食品中磷酸鹽的分布及使用研究進展

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磷是人體內第二大礦物質元素，以磷酸鹽的形式存在于人體中。有多個不同種類的磷酸鹽，包括正磷酸鹽、焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽及多聚磷酸鹽，大多數磷酸鹽進入人體內時會被分解成正磷酸鹽進入血液。雖然磷是人體必需的營養素，但攝取過量仍可能造成鈣、磷平衡失調，引起腎結石、心血管疾病等問題。

磷酸鹽天然存在于各種食物中，磷酸鹽具有穩定蛋白質和pH值的功能，所以它在肉類及其制品、乳制品、水產品、豆類和堅果中含量很高。此外，磷酸鹽作為添加劑的使用非常普遍，目的是增加其保水性，避免蛋白質變性，降低新鮮度，以及油的氧化。

因為磷酸鹽天然存在于食品中，所以當用作食品添加劑時，它會添加到食品中。一般食物中磷酸鹽含有的天然磷為有機磷，人體吸收率約為10%～30%，但加工食品中，磷酸鹽類添加劑是無機磷，人體吸收率幾乎達到100%。

1 食品中天然存在的磷酸鹽

磷廣泛分布在食品中。動物性食品或植物性食品的細胞中都富含磷，動物的乳汁中也含有磷，瘦肉、蛋類以及動物的肝臟和腎臟中水平較高。結合磷酸鹽和游離磷酸鹽的組合是食品中磷酸鹽兩種主要形式，這兩種磷酸鹽的和稱為總磷。糧食谷物中存在的磷為植酸磷，不經過加工處理吸收速率會很低。結合磷酸鹽的含量與肉類中蛋白質含量有關，因此變化不大，食品中總磷的變化受游離磷酸鹽影響。動物性食品磷酸鹽本底含量與種類、飼料中磷的含量和養殖環境等因素有關。影響植物性食品中磷酸鹽含量的因素主要有生長環境和肥料的應用。目前，對許多食品中天然磷酸鹽含量的研究尚不詳細。

一般而言，魚類天然磷含量可達0.6%，蝦類或乳制品可達0.15%～3.5%，堅果類亦可達0.4%以上[1]。臧明伍[2](2012)等運用比色法對121個副產品和1 353個生肉樣品中的磷酸鹽本底含量進行了測定，結果表明：副產品中生豬肝中的磷酸鹽含量最高，達到10.97g/kg，生豬肺、腸中磷酸鹽含量最低，只有4.88g/kg；原料肉中磷酸鹽天然本底含量在1.49～16.5g/kg之間，其中生豬肉中磷酸鹽含量最高，達到16.5g/kg，其次為鴨肉，生羊肉中含量最低(5.40g/kg)。張迎陽[3](2006)等對牛肉和豬肉中磷酸鹽本底含量進行了調查研究，結果發現，肉中磷酸鹽的本底含量超出了之前報道的肉中磷酸鹽本底值，分析原因可能是與飼養方法改良或者動物飼料中磷含量較高有關。張儉波[4](2008)等對產自我國14個省、市、自治區的牛、豬、雞類生鮮肉及肉制品中磷酸鹽含量進行了分析，結果顯示磷酸鹽本底含量生鮮牛肉為4.61g/kg、生鮮雞肉4.90g/kg、生鮮豬肉最高達到5.12g/kg，熟肉制品5.09g/kg。

2 磷酸鹽的特性及其作用

磷酸鹽是最廣泛使用的食品質量改良劑之一，根據美國食品化學藥典，磷酸鹽在食品工業中，按功能可分為15類。具體而言，食品加工中使用的磷酸鹽有以下六個主要功能。

(1)螯合作用。磷酸鹽可螯合鈣、鐵、鎂、銅等離子，并與其形成可溶性絡合物，抑制金屬陽離子引起的催化、變色、氧化等反應，也可以阻止維生素C的分解和脂肪的氧化，防止肉類和魚類的腐敗變質，保持色澤，延長食品的保質期。

(2)緩沖作用。磷酸鹽的pH值從中弱酸性(pH=4)到強堿性(pH=12)，當不同的磷酸鹽以不同的比例復合時，可以得到pH值在4.5～11.7之間不同水平的緩沖劑。在大多數食品的pH值范圍內(3.5～7.5),磷酸鹽均可作為高效的pH穩定劑和pH調節劑，使食物味道更加鮮美。其中正磷酸鹽具有最強的緩沖作用，可改善食品的風味并抑制pH值的變化。

(3)乳化、分散作用。磷酸鹽可以阻止蛋白質和脂肪分離，改善混合物的組織結構，增加附著力，使加工后的食品變得柔軟多汁。

(4)蛋白質持水作用。聚磷酸鹽具有高度親水性，可作為水分保持劑，穩定食品中的水分。聚磷酸鹽持水性能與其類型、添加量、離子強度、食品pH值等因素有很大的關系。對加工肉制品和海產品而言，保水能力最好的是焦磷酸鹽，其次是三聚磷酸鹽，多聚磷酸鹽的持水能力會隨著鏈長的增加而降低。

(5)陰離子效應。磷酸根離子是磷酸鹽中的陰離子，它可以在酪蛋白復合物上結合鈣，也可以參與構成蛋白質分子間的離子橋，因而，既具有極強的膠溶、分散和乳化作用，又可以防止凝膠的形成。

(6)營養強化作用。磷酸鈣鹽、磷酸鎂鹽、磷酸鐵鹽、磷酸鋅鹽和磷酸錳鹽經常被用作微量礦物元素的營養增強劑。

3 磷酸鹽在肉制品中的應用

動物肉是動物的肌肉組織，它是由肌動球蛋白組成的纖維組織。肌動球蛋白是由肌球蛋白和肌動蛋白組成，在總蛋白質中，肌球蛋白約占38%，肌動蛋白約占13%，在pH值達到4.7處有一等電點。動物死亡后，新陳代謝立刻停止，肌肉的pH值會很快從4.7增加到5.4～5.8。而pH值為5.5左右時，其持水性最低。增加或降低其pH值都能提高動物肉的保水性。加入三聚磷酸鈉、磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉或磷酸三鈉均可使肉的pH值提高，從而改善保水性。

肌肉蛋白是一種負電荷蛋白質，對鎂離子和鈣離子具有非常強的親和力。聚磷酸鹽可與球蛋白中結合的鎂離子和鈣離子螯合，肌肉蛋白質的網狀結構被破壞后，包在網狀結構中能與水結合的極性基團被釋放，因此其保水性能可得到改善。聚磷酸鹽的添加增加了肉類蛋白質的離子強度，從而使肌球蛋白的溶解性增加而成溶解狀態，并增加肉的保水性。聚磷酸鹽具有解離作用，促進蛋白質中的肌動球蛋白轉化為肌球蛋白和肌動蛋白，肌球蛋白能增加其保水性。

肉制品研究開發的重要課題之一是如何合理地使用磷酸鹽及其他添加劑，最大限度地提高肉制品的持水性和粘結性、減少肉制品的烹飪損失，同時不影響肉制品的風味。在實際應用中，應根據肉制品的原料類型、生產技術和質地要求，結合不同磷酸鹽的特性，選擇適宜的磷酸鹽種類及添加量[6]。

對于火腿腸類、香腸類等肉制品，通常使用焦磷酸鹽和中等鏈長的多磷酸鹽，在斬拌工序中以干粉形式加入。所用復合磷酸鹽的pH值一般在7左右，有時也使用pH>9的復合磷酸鹽。混合磷酸鹽的添加量一般為0.1%～0.4%，在使用時應嚴格控制添加量。若添加量過高，會損害肉本來的風味，并且因pH值上升而影響肉制品的色澤[7]。

磷酸鹽通過增加蛋白質持水性、嫩化肌肉、增強離子強度和pH值以及螯合金屬離子來提高肉制品成品的質量。然而，當磷酸鹽的使用量超過0.4%時，會出現令人不愉快的肥皂味或金屬澀味，過量使用會導致肉制品組織結構粗糙，風味和口感變差。磷酸鹽在調節肉制品pH值時，會影響其色澤，出現色澤發暗等不良現象。向肉制品中加入過量的磷酸鹽可能導致因其沉淀作用而在肉制品的表面或切面處出現透明或者半透明的晶體。因此，在肉制品中添加過量的磷酸鹽，會對肉制品的品質產生負面影響。另外過多的磷酸鹽還會對人體健康造成危害并對人體造成不良反應[8]。

4 磷酸鹽在水產品中的應用

磷酸鹽的抗氧化作用可以防止凍蝦頭部發黑脫落，減緩魚、蝦、蟹產品及其制品的變質，保持水產品原有的風味和營養。磷酸鹽的保水特性能有效地提高水產品的保水能力，減少加工過程中的解凍損失，使水產制品的口感鮮嫩多汁。復合磷酸鹽(三聚磷酸鈉和焦磷酸鈉的等量混合物)，作為冷凍保護劑，可有效防止魚糜制品蛋白質的凍結變性，增強魚糜制品的彈性。一般冷凍魚糜中添加的復合磷酸鹽添加量為魚糜的0.1%～0.3%。

在加工魚、蝦、貝類等冷凍海產品時，通常將產品浸入3%～10%復合磷酸鹽溶液中進行處理，同時溫度保持在10℃以下，浸泡溶液濃度及浸泡時間根據魚、蝦、貝類海產品的捕撈時間、種類和大小來決定。選擇浸泡用的復合磷酸鹽時應考慮如下因素：(1)在冰水中溶解性好；(2)在冰水中能迅速溶解；(3)能有效提高海產品的持水能力；(4)在冰水中的穩定性好。

在磷酸鹽對熟蝦仁的處理中，磷酸鹽的處理會通過減少剪切力來促進蝦的切削加工，但過度使用會導致產品形成不良的半透明和粘性結構。由于蛋白質變性和蝦青素的釋放，蝦在處理過程中會變為紅色或橙色。甲殼類動物肉pH值必須小于7.85，磷酸鹽處理會升高pH值，這會導致其貯藏期縮短并觀察到半透明、皂狀外觀和脂肪分解等缺陷。肉在面對切割、加熱、研磨和壓榨等施力時保留自身水分的能力稱為持水力(WHC)。較低的WHC會對肉的外觀產生負面影響，影響消費者購買的意愿，而磷酸鹽的添加能提高蝦肉蛋白的持水能力，減少解凍時的汁液流失[9]。

多磷酸鹽在冷凍鱈魚、鰈魚片中應用可起到改善纖維功能和增重保水效果，經試驗如果加工過程中根本不添加多磷酸鹽，則口感組織較硬，纖維較粗，肉汁更少，并且加工過程中的水分損失嚴重。安全的多磷酸鹽添加方案以3%多磷酸鹽+0.5%鹽，浸泡時間為5～30min為佳[10]。

多聚磷酸鹽在我國魚蝦類水產品加工過程中被廣泛用作品質改良劑和保水劑，起到改善口感、保持水分的作用，但在有些水產品中如扇貝的加工過程中嚴禁使用多聚磷酸鹽，在國外，歐盟和捷克共和國嚴格限制進口鱈魚片和人工蟹肉使用多聚磷酸鹽，波蘭也不允許使用[11]。在加工過程中允許使用的情況下，一般冷凍水產品中多聚磷酸鹽的添加量為≤5g/kg。此外，磷酸鹽也可用于魷魚的增白，和EDTA常常被用于罐裝海鮮的加工，與碳水化合物協同作用以防止魚糜蛋白的冷凍變性。這主要是由于其抗凍、鎖水保鮮、與金屬離子螯合作用[12]。

5 磷酸鹽在面制品中的應用

酸性的磷酸鹽(如磷酸氫鈣、酸式焦磷酸鈉)常用作烘焙制品膨松劑中的膨松酸，并與碳酸氫鈉反應，為烘焙過程提供所需的CO2氣體。不同的磷酸鹽具有不同的ROR(生面團反應速率)，并且可以根據所需的焙烤效果(風味、孔隙結構、膨松體積)合理地選擇磷酸鹽。此外磷酸鹽還可作為面團改良劑、面粉調節劑、酵母營養劑及緩沖劑[13]。

磷酸鹽在面條加工中的主要作用是促進面筋網絡結構形成、螯合金屬離子、保持水分及穩定pH值的作用。在面團加工過程中，它一方面螯合水中的金屬離子，改善水的柔軟性，并顯著提高和面效果；另一方面，它強化淀粉與面筋蛋白間的相互作用，增強面團的韌性和彈性，同時，降低了面條烹煮時的淀粉溶解，從而提高了面條的質量。

在冷凍面團中常用的磷酸鹽有三聚磷酸鈉、磷酸氫二鈉、六偏磷酸鈉等。在冷凍面團中，磷酸鹽主要起到絡合金屬離子、調節pH值和水合作用，從而改善冷凍面團的品質特性，并大大提高面團的焙烤質量。目前磷酸鹽在該領域的應用也傾向于在保證產品質量的前提下，加強復配食品添加劑的研發[14]。

6 小結

人們把研究的重點大都放在作為食品添加劑使用的磷酸鹽上，國家標準規定了食品中磷酸鹽的使用，但沒有提及食品原料中天然存在的磷酸鹽含量，食品內天然存在的磷酸鹽也會導致超標的問題，這可能會導致食品安全問題。

因此，在保持食品質量的同時，應盡量減少磷酸鹽的使用量，這就使各種磷酸鹽的搭配使用以及磷酸鹽與其他食品添加劑的聯合使用變得越來越重要，尋找和開發磷酸鹽的替代品也可能是未來研究的主題，比如功能性蛋白質[15]。