ir kt. bei įvairių fosfatų savybes.
Mėsos produktai, kurių sudėtyje yra pirofosfato, gali atkurti ir sustiprinti natūralų raumenų baltymų gebėjimą sulaikyti vandenį. Veikiant raumenų fermentams polifosfatą galima greitai paversti pirofosfatu, todėl galima pasiekti tą patį poveikį. Nors pirofosfatas turi geriausią vandenį sulaikantį poveikį, jo tirpumas yra per mažas, todėl daugeliu atvejų jo negalima naudoti atskirai. Vietoj to jis dažnai naudojamas kartu su ilgos grandinės polifosfatu arba geresnio tirpumo kalio fosfatu. Be to, norint pasiekti įvairių fosfatų ir fosfatų bei kitų priedų sinergetinį poveikį, dažnai naudojami įvairūs sudėtiniai mėsos produktų gerintojai.
Įvairių sudėtinių mėsos produktų fosfatų funkcijos aprašomos taip:
a. Dešroms ir maltos mėsos gaminiams dažniausiai naudojamas pirofosfatas ir vidutinio ilgio polifosfatas, kurie dedami sausų miltelių pavidalu smulkinant ir maišant. Naudojamo kompleksinio fosfato pH vertė paprastai yra apie 7, o kartais taip pat naudojami kompleksiniai fosfatai, kurių pH vertė didesnė nei 9.
b. Sudėtinis fosfatas, naudojamas fiziologinio tirpalo įpurškimui, turi atitikti šiuos reikalavimus: 1) gerai tirpti lediniame fiziologiniame tirpale; 2) didelis tirpimo greitis; 3) geras stabilumas lediniame druskos tirpale. Naudojamo kompleksinio fosfato pH vertė paprastai yra 8,5–9,5. Norint pasiekti geriausią raumenų baltymų aktyvinimo efektą ruošiant ledinį fiziologinį tirpalą injekciniam tirpalui, geriausia fosfatą pirmiausia ištirpinti lediniame vandenyje, o tada įberti druskos. Paprastai ši tvarka negali būti atšaukta.
c. The amount of mixed phosphate added is generally 0.1-0.4%, but the amount should be strictly controlled when used. If the amount added is too high, the original flavor of the meat will be damaged, and the color development will be affected due to the increase in pH value.
4.2 Taikymas perdirbant jūros gėrybes:
4.2.1 Fosfatas, kaip puikus vandenį sulaikantis, pH reguliatorius ir antifrizas, plačiai naudojamas perdirbant jūros gėrybes, ypač šaldytas jūros gėrybes. Jo funkcijos yra šios:
a. Veiksmingai pagerinkite jūros gėrybių vandens sulaikymo galimybes, padarykite mėsos sultis sodresnę, efektyviai išsaugo maistines medžiagas ir drėgmę;
b. Slopina riebalų oksidaciją ir efektyviai prailgina jūros gėrybių galiojimo laiką;
c. Sumažinkite lašėjimo praradimą po atšildymo ir sumažinkite svorio mažėjimą gaminant maistą;
d. Išsaugoti natūralią jūros gėrybių spalvą ir skonį;
e. Sinergizuojasi su cukrumi, kad veiksmingai apsaugotų nuo užšalimo surimio baltymo denatūracijos.
4.2.2. Apdorojant šaldytas krevetes, žuvį ir vėžiagyvius, produktai dažniausiai mirkomi 3–10 % sudėtinio fosfato tirpale (temperatūra žemesnė nei 10°C). Mirkymo tirpalo koncentracija ir mirkymo laikas priklauso nuo krevečių, žuvies ir vėžiagyvių. Nustatoma pagal jūros gėrybių rūšį, dydį ir žvejybos laiką.
Racionaliai parenkant mirkymui sudėtinius fosfatus reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius: a) gali veiksmingai pagerinti jūros gėrybių vandens sulaikymo gebą; b) gerai tirpsta lediniame vandenyje; c) gali greitai ištirpti lediniame vandenyje; d) Jis gerai tirpsta lediniame vandenyje. Geras stabilumas. Naudojamo kompleksinio fosfato pH vertė paprastai yra didesnė nei 9.
4.2.3 Paprastai sudėtiniai fosfatai, dedami į šaldytą surimi, yra daugiausia natrio pirofosfatas, natrio tripolifosfatas ir natrio heksametafosfatas, o pridedamas kiekis yra 0,1–0,3 % surimio.
4.3 Fosfato naudojimas miltų gaminiuose
4.3.1 Naudojimas kepiniuose:
Rūgštiniai fosfatai (pvz., natrio rūgšties pirofosfatas, kalcio vandenilio fosfatas) dažniausiai naudojami kaip rauginės rūgštys kaip kepinių rauginimo medžiagos ir reaguoja su bikarbonatu, kad gautų kepimo procesui reikalingų anglies dvideginio dujų. Skirtingi fosfatai turi skirtingą tešlos reakcijos greitį (ROR), o fosfatus galima pagrįstai pasirinkti atsižvelgiant į numatomą kepimo efektą (birų tūrį, porų struktūrą, skonį).
Be to, fosfatai taip pat gali būti naudojami kaip miltų kondicionieriai, tešlos gerikliai, buferiai ir mielių maistinės medžiagos.
4.3.2 Kaip makaronų kokybės gerinimo priemonė, fosfatas plačiai naudojamas greitai paruošiamų ir įprastų makaronų apdirbimui. Pagrindinės jo funkcijos yra šios:
a. Padidinkite krakmolo želatinizacijos laipsnį, padidinkite krakmolo vandens sugėrimo pajėgumą, padidinkite tešlos vandens sulaikymo gebą, o greitai paruošiamus makaronus rehidratuokite ir lengvai užvirkite;
b. Padidinkite glitimo baltymo vandenį sugeriantį patinimą ir pagerinkite jo elastingumą, todėl makaronai tampa glotnūs ir kramtomi, atsparūs virimui ir mirkymui;
c. Puikus buferinis fosfato poveikis gali stabilizuoti tešlos PH vertę, užkirsti kelią spalvos pakitimui ir gedimui, pagerinti skonį ir skonį;
d. Fosfatas gali sudaryti kompleksą su tešloje esančiais metalų katijonais ir turi „tiltelio“ poveikį gliukozės grupėms, sudarydamas kryžminius krakmolo molekulių ryšius, todėl makaronai, kurie gali atlaikyti virimą ir kepti aukštoje temperatūroje, vis tiek išlaikytų savo konsistenciją. po rehidratacijos. Krakmolo koloidų viskoelastinės savybės;
e. Pagerinti makaronų apdailą;
4.4 Taikymas pieno produktuose
Fosfatas naudojamas kaip stabilizatorius ir emulsiklis UHT sterilizuotame piene, grietinėlės gaminiuose, kondensuotame piene, pieno milteliuose, kavos mate, pieno gėrimuose ir sūrio gaminiuose. Jo funkcijos yra šios:
a. Buferis ir pH stabilizavimas;
b. Sąveika su baltymais: išsklaido maisto ingredientus, stabilizuoja emulsinimo sistemą, sustiprina kazeino gebėjimą surišti vandenį ir efektyviai apsaugo nuo baltymų, riebalų ir vandens atsiskyrimo;
c. Chelatiniai daugiavalečiai metalų jonai, labai sumažinantys baltymų agregaciją ir kritulių susidarymą kaitinant ir saugant, taip pagerinant pieno terminį stabilumą ir laikymo stabilumą. Ir tai gali veiksmingai atitolinti laktozės krešėjimą.
4.5 Fosfatas taip pat plačiai naudojamas šiose maisto perdirbimo srityse:
◎ Gėrimai: naudojami kaip rūgštingumo reguliatorius, stabilizatorius ir mineralinės mitybos stipriklis;
◎ Bulvių produktai: naudojami kaip stabilizatoriai ir spalvą išsaugančios medžiagos;
◎ Ryžių produktai: pagerina produktų elastingumą ir pagerina produktų skonį;
◎ Prieskoniai ir greitai paruošiamos sriubos: stabilizatoriai, rūgštingumą reguliuojančios medžiagos;
◎ Higroskopiniai maisto milteliai: apsaugo nuo sukepimo ir pagerina jo tekėjimą;
◎ Krakmolo produktai ir modifikuotas krakmolas;
◎ Kūdikių maistas, funkcinis maistas: mineralinės mitybos stipriklis.
