復合型磷酸鹽食品添加劑的制備工藝研究

◎ 喻勝利，卞春麗，張 蕓，張亞娟，屈 云

（1.湖北興發化工集團股份有限公司，湖北 宜昌 443007；2.功能性磷酸鹽宜昌市重點實驗室，湖北 宜昌 443007）

磷酸鹽是目前世界各國應用最廣泛的食品品質改良劑，它具有安全、無毒的特點，可改善食品品質及對人體有補鐵、補鋅等作用。同時，磷在人體中具有重要的生理功能，它以磷酸根（PO43-）的形式參與許多對生命活動非常重要的物質代謝過程[1]。因而廣泛應用于加工型食品各個領域，對于食品品質改良起著重要作用。現階段，常用的物理混配磷酸鹽是以三聚磷酸鈉為基礎的不同焦、偏磷酸鹽含量的食品添加劑，廣泛應用于海產品加工、牛羊肉制品深加工以及米面制品等行業。如在肉制品領域，焦、聚磷酸鈉鹽能使蛋白質分散良好并形成網狀結構，使烹飪后的蛋白質能凝結成適度緊密的網絡，從而提高持水性[2]。在面制品領域[3]，焦、聚磷酸鈉鹽與淀粉的羥基、蛋白質的氨基或羥基形成氫鍵，從而在面筋蛋白與淀粉之間以及淀粉分子彼此之間起到架橋作用；在乳制品領域[4]，焦、聚磷酸鈉鹽可通過Na+從副酪蛋白中替換Ca2+，并螯合由此游離出的Ca2+以消除其對副酪蛋白的交聯作用。但是由于物理混配門檻低，同質化競爭激烈，以及存在混配不均勻的風險。國外公司改變研發側重點，通過以磷酸鹽為基礎的復合新產品研究，開發出適用于客戶特異性需求的復合磷酸鹽產品[5]，這些磷酸鹽在傳統磷酸鹽基礎上，產品性能、應用范圍和應用功效大大增強，產品附加值大幅度提高。

不同的應用領域要求復合磷酸鹽有相對應的保水、乳化等性質，而這種特異性的性質是由復合磷酸鹽的焦磷酸鹽含量、pH值、表觀密度等共同決定。其中牛羊肉制品需要的是pH在8.5～9.0，焦磷酸鹽含量在20%～25%，表觀密度0.4g/cm3的復合磷酸鹽。筆者通過正交試驗法，確定了以三聚磷酸鈉為基礎的不同焦磷酸鹽含量復合磷酸鹽的影響因素主次。

1 材料與方法

1.1 原料

85%濕法磷酸，湖北興發化工集團股份有限公司；碳酸鈉，湖北雙環科技股份有限公司。

1.2 不同工藝條件下復合磷酸鹽的制備

稱量一定質量的碳酸鈉和85%濕法磷酸加入500 mL三口燒瓶中，加入一定量水配制成K值為2.5～3.5{K=［n（NaH2PO4）+n（Na2HPO4）］/n（NaH2PO4）}、比重為1.2～2.0 g/cm3的溶液，將三口燒瓶放入帶有磁力攪拌的恒溫水浴鍋中，調節好水浴溫度，反應一定時間。

反應結束后，將三口燒瓶中溶液轉移至瓷坩堝中，將瓷坩堝放進馬弗爐內，通過調節反應時間、反應溫度和升溫速率，進行0.5～1.5 h聚合反應。最后得到目標產物進行檢測。

制備反應如下：

2 結果與分析

選用L9（36）正交表，考察各因素對復合磷酸鹽pH、焦磷酸鹽含量、表觀密度的影響。因素水平見表1，實驗數據表如表2，數據分析表如表3。

表1 因素水平表

表2 實驗數據表

表3 數據分析表

由表3可知，E、D對于pH、表觀密度及焦磷酸鹽含量均主要影響因素，B對于pH是最主要影響因素，又由于復合磷酸鹽指標中焦磷酸鹽含量影響大于pH，pH影響大于表觀密度，故確定E3、D1、B1為較優條件，后續通過單因素實驗法確定上述條件的最佳范圍。A對于焦磷酸鹽含量的影響大于對pH和表觀密度的影響，故確定A3為較優條件。C對于焦磷酸鹽、表觀密度影響大于pH影響，同時對于復合磷酸鹽，焦磷酸鹽含量指標重要性大于表觀密度，故確定C1為較優條件。F對于pH影響大于對其他指標影響，故確定F2為較優條件。

3 結論

影響復合磷酸鹽中焦磷酸鹽含量的主要影響因素是中和料漿K值及聚合反應溫度，聚合溫度與焦磷酸鹽含量呈負相關，中和料漿K值與焦磷酸鹽含量呈正相關。

適用于牛羊肉制品指標范圍pH 8.5～9.0，焦磷酸鹽含量在20%～25%，表觀密度0.4 g/cm3的復合磷酸鹽較優制備工藝為：中和反應溫度120 ℃，中和反應時間10 min，聚合反應時間0.5 h，聚合溫度在150 ℃，中和料漿K值3.5，料漿比重在1.6 g/cm3。