Fosfor merupakan unsur mineral penting yang diperlukan tubuh manusia. Sumber utama fosfor bagi tubuh manusia adalah makanan alami atau bahan tambahan fosfat makanan. Fosfat merupakan salah satu komponen alami dari hampir semua makanan. Karena fosfat dapat meningkatkan atau memberikan serangkaian sifat unggul pada makanan, fosfat mulai digunakan dalam pengolahan makanan lebih dari seratus tahun yang lalu, dan digunakan secara luas setelah tahun 1970an. Saat ini, fosfat merupakan salah satu kategori bahan tambahan makanan yang paling banyak digunakan dan banyak digunakan. Sebagai bahan makanan penting dan bahan tambahan fungsional, banyak digunakan dalam produk daging, produk unggas, makanan laut, buah-buahan, sayuran, produk susu, produk panggang, Selama pemrosesan minuman, produk kentang, bumbu, makanan ringan, dll.
1. Pengantar fosfat
1.1 Klasifikasi
Fosfat dapat dibagi menjadi ortofosfat dan fosfat terkondensasi:
Ortofosfat mengacu pada berbagai garam asam ortofosfat (H3PO4): M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M adalah ion logam monovalen).
Ortofosfat dipanaskan, didehidrasi, dan dikondensasi untuk membentuk fosfat terkondensasi. Rumus umumnya adalah Mn+2PnO3n+1, dengan M adalah ion logam monovalen dan n adalah jumlah atom fosfor. Bila nilai n sangat besar, rumus kimia pembatas fosfat terkondensasi adalah: MnPnO3n.
Berbagai garam pirofosfat disebut pirofosfat, M4P2O7;
Berbagai garam trifosfat disebut tripolifosfat, M5P3O10;
Fosfat terkondensasi yang molekulnya mengandung lebih dari 3 atom fosfor secara kolektif disebut polifosfat, dan jumlah ikatan O-P-O dalam molekulnya disebut panjang rantai polifosfat.
Rumus molekul metafosfat adalah (MPO3)n, yang secara kasar dapat dibagi menjadi metafosfat siklik, metafosfat tidak larut, dan vitreous metafosfat (zat tersebut sebenarnya adalah rantai polifosfat dengan panjang rantai lebih dari 10 dan sejumlah kecil campuran metafosfat siklik) .
1.2 Fosfat yang digunakan dalam pengolahan pangan biasanya berupa garam natrium, garam kalsium, garam kalium, serta garam besi dan garam seng sebagai penguat gizi. Ada lebih dari 30 jenis fosfat food grade yang umum digunakan. Natrium fosfat Saat ini, kategori konsumsi utama fosfat pangan dalam negeri adalah kalium fosfat. Dengan berkembangnya teknologi pengolahan pangan, konsumsi kalium fosfat juga semakin meningkat dari tahun ke tahun.
Untuk memberikan efek sinergis antara berbagai fosfat dan fosfat serta bahan tambahan lainnya, dan memenuhi kebutuhan perkembangan teknologi pengolahan makanan, berbagai senyawa fosfat sering digunakan sebagai bahan makanan dan bahan tambahan fungsional dalam aplikasi praktis. Penelitian dan pengembangan formulasi fosfat semakin menjadi arah pengembangan pengembangan dan penerapan bahan tambahan pangan fosfat.
Karena perbedaan panjang rantai, nilai pH, kandungan P2O5 dan kation logam yang terikat, berbagai jenis fosfat memiliki perbedaan besar dalam sifat fisik dan kimia. Untuk polifosfat linier, seiring bertambahnya panjang rantai, emulsifikasi, sifat dispersi, dan kemampuannya untuk mengkelat ion kalsium meningkat, sedangkan efek buffering dan nilai pH menurun.
Polifosfat terkondensasi akan terhidrolisis pada pemanasan atau kondisi asam untuk menghasilkan ortofosfat atau polifosfat rantai pendek. Ketika terdapat enzim, gel, dan kation kompleks dalam larutan, kecepatan hidrolisis dapat dipercepat, dan seiring dengan meningkatnya kekuatan ion larutan, laju hidrolisis dapat dipercepat beberapa kali lipat.
Dalam aplikasi praktis, fosfat sering kali dipilih secara rasional sesuai dengan persyaratan teknologi pemrosesan makanan dan berdasarkan nilai pH dan efek buffering, kelarutan, efek menahan air, emulsifikasi, kinerja dispersi, khelasi, stabilitas hidrolisis, dan karakteristik lainnya. Sebagai bahan makanan dan bahan tambahan fungsional.
2. Karakteristik fosfat dan perannya dalam pengolahan pangan
Fosfat mempunyai dua fungsi utama dalam pengolahan pangan: pertama, sebagai peningkat mutu untuk memperbaiki struktur dan cita rasa pangan; kedua, dapat digunakan sebagai penguat nutrisi mineral.
Peran fosfat dalam pengolahan makanan terutama didasarkan pada sifat-sifat fosfat berikut:
2.1 Efek penyangga:
Nilai pH fosfat berkisar dari agak asam (PH~4) hingga basa kuat (PH~12). Ketika fosfat yang berbeda digabungkan dalam proporsi yang berbeda, nilai pH dapat distabilkan antara PH4.5-11.7. tingkat penyangga. Dalam rentang pH sebagian besar makanan (PH 3,5-7,5), fosfat dapat digunakan sebagai pengatur pH dan penstabil pH yang efisien untuk membuat makanan terasa lebih nikmat. Efek penyangga terkuat adalah ortofosfat. Untuk polifosfat, seiring bertambahnya panjang rantai, kapasitas penyangga akan melemah.
2.2 Efek menahan air:
Polifosfat merupakan zat penahan kelembapan yang sangat hidrofilik yang dapat menstabilkan kelembapan yang terkandung dalam makanan. Kualitas kapasitas menahan air bergantung pada faktor-faktor seperti jenis dan jumlah polifosfat, nilai PH makanan, dan kekuatan ionik.
Untuk produk daging dan makanan laut, pirofosfat memiliki kapasitas menahan air terbaik, diikuti oleh tripolifosfat. Dengan bertambahnya panjang rantai, kapasitas polifosfat menahan air akan melemah.
2.3 Efek polianion:
Polifosfat merupakan dielektrik polimer dan memiliki karakteristik surfaktan anorganik. Ini dapat membubarkan zat yang tidak larut dalam air atau membentuk suspensi yang stabil untuk mencegah adhesi dan aglomerasi suspensi. Karena polifosfat dapat membuat protein hidrosol membentuk lapisan pada butiran lemak, sehingga dispersi lemak lebih efektif dalam air, polifosfat banyak digunakan dalam fosforilasi pati, dispersi pigmen, dan makanan emulsi (produk susu, es krim, salad, saus, dll.) dan digunakan sebagai penstabil dispersi untuk sosis, produk daging cincang, dan produk surimi.
Untuk polifosfat linier, kemampuan pengemulsi dan pendispersinya meningkat seiring dengan bertambahnya panjang rantai.
2.4 Khelasi:
Polifosfat dengan mudah membentuk kompleks larut dengan kation logam dalam larutan, sehingga mengurangi kesadahan air, menghambat oksidasi, katalisis, perubahan warna, dan penguraian vitamin C yang disebabkan oleh kation logam seperti Cu2+ dan Fe3+ untuk mencegah dan menunda oksidasi lemak, mencegah daging , unggas, ikan dari pembusukan, menjaga warna dan memperpanjang umur simpan makanan. Kemampuan mendidihnya ditunjukkan pada gambar di bawah
Efek pengkelat polifosfat bergantung pada panjang rantai dan pH. Secara umum, polifosfat rantai panjang memiliki kemampuan pengkelat yang kuat terhadap ion logam ringan, yang meningkat seiring dengan meningkatnya nilai pH; polifosfat rantai pendek memiliki kemampuan pengkelat yang kuat terhadap ion logam berat, namun kemampuan untuk mengkelat ion logam berat meningkat seiring dengan meningkatnya nilai pH. Ketika levelnya meningkat, efek khelasi melemah.
2.5 Fungsi protein:
Fosfat mempunyai efek penguatan pada protein dan kolagen globulin, sehingga dapat meningkatkan hidrasi dan kapasitas menahan air pada produk daging, meningkatkan permeabilitas air, meningkatkan pelunakan makanan, meningkatkan kualitas makanan, dan menjaga cita rasa makanan. Pada saat yang sama, fosfat dalam produk susu dapat mencegah penggumpalan susu saat dipanaskan dan mencegah pemisahan kasein dan kelembapan lemak.
2.6 Efek penggemburan:
Fosfat asam (seperti asam natrium pirofosfat, kalsium hidrogen fosfat) biasanya digunakan sebagai asam ragi sebagai bahan ragi untuk produk yang dipanggang, dan bereaksi dengan bikarbonat untuk menghasilkan gas karbon dioksida yang diperlukan untuk proses pemanggangan.
2.7 Efek anti-caking:
Trikalsium fosfat umumnya digunakan sebagai bahan anti penggumpalan untuk meningkatkan sifat mengalir bebas dari makanan bubuk atau higroskopis.
Trikalsium fosfat memiliki luas permukaan spesifik yang lebih besar dan dapat mengikat lebih banyak air; dan struktur kristal bola khususnya dapat menghasilkan "efek bola", memberikan sifat mengalir bebas yang baik pada bubuk.
2.8 Memperpanjang umur simpan pangan:
Polifosfat dapat meningkatkan stabilitas penyimpanan makanan dan memperpanjang umur simpan produk. Efek ini terutama didasarkan pada: (1) pengaturan pH; (2) Efek antibakteri: Pertumbuhan sel mikroba harus bergantung pada kation logam divalen, terutama Ca2+ dan Mg2+, dan fosfat dapat mengkelat dengan kation logam ini, dan dapat mengurangi stabilitas dinding sel selama pembelahan sel dan juga mengurangi stabilitas termal. dari banyak sel, sehingga secara efektif menghambat pertumbuhan bakteri.
Efek antibakteri polifosfat berhubungan dengan jenisnya (panjang rantai), kandungan, nilai pH, kandungan garam, kandungan nitrit dan faktor lainnya. Secara umum, seiring bertambahnya panjang rantai, efek antibakteri meningkat.
2.9 Efek penguatan nutrisi mineral:
Kalsium fosfat, magnesium fosfat, besi fosfat, dan seng fosfat sering digunakan sebagai penambah mineral dalam pengolahan makanan.
Menambahkan besi fosfat dan seng fosfat ke jus lambung dapat meningkatkan efek biofarmasi jus lambung karena kelarutannya yang lebih baik dan tidak akan meningkatkan oksidasi alami.
3. Masalah keamanan fosfat
Keamanan fosfat yang digunakan sebagai bahan tambahan makanan merupakan masalah yang sangat memprihatinkan. Banyak ilmuwan asing telah melakukan sejumlah besar penelitian toksikologi terhadap fosfat dan memastikan bahwa fosfat makanan adalah bahan tambahan yang tidak beracun dan sangat aman.
Evaluasi keamanan Komite Khusus Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa dan Organisasi Kesehatan Dunia (FAO/WHO) pada tahun 1970 adalah bahwa asupan harian yang diperbolehkan untuk orang dewasa adalah 1,4-1,5gP2O5, sedangkan Komite Aditif Makanan pada tahun 1985 direkomendasikan bahwa penerimaan tanpa syarat total fosfor dalam makanan adalah <30 mg/kg berat badan, dosis penerimaan bersyarat adalah 30--70 mg/kg berat badan.
Harus ditunjukkan di sini bahwa dalam penerapan fosfat makanan, perhatian harus diberikan pada keseimbangan kalsium dan fosfor (rasio kalsium terhadap fosfor adalah 1:1.2), dan fosfat makanan harus digunakan secara rasional sesuai dengan kebersihan. standar penggunaan bahan tambahan makanan. , untuk menghindari dampak buruk pada kesehatan manusia yang disebabkan oleh ketidakseimbangan kalsium dan fosfor atau penyalahgunaan fosfat.
4. Penerapan fosfat dalam pengolahan makanan
4.1 Aplikasi dalam pengolahan produk daging dan unggas:
4.1.1 Untuk meningkatkan kualitas produk daging, biasanya ditambahkan fosfat pada pengolahan produk daging. Fungsinya adalah:
A. Meningkatkan daya rekat produk daging dan meningkatkan kinerja pengirisan produk daging;
B. Meningkatkan daya ikat air pada daging, sehingga produk daging tetap dapat mempertahankan kelembapan alaminya selama pengolahan dan pemasakan, mengurangi hilangnya nutrisi daging, menjaga kelembutan produk daging, dan meningkatkan rendemen produk jadi;
C. Mengontrol nilai pH produk daging pada kisaran yang paling sesuai untuk pembengkakan protein dan menghasilkan warna produk daging terbaik;
D. Meningkatkan kinerja emulsifikasi dan stabilitas emulsi, secara efektif mencegah pemisahan lemak dan air;
e. Memblokir kation logam dan menunda reaksi oksidasi dalam pengolahan produk daging, yang secara efektif dapat mengurangi tingkat ketengikan produk, menghambat perubahan warna dan ketengikan produk daging, dan memperpanjang umur simpan produk daging;
F. Meningkatkan kinerja pemrosesan produk daging dan meningkatkan efisiensi produksi.
4.1.2 Kapasitas menahan air pada daging secara umum mengacu pada kemampuan mempertahankan kelembapan daging dan kelembapan yang ditambahkan pada daging selama pemrosesan. Tingkat daya ikat air berhubungan langsung dengan tekstur dan rendemen produk daging. Menambahkan fosfat secara efektif dapat meningkatkan kualitas produk daging. Kapasitas menahan air.
Cara menggunakan fosfat dan bahan tambahan lainnya secara rasional tanpa mempengaruhi cita rasa produk daging, memaksimalkan kapasitas menahan air dan kohesi produk daging, serta mengurangi susut masak produk daging selalu menjadi topik penting dalam penelitian dan pengembangan produk daging. .
4.1.3 Penggunaan fosfat secara wajar dalam pengolahan produk daging:
Dalam penerapan praktis, jenis dan jumlah fosfat yang sesuai harus dipilih berdasarkan jenis, persyaratan tekstur, proses produksi, bahan mentah, dll. Produk daging dan karakteristik berbagai fosfat.
Produk daging yang ditambahkan pirofosfat dapat memulihkan dan meningkatkan kapasitas protein otot dalam menahan air secara alami. Polifosfat dapat dengan cepat diubah menjadi pirofosfat melalui aksi enzim otot, sehingga efek yang sama dapat dicapai. Meskipun pirofosfat memiliki efek retensi air terbaik, kelarutannya terlalu buruk, sehingga dalam banyak kasus tidak dapat digunakan sendiri. Sebaliknya, sering digunakan dalam kombinasi dengan polifosfat rantai panjang atau kalium fosfat dengan kelarutan yang lebih baik. Selain itu, untuk memberikan efek sinergis antara berbagai fosfat dan fosfat serta bahan tambahan lainnya, berbagai senyawa peningkat produk daging sering digunakan.
Fungsi berbagai senyawa fosfat produk daging diuraikan sebagai berikut:
A. Untuk sosis dan produk daging cincang, biasanya digunakan pirofosfat dan polifosfat rantai sedang, yang ditambahkan dalam bentuk bubuk kering selama pemotongan dan pencampuran. Nilai pH fosfat kompleks yang digunakan umumnya sekitar 7, dan terkadang juga digunakan fosfat kompleks dengan nilai pH lebih tinggi dari 9.
B. Senyawa fosfat yang digunakan untuk injeksi larutan garam harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1) kelarutan yang baik dalam larutan garam es; 2) laju disolusi yang tinggi; 3) stabilitas yang baik dalam air garam sedingin es. Nilai pH fosfat kompleks yang digunakan umumnya 8,5--9,5. Untuk mencapai efek aktivasi protein otot terbaik saat menyiapkan es garam untuk injeksi, yang terbaik adalah melarutkan fosfat dalam air es terlebih dahulu, lalu menambahkan garam. Urutan ini umumnya tidak dapat dibatalkan.
C. Jumlah campuran fosfat yang ditambahkan umumnya 0,1-0,4%, tetapi jumlahnya harus dikontrol secara ketat saat digunakan. Jika jumlah yang ditambahkan terlalu banyak maka cita rasa asli daging akan rusak, dan perkembangan warna akan terpengaruh akibat peningkatan nilai pH.
4.2 Aplikasi dalam pengolahan makanan laut:
4.2.1 Sebagai bahan penahan air, pengatur pH dan bahan antibeku yang sangat baik, fosfat banyak digunakan dalam pengolahan makanan laut, terutama makanan laut beku. Fungsinya adalah:
A. Secara efektif meningkatkan kapasitas menahan air makanan laut, membuat sari daging lebih kaya, dan secara efektif mempertahankan nutrisi dan kelembapan;
B. Menghambat oksidasi lemak dan secara efektif memperpanjang umur simpan makanan laut;
C. Mengurangi kehilangan tetesan setelah pencairan dan mengurangi penurunan berat badan saat memasak;
D. Mempertahankan warna dan rasa alami makanan laut;
e. Bersinergi dengan gula untuk secara efektif mencegah denaturasi pembekuan protein surimi.
4.2.2 Saat mengolah makanan laut udang, ikan, dan kerang beku, produk biasanya direndam dalam larutan senyawa fosfat 3~10% (suhu kurang dari 10°C). Konsentrasi dan lama perendaman larutan perendaman berdasarkan udang, ikan, dan kerang Ditentukan oleh jenis, ukuran dan waktu penangkapan makanan laut.
Faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan ketika memilih senyawa fosfat secara rasional untuk direndam: a) Secara efektif dapat meningkatkan kapasitas menahan air makanan laut; b) Memiliki kelarutan yang baik dalam air es; c) Dapat larut dengan cepat dalam air es; d) Memiliki kelarutan yang baik dalam air es. Stabilitas yang baik. Nilai pH fosfat kompleks yang digunakan umumnya lebih tinggi dari 9.
4.2.3 Umumnya, senyawa fosfat yang ditambahkan ke surimi beku terutama adalah natrium pirofosfat, natrium tripolifosfat, dan natrium heksametafosfat, dan jumlah tambahannya adalah 0,1-0,3% surimi.
4.3 Penerapan fosfat pada produk tepung
4.3.1 Aplikasi pada produk yang dipanggang:
Fosfat asam (seperti asam natrium pirofosfat, kalsium hidrogen fosfat) biasanya digunakan sebagai asam ragi sebagai bahan ragi untuk produk yang dipanggang, dan bereaksi dengan bikarbonat untuk menghasilkan gas karbon dioksida yang diperlukan untuk proses pemanggangan. Fosfat yang berbeda memiliki laju reaksi adonan (ROR) yang berbeda, dan fosfat dapat dipilih secara wajar berdasarkan efek pemanggangan yang diharapkan (volume lepas, struktur pori, rasa).
Selain itu, fosfat juga dapat digunakan sebagai kondisioner tepung, pembentuk adonan, buffer dan nutrisi ragi.
4.3.2 Sebagai peningkat kualitas mie, fosfat banyak digunakan dalam pengolahan mie instan dan mie biasa. Fungsi utamanya adalah:
A. Meningkatkan derajat gelatinisasi pati, meningkatkan kapasitas penyerapan air pati, meningkatkan daya ikat air pada adonan, dan membuat mie instan cepat terhidrasi dan mudah diseduh;
B. Meningkatkan kinerja pembengkakan protein gluten yang menyerap air dan meningkatkan elastisitasnya, membuat mie halus dan kenyal, serta tahan terhadap pemasakan dan perendaman;
C. Efek penyangga fosfat yang sangat baik dapat menstabilkan nilai PH adonan, mencegah perubahan warna dan kerusakan, serta meningkatkan rasa dan rasa;
D. Fosfat dapat menjadi kompleks dengan kation logam dalam adonan, dan mempunyai efek “menjembatani” gugus glukosa, membentuk ikatan silang molekul pati, sehingga mie yang tahan pemasakan suhu tinggi dan penggorengan suhu tinggi tetap dapat mempertahankan konsistensinya. setelah rehidrasi. Sifat viskoelastik koloid pati;
e. Perbaiki hasil akhir mie;
4.4 Penerapan pada produk susu
Fosfat digunakan sebagai penstabil dan pengemulsi pada susu steril UHT, produk krim, susu kental manis, susu bubuk, kopi mate, minuman susu, dan produk keju. Fungsinya adalah:
A. Buffer dan stabilisasi pH;
B. Interaksi dengan protein: menyebarkan bahan makanan, menstabilkan sistem emulsifikasi, meningkatkan kemampuan kasein untuk mengikat air, dan secara efektif mencegah pemisahan protein, lemak dan air;
C. Ion logam multivalen khelat, sangat mengurangi agregasi dan presipitasi protein selama pemanasan dan penyimpanan, sehingga meningkatkan stabilitas termal dan stabilitas penyimpanan susu. Dan secara efektif dapat menunda terjadinya koagulasi laktosa.
4.5 Fosfat juga banyak digunakan dalam bidang pengolahan makanan berikut:
◎ Minuman: digunakan sebagai pengatur keasaman, penstabil dan penguat nutrisi mineral;
◎ Produk kentang: digunakan sebagai penstabil dan pengawet warna;
◎ Produk beras: meningkatkan elastisitas produk dan meningkatkan cita rasa produk;
◎ Bumbu dan sup instan: penstabil, pengatur keasaman;
◎ Makanan bubuk higroskopis: mencegah penggumpalan dan meningkatkan kinerjanya yang mengalir bebas;
◎ Produk pati dan pati termodifikasi;
◎Makanan bayi, makanan fungsional: penguat nutrisi mineral.
