食品級磷酸鹽的應(yīng)用研究進展及趨勢

李維 范佳利 張亞娟 屈云

摘要 綜合分析當前食品級磷酸鹽的主要功能、作用機理和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出后續(xù)食品磷酸鹽的應(yīng)用研究不僅要在單體磷酸鹽的應(yīng)用機理和安全性研究上更加深入，還應(yīng)加快復配磷酸鹽、磷酸鹽與其他種類食品添加劑協(xié)同作用機理的研究，以促進食品行業(yè)更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞 磷酸鹽；應(yīng)用研究；機理

中圖分類號TS202文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）34-095-02

磷是遺傳物質(zhì)核酸的重要組分，也是能量轉(zhuǎn)換物質(zhì)三磷酸腺苷的重要成分，是構(gòu)成人體骨骼、牙齒的重要成分，磷還是多種酶的組分，在人體生命活動中起著不可替代的作用。因此，在食品中適量添加磷酸鹽能提升食品的營養(yǎng)價值[1]。食品級磷酸鹽按化學結(jié)構(gòu)可分為正磷酸鹽和縮聚磷酸鹽（焦磷酸鹽、聚磷酸鹽、偏磷酸鹽、超磷酸鹽和環(huán)狀或網(wǎng)狀磷酸鹽等），后者是由前者受熱聚合而成?？s聚磷酸鹽在食品工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較廣的為焦磷酸鹽、聚磷酸鹽和偏磷酸鹽。隨著社會的發(fā)展，人們對食品的要求越來越高，不僅關(guān)注食品安全，而且對食品的色、香、味、形、營養(yǎng)等各個方面都有著更高的期待，這些往往需要借助食品添加劑來實現(xiàn)。磷酸鹽是世界各國使用最廣泛的食品添加劑之一，其越來越多地被應(yīng)用于食品加工的各個領(lǐng)域，對食品品質(zhì)的提升與改良起著極為重要的作用。因此，對食品級磷酸鹽的功能與應(yīng)用進行全面細致的研究具有重要意義。

1食品級磷酸鹽的主要功能與作用機理

作為一種應(yīng)用十分廣泛的食品添加劑，食品級磷酸鹽在食品行業(yè)中主要扮演的角色為2種，即品質(zhì)改良劑和營養(yǎng)強化劑。品質(zhì)改良功能表現(xiàn)為食品級磷酸鹽在食品加工應(yīng)用中所起到的提升產(chǎn)品各方面品質(zhì)的作用，如保鮮、護色、持水、酸度調(diào)節(jié)、穩(wěn)定凝固等；而營養(yǎng)強化劑不僅體現(xiàn)在食品級磷酸鹽富含人體所必需的營養(yǎng)元素——磷，更因其含有鉀、鈣等其他營養(yǎng)物質(zhì)。

在食品加工過程中，需在嚴格遵守國家食品添加劑使用標準（GB2760-2014）和食品營養(yǎng)強化劑使用標準（GB14880-2012）的前提下，根據(jù)不同磷酸鹽的化學特性及應(yīng)用效果，按照食品加工需求添加。添加時可單獨使用一種磷酸鹽，也可幾種磷酸鹽混合使用，以達到最佳使用效果為準。食品級磷酸鹽在食品中的作用機理由其化學性質(zhì)決定，主要可歸納為以下4點：①

對金屬離子的螯合作用。磷酸鹽能與銅、鐵、鈣、鎂等金屬陽離子形成可溶的絡(luò)合物，抑制金屬陽離子活性，大幅度降低或延緩由其引起的氧化、催化等作用，達到護色保鮮的目的。②pH調(diào)節(jié)、控制作用。各個磷酸鹽具有不同的pH，單獨或者按照一定的比例進行混配均可得到不同功能的緩沖劑。磷酸鹽緩沖劑可以用來控制和保持穩(wěn)定的pH變化范圍，從而達到各類食品加工酸度調(diào)節(jié)的目的。

③乳化分散作用。一方面，磷酸鹽能使蛋白質(zhì)的水溶膠在脂肪球上形成一種膠膜，增進乳化性能和乳化穩(wěn)定性，從而使脂肪更有效地分散在水中。另一方面，作為親水性膠體，聚磷酸鹽可吸附不溶物質(zhì)或附在不溶物表面，使離子呈帶電荷狀態(tài)，以提高懸浮物分散性，防止出現(xiàn)沉淀。④抗菌作用。磷酸鹽中的堿金屬聚磷酸鹽含有16～34個磷酸根，具有一定的滅菌作用[2]。磷酸鹽的殺菌作用在國內(nèi)外均有報道，曾就使用過磷酸鹽去除肉制品中的殺門氏菌，達到了一定的效果。也有將磷酸鹽應(yīng)用于果蔬制品，其能抑制蘋果、梨、橘子等果汁中霉菌、酵母的生長。

2食品級磷酸鹽的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1正磷酸鹽目前，正磷酸鹽中主要應(yīng)用于食品的有正磷酸鈉鹽、正磷酸鉀鹽和正磷酸鈣鹽，而其中以正磷酸鈉鹽的應(yīng)用最為廣泛。正磷酸鈉鹽包括磷酸二氫鈉（MSP）、磷酸氫二鈉（DSP）和磷酸三鈉（TSP）。其中MSP可用作酸度調(diào)節(jié)劑、酸味劑、水分保持劑、穩(wěn)定劑、凝固劑等，其在可樂飲料、等滲飲料、干粉飲料、即食布丁等食品飲料中應(yīng)用比較普遍。因MSP的pH最低，可在發(fā)酵粉里作酸化劑。DSP也可用作水分保持劑、酸度調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑、凝固劑等。無水DSP在即食食品、奶酪奶粉奶油等奶制品、谷類食品中應(yīng)用較多，其也常作為復合磷酸鹽的組分，添加到肉制品中，固化鹽水，減少烹調(diào)損失。二水DSP在奶制品、布丁粉、等滲飲料等食品中的應(yīng)用較為常見。TSP的pH很高，當需要快速烹煮谷類早餐時，高堿性能起到正面效果，且pH的提升更能使谷類食物呈現(xiàn)乳脂色。TSP還能使奶酪產(chǎn)品變成一種在75～80 ℃容易熔化并流動的軟混合干酪；能螯合奶酪蛋白中的Ca2+，使蛋白溶解，乳化奶酪。因此TSP在谷類食品、奶酪中應(yīng)用較多。

正磷酸鉀鹽與正磷酸鈉鹽的功能較為接近，但正磷酸鉀鹽的生產(chǎn)原料成本更高、生產(chǎn)難度更大，造成其價格更貴，所以一般情況下行業(yè)內(nèi)都盡量選用正磷酸鈉鹽。但若特別提到需要補鉀或要求低鈉的配方中，會使用正磷酸鉀鹽，另外，鉀鹽的溶解性一般比鈉鹽要好，所以在某些特定食品中其應(yīng)用更多，例如磷酸氫二鉀就廣泛用于咖啡伴侶和低鈉含量飲料中。同樣地，正磷酸鈣鹽富含鈣、磷兩大營養(yǎng)元素，且易被吸收，作為營養(yǎng)強化劑的功效更為明顯。另外，與前兩種正磷酸鹽相比，正磷酸鈣鹽還有抗結(jié)塊、使食物蓬松的不同功能，如磷酸三鈣就是一種優(yōu)良的抗結(jié)塊劑，其作用機理是通過吸附導致結(jié)塊的多余水分和液體油脂或依附在食物顆?；蚍哿媳砻媸故澄锞哂性魉?，從而促使食物呈松散狀態(tài)。

2.2焦、聚磷酸鹽焦磷酸鹽和聚磷酸鹽在化學結(jié)構(gòu)上均屬于縮聚磷酸鹽的范疇，且在應(yīng)用機理上，二者也有很多相似之處。由于焦、聚磷酸鈉鹽具有螯合多價金屬陽離子、增溶乳化、氫鍵橋合等作用，其在食品行業(yè)的使用十分普遍。在乳制品領(lǐng)域[3]，焦、聚磷酸鈉鹽可通過其Na+從副酪蛋白中替換Ca2+，并螯合由此游離出的Ca2+以消除其對副酪蛋白的交聯(lián)作用；同樣地，在果蔬制品領(lǐng)域，焦、聚磷酸鈉鹽通過螯合多價陽離子以阻止水果、蔬菜發(fā)生非期望的酶促褐變反應(yīng)，延長其保質(zhì)期；在飲料制品中，其通過抑制多價陽離子的作用達到防止飲料變色和變質(zhì)的目的。而在肉制品領(lǐng)域，焦、聚磷酸鈉鹽能使蛋白質(zhì)分散良好并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使烹飪后的蛋白質(zhì)能凝結(jié)成適度緊密的網(wǎng)絡(luò)，從而提高持水性[4]；在面制品領(lǐng)域[5]，焦、聚磷酸鈉鹽與淀粉的羥基、蛋白質(zhì)的氨基或羥基形成氫鍵，從而在面筋蛋白與淀粉之間以及淀粉分子彼此之間起到架橋作用。

焦、聚磷酸鈉鹽中用作食品發(fā)酵酸的只有酸式焦磷酸鈉（SAPP），其與發(fā)酵鹽NaHCO3、淀粉等配成膨松劑，用于烘焙食品的加工。膨松劑的作用機理為：在水分和溫度適當時，其能在生面團中通過中和反應(yīng)釋放出CO2，連同帶入的空氣和水汽共同產(chǎn)生疏松作用，使得烘焙食品產(chǎn)生多孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在所有適用于食品發(fā)酵酸的磷酸鹽產(chǎn)品中，由于SAPP的制備工藝可調(diào)性強，能生產(chǎn)出具有不同發(fā)氣速度的SAPP產(chǎn)品，滿足不同烘焙食品的加工需要，因此其目前在國內(nèi)外用量最大。然而，隨著“高鈣、低鈉、無鋁”健康飲食觀念越來越受到大眾的認可，酸式焦磷酸鈣在發(fā)酵粉中的應(yīng)用會逐步增多。

2.3偏磷酸鹽目前，偏磷酸鹽中應(yīng)用于食品行業(yè)的種類較少，常見的有六偏磷酸鈉和聚偏磷酸鉀。六偏磷酸鈉（SHMP）為吸濕性很強的物質(zhì)，在復配生產(chǎn)中應(yīng)引起注意。SHMP主要用作水分保持劑和品質(zhì)改良劑。SHMP用于肉制品、魚肉腸、火腿等，可提高食物持水性，增加粘著性，防止脂肪氧化；SHMP用在肉類罐頭中，能使脂肪乳化，保持食品質(zhì)地均勻；SHMP水溶液噴涂于腌制肉，能提高防腐性能；SHMP加入啤酒中，能澄清酒液，防止渾濁等。

聚偏磷酸鉀是由國家衛(wèi)生計生委于2013年審核批準的食品添加劑新品種，是以食品級磷酸二氫鉀為原料，經(jīng)高溫脫水縮合而成，其極難溶于水，但溶于鈉鹽溶液。在食品行業(yè)中，一般與其他磷酸鹽配合使用，主要用于魚糜、肉丸制品等，以提升產(chǎn)品的黏度和口感。

3食品級磷酸鹽的應(yīng)用研究趨勢

3.1食品級磷酸鹽安全性研究在不斷研發(fā)食品級磷酸鹽新品種和復配磷酸鹽新配方的同時，不能放松對食品級磷酸鹽的安全性研究。雖然國外許多學者對磷酸鹽毒理學進行過大量的研究工作，確定食品磷酸鹽為無毒、安全性高的添加劑，例如在美國，食品級磷酸鹽就被認為是一種安全的食品添加劑，但其使用范圍和使用量必須遵守相關(guān)法律規(guī)定[6]。

目前，人們的研究還缺乏大量的臨床數(shù)據(jù)來證明食品中磷酸鹽添加量對人體有益或有害程度[7]，更缺乏安全性研究數(shù)據(jù)的及時更新?lián)Q代。若不能系統(tǒng)、全面和深入地弄清磷酸鹽用量對人體的影響，就很有可能會導致2種情況發(fā)生，即要么忽視食品磷酸鹽功效盲目抵制，要么無視其過量使用的危害違規(guī)添加，無論哪一種情況都不利于食品行業(yè)的健康發(fā)展。

3.2復配磷酸鹽應(yīng)用機理的研究目前，世界各國對單體磷酸鹽應(yīng)用機理的研究已取得一定的進展，也有大量文獻和成果涌現(xiàn)。然而，在絕大多數(shù)食品行業(yè)的加工應(yīng)用中，單一磷酸鹽的功能已很難達到理想的應(yīng)用效果。國內(nèi)外大量學者的研究表明[8-10]，復配磷酸鹽或含磷酸鹽的復配食品添加劑的功效已完全超過了單一磷酸鹽，甚至有些應(yīng)用效果是單一磷酸鹽無法實現(xiàn)的。

復配磷酸鹽或含磷酸鹽的復配食品添加劑通過幾種物質(zhì)的協(xié)同增效作用能夠有效提升食品添加劑的性能，簡化添加劑使用流程，減少添加劑使用量，這樣既提升了食品加工效果，又降低了食品加工企業(yè)的生產(chǎn)成本，因此復配或復合是食品磷酸鹽行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

4結(jié)語

食品磷酸鹽行業(yè)發(fā)展至今，已逐漸趨于成熟。通過國內(nèi)外同行不斷地摸索和積累，磷酸鹽單體應(yīng)用機理已取得了很大的進展和一定的成果，為食品行業(yè)的發(fā)展作出了較大貢獻。后續(xù)在人們繼續(xù)深入研究和不斷總結(jié)磷酸鹽單體應(yīng)用機理的基礎(chǔ)上，也切記不可忽視食品磷酸鹽安全性研究，同時更應(yīng)加快復配復合磷酸鹽應(yīng)用機理的研究，力爭摸清2種及以上磷酸鹽、磷酸鹽與其他種類食品添加劑協(xié)同作用機理，以期促進食品行業(yè)更好地向前發(fā)展。

參考文獻

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