王令建１㊀张亚佳１㊀孟庆阳１㊀李忠海２
１.双汇集团技术中心㊀河南漯河㊀４６２３００
２.中南林业科技大学食品科学与工程学院㊀湖南长沙㊀４１０００４
㊀㊀摘㊀要㊀磷酸盐以有机磷的形式天然存在于多种食品中ꎬ包括乳制品㊁肉制品㊁水产品㊁坚果及豆类等ꎮ磷酸盐也是一种常用的食品添加剂ꎬ在食品加工中有广泛的应用ꎬ适当的应用可以有效地提高食品质量ꎮ但是ꎬ当磷酸盐的添加量超出标准范围时ꎬ不仅损坏了食品的感官品质和营养价值ꎬ还会损害人体的健康ꎮ国家标准限制食品中磷酸盐使用量ꎬ但不提及食品原料中的天然磷酸盐含量ꎮ食品中天然存在的磷酸盐也可能引起过量问题ꎬ这可能导致食品安全问题ꎮ因此ꎬ探讨食品中天然磷酸盐分布以及磷酸盐作为食品添加剂的使用具有一定的意义ꎮ关键词㊀磷酸盐㊀天然存在㊀肉制品㊀水产品㊀面制品㊀应用 Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｕｓｅｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｎｆｏｏｄ
ＷＡＮＧＬｉｎｇｊｉａｎꎬＺＨＡＮＧＹａｊｉａꎬＭＥＮＧＱｉｎｇｙａｎｇꎬＬＩＺｈｏｎｇｈａｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｎａｔｕｒａｌｌｙｅｘｉｓｔｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｆｏｏｄｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｏｒｇａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓꎬｉｎｃｌｕ￣ｄｉｎｇｄａｉｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓꎬｍｅａｔｐｒｏｄｕｃｔｓꎬａｑｕａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓꎬｎｕｔｓꎬｂｅａｎｓａｎｄｏｔｈｅｒｓ.Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｗａｓａｌｓｏａｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｏｄａｄｄｉｔｉｖｅꎬａｎｄｉｔｗａｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｆｏｏｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｆｏｏｄ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｗｈｅｎｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｅｅｘｃｅｅｄｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｒａｎｇｅꎬｔｈｅｓｅｎｓｏｒｙｑｕａｌｉｔｙａｎｄｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｖａｌｕｅｏｆｆｏｏｄｗａｓｄｅｓｔｒｏｙｅｄꎬａｎｄｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈｗａｓｄａｍａｇｅｄ.Ｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓｌｉｍｉｔｅｄｔｈｅｕｓａｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｅꎬｂｕｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｎａｔｕｒａｌｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｎｆｏｏｄｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｎｏｔｂｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄ.Ｔｈｅｐｈｏｓｐｈａｔｅｔｈａｔｎａｔｕｒａｌｌｙｅｘｉｓｔｅｄｉｎｆｏｏｄｍｉｇｈｔｌｅａｄｔｏｅｘｃｅｓｓｉｖｅｐｒｏｂｌｅｍꎬａｎｄｉｔｍｉｇｈｔｌｅａｄｔｏｆｏｏｄｓａｆｅｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｔｗａｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉ￣ｃａｎｃｅｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｎｆｏｏｄａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｎｆｏｏｄａｄ￣ｄｉｔｉｖｅｓ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｐｈｏｓｐｈａｔｅꎻｎａｔｕｒａｌｅｘｉｓｔｉｎｇꎻｍｅａｔｐｒｏｄｕｃｔｓꎻａｑｕａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
㊀㊀磷是人体内第二大矿物质元素ꎬ以磷酸盐的形式存在于人体中ꎮ有多个不同种类的磷酸盐ꎬ包括正磷酸盐㊁焦磷酸盐㊁三聚磷酸盐及多聚磷酸盐ꎬ大多数磷酸盐进入人体内时会被分解成正磷酸盐进入血液ꎮ虽然磷是人体必需的营养素ꎬ但摄取过量仍可能造成钙㊁磷平衡失调ꎬ引起肾结石㊁心血管疾病等问题ꎮ
磷酸盐天然存在于各种食物中ꎬ磷酸盐具有稳定蛋白质和ｐＨ值的功能ꎬ所以它在肉类及其制品㊁乳制品㊁水产品㊁豆类和坚果中含量很高ꎮ此外ꎬ磷酸盐作为添加剂的使用非常普遍ꎬ目的是增加其保水性ꎬ避免蛋白质变性ꎬ降低新鲜度ꎬ以及油的氧化ꎮ 因为磷酸盐天然存在于食品中ꎬ所以当用作食品添加剂时ꎬ它会添加到食品中ꎮ一般食物中磷酸盐含有的天然磷为有机磷ꎬ人体吸收率约为１０％~
３０％ꎬ但加工食品中ꎬ磷酸盐类添加剂是无机磷ꎬ人体吸收率几乎达到１００％ꎮ
１㊀食品中天然存在的磷酸盐
磷广泛分布在食品中ꎮ动物性食品或植物性食品的细胞中都富含磷ꎬ动物的乳汁中也含有磷ꎬ瘦肉㊁蛋
类以及动物的肝脏和肾脏中水平较高ꎮ结合磷酸盐和游离磷酸盐的组合是食品中磷酸盐两种主要形式ꎬ这两种磷酸盐的和称为总磷ꎮ粮食谷物中
存在的磷为植酸磷ꎬ不经过加工处理吸收速率会很
低ꎮ结合磷酸盐的含量与肉类中蛋白质含量有关ꎬ
因此变化不大ꎬ食品中总磷的变化受游离磷酸盐影
响ꎮ动物性食品磷酸盐本底含量与种类㊁饲料中磷
的含量和养殖环境等因素有关ꎮ影响植物性食品中
磷酸盐含量的因素主要有生长环境和肥料的应用ꎮ
目前ꎬ对许多食品中天然磷酸盐含量的研究尚不
详细ꎮ
一般而言ꎬ鱼类天然磷含量可达０.６％ꎬ虾类或
乳制品可达０.１５％~３.５％ꎬ坚果类亦可达０.４％以
上[１]ꎮ臧明伍[２](２０１２)等运用比法对１２１个副产品和１３５３个生肉样品中的磷酸盐本底含量进行了
测定ꎬ结果表明：副产品中生猪肝中的磷酸盐含量最
高ꎬ达到１０.９７ｇ/ｋｇꎬ生猪肺㊁肠中磷酸盐含量最低ꎬ
只有４.８８ｇ/ｋｇꎻ原料肉中磷酸盐天然本底含量在１ ４９~１６.５ｇ/ｋｇ之间ꎬ其中生猪肉中磷酸盐含量最高ꎬ达到１６.５ｇ/ｋｇꎬ其次为鸭肉ꎬ生羊肉中含量最低(５.４０ｇ/ｋｇ)ꎮ张迎阳[３](２００６)等对牛肉和猪肉中磷酸盐本底含量进行了调查研究ꎬ结果发现ꎬ肉中磷酸盐的本底含量超出了之前报道的肉中磷酸盐本底值ꎬ分析原因可能是与饲养方法改良或者动物饲料中磷含量较高有关ꎮ张俭波[４](２００８)等对产自我国１４个省㊁市㊁自治区的牛㊁猪㊁鸡类生鲜肉及肉制品中磷酸盐含量进行了分析ꎬ结果显示磷酸盐本底含量生鲜牛肉为４.６１ｇ/ｋｇ㊁生鲜鸡肉４.９０ｇ/ｋｇ㊁生鲜猪肉最高达到５.１２ｇ/ｋｇꎬ熟肉制品５.０９ｇ/ｋｇꎮ
根据«熟肉制品卫生标准»规定复合磷酸盐含量(以ＰＯ４－３计)限值为５.０ｇ/ｋｇꎬ而本次调查中生鲜猪肉㊁熟肉制品磷酸盐平均本底含量均超过限量值ꎬ生鲜鸡肉和生鲜牛肉的平均本底含量也接近限值ꎬ因此ꎬ肉制品生产企业即使不使用磷酸盐类添加剂也会造成磷酸盐超标的情况发生ꎮ由此可以看出ꎬ尽快制定本底值含量相关数据库有重大意义ꎮＧＢ２７６０－２０１４中规定面粉及其制品中磷酸盐使用限量为ɤ５.０ｇ/ｋｇꎬ张艳[５](２０１１)等对面粉中的磷酸盐本底含量进行了检测ꎬ结果表明面粉中磷酸盐本底含量在２.５５~３.５９ｇ/ｋｇ之间ꎬ然而ꎬ此结果非常接近使用极值ꎬ因此ꎬ在进行面粉及其制品中的磷酸盐含量测定时ꎬ应充分考虑本底含量给检测结果带来的叠加影响ꎮ
２㊀磷酸盐的特性及其作用
磷酸盐是最广泛使用的食品质量改良剂之一ꎬ根据美国食品化学药典ꎬ磷酸盐在食品工业中ꎬ按功能可分为１５类ꎮ具体而言ꎬ食品加工中使用的磷酸盐有以下六个主要功能ꎮ
(１)螯合作用ꎮ磷酸盐可螯合钙㊁铁㊁镁㊁铜等离子ꎬ并与其形成可溶性络合物ꎬ抑制金属阳离子引起的催化㊁变㊁氧化等反应ꎬ也可以阻止维生素Ｃ的分解和脂肪的氧化ꎬ防止肉类和鱼类的腐败变质ꎬ保持泽ꎬ延长食品的保质期ꎮ
(２)缓冲作用ꎮ磷酸盐的ｐＨ值从中弱酸性(ｐＨ＝４)到强碱性(ｐＨ＝１２)ꎬ当不同的磷酸盐以不同的比例复合时ꎬ可以得到ｐＨ值在４.５~１１.７之间不同水平的缓冲剂ꎮ在大多数食品的ｐＨ值范围内(
３.５~７.５)ꎬ磷酸盐均可作为高效的ｐＨ稳定剂和ｐＨ调节剂ꎬ使食物味道更加鲜美ꎮ其中正磷酸盐具有最强的缓冲作用ꎬ可改善食品的风味并抑制ｐＨ值的变化ꎮ
(３)乳化㊁分散作用ꎮ磷酸盐可以阻止蛋白质和脂肪分离ꎬ改善混合物的组织结构ꎬ增加附着力ꎬ使加工后的食品变得柔软多汁ꎮ
(４)蛋白质持水作用ꎮ聚磷酸盐具有高度亲水性ꎬ可作为水分保持剂ꎬ稳定食品中的水分ꎮ聚磷酸盐持水性能与其类型㊁添加量㊁离子强度㊁食品ｐＨ值等因素有很大的关系ꎮ对加工肉制品和海产品而言ꎬ保水能力最好的是焦磷酸盐ꎬ其次是三聚磷酸盐ꎬ多聚磷酸盐的持水能力会随着链长的增加而降低ꎮ
(５)阴离子效应ꎮ磷酸根离子是磷酸盐中的阴离子ꎬ它可以在酪蛋白复合物上结合钙ꎬ也可以参与构成蛋白质分子间的离子桥ꎬ因而ꎬ既具有极强的胶溶㊁分散和乳化作用ꎬ又可以防止凝胶的形成ꎮ(６)营养强化作用ꎮ磷酸钙盐㊁磷酸镁盐㊁磷酸铁盐㊁磷酸锌盐和磷酸锰盐经常被用作微量矿物元素的营养增强剂ꎮ
３㊀磷酸盐在肉制品中的应用
动物肉是动物的肌肉组织ꎬ它是由肌动球蛋白组成的纤维组织ꎮ肌动球蛋白是由肌球蛋白和肌动蛋白组成ꎬ在总蛋白质中ꎬ肌球蛋白约占３８％ꎬ肌动蛋白约占１３％ꎬ在ｐＨ值达到４.７处有一等电点ꎮ动
物死亡后ꎬ新陈代谢立刻停止ꎬ肌肉的ｐＨ值会很快从４.７增加到５.４~５.８ꎮ而ｐＨ值为５.５左右时ꎬ其持水性最低
ꎮ增加或降低其ｐＨ值都能提高动物
肉的保水性ꎮ加入三聚磷酸钠㊁磷酸氢二钠㊁焦磷酸
钠或磷酸三钠均可使肉的ｐＨ值提高ꎬ从而改善保
水性ꎮ
肌肉蛋白是一种负电荷蛋白质ꎬ对镁离子和钙
离子具有非常强的亲和力ꎮ聚磷酸盐可与球蛋白中
结合的镁离子和钙离子螯合ꎬ肌肉蛋白质的网状结
构被破坏后ꎬ包在网状结构中能与水结合的极性基
团被释放ꎬ因此其保水性能可得到改善ꎮ聚磷酸盐
的添加增加了肉类蛋白质的离子强度ꎬ从而使肌球
蛋白的溶解性增加而成溶解状态ꎬ并增加肉的保水
性ꎮ聚磷酸盐具有解离作用ꎬ促进蛋白质中的肌动
监测网站球蛋白转化为肌球蛋白和肌动蛋白ꎬ肌球蛋白能增
煤仓疏松机加其保水性ꎮ
肉制品研究开发的重要课题之一是如何合理地
使用磷酸盐及其他添加剂ꎬ最大限度地提高肉制品
的持水性和粘结性㊁减少肉制品的烹饪损失ꎬ同时不
影响肉制品的风味ꎮ在实际应用中ꎬ应根据肉制品
的原料类型㊁生产技术和质地要求ꎬ结合不同磷酸盐
的特性ꎬ选择适宜的磷酸盐种类及添加量[６]ꎮ对于火腿肠类㊁香肠类等肉制品ꎬ通常使用焦磷
酸盐和中等链长的多磷酸盐ꎬ在斩拌工序中以干粉
形式加入ꎮ所用复合磷酸盐的ｐＨ值一般在７左右ꎬ
有时也使用ｐＨ>９的复合磷酸盐ꎮ混合磷酸盐的添
加量一般为０.１％~０.４％ꎬ在使用时应严格控制添
加量ꎮ若添加量过高ꎬ会损害肉本来的风味ꎬ并且因ｐＨ值上升而影响肉制品的泽[７]ꎮ
磷酸盐通过增加蛋白质持水性㊁嫩化肌肉㊁增强
离子强度和ｐＨ值以及螯合金属离子来提高肉制品
成品的质量ꎮ然而ꎬ当磷酸盐的使用量超过０.４％
时ꎬ会出现令人不愉快的肥皂味或金属涩味ꎬ过量使
用会导致肉制品组织结构粗糙ꎬ风味和口感变差ꎮ
磷酸盐在调节肉制品ｐＨ值时ꎬ会影响其泽ꎬ出现
泽发暗等不良现象ꎮ向肉制品中加入过量的磷酸
盐可能导致因其沉淀作用而在肉制品的表面或切面
处出现透明或者半透明的晶体ꎮ因此ꎬ在肉制品中
添加过量的磷酸盐ꎬ会对肉制品的品质产生负面影
响ꎮ另外过多的磷酸盐还会对人体健康造成危害并
对人体造成不良反应[８]ꎮ
４ 磷酸盐在水产品中的应用
57cao磷酸盐的抗氧化作用可以防止冻虾头部发黑脱
落ꎬ减缓鱼㊁虾㊁蟹产品及其制品的变质ꎬ保持水产品原有的风味和营养ꎮ磷酸盐的保水特性能有效地
提高水产品的保水能力ꎬ减少加工过程中的解冻损失ꎬ使水产制品的口感鲜嫩多汁ꎮ复合磷酸盐(三聚磷酸钠和焦磷酸钠的等量混合物)ꎬ作为冷冻保护剂ꎬ可有效防止鱼糜制品蛋白质的冻结变性ꎬ增强鱼糜制品的弹性ꎮ一般冷冻鱼糜中添加的复合磷酸盐添加量为鱼糜的０.１％~０.３％ꎮ
在加工鱼㊁虾㊁贝类等冷冻海产品时ꎬ通常将产品浸入３％~１０％复合磷酸盐溶液中进行处理ꎬ同时温度保持在１０ħ以下ꎬ浸泡溶液浓度及浸泡时间根据鱼㊁虾㊁贝类海产品的捕捞时间㊁种类和大小来决定ꎮ选择浸泡用的复合磷酸盐时应考虑如下因素:
(１)在冰水中溶解性好ꎻ(２)在冰水中能迅速溶解ꎻ(３)能有效提高海产品的持水能力ꎻ(４)在冰水中的稳定性好ꎮ
在磷酸盐对熟虾仁的处理中ꎬ磷酸盐的处理会通过减少剪切力来促进虾的切削加工ꎬ但过度使用会导致产品形成不良的半透明和粘性结构ꎮ由于蛋白质变性和虾青素的释放ꎬ虾在处理过程中会变为红或橙ꎮ甲壳类动物肉ｐＨ值必须小于７.８５ꎬ磷酸盐处理会升高ｐＨ值ꎬ这会导致其贮藏期缩短并观察到半透明㊁皂状外观和脂肪分解等缺陷ꎮ肉在面对切割㊁加热㊁研磨和压榨等施力时保留自身水分的能力称为持水力(ＷＨＣ)ꎮ较低的ＷＨＣ会对肉的外观产生负面影响ꎬ影响消费者购买的意愿ꎬ而磷酸盐的添加能提高虾肉蛋白的持水能力ꎬ减少解冻时的汁液流失[９]ꎮ
多磷酸盐在冷冻鳕鱼㊁鲽鱼片中应用可起到改善纤维功能和增重保水效果ꎬ经试验如果加工过程中根
本不添加多磷酸盐ꎬ则口感组织较硬ꎬ纤维较粗ꎬ肉汁更少ꎬ并且加工过程中的水分损失严重ꎮ安全的多磷酸盐添加方案以３％多磷酸盐＋０.５％盐ꎬ浸泡时间为５~３０ｍｉｎ为佳[１０]ꎮ
多聚磷酸盐在我国鱼虾类水产品加工过程中被广泛用作品质改良剂和保水剂ꎬ起到改善口感㊁保持水分的作用ꎬ但在有些水产品中如扇贝的加工过程中严禁使用多聚磷酸盐ꎬ在国外ꎬ欧盟和捷克共和国严格限制进口鳕鱼片和人工蟹肉使用多聚磷酸盐ꎬ波兰也不允许使用[１１]ꎮ在加工过程中允许使用的情况下ꎬ一般冷冻水产品中多聚磷酸盐的添加量为ɤ５ｇ/ｋｇꎮ此外ꎬ磷酸盐也可用于鱿鱼的增白ꎬ和ＥＤＴＡ常常被用于罐装海鲜的加工ꎬ与碳水化合物协
同作用以防止鱼糜蛋白的冷冻变性ꎮ这主要是由于其抗冻㊁锁水保鲜㊁与金属离子螯合作用[１２]ꎮ
５㊀磷酸盐在面制品中的应用
酸性的磷酸盐(如磷酸氢钙㊁酸式焦磷酸钠)常用作烘焙制品膨松剂中的膨松酸ꎬ并与碳酸氢钠反应ꎬ为
烘焙过程提供所需的ＣＯ２气体ꎮ不同的磷酸盐具有不同的ＲＯＲ(生面团反应速率)ꎬ并且可以根据所需的焙烤效果(风味㊁孔隙结构㊁膨松体积)合理地选择磷酸盐ꎮ此外磷酸盐还可作为面团改良剂㊁面粉调节剂㊁酵母营养剂及缓冲剂[１３]ꎮ甲基丙烯酸烯丙酯
磷酸盐在面条加工中的主要作用是促进面筋网络结构形成㊁螯合金属离子㊁保持水分及稳定ｐＨ值的作用ꎮ在面团加工过程中ꎬ它一方面螯合水中的金属离子ꎬ改善水的柔软性ꎬ并显著提高和面效果ꎻ另一方面ꎬ它强化淀粉与面筋蛋白间的相互作用ꎬ增强面团的韧性和弹性ꎬ同时ꎬ降低了面条烹煮时的淀粉溶解ꎬ从而提高了面条的质量ꎮ
在冷冻面团中常用的磷酸盐有三聚磷酸钠㊁磷酸氢二钠㊁六偏磷酸钠等ꎮ在冷冻面团中ꎬ磷酸盐主要起到络合金属离子㊁调节ｐＨ值和水合作用ꎬ从而改善冷冻面团的品质特性ꎬ并大大提高面团的焙烤质量ꎮ目前磷酸盐在该领域的应用也倾向于在保证产品质量的前提下ꎬ加强复配食品添加剂的研发[１４]ꎮ
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chdtv６㊀小结
人们把研究的重点大都放在作为食品添加剂使用的磷酸盐上ꎬ国家标准规定了食品中磷酸盐的使用ꎬ但没有提及食品原料中天然存在的磷酸盐含量ꎬ食品内天然存在的磷酸盐也会导致超标的问题ꎬ这可能会导致食品安全问题ꎮ
因此ꎬ在保持食品质量的同时ꎬ应尽量减少磷酸盐的使用量ꎬ这就使各种磷酸盐的搭配使用以及磷酸盐与其他食品添加剂的联合使用变得越来越重要ꎬ寻和开发磷酸盐的替代品也可能是未来研究的主题ꎬ比如功能性蛋白质[１５]ꎮ
参考文献
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(收稿日期㊀２０１９－
０７－１８)
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