Fosfor insan vücudu için gerekli olan önemli bir mineral elementtir. İnsan vücudu için ana fosfor kaynağı doğal gıda veya gıda fosfat katkı maddeleridir. Fosfat hemen hemen tüm gıdaların doğal bileşenlerinden biridir. Fosfat, gıdaya bir dizi mükemmel özellik kazandırabildiği veya geliştirebildiği için, yüz yılı aşkın bir süre önce gıda işlemede kullanılmaya başlandı ve 1970'lerden sonra da yaygın olarak kullanıldı. Şu anda fosfat, en yaygın kullanılan ve yaygın olarak kullanılan gıda katkı maddesi kategorilerinden biridir. Önemli bir gıda bileşeni ve fonksiyonel katkı maddesi olarak et ürünleri, kümes hayvanları ürünleri, deniz ürünleri, meyveler, sebzeler, süt ürünleri, fırınlanmış ürünler, içeceklerin, patates ürünlerinin, baharatların, hazır yiyeceklerin vb. işlenmesi sırasında yaygın olarak kullanılmaktadır.
1. Fosfata giriş
1.1 Sınıflandırma
Fosfatlar ortofosfatlara ve yoğunlaştırılmış fosfatlara ayrılabilir:
Ortofosfat, ortofosforik asidin (H3PO4) çeşitli tuzlarını ifade eder: M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M, tek değerlikli bir metal iyonudur).
Ortofosfat ısıtılır, kurutulur ve yoğunlaştırılmış fosfat oluşturmak üzere yoğunlaştırılır. Genel formülü Mn+2PnO3n+1'dir; burada M, tek değerlikli bir metal iyonudur ve n, fosfor atomlarının sayısıdır. N'nin değeri çok büyük olduğunda, yoğunlaştırılmış fosfatın sınırlayıcı kimyasal formülü şöyledir: MnPnO3n.
Pirofosfatın çeşitli tuzlarına pirofosfatlar, M4P2O7 adı verilir;
Trifosfatın çeşitli tuzlarına tripolifosfatlar, M5P3O10 adı verilir;
Molekülleri 3'ten fazla fosfor atomu içeren yoğunlaştırılmış fosfatlara toplu olarak polifosfatlar adı verilir ve moleküllerindeki O-P-O bağlarının sayısına polifosfatların zincir uzunluğu denir.
Metafosfatın moleküler formülü (MPO3)n'dir ve kabaca siklik metafosfat, çözünmeyen metafosfat ve metafosfat vitreusa bölünebilir (bu tür maddeler aslında zincir uzunluğu 10'dan fazla olan zincir polifosfatlardır ve az miktarda siklik metafosfat karışımıdır) .
1.2 Gıda işlemede kullanılan fosfatlar genellikle sodyum tuzları, kalsiyum tuzları, potasyum tuzları ve besin takviyeleri olarak demir tuzları ve çinko tuzlarıdır. Yaygın olarak kullanılan gıda sınıfı fosfatların 30'dan fazla türü vardır. Sodyum fosfat Günümüzde evsel gıda fosfatının ana tüketim kategorisi potasyum fosfattır. Gıda işleme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte potasyum fosfat tüketimi de her geçen yıl artmaktadır.
Çeşitli fosfatlar, fosfatlar ve diğer katkı maddeleri arasındaki sinerjistik etkileri tam anlamıyla ortaya koymak ve gıda işleme teknolojisinin gelişim ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla çeşitli bileşik fosfatlar, pratik uygulamalarda sıklıkla gıda bileşenleri ve fonksiyonel katkı maddeleri olarak kullanılır. Formüle edilmiş fosfatların araştırılması ve geliştirilmesi, giderek fosfatlı gıda katkı maddelerinin geliştirilmesi ve uygulanmasına yönelik geliştirme yönü haline gelmiştir.
Zincir uzunluğu, pH değeri, P2O5 içeriği ve bağlı metal katyonlarındaki farklılıklar nedeniyle, farklı fosfat türleri fiziksel ve kimyasal özelliklerde büyük farklılıklar gösterir. Lineer polifosfatlar için zincir uzunluğu arttıkça emülsifikasyon, dispersiyon özellikleri ve kalsiyum iyonlarını şelatlama yeteneği artarken tamponlama etkisi ve pH değeri azalır.
Yoğunlaştırılmış polifosfat, ortofosfat veya kısa zincirli polifosfat oluşturmak için ısıtma veya asidik koşullar altında hidrolize olacaktır. Çözeltide enzimler, jeller ve kompleks katyonlar olduğunda, hidroliz hızı büyük ölçüde hızlandırılabilir ve çözeltinin iyonik kuvveti arttıkça, hidroliz hızı birkaç kez hızlandırılabilir.
Pratik uygulamalarda fosfatlar genellikle gıda işleme teknolojisinin gerekliliklerine göre ve pH değeri ve tamponlama etkisi, çözünürlük, su tutma etkisi, emülsifikasyon, dispersiyon performansı, şelasyon, hidroliz stabilitesi ve diğer özelliklerine göre rasyonel olarak seçilir. Gıda katkı maddeleri ve fonksiyonel katkı maddeleri olarak.
2. Fosfatların özellikleri ve gıda işlemedeki rolleri
Fosfatın gıda işlemede iki ana işlevi vardır: birincisi, gıdanın yapısını ve tadını iyileştirmek için kaliteyi iyileştirici olarak; ikincisi, mineral besin takviyesi olarak kullanılabilir.
Fosfatın gıda işlemedeki rolü temel olarak fosfatın aşağıdaki özelliklerine dayanmaktadır:
2.1 Tamponlama etkisi:
Fosfatın pH değeri orta derecede asidik (PH~4) ile kuvvetli alkali (PH~12) arasında değişir. Farklı fosfatlar farklı oranlarda bir araya getirildiğinde pH değeri PH4.5-11.7 arasında sabitlenebilmektedir. tampon seviyesi. Çoğu gıdanın pH aralığında (PH 3,5-7,5), fosfat, gıdanın tadını daha lezzetli hale getirmek için etkili bir pH düzenleyici ve pH stabilizatörü olarak kullanılabilir. En güçlü tamponlama etkisi ortofosfattır. Polifosfat için zincir uzunluğu arttıkça tamponlama kapasitesi zayıflayacaktır.
2.2 Su tutma etkisi:
Polifosfat, gıdanın içerdiği nemi stabilize edebilen, oldukça hidrofilik bir nem tutucu maddedir. Su tutma kapasitesinin kalitesi, polifosfatın türü ve miktarı, gıdanın PH değeri, iyon gücü gibi faktörlerle ilişkilidir.
Et ürünleri ve deniz ürünleri için pirofosfat en iyi su tutma kapasitesine sahip olup onu tripolifosfat takip etmektedir. Zincir uzunluğu arttıkça polifosfatın su tutma kapasitesi zayıflayacaktır.
2.3 Polianyon etkisi:
Polifosfat polimerik bir dielektriktir ve inorganik bir yüzey aktif maddenin özelliklerine sahiptir. Süspansiyonun yapışmasını ve topaklanmasını önlemek için çözünmeyen maddeleri suda dağıtabilir veya stabil bir süspansiyon oluşturabilir. Polifosfat, protein hidrosolünün yağ globülleri üzerinde bir film oluşturmasını ve böylece yağın suda daha etkili bir şekilde dağılmasını sağlayabildiğinden, nişastanın fosforilasyonunda, pigmentlerin dispersiyonunda ve emülsifiye edilmiş gıdalarda (süt ürünleri, dondurma, salatalar, vb.) yaygın olarak kullanılır. soslar vb.) ve sosisler, kıyma ürünleri ve surimi ürünleri için dispersiyon stabilizatörü olarak kullanılır.
Lineer polifosfatların emülsifiye etme ve dağıtma yetenekleri zincir uzunluğu arttıkça artar.
2.4 Şelasyon:
Polifosfat, çözeltideki metal katyonlarla kolayca çözünür kompleksler oluşturur, böylece suyun sertliğini azaltır, Cu2+ ve Fe3+ gibi metal katyonların neden olduğu C vitamininin oksidasyonunu, katalizini, renk bozulmasını ve ayrışmasını engelleyerek yağ oksidasyonunu önler ve geciktirir, eti önler , kümes hayvanları, balıkların bozulmasını önler, gıdaların rengini korur ve raf ömrünü uzatır. Kaynama kabiliyeti aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Polifosfatların şelatlayıcı etkisi zincir uzunluğuna ve pH'a bağlıdır. Genel olarak konuşursak, uzun zincirli polifosfatlar, hafif metal iyonları için güçlü şelatlama yeteneğine sahiptir ve bu, pH değerinin artmasıyla artar; kısa zincirli polifosfatlar ağır metal iyonlarına karşı güçlü şelatlama yeteneğine sahiptir ancak pH değerinin artmasıyla birlikte ağır metal iyonlarını şelatlama yeteneği artar. Seviye arttıkça şelasyon etkisi zayıflar.
2.5 Protein işlevi:
Fosfatın protein ve kollajen globulin üzerinde güçlendirici etkisi vardır, bu nedenle et ürünlerinin hidrasyon ve su tutma kapasitesini artırabilir, su geçirgenliğini artırabilir, gıdanın yumuşamasını teşvik edebilir, gıda kalitesini artırabilir ve gıda lezzetini koruyabilir. Aynı zamanda süt ürünlerinde bulunan fosfatlar ısıtıldığında sütün pıhtılaşmasını önleyebilir ve kazein ile yağ nemini ayırmayı önleyebilir.
2.6 Hacim oluşturma etkisi:
Asidik fosfatlar (sodyum asit pirofosfat, kalsiyum hidrojen fosfat gibi) genellikle fırınlanmış ürünlerde mayalama maddeleri olarak mayalama asitleri olarak kullanılır ve pişirme işlemi için gerekli karbondioksit gazını sağlamak üzere bikarbonatla reaksiyona girer.
2.7 Topaklanmayı önleme etkisi:
Trikalsiyum fosfat, toz haline getirilmiş veya higroskopik gıdaların serbest akış özelliklerini geliştirmek için topaklanmayı önleyici bir madde olarak yaygın olarak kullanılır.
Trikalsiyum fosfatın spesifik yüzey alanı daha geniştir ve daha fazla su bağlayabilir; ve özel küresel kristal yapısı, toza iyi serbest akış özellikleri kazandıran bir "top etkisi" üretebilir.
2.8 Gıdanın raf ömrünü uzatın:
Polifosfat, gıdanın depolama stabilitesini artırabilir ve ürünlerin raf ömrünü uzatabilir. Bu etki temel olarak aşağıdakilere dayanmaktadır: (1) pH düzenlemesi; (2) Antibakteriyel etki: Mikrobiyal hücre büyümesi iki değerlikli metal katyonlara, özellikle Ca2+ ve Mg2+'ya bağlı olmalıdır ve fosfat bu metal katyonlarla şelat oluşturabilir ve hücre bölünmesi sırasında hücre duvarının stabilitesini azaltabilir ve ayrıca termal stabiliteyi azaltabilir. Birçok hücrenin, böylece bakteri üremesini etkili bir şekilde inhibe eder.
Polifosfatın antibakteriyel etkisi, türüne (zincir uzunluğu), içeriğine, pH değerine, tuz içeriğine, nitrit içeriğine ve diğer faktörlere bağlıdır. Genel olarak zincir uzunluğu arttıkça antibakteriyel etki artar.
2.9 Mineral beslenmesini güçlendirme etkisi:
Kalsiyum fosfat, magnezyum fosfat, demir fosfat ve çinko fosfat genellikle gıda işlemede mineral arttırıcı olarak kullanılır.
Mide suyuna demir fosfat ve çinko fosfat eklenmesi, daha iyi çözünürlüğü nedeniyle mide suyunun biyofarmasötik etkisini artırabilir ve doğal oksidasyonu desteklemez.
3. Fosfat güvenliği sorunları
Gıda katkı maddesi olarak kullanılan fosfatların güvenliği büyük endişe verici bir konudur. Pek çok yabancı bilim insanı fosfatlar üzerinde çok sayıda toksikolojik araştırma yapmış ve gıda fosfatlarının toksik olmadığını ve son derece güvenli katkı maddeleri olduğunu doğrulamıştır.
Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü Özel Komitesi ve Dünya Sağlık Örgütü'nün (FAO/WHO) 1970 yılındaki güvenlik değerlendirmesi, yetişkinlerin izin verilen günlük alımının 1.4-1.5gP2O5 olduğu yönündeyken, Gıda Katkı Maddeleri Komitesi 1985 yılında Diyetteki toplam fosforun koşulsuz kabulünün <30 mg/kg vücut ağırlığı, koşullu kabul dozunun ise 30-70 mg/kg vücut ağırlığı olması önerilmektedir.
Burada şunu belirtmek gerekir ki, gıda fosfatlarının uygulanmasında kalsiyum ve fosfor dengesine dikkat edilmeli (kalsiyum/fosfor oranı 1:1.2) ve gıda fosfatları hijyenik kurallara uygun olarak akılcı bir şekilde kullanılmalıdır. Gıda katkı maddelerinin kullanımına ilişkin standartlar. Kalsiyum ve fosfor dengesizliğinin veya fosfatın kötüye kullanılmasının neden olduğu insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkileri önlemek için.
4. Gıda işlemede fosfatın uygulanması
4.1 Et ve kümes hayvanları ürünlerinin işlenmesinde uygulama:
4.1.1 Et ürünlerinin kalitesini artırmak amacıyla et ürünlerinin işlenmesine genellikle fosfat eklenir. İşlevleri şunlardır:
A. Et ürünlerinin yapışmasını iyileştirin ve et ürünlerinin dilimleme performansını artırın;
B. Etin su tutma kapasitesini geliştirin, böylece et ürünleri işleme ve pişirme sırasında hala doğal nemlerini koruyabilir, etteki besin maddelerinin kaybını azaltabilir, et ürünlerinin yumuşaklığını koruyabilir ve bitmiş ürünlerin verimini arttırabilirsiniz;
C. Et ürünlerinin pH değerini protein şişmesine en uygun aralıkta kontrol edin ve et ürünlerinde en iyi rengi üretin;
D. Yağ ve suyun ayrılmasını etkili bir şekilde önleyerek emülsifikasyon performansını ve emülsiyon stabilitesini geliştirin;
e. Et ürünlerinin işlenmesinde metal katyonlarını bloke edin ve oksidasyon reaksiyonunu geciktirin; bu, ürünlerin ekşime oranını etkili bir şekilde azaltabilir, et ürünlerinin renk bozulmasını ve ekşimesini engelleyebilir ve et ürünlerinin raf ömrünü uzatabilir;
F. Et ürünlerinin işleme performansını iyileştirin ve üretim verimliliğini artırın.
4.1.2 Etin su tutma kapasitesi genel olarak etin nemini ve işleme sırasında ete eklenen nemi tutma yeteneğini ifade eder. Su tutma kapasitesinin düzeyi et ürünlerinin dokusu ve verimiyle doğrudan ilişkilidir. Fosfat eklemek et ürünlerinin kalitesini etkili bir şekilde artırabilir. Su tutma kapasitesi.
Et ürünlerinin lezzetini etkilemeden fosfatların ve diğer katkı maddelerinin rasyonel bir şekilde nasıl kullanılacağı, et ürünlerinin su tutma kapasitesinin ve yapışmasının en üst düzeye çıkarılması ve et ürünlerinin pişme kaybının nasıl azaltılacağı, et ürünlerinin araştırma ve geliştirmesinde her zaman önemli bir konu olmuştur. .
4.1.3 Et ürünlerinin işlenmesinde fosfatların makul kullanımı:
Pratik uygulamalarda et ürünlerinin türüne, doku gereksinimlerine, üretim prosesine, hammaddelerine vb. ve çeşitli fosfatların özelliklerine göre uygun tür ve miktarda fosfat seçilmelidir.
Pirofosfat eklenen et ürünleri, kas proteininin doğal su tutma kapasitesini eski haline getirebilir ve geliştirebilir. Polifosfat, kas enzimlerinin etkisi altında hızla pirofosfata dönüştürülebilir, böylece aynı etki elde edilebilir. Pirofosfat en iyi su tutma etkisine sahip olmasına rağmen çözünürlüğü çok zayıf olduğundan çoğu durumda tek başına kullanılamaz. Bunun yerine genellikle daha iyi çözünürlüğe sahip uzun zincirli polifosfat veya potasyum fosfat ile kombinasyon halinde kullanılır. Ayrıca çeşitli fosfatlar ve fosfatlar ile diğer katkı maddeleri arasında sinerjistik etki oluşturmak amacıyla çeşitli bileşik et ürünü geliştiriciler sıklıkla kullanılır.
Çeşitli bileşik et ürünleri fosfatlarının fonksiyonları aşağıda açıklanmaktadır:
A. Sosis ve kıyma ürünleri için genellikle doğrama ve karıştırma sırasında kuru toz halinde eklenen pirofosfat ve orta zincir uzunluğunda polifosfat kullanılır. Kullanılan kompleks fosfatın pH değeri genellikle 7 civarında olup bazen pH değeri 9'un üzerinde olan kompleks fosfatlar da kullanılır.
B. Salin enjeksiyonu için kullanılan bileşik fosfat aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır: 1) buzlu salinde iyi çözünürlük; 2) yüksek çözünme hızı; 3) buzlu tuzda iyi stabilite. Kullanılan kompleks fosfatın pH değeri genellikle 8,5-9,5'tir. Enjeksiyon için buzlu salin hazırlarken en iyi kas proteini aktivasyon etkisini elde etmek için, önce fosfatı buzlu suda eritmek ve ardından tuz eklemek en iyisidir. Bu sıra genellikle tersine çevrilemez.
C. Eklenen karışık fosfat miktarı genellikle %0,1-0,4'tür ancak kullanıldığında miktar sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. İlave edilen miktarın fazla olması durumunda etin orijinal tadı bozulacak ve pH değerinin yükselmesi nedeniyle renk gelişimi etkilenecektir.
4.2 Deniz ürünleri işlemede uygulama:
4.2.1 Mükemmel bir su tutucu madde, pH düzenleyici ve antifriz maddesi olarak fosfat, deniz ürünlerinin, özellikle de dondurulmuş deniz ürünlerinin işlenmesinde yaygın olarak kullanılır. İşlevleri şunlardır:
A. Deniz ürünlerinin su tutma kapasitesini etkili bir şekilde geliştirin, et suyunu daha zengin hale getirin ve besinleri ve nemi etkili bir şekilde koruyun;
B. Yağ oksidasyonunu inhibe edin ve deniz ürünlerinin raf ömrünü etkili bir şekilde uzatın;
C. Çözüldükten sonra damlama kaybını azaltın ve pişirme ağırlığı kaybını azaltın;
D. Deniz ürünlerinin doğal rengini ve lezzetini koruyun;
e. Surimi proteininin donma denatürasyonunu etkili bir şekilde önlemek için şekerle sinerji oluşturur.
4.2.2 Dondurulmuş karides, balık ve kabuklu deniz ürünlerini işlerken, ürünler genellikle %3~10 bileşik fosfat çözeltisine batırılır (sıcaklık 10°C'nin altındadır). Islatma solüsyonunun konsantrasyonu ve ıslatma süresi karides, balık ve kabuklu deniz hayvanlarına bağlıdır. Deniz ürünlerinin türüne, boyutuna ve avlanma süresine göre belirlenir.
Islatma için bileşik fosfatları rasyonel olarak seçerken aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır: a) Deniz ürünlerinin su tutma kapasitesini etkili bir şekilde artırabilir; b) Buzlu suda iyi çözünürlüğe sahiptir; c) Buzlu suda çabuk çözülebilir; d) Buzlu suda iyi çözünürlüğe sahiptir. İyi stabilite. Kullanılan kompleks fosfatın pH değeri genellikle 9'dan yüksektir.
4.2.3 Genellikle, dondurulmuş surimiye eklenen fosfat bileşiği esas olarak sodyum pirofosfat, sodyum tripolifosfat ve sodyum heksametafosfattır ve eklenen miktar %0,1-0,3 surimidir.
4.3 Un ürünlerinde fosfat uygulaması
4.3.1 Fırınlanmış ürünlerde uygulama:
Asidik fosfatlar (sodyum asit pirofosfat, kalsiyum hidrojen fosfat gibi) genellikle fırınlanmış ürünlerde mayalama maddeleri olarak mayalama asitleri olarak kullanılır ve pişirme işlemi için gerekli karbondioksit gazını sağlamak üzere bikarbonatla reaksiyona girer. Farklı fosfatlar farklı hamur reaksiyon hızlarına (ROR) sahiptir ve fosfatlar beklenen pişirme etkisine (gevşek hacim, gözenek yapısı, tat) göre makul şekilde seçilebilir.
Ayrıca fosfatlar un düzenleyici, hamur geliştirici, tampon ve maya besin maddesi olarak da kullanılabilir.
4.3.2 Erişte kalitesini arttırıcı olarak fosfat, hazır eriştelerin ve sıradan eriştelerin işlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Başlıca işlevleri şunlardır:
A. Nişasta jelatinleşme derecesini artırın, nişastanın su emme kapasitesini artırın, hamurun su tutma kapasitesini artırın, hazır eriştelerin hızlı bir şekilde rehidre olmasını ve kolayca demlenmesini sağlayın;
B. Gluten proteininin su emici şişme performansını arttırın ve elastikiyetini arttırın, erişteleri pürüzsüz ve çiğnenebilir hale getirin ve pişirme ve ıslatmaya karşı dayanıklı hale getirin;
C. Fosfatın mükemmel tamponlama etkisi, hamurun PH değerini stabilize edebilir, renk bozulmasını ve bozulmayı önleyebilir, lezzet ve tadı iyileştirebilir;
D. Fosfat, hamurdaki metal katyonlarla kompleks oluşturabilir ve glikoz grupları üzerinde "köprü" etkisi yaparak nişasta moleküllerinin çapraz bağlarını oluşturur, böylece yüksek sıcaklıkta pişirmeye ve yüksek sıcaklıkta kızartmaya dayanabilen erişteler yine de kıvamlarını koruyabilir. rehidrasyondan sonra. Nişasta kolloidlerinin viskoelastik özellikleri;
e. Eriştelerin kalitesini iyileştirin;
4.4 Süt ürünlerinde uygulama
Fosfat, UHT ile sterilize edilmiş süt, krema ürünleri, yoğunlaştırılmış süt, süt tozu, kahve mate, sütlü içecekler ve peynir ürünlerinde stabilizatör ve emülgatör olarak kullanılır. İşlevleri şunlardır:
A. Tamponlama ve pH stabilizasyonu;
B. Protein ile etkileşim: Gıda bileşenlerini dağıtır, emülsifikasyon sistemini stabilize eder, kazeinin suya bağlanma yeteneğini arttırır ve protein, yağ ve suyun ayrılmasını etkili bir şekilde önler;
C. Çok değerlikli metal iyonlarını şelatlayarak ısıtma ve depolama sırasında protein toplanmasını ve çökelmesini büyük ölçüde azaltır, böylece sütün termal stabilitesini ve depolama stabilitesini artırır. Ve laktoz pıhtılaşmasının oluşumunu etkili bir şekilde geciktirebilir.
4.5 Fosfat ayrıca aşağıdaki gıda işleme alanlarında da yaygın olarak kullanılmaktadır:
◎ İçecekler: asitliği düzenleyici, stabilizatör ve mineral besin takviyesi olarak kullanılır;
◎ Patates ürünleri: stabilizatör ve renk koruyucu madde olarak kullanılır;
◎ Pirinç ürünleri: ürünlerin esnekliğini artırır ve ürünlerin tadını iyileştirir;
◎ Baharatlar ve hazır çorbalar: stabilizatörler, asitlik düzenleyiciler;
◎ Higroskopik toz gıda: topaklanmayı önler ve serbest akış performansını artırır;
◎ Nişasta ürünleri ve modifiye nişasta;
◎Bebek maması, fonksiyonel gıda: mineral beslenme güçlendirici.
