食品中磷酸盐的分布及使用研究进展

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磷是人体内第二大矿物质元素，以磷酸盐的形式存在于人体中。有多个不同种类的磷酸盐，包括正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐及多聚磷酸盐，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。虽然磷是人体必需的营养素，但摄取过量仍可能造成钙、磷平衡失调，引起肾结石、心血管疾病等问题。

磷酸盐天然存在于各种食物中，磷酸盐具有稳定蛋白质和pH值的功能，所以它在肉类及其制品、乳制品、水产品、豆类和坚果中含量很高。此外，磷酸盐作为添加剂的使用非常普遍，目的是增加其保水性，避免蛋白质变性，降低新鲜度，以及油的氧化。

因为磷酸盐天然存在于食品中，所以当用作食品添加剂时，它会添加到食品中。一般食物中磷酸盐含有的天然磷为有机磷，人体吸收率约为10%～30%，但加工食品中，磷酸盐类添加剂是无机磷，人体吸收率几乎达到100%。

1 食品中天然存在的磷酸盐

磷广泛分布在食品中。动物性食品或植物性食品的细胞中都富含磷，动物的乳汁中也含有磷，瘦肉、蛋类以及动物的肝脏和肾脏中水平较高。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，这两种磷酸盐的和称为总磷。粮食谷物中存在的磷为植酸磷，不经过加工处理吸收速率会很低。结合磷酸盐的含量与肉类中蛋白质含量有关，因此变化不大，食品中总磷的变化受游离磷酸盐影响。动物性食品磷酸盐本底含量与种类、饲料中磷的含量和养殖环境等因素有关。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。目前，对许多食品中天然磷酸盐含量的研究尚不详细。

一般而言，鱼类天然磷含量可达0.6%，虾类或乳制品可达0.15%～3.5%，坚果类亦可达0.4%以上[1]。臧明伍[2](2012)等运用比色法对121个副产品和1 353个生肉样品中的磷酸盐本底含量进行了测定，结果表明：副产品中生猪肝中的磷酸盐含量最高，达到10.97g/kg，生猪肺、肠中磷酸盐含量最低，只有4.88g/kg；原料肉中磷酸盐天然本底含量在1.49～16.5g/kg之间，其中生猪肉中磷酸盐含量最高，达到16.5g/kg，其次为鸭肉，生羊肉中含量最低(5.40g/kg)。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，结果发现，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，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。张俭波[4](2008)等对产自我国14个省、市、自治区的牛、猪、鸡类生鲜肉及肉制品中磷酸盐含量进行了分析，结果显示磷酸盐本底含量生鲜牛肉为4.61g/kg、生鲜鸡肉4.90g/kg、生鲜猪肉最高达到5.12g/kg，熟肉制品5.09g/kg。

2 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，根据美国食品化学药典，磷酸盐在食品工业中，按功能可分为15类。具体而言，食品加工中使用的磷酸盐有以下六个主要功能。

(1)螯合作用。磷酸盐可螯合钙、铁、镁、铜等离子，并与其形成可溶性络合物，抑制金属阳离子引起的催化、变色、氧化等反应，也可以阻止维生素C的分解和脂肪的氧化，防止肉类和鱼类的腐败变质，保持色泽，延长食品的保质期。

(2)缓冲作用。磷酸盐的pH值从中弱酸性(pH=4)到强碱性(pH=12)，当不同的磷酸盐以不同的比例复合时，可以得到pH值在4.5～11.7之间不同水平的缓冲剂。在大多数食品的pH值范围内(3.5～7.5),磷酸盐均可作为高效的pH稳定剂和pH调节剂，使食物味道更加鲜美。其中正磷酸盐具有最强的缓冲作用，可改善食品的风味并抑制pH值的变化。

(3)乳化、分散作用。磷酸盐可以阻止蛋白质和脂肪分离，改善混合物的组织结构，增加附着力，使加工后的食品变得柔软多汁。

(4)蛋白质持水作用。聚磷酸盐具有高度亲水性，可作为水分保持剂，稳定食品中的水分。聚磷酸盐持水性能与其类型、添加量、离子强度、食品pH值等因素有很大的关系。对加工肉制品和海产品而言，保水能力最好的是焦磷酸盐，其次是三聚磷酸盐，多聚磷酸盐的持水能力会随着链长的增加而降低。

(5)阴离子效应。磷酸根离子是磷酸盐中的阴离子，它可以在酪蛋白复合物上结合钙，也可以参与构成蛋白质分子间的离子桥，因而，既具有极强的胶溶、分散和乳化作用，又可以防止凝胶的形成。

(6)营养强化作用。磷酸钙盐、磷酸镁盐、磷酸铁盐、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。

3 磷酸盐在肉制品中的应用

动物肉是动物的肌肉组织，它是由肌动球蛋白组成的纤维组织。肌动球蛋白是由肌球蛋白和肌动蛋白组成，在总蛋白质中，肌球蛋白约占38%，肌动蛋白约占13%，在pH值达到4.7处有一等电点。动物死亡后，新陈代谢立刻停止，肌肉的pH值会很快从4.7增加到5.4～5.8。而pH值为5.5左右时，其持水性最低。增加或降低其pH值都能提高动物肉的保水性。加入三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠或磷酸三钠均可使肉的pH值提高，从而改善保水性。

肌肉蛋白是一种负电荷蛋白质，对镁离子和钙离子具有非常强的亲和力。聚磷酸盐可与球蛋白中结合的镁离子和钙离子螯合，肌肉蛋白质的网状结构被破坏后，包在网状结构中能与水结合的极性基团被释放，因此其保水性能可得到改善。聚磷酸盐的添加增加了肉类蛋白质的离子强度，从而使肌球蛋白的溶解性增加而成溶解状态，并增加肉的保水性。聚磷酸盐具有解离作用，促进蛋白质中的肌动球蛋白转化为肌球蛋白和肌动蛋白，肌球蛋白能增加其保水性。

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，最大限度地提高肉制品的持水性和粘结性、减少肉制品的烹饪损失，同时不影响肉制品的风味。在实际应用中，应根据肉制品的原料类型、生产技术和质地要求，结合不同磷酸盐的特性，选择适宜的磷酸盐种类及添加量[6]。

对于火腿肠类、香肠类等肉制品，通常使用焦磷酸盐和中等链长的多磷酸盐，在斩拌工序中以干粉形式加入。所用复合磷酸盐的pH值一般在7左右，有时也使用pH>9的复合磷酸盐。混合磷酸盐的添加量一般为0.1%～0.4%，在使用时应严格控制添加量。若添加量过高，会损害肉本来的风味，并且因pH值上升而影响肉制品的色泽[7]。

磷酸盐通过增加蛋白质持水性、嫩化肌肉、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。然而，当磷酸盐的使用量超过0.4%时，会出现令人不愉快的肥皂味或金属涩味，过量使用会导致肉制品组织结构粗糙，风味和口感变差。磷酸盐在调节肉制品pH值时，会影响其色泽，出现色泽发暗等不良现象。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。因此，在肉制品中添加过量的磷酸盐，会对肉制品的品质产生负面影响。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]。

4 磷酸盐在水产品中的应用

磷酸盐的抗氧化作用可以防止冻虾头部发黑脱落，减缓鱼、虾、蟹产品及其制品的变质，保持水产品原有的风味和营养。磷酸盐的保水特性能有效地提高水产品的保水能力，减少加工过程中的解冻损失，使水产制品的口感鲜嫩多汁。复合磷酸盐(三聚磷酸钠和焦磷酸钠的等量混合物)，作为冷冻保护剂，可有效防止鱼糜制品蛋白质的冻结变性，增强鱼糜制品的弹性。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%。

在加工鱼、虾、贝类等冷冻海产品时，通常将产品浸入3%～10%复合磷酸盐溶液中进行处理，同时温度保持在10℃以下，浸泡溶液浓度及浸泡时间根据鱼、虾、贝类海产品的捕捞时间、种类和大小来决定。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；(2)在冰水中能迅速溶解；(3)能有效提高海产品的持水能力；(4)在冰水中的稳定性好。

在磷酸盐对熟虾仁的处理中，磷酸盐的处理会通过减少剪切力来促进虾的切削加工，但过度使用会导致产品形成不良的半透明和粘性结构。由于蛋白质变性和虾青素的释放，虾在处理过程中会变为红色或橙色。甲壳类动物肉pH值必须小于7.85，磷酸盐处理会升高pH值，这会导致其贮藏期缩短并观察到半透明、皂状外观和脂肪分解等缺陷。肉在面对切割、加热、研磨和压榨等施力时保留自身水分的能力称为持水力(WHC)。较低的WHC会对肉的外观产生负面影响，影响消费者购买的意愿，而磷酸盐的添加能提高虾肉蛋白的持水能力，减少解冻时的汁液流失[9]。

多磷酸盐在冷冻鳕鱼、鲽鱼片中应用可起到改善纤维功能和增重保水效果，经试验如果加工过程中根本不添加多磷酸盐，则口感组织较硬，纤维较粗，肉汁更少，并且加工过程中的水分损失严重。安全的多磷酸盐添加方案以3%多磷酸盐+0.5%盐，浸泡时间为5～30min为佳[10]。

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，起到改善口感、保持水分的作用，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，在国外，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，波兰也不允许使用[11]。在加工过程中允许使用的情况下，一般冷冻水产品中多聚磷酸盐的添加量为≤5g/kg。此外，磷酸盐也可用于鱿鱼的增白，和EDTA常常被用于罐装海鲜的加工，与碳水化合物协同作用以防止鱼糜蛋白的冷冻变性。这主要是由于其抗冻、锁水保鲜、与金属离子螯合作用[12]。

5 磷酸盐在面制品中的应用

酸性的磷酸盐(如磷酸氢钙、酸式焦磷酸钠)常用作烘焙制品膨松剂中的膨松酸，并与碳酸氢钠反应，为烘焙过程提供所需的CO2气体。不同的磷酸盐具有不同的ROR(生面团反应速率)，并且可以根据所需的焙烤效果(风味、孔隙结构、膨松体积)合理地选择磷酸盐。此外磷酸盐还可作为面团改良剂、面粉调节剂、酵母营养剂及缓冲剂[13]。

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、螯合金属离子、保持水分及稳定pH值的作用。在面团加工过程中，它一方面螯合水中的金属离子，改善水的柔软性，并显著提高和面效果；另一方面，它强化淀粉与面筋蛋白间的相互作用，增强面团的韧性和弹性，同时，降低了面条烹煮时的淀粉溶解，从而提高了面条的质量。

在冷冻面团中常用的磷酸盐有三聚磷酸钠、磷酸氢二钠、六偏磷酸钠等。在冷冻面团中，磷酸盐主要起到络合金属离子、调节pH值和水合作用，从而改善冷冻面团的品质特性，并大大提高面团的焙烤质量。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，加强复配食品添加剂的研发[14]。

6 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，国家标准规定了食品中磷酸盐的使用，但没有提及食品原料中天然存在的磷酸盐含量，食品内天然存在的磷酸盐也会导致超标的问题，这可能会导致食品安全问题。

因此，在保持食品质量的同时，应尽量减少磷酸盐的使用量，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，寻找和开发磷酸盐的替代品也可能是未来研究的主题，比如功能性蛋白质[15]。