食品水分保持剂(humectants for food)是指一类有助于保持食品中稳定的水分含量的食品添加剂。

介绍

水分保持剂是指添加于食品中有助于维持食品水分稳定的食品添加剂。它属于品质改良剂,多指用于肉类和水产品加工中增强水分稳定和提高持水性的磷酸盐类。缩合磷酸盐是亲水性很强的物质,可稳定食品中的水分。另外,1999-2000年我国又新增补了乳酸钾和乳酸钠两种。目前我国已批准使用的磷酸盐共10种,包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、焦磷酸二氢二钠、磷酸二氢钙、磷酸氢二钾和磷酸二氢钾。
  水分保持剂正在向复配型的方面发展,即由几种品质改良剂按一定配方复合成复配型品质改良剂。这类复配型添加剂近几年在国内外发展十分迅速,而且经时间证明非常方便有效。在美国,卡拉胶磷酸盐添加剂已成功地用于生产低脂、低盐、低热量和高蛋白的具有保健作用的禽肉产品。这类食品添加剂主要用来保持禽肉中的水分。并使产品中的盐含量比原来减少50%,此外还有增加蒸煮禽肉产品的体积、保持产品香味、改良结构、提高可切性等特点。常用的水分保持剂为磷酸盐类物质。

磷酸盐的作用与安全性磷酸盐的作用

磷酸盐是一类具有多种功能的食品添加剂,在食品加工中广泛用于各种肉禽、蛋、水产品、乳制品、谷物产品、饮料、果蔬、油脂以及改性淀粉,添加后具有明显的品质改善作用。

(1)磷酸盐可以提高肉制品的持水能力,增进结着力。肉在冻结、冷藏、解冻和加热等加工过程中,要失去一定量的水分,使肉质变硬。同时失去一些可溶性蛋白质等营养成分。如在肉中加入磷酸盐,可提高肉的pH,使其偏离内蛋白质的等电点(pH5.5);也可增加离子强度,有利于肌元纤维蛋白的溶出;还能整合与机肉的结构蛋白质结合的钙、镁离子,肌肉蛋白质的网状结构被破坏,包在结构中的可与水结合的极性基被释放出来:同时还能解高肌肉蛋白质中肌动球蛋白为肌动蛋白与肌球蛋白,从而提高肉的持水能力,使肉在加工过程中仍能保持其水分,营养成分和柔嫩性也得到了保存。

(2)磷酸盐可以防止饮料氧化、混浊。因为在饮料中加入磷酸盐可与金属离子铜、铁等金属离子形成稳定的水溶性络合物,增强抗氧化能力,防止发生混浊。

(3)磷酸盐在面制品中可起膨松作用和面团改良作用。磷酸盐主要用作复合疏松剂中的酸性盐,与碳酸盐等作用产生气体,从而使产品膨松;在酵母面包面团中确酸盐能控制pH使酵母保持最高话性;还可增强淀粉的吸水性,使面团的持水性增加,在蒸面时容易蒸熟,提高方便面的复水性。

(4)磷酸盐能改善大豆蛋白和淀粉的功能特性。经磷酸盐改性后的大豆蛋白的乳化和持水能力有了明显的提高:淀粉磷酸酯是食品加工中很好的乳化剂、增稠剂和稳定剂,如在制作色拉调味品时,它是最好的乳化剂。

磷酸盐的安全性

磷对所有活的机体是一个重要的元素,它是以磷酸根的形式为生物体所利用,它在能量传递、人体组织(如牙齿、骨骼及部分酶)以及糖类、脂肪、蛋白质代谢方面都是不可缺少的部分。因此磷酸盐常被用作食品的营养强化剂,一般动物与人对磷酸盐的耐受量较大,正常的用量不会导致磷和钙失去平衡,但过多使用磷酸盐也不成,磷酸及磷酸盐ADI为0.70mg/kg,此值包括天然存在于食品中和添加剂中的磷的总量,并应注意与钙摄入量的关系。

膳食中磷酸盐含量过多时,能在肠道中与钙结合成难溶于水的正磷酸钙,从而降低钙的吸收,这是规定膳食中钙、磷的供给量应有适宜比例的原因之一。 钙磷比不恰当的食品,亦即缺钙或缺磷的食品,会导致从人体骨格组织中释出钙或磷的不足部分。持续时间长会造成发育迟缓、骨骼畸形,骨和齿质量不好。长期大量摄入磷酸盐可导致旁甲状腺肿大,钙化性肾机能不全等。钙、磷比在婴儿食品中不宜小于1:1.2。

随着我国食品工业和食品添加剂的发展,磷酸盐在食品中的应用日趋增多,我们必须重视钙磷平衡的问题。1

正磷酸盐

正磷酸盐是由正磷酸与钠、钾、钙、镁等形威的盐。正磷酸即磷酸,是磷的主要含氧酸,它是三元酸,根据被取代的H数,可得磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠三种盐。
  磷酸三钠又名磷酸钠、正磷酸钠,分子式Na3PO4·12H2O,相对分子质量380.16。
  磷酸三钠为无色至白色的六方晶系结晶,可溶于水,不溶于乙醇,在水溶液中几乎全部分解为磷酸氨二钠和氢氧化钠,量强碱性。1%的水溶液pH为11.5~12.1。用于肉、鱼糜等制品能使食品保持新鲜、富有弹性;用于面包、点心,可使制品增强韧性,防止酥条、断条,爽滑润口;还可防止海藻酸钠等增稠胶体脱水收缩或由于金属离子引起的胶凝。
  磷酸三钠的毒性:土拨鼠经口LD50>2g/kg。ADI为0~70mg/kg(指食品和食品添加剂中的总量,以磷计,并且要注意与钙的平衡)。
  磷酸三钠可作为肉制品的品质改良剂,也可作为疏松剂的酸性盐使用。我国规定,磷酸三钠作为水分保持剂可用于罐头、果汁型饮料、乳制品、植物蛋白饮料,最大使用量为0.5g/kg;用于西式火腿、肉制品、水产制品,最大使用量为3.0g/kg;用于奶酪最大使用量为5.0g/kg。
  磷酸氢二钠又称磷酸二钠,它有无水物和十二水合物,分子式相对分子质量141.96和358.17。
  十二水合磷酸氢二钠为无色或白色结晶,相对密度1.52,熔点34.6°C,在常温下放置于空气中迅速失去5个结晶水面形成七水合物,随温度升高不断失去结晶水,加热至200°C以上失去全部结晶水,成为焦磷酸钠。无水物为白色粉末,具有吸湿性。磷酸氢二钠溶于水,水溶液呈碱性,3.5%水溶液pH为9.0~9.4。它对乳制品和肉制品等有调节pH和结着的性能,还可提高乳制品的热稳定性。
  毒性:大鼠腹腔往射LD50为250mg/kg,ADI为0.70mg/kg(食品和食品添加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。
  我国规定磷酸氢二纳在精炼乳中最大使用量为0.5g/kg;用于复合发酵粉,按正常需要适量使用:美国一般将磷酸氢二钠作为缓冲剂用于巧克力、淡炼乳、通心粉、火腿等食品的酸度调整。一般和磷酸二氢钠配合使用。

磷酸二氢钠又名酸性磷酸钠,分子式为NaH2PO4·2H2O和NaH2PO4,相对分子质量为156.01和119.98。
  磷酸二氢钠为白色结晶或晶体粉末,无臭,微有潮解性,在潮湿空气中结块。易溶于水,水溶液呈酸性,1%水溶液的pH约为4.1-4.7,不溶于乙醇。加热至100°C就失去结晶水,若继续加热则变为酸性焦磷酸钠。磷酸二氢钠具有调节pH、膨松和结着作用。
  磷酸二氢钠的毒性:大鼠腹腔注射LD50为250mg/kg,ADI为0-~70mg/kg(食品和食品添加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。
  我国规定磷酸二氢钠在淡炼乳中最大使用量为0.5g/kg;在肉类和鱼肉制品(如香肠等)中用作稳定剂和结着剂,最大使用量为0.4%;一般与其他磷酸盐复配使用。1

聚磷酸盐

聚磷酸盐是由聚磷酸所形成的盐,最简单的聚磷酸即焦磷酸。焦磷酸是由2个正磷酸缩合失水而成,所以又称二磷酸。焦磷酸是四元酸,能生成3种盐,即二代、三代和四代盐,四代盐即焦磷酸盐,如焦磷酸钠,其水溶液呈弱碱性。二代盐为焦磷酸二氢盐,如焦磷酸二氨二钠,其水溶液呈中性。若由3个正磷酸缩合失去2个水,即形成三聚磷酸。由三聚磷酸生成的盐为三聚磷酸盐,如三聚磷酸钠。
  焦磷酸钠又称二磷酸四钠,分子式Na4P2O3·10H2O,相对分子质量446.07。
  焦磷酸钠为无色或白色结晶或结晶性粉末,溶于水,1%水溶液的pH为10.0-10.2,不溶于乙醇及其他有机溶剂。与Cu2+、Fe3+、Mn2+等金属离子络合能力强。对热稳定,熔点988°C。焦磷酸钠具有聚合磷酸盐的通性,即乳化性、分散性、防止脂肪氧化、提高蛋白质的结着性,还具有在高pH下抑制食品氧化和发酵的作用。
  焦磷酸钠的毒性:小鼠经口LD50为40mg/kg;大鼠经口LD50>400mg/kg。ADI为0- 70 tmg/kg(指食品和食品谬加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。

焦磷酸钠对掩藏Cu2+、Fe3+等金属离子能力强,可防止食品中维生素C受破坏。我国规定焦磷酸钠用于罐头、果汁(果味型)饮料、植物蛋白饮料,最大使用量为1.0g/kg;用于水产品、乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面,最大使用量为5.0 g/kg;用于薯类淀粉,最大使用量为0.025 gAkg

焦磷酸二氧二钠又名焦磷酸二钠、酸性焦磷酸钠,分子式Na2H2P2O7,相对分子质量221.94。

焦磷酸二氧二钠为白色结晶性粉来,相对密度1.862,加热到220°C以上分解成偏磷酸钠。可与Mg2+、Fe2+ 形成络合物。易溶于水,水溶液呈酸性,1%水溶液的pH为4~4.5,不溶于乙醇。

焦磷酸二氧二钠的毒性:小眼经口LD50为2 650mg/kg. ADI为0-70 mg/kg(措食品和食品添加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。

焦磷酸二氧二钠为酸性盐,一般不单独使用,常与其他磷酸盐复配使用,为肉类良好的保水剂:与碳酸氢钠反应缓慢生成二氧化碳,所以可以用作快速发酵粉的原料,适用于水分含量少的焙烤食品。我国规定焦磷酸二氮二的用于面包、饼干,最大使用量为3.0g/hsg。

三聚磷酸钠又称三磷酸五纳、三磷酸钠,相对分子质量367.88。

三聚磷酸钠为白色颗粒或粉来,有潮解性。分无水物和六水合物两种。25度水中的溶解度为13%,水溶液呈碱性,1%水溶液的pH约9.5。三聚磷酸纳在水溶液中发生水解,其水解速率因温度和溶液的pH等而异,水解产物为焦磷酸盐和正确酸盐。内类食品中加三聚磷酸钠有利于提高制品品质,如使外形规整,肉质鲜嫩,色泽光亮等。用于水果蔬菜,可使其外表的果胶酸钙、草酸钙分离,促进外皮软化。

三聚磷酸钠的毒性:小白鼠经口LD50为3210 mg/kg;大白鼠腹腔注射LD50为134mg/kgoADI为0.70mg/kg(食品和食品添加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。
  我国规定三聚磷酸钠用于罐头、果汁(果味型)饮料、植物蛋白饮料,最大使用量为1.0g/kg;水产品、乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面,最大使用量为5.0g/kg;与焦磷酸钠、磷酸三钠复合使用时,以磷酸盐计不得超过5.0g/kg。

偏磷酸盐

偏磷酸盐是由偏磷酸形成的盐,常见的偏磷酸有三偏磷酸和六偏磷酸,它们相应的钠盐为三偏磷酸钠和六偏磷酸钠。其中三偏磷酸盐为环状结构,可能对健康有影响,在食品工业上并未使用。
  六偏磷酸钠又称偏磷酸钠玻璃体、格兰汉姆盐、四聚磷酸钠,相对分子质量611.17,它是一个长链的聚合物。
  六偏磷酸钠为无色或白色玻璃状无定形固体,或片状、纤维状体或粉末。易溶于水,在水溶液中与金属离子形成络合物,二价金属高子的络合物较一价的稳定。不溶于乙醇,乙醚等有机溶剂。六偏磷酸钠具有较强的分散性、乳化性和高黏度性,此外与金属离子的络合作用较其他缩合磷酸盐为强,应用广泛。
  毒性:小鼠经口LD50为7250mg/kg,ADI为0-70mg/kg(指食品和食品添加剂中总磷摄入量,以磷计,注意与钙摄入量的关系)。
  我国规定六偏磷酸钠用于罐头、果汁(果味型)饮料、植物蛋白饮料,最大使用量为1g/kg;水产品、乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面,最大使用量为5g/kg;美国规定六偏磷酸钠用于早餐谷物食品,最大使用量为0.3%,用于鱼片和干酪,最大使用量为0.5%;用于冰淇淋,最大使用量为0.05%。六偏磷酸钠可单独使用,也可与其他磷酸盐配制成复合磷酸盐使用,但总磷酸盐量不得超过5g/kg。1

其他水分保持剂

此外,我国还规定了其他水分保持剂的使用情况,如磷酸二氢钙用于面包、饼干、发酵粉,最大使用量为4g/kg(以磷酸计);用于固体饮料,最大使用量为8g/kg:用于小麦粉、饮料,按生产需要适量使用。磷酸二氢钾用于小麦粉,最大使用量为3g/kg;用于饮料,最大使用量为2g/kg。乳酸钠用于畜禽肉类,最大使用量为30g/kg,用于糖果为10g/kg;用于饺子皮类(以皮计)为2.4g/kg。乳酸钾用于畜禽肉类,最大使用量为30g/kg,用于糖果的最大使用量为10g/kg。1

作用

由于磷酸盐类能提高肉质的pH值,鳌合肉质中的金属离子,增加肉质的离了强度。解离部分肉质蛋白,可使肉类制品保持最大程度的水分,相应增进结合力,嫩化肉质,保持更多的营养成分,是肉类制品,特别是肉糜、香肠、肉馅等的重要添加剂:大豆蛋白也具有很好的持水性,可作有助于肉类制品持水致嫩,并作吸油的功能性配料。肉类制品中添加大豆浓缩蛋白、组织蛋白或分离蛋白都可以达到很好的效果,不但降低成本,还改进门感质量。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学