復(fù)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(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北 宜昌 443007；2.功能性磷酸鹽宜昌市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443007）

磷酸鹽是目前世界各國(guó)應(yīng)用最廣泛的食品品質(zhì)改良劑，它具有安全、無(wú)毒的特點(diǎn)，可改善食品品質(zhì)及對(duì)人體有補(bǔ)鐵、補(bǔ)鋅等作用。同時(shí)，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(duì)生命活動(dòng)非常重要的物質(zhì)代謝過程[1]。因而廣泛應(yīng)用于加工型食品各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于食品品質(zhì)改良起著重要作用。現(xiàn)階段，常用的物理混配磷酸鹽是以三聚磷酸鈉為基礎(chǔ)的不同焦、偏磷酸鹽含量的食品添加劑，廣泛應(yīng)用于海產(chǎn)品加工、牛羊肉制品深加工以及米面制品等行業(yè)。如在肉制品領(lǐng)域，焦、聚磷酸鈉鹽能使蛋白質(zhì)分散良好并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使烹飪后的蛋白質(zhì)能凝結(jié)成適度緊密的網(wǎng)絡(luò)，從而提高持水性[2]。在面制品領(lǐng)域[3]，焦、聚磷酸鈉鹽與淀粉的羥基、蛋白質(zhì)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(lǐng)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(duì)副酪蛋白的交聯(lián)作用。但是由于物理混配門檻低，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈，以及存在混配不均勻的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)外公司改變研發(fā)側(cè)重點(diǎn)，通過以磷酸鹽為基礎(chǔ)的復(fù)合新產(chǎn)品研究，開發(fā)出適用于客戶特異性需求的復(fù)合磷酸鹽產(chǎn)品[5]，這些磷酸鹽在傳統(tǒng)磷酸鹽基礎(chǔ)上，產(chǎn)品性能、應(yīng)用范圍和應(yīng)用功效大大增強(qiáng)，產(chǎn)品附加值大幅度提高。

不同的應(yīng)用領(lǐng)域要求復(fù)合磷酸鹽有相對(duì)應(yīng)的保水、乳化等性質(zhì)，而這種特異性的性質(zhì)是由復(fù)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(fù)合磷酸鹽。筆者通過正交試驗(yàn)法，確定了以三聚磷酸鈉為基礎(chǔ)的不同焦磷酸鹽含量復(fù)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(fā)化工集團(tuán)股份有限公司；碳酸鈉，湖北雙環(huán)科技股份有限公司。

1.2 不同工藝條件下復(fù)合磷酸鹽的制備

稱量一定質(zhì)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(diào)節(jié)好水浴溫度，反應(yīng)一定時(shí)間。

反應(yīng)結(jié)束后，將三口燒瓶中溶液轉(zhuǎn)移至瓷坩堝中，將瓷坩堝放進(jìn)馬弗爐內(nèi)，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和升溫速率，進(jìn)行0.5～1.5 h聚合反應(yīng)。最后得到目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)。

制備反應(yīng)如下：

2 結(jié)果與分析

選用L9（36）正交表，考察各因素對(duì)復(fù)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表如表2，數(shù)據(jù)分析表如表3。

表1 因素水平表

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表3 數(shù)據(jù)分析表

由表3可知，E、D對(duì)于pH、表觀密度及焦磷酸鹽含量均主要影響因素，B對(duì)于pH是最主要影響因素，又由于復(fù)合磷酸鹽指標(biāo)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(yōu)條件，后續(xù)通過單因素實(shí)驗(yàn)法確定上述條件的最佳范圍。A對(duì)于焦磷酸鹽含量的影響大于對(duì)pH和表觀密度的影響，故確定A3為較優(yōu)條件。C對(duì)于焦磷酸鹽、表觀密度影響大于pH影響，同時(shí)對(duì)于復(fù)合磷酸鹽，焦磷酸鹽含量指標(biāo)重要性大于表觀密度，故確定C1為較優(yōu)條件。F對(duì)于pH影響大于對(duì)其他指標(biāo)影響，故確定F2為較優(yōu)條件。

3 結(jié)論

影響復(fù)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(yīng)溫度，聚合溫度與焦磷酸鹽含量呈負(fù)相關(guān)，中和料漿K值與焦磷酸鹽含量呈正相關(guān)。

適用于牛羊肉制品指標(biāo)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(fù)合磷酸鹽較優(yōu)制備工藝為：中和反應(yīng)溫度120 ℃，中和反應(yīng)時(shí)間10 min，聚合反應(yīng)時(shí)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。