Fosfor on inimkeha jaoks vajalik mineraalaine. Inimorganismi peamine fosforiallikas on looduslik toit või toidu fosfaadi lisandid. Fosfaat on peaaegu kõigi toiduainete üks looduslikke komponente. Kuna fosfaat võib parandada või anda toidule mitmeid suurepäraseid omadusi, hakati seda toiduainete töötlemisel kasutama rohkem kui sada aastat tagasi ja laialdaselt pärast 1970. aastaid. Praegu on fosfaat üks enim kasutatavaid ja laialdasemalt kasutatavaid toidu lisaainete kategooriaid. Olulise toidu koostisosana ja funktsionaalse lisandina kasutatakse seda laialdaselt lihatoodetes, linnulihatoodetes, mereandides, puuviljades, köögiviljades, piimatoodetes, küpsetistes, jookide, kartulitoodete, maitseainete, valmistoitude jms töötlemisel.
1. Sissejuhatus fosfaati
1.1 Klassifikatsioon
Fosfaadid võib jagada ortofosfaatideks ja kondenseeritud fosfaatideks:
Ortofosfaat viitab erinevatele ortofosforhappe (H3PO4) sooladele: M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M on monovalentne metalliioon).
Ortofosfaati kuumutatakse, veetustatakse ja kondenseeritakse, et moodustada kondenseeritud fosfaat. Selle üldvalem on Mn+2PnO3n+1, kus M on monovalentne metalliioon ja n on fosfori aatomite arv. Kui n väärtus on väga suur, on kondenseeritud fosfaadi piirav keemiline valem: MnPnO3n.
Pürofosfaadi erinevaid sooli nimetatakse pürofosfaatideks, M4P2O7;
Trifosfaadi erinevaid sooli nimetatakse tripolüfosfaatideks, M5P3O10;
Kondenseeritud fosfaate, mille molekulid sisaldavad rohkem kui 3 fosfori aatomit, nimetatakse ühiselt polüfosfaatideks ja O-P-O sidemete arvu nende molekulides nimetatakse polüfosfaatide ahela pikkuseks.
Metafosfaadi molekulvalem on (MPO3)n, mille võib jämedalt jagada tsükliliseks metafosfaadiks, lahustumatuks metafosfaadiks ja metafosfaadiks klaaskehaks (sellised ained on tegelikult ahelpolüfosfaadid, mille ahela pikkus on üle 10 ja väikeses koguses tsükliliste metafosfaatide segu). .
1.2 Toiduainete töötlemisel kasutatavad fosfaadid on tavaliselt naatriumisoolad, kaltsiumisoolad, kaaliumisoolad ning rauasoolad ja tsingisoolad toitumise tugevdajatena. Tavaliselt kasutatavaid toidukvaliteediga fosfaate on rohkem kui 30 tüüpi. Naatriumfosfaat on Praegu on kodumaise toidufosfaadi peamine tarbimiskategooria kaaliumfosfaat. Toiduainete töötlemise tehnoloogia arenedes kasvab aasta-aastalt ka kaaliumfosfaadi tarbimine.
Erinevate fosfaatide ja fosfaatide ning muude lisandite sünergistlike mõjude täielikuks mängimiseks ning toiduainete töötlemise tehnoloogia arendusvajaduste rahuldamiseks kasutatakse erinevaid fosfaate praktilistes rakendustes sageli toidu koostisosade ja funktsionaalsete lisanditena. Formuleeritud fosfaatide uurimis- ja arendustegevus on järjest enam kujunenud fosfaatlisandite arendamise ja kasutamise arendussuunaks.
Ahela pikkuse, pH väärtuse, P2O5 sisalduse ja seotud metallikatioonide erinevuste tõttu on erinevat tüüpi fosfaatidel suured erinevused füüsikalistes ja keemilistes omadustes. Lineaarsete polüfosfaatide puhul suureneb ahela pikkuse suurenedes selle emulgeeritus, dispersiooniomadused ja võime kelaatida kaltsiumioone, samal ajal väheneb puhverdusefekt ja pH väärtus.
Kondenseeritud polüfosfaat hüdrolüüsub kuumutamisel või happelistes tingimustes, moodustades ortofosfaadi või lühikese ahelaga polüfosfaadi. Kui lahuses on ensüüme, geele ja keerulisi katioone, saab hüdrolüüsi kiirust oluliselt kiirendada ja lahuse ioonitugevuse suurenedes saab hüdrolüüsi kiirust mitu korda kiirendada.
Praktilistes rakendustes valitakse fosfaadid sageli ratsionaalselt vastavalt toiduainete töötlemise tehnoloogia nõuetele ning lähtudes nende pH väärtusest ja puhverdusefektist, lahustuvusest, vett hoidvast toimest, emulgeerimisest, dispersioonivõimest, kelaatimisest, hüdrolüüsi stabiilsusest ja muudest omadustest. Toidu koostisosadena ja funktsionaalsete lisaainetena.
2. Fosfaatide omadused ja nende roll toiduainete töötlemisel
Fosfaadil on toiduainete töötlemisel kaks põhifunktsiooni: esiteks on see kvaliteediparandajana toidu struktuuri ja maitse parandamiseks; teiseks saab seda kasutada mineraalse toitumise tugevdajana.
Fosfaadi roll toiduainete töötlemisel põhineb peamiselt järgmistel fosfaadi omadustel:
2.1 Puhverdusefekt:
Fosfaadi pH väärtus ulatub mõõdukalt happelisest (PH~4) tugevalt aluseliseni (PH~12). Erinevate fosfaatide kombineerimisel erinevates vahekordades saab pH väärtuse stabiliseerida vahemikus PH4,5-11,7. puhvri tase. Enamiku toiduainete pH vahemikus (PH 3,5-7,5) saab fosfaati kasutada tõhusa pH regulaatori ja pH stabilisaatorina, et muuta toidu maitse maitsvamaks. Tugevaim puhverdav toime on ortofosfaat. Polüfosfaadi puhverdusvõime nõrgeneb ahela pikkuse suurenedes.
2.2 Veepidavuse efekt:
Polüfosfaat on väga hüdrofiilne niiskust säilitav aine, mis võib stabiliseerida toidus sisalduvat niiskust. Selle veepidavuse kvaliteet on seotud selliste teguritega nagu polüfosfaadi tüüp ja kogus, toidu pH väärtus ja ioontugevus.
Lihatoodete ja mereandide puhul on pürofosfaadil parim vettpidavusvõime, millele järgneb tripolüfosfaat. Keti pikkuse suurenedes polüfosfaadi veepidamisvõime nõrgeneb.
2.3 Polüaniooniefekt:
Polüfosfaat on polümeerne dielektrik ja sellel on anorgaanilise pindaktiivse aine omadused. See võib lahustumatuid aineid vees dispergeerida või moodustada stabiilse suspensiooni, et vältida suspensiooni adhesiooni ja aglomeratsiooni. Kuna polüfosfaat võib muuta valgu hüdrosooli rasvakuulikestel kile, hajutades seeläbi rasva vees tõhusamalt, kasutatakse seda laialdaselt tärklise fosforüülimisel, pigmentide dispergeerimisel ja emulgeeritud toiduainetes (piimatooted, jäätis, salatid, kastmed jne) ning kasutatakse vorstide, hakklihatoodete ja surimitoodete dispersiooni stabilisaatorina.
Lineaarsete polüfosfaatide puhul suureneb nende emulgeerimis- ja dispergeerimisvõime ahela pikkuse kasvades.
2.4 Kelaat:
Polüfosfaat moodustab lahuses metalli katioonidega kergesti lahustuvaid komplekse, vähendades seeläbi vee karedust, pärssides metallikatioonide nagu Cu2+ ja Fe3+ poolt põhjustatud oksüdatsiooni, katalüüsi, värvimuutust ja C-vitamiini lagunemist, et vältida ja edasi lükata rasva Oksüdatsioon, ennetada liha. , linnuliha, kala riknemise eest, säilitavad värvi ja pikendavad toidu säilivusaega. Selle keemisvõime on näidatud alloleval joonisel
Polüfosfaatide kelaativ toime sõltub ahela pikkusest ja pH-st. Üldiselt on pika ahelaga polüfosfaatidel tugev kergmetalliioonide kelaatimisvõime, mis suureneb koos pH väärtuse tõusuga; lühikese ahelaga polüfosfaatidel on tugev raskmetalliioonide kelaatimisvõime, kuid võime kelaatida raskemetalliioone suureneb koos pH väärtuse tõusuga. Kui tase tõuseb, nõrgeneb kelaatimise efekt.
2.5 Valgu funktsioon:
Fosfaadil on valku ja kollageenglobuliini tugevdav toime, nii et see võib parandada lihatoodete hüdratatsiooni ja veepidavusvõimet, suurendada vee läbilaskvust, soodustada toidu pehmenemist, parandada toidu kvaliteeti ja säilitada toidu maitset. Samas võivad piimatoodetes sisalduvad fosfaadid takistada piima kalgenemist kuumutamisel ning takistada kaseiini ja rasvaniiskuse eraldumist.
2.6 Suurendusefekt:
Happelisi fosfaate (nagu naatriumhappepürofosfaat, kaltsiumvesinikfosfaat) kasutatakse tavaliselt küpsetustoodete kergitusainetena kergitushapetena ja need reageerivad vesinikkarbonaadiga, et saada küpsetusprotsessiks vajalikku süsinikdioksiidi.
2.7 Paakumisvastane toime:
Trikaltsiumfosfaati kasutatakse tavaliselt paakumisvastase ainena, et parandada pulbriliste või hügroskoopsete toiduainete vabalt voolavaid omadusi.
Trikaltsiumfosfaadil on suurem eripind ja see suudab siduda rohkem vett; ja selle eriline sfääriline kristallstruktuur võib tekitada "palliefekti", mis annab pulbrile head vabalt voolavad omadused.
2.8 Pikendage toidu säilivusaega:
Polüfosfaat võib parandada toiduainete säilivusstabiilsust ja pikendada toodete säilivusaega. See toime põhineb peamiselt: (1) pH reguleerimisel; (2) Antibakteriaalne toime: mikroobirakkude kasv peab tuginema kahevalentsetele metallikatioonidele, eriti Ca2+ ja Mg2+, ning fosfaat võib nende metallikatioonidega kelaateida ning see võib vähendada rakuseina stabiilsust raku jagunemise ajal ja samuti vähendada termilist stabiilsust. paljudest rakkudest, pärssides seeläbi tõhusalt bakterite kasvu.
Polüfosfaadi antibakteriaalne toime on seotud selle tüübi (ahela pikkus), sisalduse, pH väärtuse, soolasisalduse, nitritisisalduse ja muude teguritega. Üldiselt, kui keti pikkus suureneb, suureneb antibakteriaalne toime.
2.9 Mineraalset toitumist tugevdav toime:
Kaltsiumfosfaati, magneesiumfosfaati, raudfosfaati ja tsinkfosfaati kasutatakse sageli toiduainete töötlemisel mineraalainete tugevdajatena.
Raudfosfaadi ja tsinkfosfaadi lisamine maomahlale võib selle parema lahustuvuse tõttu suurendada maomahla biofarmatseutilist toimet ega soodusta looduslikku oksüdatsiooni.
3. Fosfaadiohutuse küsimused
Toidu lisaainetena kasutatavate fosfaatide ohutus tekitab suurt muret. Paljud välismaa teadlased on läbi viinud suure hulga fosfaatide toksikoloogilisi uuringuid ja kinnitanud, et toidufosfaadid on mittetoksilised ja väga ohutud lisandid.
ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsiooni ja Maailma Terviseorganisatsiooni (FAO/WHO) 1970. aasta ohutushinnang oli, et täiskasvanute päevane lubatud kogus on 1,4–1,5 gP2O5, samas kui toidu lisaainete komitee 1985. aastal. soovitatav, et üldfosfori tingimusteta aktsepteerimine toidus on <30 mg/kg kehakaalu kohta, tingimuslik aktsepteeritav annus on 30-70 mg/kg kehamassi kohta.
Siinkohal tuleb märkida, et toidufosfaatide kasutamisel tuleks pöörata tähelepanu kaltsiumi ja fosfori tasakaalule (kaltsiumi ja fosfori suhe on 1:1,2) ning kasutada toidufosfaate ratsionaalselt ja rangelt järgides hügieeninõudeid. toidu lisaainete kasutamise standardid. , et vältida kaltsiumi ja fosfori tasakaalustamatusest või fosfaatide kuritarvitamisest põhjustatud kahjulikke mõjusid inimeste tervisele.
4. Fosfaadi kasutamine toiduainete töötlemisel
4.1 Kasutamine liha- ja linnulihatoodete töötlemisel:
4.1.1 Lihatoodete kvaliteedi parandamiseks lisatakse lihatoodete töötlemisel tavaliselt fosfaate. Selle funktsioonid on järgmised:
a. Parandage lihatoodete nakkuvust ja parandage lihatoodete viilutamist;
b. Parandada liha veepidavust, et lihatooted säilitaksid töötlemise ja küpsetamise ajal oma loomuliku niiskuse, vähendaksid liha toitainete kadu, säilitaksid lihatoodete pehmuse ja suurendaksid valmistoodete saagist;
c. Kontrollida lihatoodete pH väärtust valgupundumiseks sobivaimas vahemikus ja toota lihatoodetele parimat värvi;
d. Parandage emulgeerimise jõudlust ja emulsiooni stabiilsust, vältides tõhusalt rasva ja vee eraldumist;
e. Blokeerida metalli katioonid ja aeglustada oksüdatsioonireaktsiooni lihatoodete töötlemisel, mis võib tõhusalt vähendada toodete rääsumise määra, pärssida lihatoodete värvimuutust ja rääsumist ning pikendada lihatoodete säilivusaega;
f. Parandada lihatoodete töötlemisvõimet ja tõsta tootmise efektiivsust.
4.1.2 Liha veepidavus viitab üldiselt võimele säilitada liha niiskust ja lihale töötlemisel lisatud niiskust. Veepidavuse tase on otseselt seotud lihatoodete tekstuuri ja saagikusega. Fosfaadi lisamine võib tõhusalt parandada lihatoodete kvaliteeti. Vee hoidmisvõime.
Lihatoodete uurimis- ja arendustegevuses on alati olnud oluline teema, kuidas ratsionaalselt kasutada fosfaate ja muid lisaaineid ilma lihatoodete maitset mõjutamata, maksimeerida lihatoodete veepidavust ja sidusust ning vähendada lihatoodete küpsemiskadusid. .
4.1.3 Fosfaatide mõistlik kasutamine lihatoodete töötlemisel:
Praktilistes rakendustes tuleks sobiv fosfaadi tüüp ja kogus valida lihatoodete tüübi, tekstuurinõuete, tootmisprotsessi, tooraine jms ning erinevate fosfaatide omaduste põhjal.
Pürofosfaadiga lisatud lihatooted võivad taastada ja suurendada lihasvalgu loomulikku veepidavust. Lihasensüümide toimel saab polüfosfaati kiiresti pürofosfaadiks muuta, seega on võimalik saavutada sama efekt. Kuigi pürofosfaadil on parim vettpidav toime, on selle lahustuvus liiga halb, mistõttu ei saa seda enamikul juhtudel üksinda kasutada. Selle asemel kasutatakse seda sageli koos pika ahelaga polüfosfaadi või parema lahustuvusega kaaliumfosfaadiga. Lisaks kasutatakse erinevate fosfaatide ja fosfaatide ning muude lisaainete sünergilise efekti avaldamiseks sageli erinevaid lihatoodete parendajaid.
Erinevate lihatoodete fosfaatide ülesandeid kirjeldatakse järgmiselt:
a. Vorstide ja hakklihatoodete puhul kasutatakse tavaliselt pürofosfaati ja keskmise ahela pikkusega polüfosfaati, mis lisatakse tükeldamisel ja segamisel kuiva pulbrina. Kasutatava kompleksfosfaadi pH väärtus on tavaliselt 7 ringis ja mõnikord kasutatakse ka kompleksfosfaate, mille pH väärtus on suurem kui 9.
b. Soolalahuse süstimiseks kasutatav liitfosfaat peab vastama järgmistele nõuetele: 1) hea lahustuvus jäises soolalahuses; 2) kõrge lahustumiskiirus; 3) hea püsivus jäises soolalahuses. Kasutatava kompleksfosfaadi pH väärtus on üldiselt 8,5-9,5. Parima lihasvalku aktiveeriva efekti saavutamiseks jää soolalahuse süstelahuse valmistamisel on kõige parem lahustada fosfaat esmalt jäävees ja seejärel lisada soola. Seda järjestust ei saa üldjuhul tagasi pöörata.
c. Lisatava segafosfaadi kogus on üldiselt 0,1-0,4%, kuid kasutamisel tuleb kogust rangelt kontrollida. Kui lisatud kogus on liiga suur, rikutakse liha algset maitset ja pH väärtuse tõus võib mõjutada värvide kujunemist.
4.2 Kasutamine mereandide töötlemisel:
4.2.1 Suurepärase vett säilitava ainena, pH regulaatorina ja antifriisina kasutatakse fosfaati laialdaselt mereandide, eriti külmutatud mereandide töötlemisel. Selle funktsioonid on järgmised:
a. Parandage tõhusalt mereandide veepidavust, muutke lihamahl rikkamaks ning säilitavad tõhusalt toitaineid ja niiskust;
b. Inhibeerib rasvade oksüdatsiooni ja pikendab tõhusalt mereandide säilivusaega;
c. Vähendage tilkumiskadu pärast sulatamist ja vähendage toiduvalmistamise kaalukaotust;
d. Säilitage mereandide loomulik värv ja maitse;
e. Sünergiseerub suhkruga, et vältida tõhusalt surimivalgu külmumist denaturatsiooni.
4.2.2 Külmutatud krevettide, kala ja karploomade mereandide töötlemisel leotatakse tooteid tavaliselt 3–10% liitfosfaadi lahuses (temperatuur on alla 10 °C). Leotuslahuse kontsentratsioon ja leotamisaeg põhinevad krevettidel, kalal ja karpidel. Määratakse mereandide tüübi, suuruse ja püügiaja järgi.
Liitfosfaatide leotamiseks ratsionaalsel valimisel tuleks arvesse võtta järgmisi tegureid: a) see võib tõhusalt parandada mereandide veepidavust; b) see lahustub hästi jäävees; c) võib jäävees kiiresti lahustuda; d) See lahustub hästi jäävees. Hea stabiilsus. Kasutatava kompleksfosfaadi pH väärtus on üldiselt kõrgem kui 9.
4.2.3 Üldiselt on külmutatud surimile lisatavad liitfosfaadid peamiselt naatriumpürofosfaat, naatriumtripolüfosfaat ja naatriumheksametafosfaat ning lisatud kogus on 0,1–0,3% suriimi.
4.3 Fosfaadi kasutamine jahutoodetes
4.3.1 Kasutamine küpsetistes:
Happelisi fosfaate (nagu naatriumhappepürofosfaat, kaltsiumvesinikfosfaat) kasutatakse tavaliselt küpsetustoodete kergitusainetena kergitushapetena ja need reageerivad vesinikkarbonaadiga, et saada küpsetusprotsessiks vajalikku süsinikdioksiidi. Erinevatel fosfaatidel on erinev taigna reaktsioonikiirus (ROR) ja fosfaate saab mõistlikult valida eeldatava küpsetusefekti (lahtine maht, pooride struktuur, maitse) põhjal.
Lisaks saab fosfaate kasutada ka jahu parandajate, taignaparandajate, puhvrite ja pärmi toitainetena.
4.3.2 Nuudlite kvaliteedi parandajana kasutatakse fosfaati laialdaselt kiirnuudlite ja tavaliste nuudlite töötlemisel. Selle peamised funktsioonid on järgmised:
a. Suurendage tärklise želatiniseerumisastet, suurendage tärklise veeimavusvõimet, suurendage taigna veepidavusvõimet ning muutke kiirnuudlid kiiresti rehüdreeruvaks ja kergesti pruulitavaks;
b. Parandage gluteenivalgu vett imavat turset ja parandage selle elastsust, muutes nuudlid siledaks ja nätskeks ning keetmise ja leotamise suhtes vastupidavaks;
c. Fosfaadi suurepärane puhverdav toime võib stabiliseerida taigna PH väärtust, vältida värvimuutust ja riknemist ning parandada maitset ja maitset;
d. Fosfaat võib komplekseeruda taignas sisalduvate metallikatioonidega ja sellel on glükoosirühmadele "sillav" mõju, moodustades tärklise molekulide ristsidemeid, nii et kõrgel temperatuuril keetmist ja praadimist taluvad nuudlid säilitavad oma konsistentsi. pärast rehüdratsiooni. Tärklise kolloidide viskoelastsed omadused;
e. Parandage nuudlite viimistlust;
4.4 Kasutamine piimatoodetes
Fosfaati kasutatakse stabilisaatorina ja emulgaatorina UHT-steriliseeritud piimas, kooretoodetes, kondenspiimas, piimapulbris, kohvimastes, piimajookides ja juustutoodetes. Selle funktsioonid on järgmised:
a. Puhverdamine ja pH stabiliseerimine;
b. Koostoime valguga: hajutab toidu koostisosi, stabiliseerib emulgeerimissüsteemi, suurendab kaseiini võimet siduda vett ning takistab tõhusalt valgu, rasva ja vee eraldumist;
c. Kelaadi mitmevalentsed metalliioonid, vähendades oluliselt valkude agregatsiooni ja sadenemist kuumutamise ja säilitamise ajal, parandades seega piima termilist stabiilsust ja säilivusstabiilsust. Ja see võib laktoosi hüübimist tõhusalt edasi lükata.
4.5 Fosfaati kasutatakse laialdaselt ka järgmistes toiduainete töötlemise valdkondades:
◎ Joogid: kasutatakse happesuse regulaatorina, stabilisaatorina ja mineraalse toitumise tugevdajana;
◎ Kartulitooted: kasutatakse stabilisaatoritena ja värvisäilitajatena;
◎ Riisitooted: parandavad toodete elastsust ja parandavad toodete maitset;
◎ Maitseained ja kiirsupid: stabilisaatorid, happesuse regulaatorid;
◎ Hügroskoopne pulbriline toit: takistab paakumist ja parandab selle vabalt voolavat jõudlust;
◎ tärklisetooted ja modifitseeritud tärklis;
◎Imikutoit, funktsionaalne toit: mineraalse toitumise tugevdaja.
