食品级磷酸盐的应用进展

张海燕，杨 劲，明大增，吉晓玲，朱丽娜

（1.昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500；2.云天化国际化工股份有限公司，云南昆明650113）

食品级磷酸盐的应用进展

张海燕1，杨 劲1，明大增2，吉晓玲2，朱丽娜1

（1.昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500；2.云天化国际化工股份有限公司，云南昆明650113）

磷酸盐在食品中的作用越来越重要，它广泛应用于食品生产的各个领域，对食品品质的改良起着重要的作用。本文简单介绍了食品级磷酸盐国内外发展现状并对其在食品加工中的作用机理、应用现状进行了综合分析。

食品级磷酸盐；国内外发展现状；作用机理；应用

磷酸盐作为食品添加剂中应用最为广泛的原料之一，早在上世纪初就被欧美等发达国家应用于各种食品的加工中。我国虽然已经成为磷化工生产大国，但国内食品级磷酸盐行业的现状仍然是“散、小、低、乱”，并且随着我国食品安全意识的增强，吃得健康、吃得安全对食品添加剂行业提出了新的要求。因此，业界专家建议，我国要从磷酸盐生产大国转变成为世界磷酸盐生产应用的强国，这也使得国内精细食品级磷酸盐行业面临着转型升级的紧迫任务[1]。

目前，我国食品级磷酸产能过剩，开工率仅为五成左右，但随着饮料等食品工业产量的增加，预计国内食品级磷酸消费市场需求将以12%的速度增长。国外食品工业相对成熟，对食品级磷酸的需求维持在50万t左右，预计到2017年，食品级磷酸产量将达到152万t，磷酸生产量增长率在5%左右。基于此，未来十年，国际磷酸盐的市场需求将增长40%，从5000万t·a-1增长到7000万t·a-1[2]。总体来看，食品级磷酸盐的发展潜力是很大的，发展前景是乐观的。

1 国内外食品级磷酸盐发展现状

1.1 国外食品级磷酸发展现状

磷酸盐是世界各国应用最为广泛的食品品质改良剂，已推广至肉制品、饮料、面制品、水产品等各个领域。国外从二十世纪50年代就开始应用食品级磷酸及磷酸盐，目前工艺已十分成熟。1910年BYK,H.,在德国首先发表在食品加工中应用磷酸盐的专利（German Patent 247809），自此以后欧洲、北美、发达东南亚各国相继对食品级磷酸盐展开研究与工业化生产。其中，Sfauffer化学公司是美国最大的生产食品级磷酸盐的企业，该公司曾斥巨资建成生产磷酸钙水合物的工厂，其产品可用作面包烘烤前的蓬松调节剂，粉末状饮料的酸味剂和缓冲剂等。德国从事食品级磷酸盐的企业较有名的是Budenheim公司，该公司的产品涵盖了烘焙、肉制品、水产品、乳制品、饮料以及宠物食品等，包括各种单体和复配系列，其肉制品保水系列磷酸盐（ABASTOL和CARNAL系列）是公认的优质产品[3-4]。

国外食品级磷酸盐的生产技术已发展较为成熟，产品的品种齐全、种类多、单体品质较高、技术服务到位，磷酸盐正向复配方向发展，高端产品多，价格也比国内高出很多，这也使得国外食品级磷酸盐的消费领域比国内更为广阔。

1.2 国内食品级磷酸盐发展现状

我国食品工业中用磷酸盐作为食品添加剂起步较晚，在二十世纪6、70年代只有个别食品添加磷酸盐，80年代食品级磷酸盐才得到广泛的开发，品种达到10余钟，90年代食品级磷酸盐的品种已有30多种，接近发达国家水平。我国食品级磷酸行业主要是依据《食品添加剂使用卫生标准》（GB2760-2011），列入目录的有食品级磷酸以及三聚磷酸钠、焦磷酸钠、NaH2PO4、KH2PO4、Na3PO4、三聚磷酸钾、六偏磷酸钠等食品级磷酸盐产品[5]。

国内食品级磷酸盐普遍存在产品结构不合理，精细化率低的劣势，以低端大宗产品为主，产品的档次和技术含量较低，处于为国外厂家生产原料的尴尬境地。从上述可以看出，国内磷酸盐的消费领域与国外相比，差距较大，加强产品的应用研究就显得格外重要，不仅是对磷酸盐新产品的开发，而且对于开辟老产品的新用途也很重要，所以要积极地进行磷酸盐应用研究与技术推广，从而促进磷酸盐产业的发展。

2 食品级磷酸盐应用现状

目前，我国已成为全球生产能力最大的磷酸盐大国之一，精细磷酸盐产品生产也有了长足的发展和技术进步。食品级磷酸盐在功能上主要作为营养强化剂和品质改良剂，广泛应用于加工型食品的各个领域，对食品品质改良起着重要的作用。磷酸盐在食品加工中最重要的作用不是其特有的化学成分，而是它产生的效果，这些效果在食品加工中已表现出他们的重要性，这可通过磷酸盐在各种食品加工中的应用得以说明。

2.1 在肉制品中的作用机理与应用

用于肉制品的磷酸盐主要是焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠，或以一定的比例配成复合磷酸盐使用。磷酸盐在肉制品中的保水机理是：（1）提高肉的pH值。磷酸盐可使肉的pH值上升，高于肉蛋白的等电点，从而使肉的持水性能力提高，保证肉蛋白的鲜嫩度；（2）螯合肉中的金属离子。磷酸盐能螯合Ca2+、Mg2+等离子，使肌肉中肌纤维结构趋于松散，也可溶入更多水分；（3）增加肉的离子强度，改善肉制品质构。磷酸盐可以增加肉的离子强度，有研究[6]显示不同NaCl溶液和Na3PO4溶液的不同浓度进行混合注射猪肉，发现其混合溶液可以明显改善肉的嫩度；（4）解离肌动球蛋白。焦磷酸钠和三聚磷酸钠可将肌肉球蛋白解离为肌动球蛋白和肌球蛋白，肌球蛋白的保水能力强，因而提高了肉的保水性[7，8]。

在肉制品中加入磷酸盐还可改善肉制品的质构，各种磷酸盐的保水机理并不完全一样，将其混合使用比单独使用效果要好，混合的比例不同，效果也不同。刘学军，丛丹丹[9]研究了焦磷酸盐与三聚磷酸盐的复合磷酸盐添加量对鸭肉饼嫩度的影响。结果表明鸭肉饼较好嫩化的条件为：焦磷酸盐：三聚磷酸盐为1∶2，复合磷酸盐添加量为0.4%，冰水添加量为25%。在3个因素中复合磷酸盐添加量对鸭肉饼嫩度的影响最大，其次为焦磷酸盐，水分影响最小。郝娟,丁武[10]主要研究了焦磷酸钠（SAP）、三聚磷酸钠（STP）、六偏磷酸钠（HMP）3种盐复合后对鸡肉制品质构特性及蒸煮得率和色泽的影响。结果表明，当复合磷酸盐的配比（SAP∶STP∶HMP）为2∶3∶1，添加量为0.30%时，肌肉的硬度、弹性、粘着性、蒸煮得率及颜色亮度值均较好。影响鸡肉制品质构特性的主次顺序：STP>SAP>HMP。

从上可以看出，磷酸盐提高肉的保水性，改善肉制品质构的能力取决于所应用的磷酸盐的类型、应用磷酸盐体系的条件和磷酸盐的添加量。多种磷酸盐的混合使用比单一使用效果好，不同品质的肉制品对混合磷酸盐要求的最佳配比是不同的。

2.2 在饮料中的反应机理与应用

聚磷酸盐[11，12]在碳酸饮料中作为亲水性胶体，可与水中的金属离子螯合形成可溶性的盐，封锁金属离子，防止饮料氧化变色，使产品长期稳定，并且保持CO2；磷酸盐应用于果汁饮料机理是稳定维生素C，使果汁稳定悬浊还可以防止急速氧化变色而导致风味变差；应用于乳饮料中，主要是发挥阴离子效应，提高乳饮料的溶解度和稳定性。

马利华[13]针对果汁饮料中复合磷酸盐对饮料酸味的调节作用和协同护色作用，进行了初步的研究。结果表明，复合磷酸盐一方面能延长果汁饮料的酸味时间，并且添加的时间不同对改善果汁饮料口感的效果不同，另外其还具有协同护色作用。李蜜[14]等研究了单个磷酸盐和复合磷酸盐对酸性乳稳定性的影响。赵芳芳，肖林平，刘小杰[15]从乳化稳定性、沉淀率及口感、色泽等方面，采用单因素试验及正交试验分别研究单个磷酸盐及复合磷酸盐对豆乳稳定性的影响，筛选出几个适用于豆乳的单个磷酸盐，各种磷酸盐的单独用量在0.04%时已取得很好的效果；复合磷酸盐的最佳配比为六偏磷酸钠∶三聚磷酸钠∶焦磷酸钠=1∶1∶2，且添加总量为0.08%。

2.3 在面制食品中的反应机理与应用

食品级磷酸盐中的钙盐、钠盐等，可作为面制食品中的改良剂，其基本原理是磷酸盐与面筋蛋白与淀粉之间进行酯化反应及架桥结合，形成稳定的复合体，减少淀粉的溶出，使淀粉与面筋蛋白的结合力加强，从而使小麦筋力增强。王猛，许春华等[16]通过快速粘度测定仪研究了Na3PO4、NaH2PO4、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠5种磷酸盐对小麦粉糊化与面条质构的影响。结果表明，磷酸盐的添加提高了小麦粉的糊化温度、峰值黏度并保持了黏度，其中Na3PO4对于小麦粉的各项指标影响最大，焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠次之，而NaH2PO4则整体效果不明显。磷酸盐对面条质构影响主要表现在提高鲜面拉伸应力和煮后面条的剪切应力，其中Na3PO4对这两个指标影响均最大，焦磷酸钠、三聚磷酸钠提高了面条的剪切应力，NaH2PO4、六偏磷酸钠则作用效果不明显。

在焙烧食品中应用较为广泛的是膨松剂，用作膨松剂的是酸性的磷酸盐（如酸式焦磷酸钠、CaHPO4等），其作用机理是和碳酸氢盐反应，为焙烤过程提供所需的CO2气体，从而使面糊料和面团中产生气泡并使之膨胀，制成具有多空、蜂窝状理想质构的产品[17]。反应式如下：

各种磷酸盐在淀粉中的蓬松速率（DRR）和中和值（NV）有所不同，当前最常使用的磷酸盐是，磷酸一钙一水合物、无水磷酸一钙、磷酸铝钠，以及不同级别的酸式焦磷酸钠，这些磷酸盐可以单独使用，也可以复合使用。正确选择磷酸盐的种类、酸比及用量，能控制酸碱中和的反应速度，得到不同用途食品的膨松剂。如用于蓬松作用的磷酸一钙一水合物，反应迅速，在制备面糊的混合阶段释放出其理论气量的约60%。无水磷酸一钙常与作用较缓慢的酸式焦磷酸钠混合使用，并添加在面粉、疏松粉，以及蛋糕预制粉、饼干预制粉和西式松饼预制粉中[18]。

2.4 在速冻食品中的反应机理和应用

速冻食品是指原料和配料通过混合加工后的产品，采用超低温（-25℃）装置对其进行速冻，在30min内通过最大冰结晶生成带，食品中心温度约达-18℃，然后在此条件温度下贮藏、流通和销售的一类冷冻方便食品[19]。受传统消费的影响，加上生活节奏的加快和生活品质的提高，人们对速冻水饺、馒头、包子、肉类等消费逐渐增高，这也使得人们对速冻工艺和添加剂的应用要求更为严格。

磷酸盐对速冻肉制品、面制品的作用机理主要是加入磷酸盐后，一方面肉制品的冻后失水率降低，蒸熟后的失水率则大幅度下降；另一方面还可以增加肉的嫩度和弹性，如在肉馅中添加磷酸盐可改善馅料的口味，同时再加入食盐可进一步增加肉的保水能力，且不影响口感。邓小顺[20]通过对速冻猪肉丸加工的基本配方、加工工艺以及肉丸品质改良剂的优化研究，对产品进行全质构分析测定，得出复合磷酸盐能显著提高猪肉丸弹性、硬度、粘聚性和咀嚼性，当添加量超过0.3%后，组织结构改善效果逐渐趋于平衡；且可以显著提高肉丸成品率，降低玩蒸煮损失率、冻融析水率和总压出汁液损失率。

2.5 在乳制品中的反应机理和应用

磷酸盐一般是作为稳定剂和乳化剂用于乳制品，其作用是通过乳化、缓冲和稳定pH值、螯合多价金属离子、控制蛋白质凝聚以及分散蛋白质等作用，来改变乳制品的性质[21]。传统工艺中，乳品行业大多使用单体磷酸盐，主要是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾盐等，随着人们对食品加工添加剂要求的增加，复配型混合磷酸盐更具有独到的效果，因此得以迅速发展。刘战洪，赵亚萍[22]等研究表明了添加0.15%～0.2%的复合磷酸盐在羊乳、牛乳的生产中，能有效提高乳粉的冲调性和蛋白热稳定性，可防止液态乳在超高温灭菌中的蛋白变性，对乳制品具备一定的品质改良效果，特别对羊乳有明显的改善效果。

2.6 在水产品中的作用机理和应用

磷酸盐因其能够有效减少水产品在运输、加工和贮藏过程中水分和营养成分的流失，提高出品率而被广泛应用在鱼片、虾仁、贝柱等各种水产品中[23]。磷酸盐可裂解海产品的肌动球蛋白，增加其与水的亲和力，使肌肉组织尽可能恢复到打捞死亡时的肌肉结构；磷酸盐还具有与金属离子发生络合作用的特性，可使水产品肌肉中的金属离子结合形成复合物，防止和降低水产品在加工与贮存过程中发生的氧化作用，减少肉体的变色、变味，并在解冻时提高其持水性[24]。

许雯雯[25]以养殖鲈鱼为试验材料，采用低场核磁共振技术研究发现磷酸盐能很好地保持水分，并减缓肌肉组织结构的变化。祖铁红，焦雪芹，张欣彩等[26]采用正交试验对海湾扇贝复合磷酸盐保水剂进行开发与优化，以解冻损失率、蒸煮损失率和盐溶蛋白热诱导凝胶保水性（WHC）为考察指标，研究焦磷酸钠、三聚磷酸钠和六偏磷酸钠对海湾扇贝闭壳肌保水性的影响。结果表明，复配保水剂浸泡液各成分质量浓度最佳配比为焦磷酸钠2.2%、三聚磷酸钠0.8%、六偏磷酸钠0.6%，与对照组比较，解冻损失率从21.89%降低到-4.15%，蒸煮损失率从61.20%降低到38.54%，盐溶蛋白热诱导凝胶的保水性为2.63%。

2.7 磷酸盐在其他方面的应用

磷酸盐除了上述几种常见的应用领域外，在白酒中加入0.01%～0.05%左右的二聚磷酸盐可防止酒产品变色，使酒味更醇香。在葡萄酒中加入三聚磷酸钠可防止酒石酸析出，加入六偏磷酸钠可防止铁离子的不良影响；精制糖的过程中，在糖、食盐和其他粉状物中加入无水磷酸三钙可促使其自由流动，防止结块，对于澄清蔗糖较为有效；磷酸盐在吸湿性粉状食品中可防结块，提高其自由流动性能；在婴儿食品、功能食品中可作矿物营养强化剂[27]。

3 结语

食品级磷酸盐近几年在我国的研究和生产已初具规模，高等院校、研究机构与生产企业的研发工作推动着磷酸盐的发展，不仅在产品品种方面已经接近世界发达国家，生产技术方面也取得了突破性进展。鉴于我国磷酸盐行业目前仍存在着产品品种低端、资源综合利用率低、企业效益不高的缺点，有必要整合企业，进行产品结构调整，逐步提高精细磷酸盐产品比例，大力增加高附加值、高科技含量磷酸盐产品的研发，以促进我国磷酸盐产业的可持续发展。

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Application development of food grade phosphate

ZHANG Hai-yan1，YANG Jin1，MING Da-zeng2，JI Xiao-ling2，ZHU Li-na1
（1.Faculty of Chemical Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China；2.Yuntianhua International Chemical Co.，Ltd.，Kunming 650113，China）

Phosphate is playing an more and more important role in food industry,they are used in many field of food processing and can improve the food quality.This paper briefly introduces the development status of food grade phosphate at home and abroad the applications of food phosphate and their principle are also introduced in this paper.

food grade phosphate；the development status of domestic and abroad；mechanism of action；application

TS202

A

1002-1124（2014）09-0032-04

2014-05-13

张海燕（1989-），女，汉族，硕士研究生，主要从事无机磷化工及其环保等研究。

杨劲，女，副教授，硕士生导师，现工作于昆明理工大学化学工程学院。