作者：付徐芳，邓源喜，杨宁宁，李梦，邵翠翠，余熠杨，赵大庆
关键词：复合磷酸盐，作用机理，食品工业，应用进展
摘要：介绍复合磷酸盐的组成和作用机理，重点阐述复合磷酸盐在食品工业中的应用现状和进展，旨在为复合磷酸盐的开发、研究和利用提供充分的理论和技术依据。
磷酸盐(Phosphoroussalts)是重要的食品配料和功能添加剂，它以有机磷的形式存在于多种食品中,包括肉制品(预制肉制品)粮油制品、海产品、果汁饮料等。到目前为止，我国已批准可使用的磷酸盐共8种,其中，磷酸四钠(即焦磷酸钠)、六偏磷酸钠和三聚磷酸钠在日常中较为常见。在食品的生产加工中，为了充分发挥各种磷酸盐的协同增效作用，会同时使用两种或两种以上的磷酸盐，称为复合磷酸盐( Compound phosphate)。 复合磷酸盐分子式为(NaPO)x,呈白色粉末状，易溶于水，不溶于有机溶剂，水溶液呈弱碱性。食品工业中的复合磷酸盐具有嫩化、持水、膨松、增塑、增容、改善流变性能及鳖合金属离子等作用，在开发食品种类和食品加工过程中，复合磷酸盐还可以作为食品改良剂改善食品的色、香、味、形，保持食品的新鲜度和质量等。
1 磷酸盐的组成和作用机理
磷酸盐是几乎所有食物的天然成分之一，根据结构主要分为正磷酸盐和聚磷酸盐两大类。正磷酸盐( Orthophosphate )即我们通常所说的磷酸，又称三代磷酸盐，是磷的主要含氧酸，常见的种类有：磷酸三钠(Na3 PO4)、磷酸氢二钠(Na2 HP04)、磷酸氢二钾(K2 HPO4)、磷酸二氢钠(NaH,P04)。 缩聚磷酸盐(Polyphosphate)包括了聚正磷酸盐和聚偏磷酸盐。缩聚磷酸盐在升温和酸性前提下会发生水解反应，生成的正磷酸根或链长较短的聚磷酸盐与溶液中的阳离子可发生络合反应，显著加快水解速度，增加溶液的离子强度，水解速度可加快数倍。对于直链状的聚磷酸盐而言，随着链长的增加，结合的金属阳离子便会增加，其乳化作用、分散性能和螯合钙离子的能力也在增加，而缓冲作用和pH值则随之减小。
磷酸盐有优异的缓冲作用，可以稳定PH值。以聚磷酸盐为例，它在碳酸饮料中可以螯合金属阳离子，生成可溶性络合物，抑制金属离子的活性，从而达到抑制褐变效果。同时，与金属阳离子螯合后的复合磷酸盐，可以降低微生物细胞分裂时的稳定性，并能降低大部分细胞的热稳定性，有效抑制细菌滋生，延长食品保存期。肉中加入一定比例的复合磷酸盐，可提高肌肉蛋白的pH值，螯合肉中的钙、镁等金属离子，分散肌肉中的肌纤维结构，提高肉的持水性，同时随着离子强度的增加，还可以保持肉的鲜嫩度。在粮油制品中，磷酸盐的加人与淀粉发生了酯化反应和“架桥”作用，从而降低淀粉的溶出率，提高粮油制品的韧性，酸式焦磷酸钠等酸性磷酸盐在焙烤过程中与碳酸氢盐反应生成CO2气体，以达到作为焙烤食品膨松剂的效果。
2 复合磷酸盐的应用现状
2.1 国外复合磷酸盐的应用现状
美国食品化学法典(FCC)作为国际性食品药品安全检测机构，主要涉及食品级化学品、加工助剂、调味剂维生素和功能性食品配料等，为供应商和生产商之间恒久不断的供应及采购提供了产品质量方面的保障。FCC将磷酸盐在食品工业中的作用分为15类，较为常用的有：抗氧化剂、缓冲剂、面团改良剂乳化剂保湿剂、营养剂、防腐剂螯合剂、改良淀粉添加剂、组织改良剂发酵食品等。磷酸盐在食品工业中主要有以下特性:缓冲作用持水作用、聚阴离子效应、螯合作用、蛋白作用、膨松作用、抗结块作用、延长食品货架期、强化矿物营养。
国外早在二十世纪五十年代便开始在食品工业中使用磷酸盐作为食品添加剂。据专家统计，目前食品添加剂共有2000多个品种，食用磷酸盐和复合磷酸盐的制品占25 %以上。相较于国内,国外生产工艺已十分成熟，且产品品种齐全、种类多、单体品质较高、针对性强技术服务到位、高端产品多，这就使得国外生产的复合磷酸盐比国内生产的复合磷酸盐更受消费者的青睐，价格也比国内高出很多。
美国使用的食品级磷酸盐有31种，其中，卡拉胶 - 磷酸盐添加剂已大面积的用于生产低脂、低盐低热和高蛋白、高营养的具有保健功效的肉类食品。卡拉胶的硫酸酯基团可以与肉蛋白产生凝胶效应，使肉组织结构更加完整，赋予肉类产品更高的弹性，同时改善肉的切片性，保持肉的香味，使产品口感爽滑、韧脆适中，现在已是肉制品制作加工中必用的添加剂，与磷酸盐的结合，使二者的作用协同增进。
德国的布登海姆 (Budenheim) 化学公司成立于1908年，是全球领先的精制磷酸、高品质磷酸盐和特种化学品供应商，经过一百多年的发展 ，现在全球范围已设有多个生产基地。该公司的产品种类繁多，涵盖了肉制品、粮油制品、水类产品乳制品婴儿食品、饮料以及宠物食品等方面，包括各种单体和复配系列,在价格和品质上都是行业里的佼佼者。其中，肉制品保水系列磷酸盐( ABAS-TOL和CARNAL系列)是全球用户公认的高品质磷酸盐。
2.2 国内复合磷酸盐的应用现状
现在我国批准在食品工业方面应用的磷酸及磷酸盐共23种，其使用主要是按照GB 2760——2014食品添加剂使用标准和GB14880——2012食品营养强化剂使用标准执行。GB 1886.15——2015 食品添加剂磷酸是2004年由国家标准化管理委员会发布的关于食品添加剂磷酸的使用标准。
在我国现行的GB 2760——2014 食品添加剂使用使用标准中，被列人可安全使用的磷酸及磷酸盐主要有：焦磷酸钠(Na4 P2 O7 . 10H2 O)，磷酸氢二胺((NH 4)2.HPO4)，磷酸氢二钾(K2HP04)，磷酸氢钙(CaHPO4 . 2H2O)，磷酸三钙(Ca3(P04)2)，磷酸三钾(K3 PO4)，磷酸三钠(Na3 P04),六偏磷酸钠((NaPO3)6)，三聚磷酸钠( Na5 P3 O10 )，磷酸二氢钠( NaH2 PO4 )，磷酸氢二钠(Na2 HP04 ),聚偏磷酸钾(( KP03 )n)等。标准规定，磷酸及磷酸盐在预制肉制品和肉制品中的最大使用量为5.0g/kg；在小麦粉及其制品、小麦粉制品和生湿面制品(如面条、饺子皮、馄饨皮、烧麦皮等)中最大使用量为5.0 g/kg；在乳及乳制品中的最大使用量为5.0gkg；在冷冻鱼糜制品(包括鱼丸)中的最大使用量为5.0g/kg，在熟制坚果与籽类(仅限油炸坚果与籽类)中最大的使用量为2.0 g/kg。
磷酸盐在食品工业中的应用已越来越被大众认可，尽管我国开发的复合磷酸盐已有30多种,接近发达国家水平,但是,在我国现如今的复合磷酸盐生产中，仍然存在着生产结构不合理，配方相对简单，产品质量不高,产品模式单-等短板 ，绝大多数企业仍处于为国外生产磷酸盐原料的被动地位，国内复合磷酸盐的消费领域与国外差距仍很大。因此，加强新型复合磷酸盐的开发与研究，优化产品生产模式，提高产品的生产质量就显得尤为重要，以便我国自主研发的产品更受用户认可，得到世界的称赞。
3 复合磷酸盐在食 品工业中的应用
3.1 复合磷酸盐在肉制品中的应用
在肉制品的加工中，复合磷酸盐的用量往往很少，但作用却很重要，主要有以下五点：
(1) 加强肉制品的粘连性，提高肉制品的切片性能；
(2) 螯合肉中的金属离子，增加肉的离子强度，延缓肉制品加工中的氧化反应，改善肉制品的褪色现象，延长肉制品的保存期；
(3) 解离肌动球蛋白，提高肉的保水性，保持了肉制品的嫩度和新鲜度，提高肉的成品率；
(4) 增进乳化性能和乳化稳定性，有效防止脂肪和水分离；
(5) 提高肉制品的pH值，使肉制品呈现最优的色泽。
此外，在实际食品工业生产中，应根据肉制品的种类、生产工艺、质地特点等情况，结合相应的各类磷酸盐的性质，来选择最佳的复合磷酸盐配比量与添加量。李祥等人发现，在总添加量为3% ,4种磷酸盐的最佳复配比为Na4 P2 O7 ● 10H2 O : Na5 P3 O10 : (NaP03 )6 : NaH2 P04 =10 : 7 : 10 : 1.6 的条件下，驴肉出品率为70.68%，比市场通用的复合磷酸盐出品率提高了6.79 %。王纪辉等人的研究结果表明，在总添加量在0.3%，三种磷酸盐的最佳复配比为Na5 P3 010 : Na4 P2 O7 ●10H2 O : (NaPO3 )6 =1 : 1 : 0.75的条件下,能显著改善猪肉丸的结构、质地等功能特性。孟晨等人的试验研究表明，在添加质量为0.25 %，三种磷酸盐的最佳复配比为Na4 P2 O7 .10H2 O : Na5 P3 010 : (NaPO3 )6 =2 : 1 : 1的条件下，牛肉的保水性最佳。
3.2 复合磷酸盐在粮油制品中的应用
3.2.1 复合磷酸盐在面条中的应用
面条的温和美味、筋道爽口使人们尤其是北方人对其赞不绝口。而复合磷酸盐作为食品改良剂，在面条的制作过程中起到了促进面筋韧性，减少面粉溶出物，增强面条粘弹性，提高面条的表面光洁度的作用。
在面条制作过程中，复合磷酸盐可以鳌合水中的金属离子,形成稳定的pH环境、促进面筋网络结构形成及降低水的硬度，从而增加持水效果、和面效果，防止面条变色、变质。除此之外，磷酸盐与面粉中的金属阳离子络合，生成对葡萄糖基团有 “架桥” 作用的、更为稳定的复合结构，减少淀粉溶出，耐高温蒸煮,增强面筋筋力，使面条筋道爽口，而且复合磷酸盐与其他物质的协同作用可以降低新鲜面条的水分活度，延长产品保质期。
3.2.2 复合磷酸盐在馒头中的应用
馒头是中国的传统面食之一， 传说三国蜀汉丞相诸葛亮为代替人头祭祀而发明了一种发酵的面蒸成的食品，即馒头。馒头以小麦粉为主要原料，富含碳水化合物、蛋白质、矿物元素、氨基酸等，松软可口，营养丰富，是中国人日常主食之一。
复合磷酸盐在馒头制作中可起到多种作用。利用复合磷酸盐对一些天然色素具有良好的护色作用这一特点，可提亮馒头的光泽，使馒头质地细腻；可增加馒头的保水能力，降低馒头醒发、成型速率，不同磷酸盐对于生面团反应速率(ROR)不同；可减少；馒头蒸制和冷却过程中的水分丢失;可改善馒头质地和口感；在水的硬度较高时，可显著增加馒头的蓬松度；可防止馒头解冻后的开裂，使馒头松软可口。
3.2.3 复合磷酸盐在速冻水饺中的应用
速冻水饺是将包好的饺子经过速冻以达到冷藏目的，方便随时取出食用的一种食物。无论在居家生活中，还是在激烈的市场竞争中，高品质且取食方便的速冻食品会更加赢得广大消费者的青睐。
众所周知，水饺化冻后若汁水流出太多，既会造成饺皮开裂，还会使化冻后的汁水发生褐变会引起饺皮颜色加深。利用复合磷酸盐的缓冲作用和螯合作用，不仅增加了饺皮的保水性能，有效降低了饺皮的冻裂破损率，还能增强馅料的持水性，减少汁水外流损失，防止对饺皮产生不良影响，既利于速冻水饺的冷冻保藏，又可以改善速冻水饺化冻后色泽的劣变，保证了蒸煮后速冻水饺的优质口感和营养价值。
3.3 复合磷酸盐在海产品中的应用
海产品所指范围非常广泛，大多数海产品是指海洋中可以食用或使用的产品，主要是海生动物海生植物。海藻类有发菜、紫菜、海带等；虾类有龙虾、龙虾仔、基围虾等。海产品既有益于心脏也可预防癌症，对于如此有营养价值的食品，它的运输和贮藏就显得尤为重要。
复合磷酸盐在海产品(特别是冷冻海产品)中的主要作用为以下几点：
(1) 作为保水剂：有效提高海产品解冻时的持水能力，使肉汁更丰富，降低水分和营养成分的流失；
(2) 作为pH调节剂：减少解冻后的流滴损失，减少烧煮时的重量损失和纤维韧化；
(3) 作为抗氧化剂：在加工和贮存过程中，有效抑制脂肪的氧化，延长海产品的货架期；
(4 ) 作为保鲜剂：保持海产品的天然色泽和风味；
(5) 作为抗冻剂：与糖类协同作用,有效防止鱼糜制品在温度过低环境下导致的蛋白质变性。
3.4 复合磷酸盐在乳制品中的应用
复合磷酸盐在乳制品中主要起到稳定性和乳化性，其具体作用有：
(1) 作为缓冲剂:缓冲作用，稳定pH作用；
(2) 作为稳定剂:与金属离子相结合，使得在升温和保存过程中减少蛋白质凝聚沉淀现象，提升乳制品的耐热性和保存稳定性；
(3) 作为乳化剂：与蛋白质相互作用，分散食品配料，稳定乳化体系，有效防止蛋白质、脂肪和水分离；
(4) 作为营养强化剂：强化营养，提高性能；
(5) 作为pH调节剂：调整组织状态，改善口感；
(6) 作为保鲜剂：延缓乳糖凝结现象的发生，延长食品保质期。
3.5 复合磷酸盐在其他方面的应用
除了上述一些常见的应用领域之外，复合磷酸盐还被广泛应用于以下食品加工领域：
(1) 土豆制品：作稳定剂、保色剂，延缓土豆制品的褐变现象;
(2) 白酒：作为护色剂，在白酒中加人0.01 %~0.05 %的Na5 P3 O10 可防止酒产品变色，并赋予白酒醇香口感；
(3) 精制糖：在澄清蔗糖中加人Ca3 (P04 )2 可促使其分子自由流动，防止结块；
(4) 粉状食品:防止结块，提高其自由流动性；
(5) 米制品：提高制品弹性，改善制品口感；
(6) 果汁饮料：可提高出汁率，增加黏度，抑制维生素C的分解,作为稳定剂对果汁饮料的贮存也具有积极作用；
(7) 冰淇淋：作为乳化剂和膨松剂，提高冰淇淋膨胀能力，防止膏体被破坏，同时改善口感增加色泽；
(8) 果蔬罐头：复合磷酸盐中存在的离子，可稳定天然色素，保护食品色泽;
(9) 家禽饲料：Ca3 (PO4 )2 作为动物饲料中磷的主要来源，用作食品添加剂和制酸剂;
(10) 腌制食品：可提高防腐性能，延长食品贮存期、保质期。
4 结论与展望
近年来，随着研究的深人与社会的发展，复合磷酸盐在食品工业中的作用日益凸显。我国对于复合磷酸盐在食品工业中应用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强强联手促进了磷酸盐研发工作的进行，目前不仅在复合磷酸盐品种方向上已接近全球发达国家，在生产技术和产品性能上也取得了突破性进展。由于我国磷酸盐在食品工业中的起步较晚，我国磷酸盐产品仍存在着产品种类少、产品品质低端、资源整合利用率低、企业效益不高等缺点，有必要整合中小型企业，进行产品结构的调整，逐步提高高品质磷酸盐所占的生产比例,大力增加高附加值、高科技含量的磷酸盐及复合磷酸盐产品的研发，以促进我国复合磷酸盐产业在食品工业中的可持续发展和最优化发展。我们既需要开发出磷酸盐的新品种，也需要在磷酸盐的老产品中开发出新用途，同时，我们不能忽视对复合磷酸盐在食品中的安全性研究，需要更进一步掌握各种磷酸盐作为食品添加剂的使用范围和使用量，用更充分的理论和临床数据来证明食品中复合磷酸盐添加量对人体健康的影响，使我国的磷酸盐产业走向国际化、全球化。
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