Le phosphore est un élément minéral important et nécessaire au corps humain. La principale source de phosphore pour le corps humain provient des aliments naturels ou des additifs alimentaires à base de phosphate. Le phosphate est l’un des composants naturels de presque tous les aliments. Parce que le phosphate peut améliorer ou conférer une série d’excellentes propriétés aux aliments, il a commencé à être utilisé dans la transformation des aliments il y a plus de cent ans et a été largement utilisé après les années 1970. À l’heure actuelle, le phosphate est l’une des catégories d’additifs alimentaires les plus utilisées et les plus utilisées. En tant qu'ingrédient alimentaire important et additif fonctionnel, il est largement utilisé dans les produits carnés, les produits à base de volaille, les fruits de mer, les fruits, les légumes, les produits laitiers, les produits de boulangerie, lors de la transformation des boissons, des produits à base de pommes de terre, des assaisonnements, des plats cuisinés, etc.
1. Introduction au phosphate
1.1 Classement
Les phosphates peuvent être divisés en orthophosphates et phosphates condensés :
L'orthophosphate fait référence à divers sels d'acide orthophosphorique (H3PO4) : M3PO4, M2HPO4, MH2PO4 (M est un ion métallique monovalent).
L'orthophosphate est chauffé, déshydraté et condensé pour former du phosphate condensé. Sa formule générale est Mn+2PnO3n+1, où M est un ion métallique monovalent et n est le nombre d'atomes de phosphore. Lorsque la valeur de n est très grande, la formule chimique limite du phosphate condensé est : MnPnO3n.
Les différents sels de pyrophosphate sont appelés pyrophosphates, M4P2O7 ;
Les différents sels du triphosphate sont appelés tripolyphosphates, M5P3O10 ;
Les phosphates condensés dont les molécules contiennent plus de 3 atomes de phosphore sont collectivement appelés polyphosphates, et le nombre de liaisons O-P-O dans leurs molécules est appelé longueur de chaîne des polyphosphates.
La formule moléculaire du métaphosphate est (MPO3)n, qui peut être grossièrement divisée en métaphosphate cyclique, métaphosphate insoluble et métaphosphate vitreux (ces substances sont en fait des polyphosphates à chaîne avec une longueur de chaîne supérieure à 10 et une petite quantité de mélange de métaphosphates cycliques) .
1.2 Les phosphates utilisés dans la transformation des aliments sont généralement des sels de sodium, des sels de calcium, des sels de potassium, ainsi que des sels de fer et des sels de zinc comme fortifiants nutritionnels. Il existe plus de 30 types de phosphates de qualité alimentaire couramment utilisés. Le phosphate de sodium est À l'heure actuelle, la principale catégorie de consommation de phosphate alimentaire domestique est le phosphate de potassium. Avec le développement de la technologie de transformation des aliments, la consommation de phosphate de potassium augmente également d’année en année.
Afin de tirer pleinement parti des effets synergiques entre divers phosphates et phosphates et autres additifs, et de répondre aux besoins de développement de la technologie de transformation des aliments, divers phosphates composés sont souvent utilisés comme ingrédients alimentaires et additifs fonctionnels dans des applications pratiques. La recherche et le développement de phosphates formulés sont de plus en plus devenus la direction du développement et de l'application d'additifs alimentaires phosphatés.
En raison des différences de longueur de chaîne, de valeur de pH, de teneur en P2O5 et de cations métalliques liés, les différents types de phosphates présentent de grandes différences dans leurs propriétés physiques et chimiques. Pour les polyphosphates linéaires, à mesure que la longueur de la chaîne augmente, ses propriétés d'émulsification, de dispersion et sa capacité à chélater les ions calcium augmentent, tandis que l'effet tampon et la valeur du pH diminuent.
Le polyphosphate condensé s'hydrolysera sous chauffage ou dans des conditions acides pour générer de l'orthophosphate ou du polyphosphate à chaîne courte. Lorsqu'il y a des enzymes, des gels et des cations complexes dans la solution, la vitesse d'hydrolyse peut être considérablement accélérée, et à mesure que la force ionique de la solution augmente, la vitesse d'hydrolyse peut être accélérée plusieurs fois.
Dans les applications pratiques, les phosphates sont souvent sélectionnés de manière rationnelle en fonction des exigences de la technologie de transformation des aliments et en fonction de leur valeur de pH et de leur effet tampon, de leur solubilité, de leur effet de rétention d'eau, de leur émulsification, de leurs performances de dispersion, de leur chélation, de leur stabilité à l'hydrolyse et d'autres caractéristiques. Comme ingrédients alimentaires et additifs fonctionnels.
2. Caractéristiques des phosphates et leur rôle dans la transformation des aliments
Le phosphate a deux fonctions principales dans la transformation des aliments : premièrement, en tant qu'améliorateur de qualité pour améliorer la structure et le goût des aliments ; Deuxièmement, il peut être utilisé comme fortifiant nutritionnel minéral.
Le rôle du phosphate dans la transformation des aliments repose principalement sur les propriétés suivantes du phosphate :
2.1 Effet tampon :
La valeur du pH du phosphate va de modérément acide (PH~4) à fortement alcalin (PH~12). Lorsque différents phosphates sont combinés dans différentes proportions, la valeur du pH peut être stabilisée entre PH4,5 et 11,7. niveau de tampon. Dans la plage de pH de la plupart des aliments (PH 3,5 à 7,5), le phosphate peut être utilisé comme régulateur de pH et stabilisateur de pH efficaces pour rendre les aliments plus délicieux. L'effet tampon le plus puissant est l'orthophosphate. Pour le polyphosphate, à mesure que la longueur de la chaîne augmente, le pouvoir tampon s’affaiblit.
2.2 Effet de rétention d'eau :
Le polyphosphate est un agent de rétention d'humidité hautement hydrophile qui peut stabiliser l'humidité contenue dans les aliments. La qualité de sa capacité de rétention d’eau est liée à des facteurs tels que le type et la quantité de polyphosphate, le pH de l’aliment et la force ionique.
Pour les produits carnés et les fruits de mer, le pyrophosphate a la meilleure capacité de rétention d’eau, suivi du tripolyphosphate. À mesure que la longueur de la chaîne augmente, la capacité de rétention d’eau du polyphosphate s’affaiblit.
2.3 Effet polyanion :
Le polyphosphate est un diélectrique polymère et possède les caractéristiques d'un tensioactif inorganique. Il peut disperser des substances insolubles dans l'eau ou former une suspension stable pour empêcher l'adhésion et l'agglomération de la suspension. Parce que le polyphosphate peut faire en sorte que l'hydrolat de protéines forme un film sur les globules gras, dispersant ainsi les graisses plus efficacement dans l'eau, il est largement utilisé dans la phosphorylation de l'amidon, la dispersion des pigments et les aliments émulsionnés (produits laitiers, glaces, salades, sauces, etc.) et utilisé comme stabilisant de dispersion pour les saucisses, les produits à base de viande hachée et les produits surimi.
Pour les polyphosphates linéaires, leurs capacités émulsifiantes et dispersantes augmentent à mesure que la longueur de la chaîne augmente.
2.4 Chélation :
Le polyphosphate forme facilement des complexes solubles avec les cations métalliques dans la solution, réduisant ainsi la dureté de l'eau, inhibant l'oxydation, la catalyse, la décoloration et la décomposition de la vitamine C causées par les cations métalliques tels que Cu2+ et Fe3+ pour prévenir et retarder l'oxydation des graisses, empêcher la viande. , la volaille et le poisson contre la détérioration, conservent leur couleur et prolongent la durée de conservation des aliments. Sa capacité d'ébullition est illustrée dans la figure ci-dessous
L'effet chélateur des polyphosphates dépend de la longueur de la chaîne et du pH. D'une manière générale, les polyphosphates à longue chaîne ont une forte capacité de chélation des ions de métaux légers, qui augmente avec l'augmentation de la valeur du pH ; les polyphosphates à chaîne courte ont une forte capacité de chélation des ions de métaux lourds, mais la capacité de chélater les ions de métaux lourds augmente avec l'augmentation de la valeur du pH. À mesure que le niveau augmente, l’effet chélateur s’affaiblit.
2.5 Fonction des protéines :
Le phosphate a un effet fortifiant sur les protéines et la globuline de collagène, il peut donc améliorer l'hydratation et la capacité de rétention d'eau des produits carnés, augmenter la perméabilité à l'eau, favoriser le ramollissement des aliments, améliorer la qualité des aliments et maintenir la saveur des aliments. Dans le même temps, les phosphates contenus dans les produits laitiers peuvent empêcher la coagulation du lait lorsqu'il est chauffé et empêcher la séparation de la caséine et de l'humidité des graisses.
2.6 Effet de gonflement :
Les phosphates acides (tels que le pyrophosphate acide de sodium, l'hydrogénophosphate de calcium) sont généralement utilisés comme acides levants comme agents levants pour les produits de boulangerie et réagissent avec le bicarbonate pour fournir le dioxyde de carbone nécessaire au processus de cuisson.
2.7 Effet anti-agglomérant :
Le phosphate tricalcique est couramment utilisé comme agent anti-agglomérant pour améliorer les propriétés d'écoulement libre des aliments en poudre ou hygroscopiques.
Le phosphate tricalcique a une surface spécifique plus grande et peut lier plus d’eau ; et sa structure cristalline sphérique spéciale peut produire un « effet boule », donnant à la poudre de bonnes propriétés d'écoulement libre.
2.8 Prolonger la durée de conservation des aliments :
Le polyphosphate peut améliorer la stabilité de stockage des aliments et prolonger la durée de conservation des produits. Cet effet repose principalement sur : (1) la régulation du pH ; (2) Effet antibactérien : la croissance des cellules microbiennes doit reposer sur des cations métalliques divalents, en particulier Ca2+ et Mg2+, et le phosphate peut chélater avec ces cations métalliques, ce qui peut réduire la stabilité de la paroi cellulaire pendant la division cellulaire et également réduire la stabilité thermique. de nombreuses cellules, inhibant ainsi efficacement la croissance bactérienne.
L'effet antibactérien du polyphosphate est lié à son type (longueur de chaîne), sa teneur, sa valeur pH, sa teneur en sel, sa teneur en nitrite et d'autres facteurs. D’une manière générale, plus la longueur de la chaîne augmente, plus l’effet antibactérien augmente.
2.9 Effet fortifiant de la nutrition minérale :
Le phosphate de calcium, le phosphate de magnésium, le phosphate de fer et le phosphate de zinc sont souvent utilisés comme exhausteurs de minéraux dans la transformation des aliments.
L'ajout de phosphate de fer et de phosphate de zinc au suc gastrique peut améliorer l'effet biopharmaceutique du suc gastrique en raison de sa meilleure solubilité et ne favorisera pas l'oxydation naturelle.
3. Problèmes de sécurité des phosphates
La sécurité des phosphates utilisés comme additifs alimentaires est un sujet de grande préoccupation. De nombreux scientifiques étrangers ont mené de nombreuses études toxicologiques sur les phosphates et ont confirmé que les phosphates alimentaires sont des additifs non toxiques et hautement sûrs.
L'évaluation de la sécurité du Comité spécial de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture et de l'Organisation mondiale de la santé (FAO/OMS) en 1970 était que la dose journalière admissible pour les adultes était de 1,4 à 1,5 gP2O5, tandis que le Comité des additifs alimentaires en 1985 Il est recommandé que l'acceptation inconditionnelle du phosphore total dans l'alimentation soit <30 mg/kg de poids corporel, la dose d'acceptation conditionnelle étant de 30 à 70 mg/kg de poids corporel.
Il convient de souligner ici que lors de l'application des phosphates alimentaires, il convient de prêter attention à l'équilibre entre le calcium et le phosphore (le rapport calcium/phosphore est de 1:1,2) et que les phosphates alimentaires doivent être utilisés de manière rationnelle dans le strict respect des règles d'hygiène. normes pour l’utilisation des additifs alimentaires. , pour éviter les effets néfastes sur la santé humaine causés par un déséquilibre en calcium et en phosphore ou par un abus de phosphates.
4. Application du phosphate dans la transformation des aliments
4.1 Application à la transformation des produits à base de viande et de volaille :
4.1.1 Afin d'améliorer la qualité des produits carnés, du phosphate est généralement ajouté à la transformation des produits carnés. Ses fonctions sont :
un. Améliorer l'adhérence des produits carnés et améliorer les performances de tranchage des produits carnés ;
b. Améliorer la capacité de rétention d'eau de la viande, afin que les produits carnés puissent toujours conserver leur humidité naturelle pendant la transformation et la cuisson, réduire la perte de nutriments de la viande, préserver la tendreté des produits carnés et augmenter le rendement des produits finis ;
c. Contrôler la valeur du pH des produits carnés dans la plage la plus adaptée au gonflement des protéines et produire la meilleure couleur des produits carnés ;
d. Améliorer les performances d'émulsification et la stabilité de l'émulsion, empêchant efficacement la séparation de la graisse et de l'eau ;
e. Bloquer les cations métalliques et retarder la réaction d'oxydation dans le traitement des produits carnés, ce qui peut réduire efficacement le taux de rancissement des produits, inhiber la décoloration et le rancissement des produits carnés et prolonger la durée de conservation des produits carnés ;
F. Améliorez les performances de transformation des produits carnés et augmentez l’efficacité de la production.
4.1.2 La capacité de rétention d'eau de la viande fait généralement référence à la capacité de retenir l'humidité de la viande et l'humidité ajoutée à la viande pendant la transformation. Le niveau de capacité de rétention d’eau est directement lié à la texture et au rendement des produits carnés. L'ajout de phosphate peut améliorer efficacement la qualité des produits carnés. La capacité de rétention d'eau.
Comment utiliser rationnellement les phosphates et autres additifs sans affecter la saveur des produits carnés, maximiser la capacité de rétention d'eau et la cohésion des produits carnés et réduire les pertes à la cuisson des produits carnés a toujours été un sujet important dans la recherche et le développement de produits carnés. .
4.1.3 Utilisation raisonnable des phosphates dans la transformation des produits carnés :
Dans les applications pratiques, le type et la quantité appropriés de phosphate doivent être sélectionnés en fonction du type, des exigences de texture, du processus de production, des matières premières, etc. des produits carnés et des caractéristiques des divers phosphates.
Les produits carnés additionnés de pyrophosphate peuvent restaurer et améliorer la capacité naturelle de rétention d’eau des protéines musculaires. Le polyphosphate peut être rapidement transformé en pyrophosphate sous l’action d’enzymes musculaires, ce qui permet d’obtenir le même effet. Bien que le pyrophosphate ait le meilleur effet de rétention d'eau, sa solubilité est trop faible et ne peut donc pas être utilisé seul dans la plupart des cas. Au lieu de cela, il est souvent utilisé en combinaison avec du polyphosphate à longue chaîne ou du phosphate de potassium ayant une meilleure solubilité. De plus, afin d'exercer l'effet synergique entre divers phosphates et phosphates et autres additifs, divers améliorants composés de produits carnés sont souvent utilisés.
Les fonctions de divers phosphates composés de produits carnés sont décrites comme suit :
un. Pour les saucisses et les produits à base de viande hachée, on utilise généralement du pyrophosphate et du polyphosphate à chaîne moyenne, qui sont ajoutés sous forme de poudre sèche lors du hachage et du mélange. La valeur du pH du phosphate complexe utilisé est généralement d'environ 7, et parfois des phosphates complexes avec une valeur de pH supérieure à 9 sont également utilisés.
b. Le composé phosphate utilisé pour l'injection de solution saline doit répondre aux exigences suivantes : 1) bonne solubilité dans une solution saline glacée ; 2) taux de dissolution élevé ; 3) bonne stabilité dans une solution saline glacée. La valeur du pH du phosphate complexe utilisé est généralement comprise entre 8,5 et 9,5. Afin d'obtenir le meilleur effet d'activation des protéines musculaires lors de la préparation d'une solution saline glacée pour injection, il est préférable de dissoudre d'abord le phosphate dans de l'eau glacée, puis d'ajouter du sel. Cet ordre ne peut généralement pas être inversé.
c. La quantité de phosphate mélangé ajoutée est généralement de 0,1 à 0,4 %, mais la quantité doit être strictement contrôlée lors de son utilisation. Si la quantité ajoutée est trop élevée, la saveur originale de la viande sera endommagée et le développement de la couleur sera affecté en raison de l'augmentation de la valeur du pH.
4.2 Application dans la transformation des fruits de mer :
4.2.1 En tant qu'excellent agent de rétention d'eau, régulateur de pH et agent antigel, le phosphate est largement utilisé dans la transformation des fruits de mer, en particulier des fruits de mer surgelés. Ses fonctions sont :
un. Améliore efficacement la capacité de rétention d'eau des fruits de mer, rend le jus de viande plus riche et retient efficacement les nutriments et l'humidité ;
b. Inhibe l'oxydation des graisses et prolonge efficacement la durée de conservation des fruits de mer ;
c. Réduisez la perte de gouttes après décongélation et réduisez la perte de poids à la cuisson ;
d. Conserver la couleur et la saveur naturelles des fruits de mer ;
e. Se met en synergie avec le sucre pour prévenir efficacement la dénaturation par congélation de la protéine de surimi.
4.2.2 Lors de la transformation de crevettes, de poissons et de fruits de mer congelés, les produits sont généralement trempés dans une solution de phosphate composé à 3 ~ 10 % (la température est inférieure à 10 °C). La concentration et le temps de trempage de la solution de trempage sont basés sur les crevettes, les poissons et les crustacés. Déterminés par le type, la taille et le temps de pêche des fruits de mer.
Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de la sélection rationnelle des phosphates composés pour le trempage : a) Ils peuvent améliorer efficacement la capacité de rétention d'eau des fruits de mer ; b) Il a une bonne solubilité dans l’eau glacée ; c) Il peut se dissoudre rapidement dans l’eau glacée ; d) Il a une bonne solubilité dans l’eau glacée. Bonne stabilité. La valeur pH du phosphate complexe utilisé est généralement supérieure à 9.
4.2.3 Généralement, les phosphates composés ajoutés au surimi congelé sont principalement le pyrophosphate de sodium, le tripolyphosphate de sodium et l'hexamétaphosphate de sodium, et la quantité ajoutée est de 0,1 à 0,3 % de surimi.
4.3 Application du phosphate dans les produits à base de farine
4.3.1 Application dans les produits de boulangerie :
Les phosphates acides (tels que le pyrophosphate acide de sodium, l'hydrogénophosphate de calcium) sont généralement utilisés comme acides levants comme agents levants pour les produits de boulangerie et réagissent avec le bicarbonate pour fournir le dioxyde de carbone nécessaire au processus de cuisson. Différents phosphates ont des taux de réaction de pâte (ROR) différents, et les phosphates peuvent être raisonnablement sélectionnés en fonction de l'effet de cuisson attendu (volume lâche, structure des pores, goût).
De plus, les phosphates peuvent également être utilisés comme conditionneurs de farine, améliorants de pâte, tampons et nutriments pour levures.
4.3.2 En tant qu'améliorant de la qualité des nouilles, le phosphate est largement utilisé dans la transformation des nouilles instantanées et des nouilles ordinaires. Ses principales fonctions sont :
un. Augmentez le degré de gélatinisation de l'amidon, augmentez la capacité d'absorption d'eau de l'amidon, augmentez la capacité de rétention d'eau de la pâte et faites en sorte que les nouilles instantanées se réhydratent rapidement et s'infusent facilement ;
b. Améliore la performance de gonflement d'absorption d'eau de la protéine de gluten et améliore son élasticité, rendant les nouilles lisses et moelleuses, et résistantes à la cuisson et au trempage ;
c. L'excellent effet tampon du phosphate peut stabiliser la valeur du pH de la pâte, prévenir la décoloration et la détérioration et améliorer la saveur et le goût ;
d. Le phosphate peut se complexer avec les cations métalliques dans la pâte et a un effet de « pont » sur les groupes glucose, formant des liaisons croisées des molécules d'amidon, de sorte que les nouilles qui peuvent résister à la cuisson et à la friture à haute température peuvent toujours conserver leur consistance. après réhydratation. Caractéristiques viscoélastiques des colloïdes d'amidon ;
e. Améliorer la finition des nouilles ;
4.4 Application dans les produits laitiers
Le phosphate est utilisé comme stabilisant et émulsifiant dans le lait stérilisé UHT, les produits à base de crème, le lait concentré, le lait en poudre, le café maté, les boissons lactées et les produits fromagers. Ses fonctions sont :
un. Tamponnage et stabilisation du pH ;
b. Interaction avec les protéines : disperse les ingrédients alimentaires, stabilise le système d'émulsification, améliore la capacité de la caséine à lier l'eau et empêche efficacement la séparation des protéines, des graisses et de l'eau ;
c. Chélate les ions métalliques multivalents, réduisant considérablement l'agrégation et la précipitation des protéines pendant le chauffage et le stockage, améliorant ainsi la stabilité thermique et la stabilité de stockage du lait. Et cela peut effectivement retarder l’apparition de la coagulation du lactose.
4.5 Le phosphate est également largement utilisé dans les domaines de transformation des aliments suivants :
◎ Boissons : utilisées comme régulateur d'acidité, stabilisant et fortifiant de nutrition minérale ;
◎ Produits à base de pomme de terre : utilisés comme stabilisants et agents de préservation de la couleur ;
◎ Produits à base de riz : améliore l'élasticité des produits et améliore le goût des produits ;
◎ Assaisonnements et soupes instantanées : stabilisants, régulateurs d'acidité ;
◎ Aliments en poudre hygroscopiques : empêchent l'agglutination et améliorent leurs performances d'écoulement libre ;
◎ Produits amylacés et amidon modifié ;
◎Aliments pour bébés, aliments fonctionnels : fortifiant nutritionnel minéral.
