磷酸盐

 1. 分类
磷酸盐可分为正磷酸盐和缩聚磷酸盐：
正磷酸盐指正磷酸（H3PO4）的各种盐：M3PO4、M2HPO4、MH2PO4(M为一价金属离子)。
正磷酸盐加热脱水缩合形成缩聚磷酸盐,其通式为Mn+2PnO3n+1, 式中M为一价金属离子，n为磷原子数，当n值很大时，缩聚磷酸盐的极限化学式为MnPnO3n。
焦磷酸的各种盐称为焦磷酸盐，M4P2O7 ；
三磷酸的各种盐称为三聚磷酸盐，M5P3O10；
分子含有3个以上的磷原子的缩聚磷酸盐统称为多聚磷酸盐，其分子中含O-P-O键的数目称为多聚磷酸盐的链长。
偏磷酸盐分子式为（MPO3）n,大体可分环状偏磷酸盐、不溶性偏磷酸盐和偏磷酸盐玻璃体（这类物质实际上是链长在10以上的链状多聚磷酸盐及少量的环状偏磷酸盐的混合物）。
2. 常规使用
在食品加工中使用的磷酸盐通常为钠盐、钙盐、钾盐以及作为营养强化剂的铁盐和锌盐，常用的食品级磷酸盐的品种有三十多种，磷酸钠盐是目前国内食品磷酸盐的主要消费种类，随着食品加工技术的发展，磷酸钾盐的消费量也在逐年上升。
为充分发挥各种磷酸盐以及磷酸盐与其他添加剂之间的协同增效作用,满足食品加工技术的发展需求，在实际应用中常常使用各种复配型磷酸盐作为食品配料和功能添加剂，复配型磷酸盐的研究与开发日益成为磷酸盐类食品添加剂开发与应用的发展方向。

五价磷含氧酸的盐类，包括正磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐，通常指正磷酸盐。
正磷酸是三元酸，有三种正磷酸盐：①磷酸二氢盐M^IH₂PO₄,又称一代磷酸盐,都溶于水;②磷酸氢盐M^IHPO₄，又称二代磷酸盐；③正磷酸盐M^I₃PO₄，又称三代磷酸盐。后二者除钠、钾、铵盐外一般不溶于水。M 除为一价金属外，也可以是其他价态的金属，铵、钙的磷酸二氢盐和氢盐都是重要的肥料成分。磷酸二氢钠NaH₂PO₄用于控制溶液的氢离子浓度；磷酸氢二钠 Na₂HPO₄用于水处理，作为多价金属的沉淀剂；磷酸三钠用于制造肥皂和洗涤剂。
焦磷酸是四元酸，有四种焦磷酸盐：其中M₂H₂P₂O₇和M₄P₂O₇型是常见的,M₃HP₂O₇型较少，MH₃P₂O₇型很少。
偏磷酸盐通常是聚成环状的化合物,通式是(MPO₃)_n，常见的有二聚偏磷酸盐（六元环）和四聚偏磷酸盐（八元环），多聚偏磷酸盐不具备确定的晶体结构，又称磷酸盐玻璃体。六偏磷酸钠是最常见的磷酸盐玻璃体，它没有固定的熔点，在水中的溶解度不定，水溶液的pH在5.5～6.4之间,实际是一个具有20～100个PO₃^-单元的长链化合物。链型磷酸盐可做锅炉用水的处理剂、颜料分散剂、泥浆分散剂和金属防腐剂。
磷酸根离子可生成特征的磷钼酸铵黄色沉淀，可用于分析检定（见磷酸）。

磷是人体所必需的重要的矿物质元素，人体摄入磷的主要来源为天然食物或食品磷酸盐添加剂，磷酸盐是几乎所有食物的天然成分之一。由于磷酸盐能改善或赋予食品一系列优异性能，因此早在一百多年前就开始应用于食品加工中，而大量使用则在二十世纪七十年以后。目前，磷酸盐是应用最广泛、用量较大的食品添加剂门类之一，作为重要的食品配料和功能添加剂广泛应用于肉制品、禽肉制品、海产品、水果、蔬菜、乳制品、焙烤制品、饮料、土豆制品、调味料、方便食品等的加工过程中。

一、根据美国食品化学药碘（FCC）磷酸盐在食品工业中的功能可分为15类：
1、酸味剂：磷酸
 2、抗结块剂：磷酸钙
 3、抗氧化剂：次磷酸钙
 4、缓冲剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠
 5、面团改良剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙
 6、乳化剂：磷酸钾、聚偏磷酸钾、焦磷酸钾、磷酸铝钠（碱性）、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、聚磷酸钠（玻璃质）、焦磷酸钠
 7、硬化剂：磷酸二氢钙
 8、保湿剂：聚偏磷酸钾
 9、发酵剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、酸式焦磷酸钠、磷酸铝钠（酸性）
10、营养剂：磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠
11、防腐剂：次磷酸钠。 
12、螯合剂：磷酸二氢钙、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、偏磷酸钠（不溶性），聚磷酸钠（玻璃状）。
13、改良淀粉添加剂：三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。
14、组织改良剂：焦磷酸钾、三聚磷酸钾、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸氢二钠（玻璃质）、三聚磷酸钠。
15、发酵食品：磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾。
由上可看出：磷酸盐在食品加工中的功能主要有两点，一是品质改良剂，二是营养强化剂。
二、 磷酸盐在食品加工工程的作用及机理，国外发表的论著一千余篇，现将其主要作用归纳如下：
1、对金属离子的封闭作用：聚磷酸盐能与溶液 中的金属离子Ca2+ 、Mg2+ 、Cu2+ 、Fe2+ 、等螯合，生成可溶性命攸关螯合物，从而降低硬度 ，防止金属离子Cu2+ 、Fe2+ 等起催化作用，与水和蔬菜、水果果皮中的Cu2+ 螯合，使其很快软化，缩短蒸煮时间和提高果胶等提取率。 特别是水果蔬菜罐头溶液中存在Cu2+ 、Fe2+等离子时，能促进维生素C的分解和色素褪色、变色、可防止肉类、禽类、鱼类腐败，以延长食品储存期限。同时磷酸盐还能阻止罐头中漂白剂过氧化氢的分解，从而提高漂白效果，并能除去金属离子中的臭味。聚磷酸盐可防止防止或延缓不饱和脂肪的氧化。抑制微生物生长，因而起防腐抑菌作用。
2、乳化分散作用：聚磷酸盐具有使水中难溶物质分散或现成稳定悬浮体的
作用于，以防止悬浮液的附着、凝聚，如脂肪及蛋白质的乳化作用等。由于聚磷酸盐能使蛋白质的水溶胶质在脂肪球上现成一种胶膜，从而使脂肪更有效地分散在水中，因此广泛用于淀粉的磷酸化处理，色素的分散，乳化食品（干酪、乳制品、冰淇淋、色拉、调味汁等），以及用作香肠、肉末的分散稳定剂。
3、缓冲作用：无论正磷酸盐或磷酸盐，均为强缓冲剂，可有效的将介质中的液相稳定在一定PH值范围内，因此广泛的用作为食品调节剂，适当选择其Me2O/P2O5之比或聚合度，可在广泛规定的PH范围内起强的缓冲作用，以控制和保持稳定的PH变化范围，可使食品味道更鲜美。
4、蛋白作用：磷酸盐对蛋白质，胶 球蛋白具有增强作用，因此可增加肉制品的水合性和保水性，提高水的浸透性，促进食品的软化和改善食品的质量，保持食品的优良风味，同时磷酸盐在奶制品中能防止牛奶加热时的凝集，防止奶蛋白与脂肪水分的分离。
肉是动物的肌肉组织，它的的由称作肌动球蛋白的蛋白质复合体组成的纤维组织肌动球蛋白是由肌动蛋白和肌球蛋白组成，在总蛋白质中，肌动蛋白约占13%，肌球蛋白约占38%，在PH=4.7处有一等电点。动物一旦死亡，新陈代谢即停止，肌肉的PH很快从4.7增至5.4-5.8。而PH值为5.5左右时，其保水性最低。提高或降低其PH值都可提高其保水性。加入磷酸氢二钠、磷酸三钠、焦磷酸钠或三聚磷酸钠均可使肉的PH值提高，从而提高其保水性。
肌肉蛋白是一种对钙、镁离子亲和力极强的负电荷蛋白质。聚磷盐能与球蛋白中结合的钙、镁离子螯合，肌肉蛋白质的网状结构被破坏，包在结构中的可与水结合的极性基团被释放出来，因此可提高其保水性。
加入聚磷酸盐可增加肉中蛋白质周围的离子强度，从而使肉的肌球蛋白的溶解性增加而成溶状态，使肉的保水性增。
聚磷酸盐可解离，促进蛋白中的肌动球蛋白转化为肌动蛋白和肌球蛋白，而肌球蛋白能增加其保水性。
此外，由于聚磷酸盐对金属离子的吸附和螯合作用，使不溶晶体的晶型改变，使无结晶晶核存在。如在鱼类罐头中加入磷酸铵镁（MgNH4PO4H2O），可防止晶花生成。

磷酸盐在食品加工过程中的应用十分普遍，效果显著，现将典型实例列于下表中：
磷酸盐在食品加工过程中的应用、功效及用量

磷酸盐作为食品添加剂的食用安全性，是人们普遍关注的问题，国外许多科学工作者进行了大量关于磷酸盐毒理学研究之后, 确定食品磷酸盐为列毒安全性高的添加剂, 其主要指标于表1和表2
联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO), 1970年专门委员会的安全评价为,成人每天允许摄入量为1.4—1.5克P2O5, 1973年FAO/WHO公布的有关磷酸盐的12个品种,其添加剂量为每日允许摄入量0—70mg/KG 体重,而1985年食品添加剂专业委员会,研究了饮食中影响磷酸盐毒性反应的各种因素,例如：在饮食中磷的总水平，钙和其它矿物质的存在，取磷酸盐水解成短链取磷酸盐或亚磷酸盐的程度等。为此专家委员会推荐饮食中总磷的无条件接受量为<30毫克/千克体重，有条件接受用量为30—70毫克/千克体重。

   1、概述
磷酸盐在食品中除了作营养强化剂外， 主要是作品质改良剂。通过保水、保湿、粘结、增塑、稠化、增容、改善流变性能和螫和金属离子等作用， 以改进食品的组织结构和口感。
磷酸盐是目前世界各国应用最广泛的食品品质改良剂，越来越多地应用于加工型食品的各个领域，对食品品质的提高和改善起着重要的作用。
 2、磷酸盐在食品中的主要作用
 2．1、螯合作用
磷酸盐可螯和钙、镁、铁、铜等离子。
 2．2 pH值调节、缓冲作用
各种磷酸盐pH 值各不相同，从pH=4到pH=12，各种磷酸盐按一定的比例配合可以得到不同pH 值的缓冲剂， 以满足各类食品的酸度调节和稳定。其中正磷酸盐的缓冲作用最强。
2.3 乳化、分散作用
防止蛋白质、脂肪分离，增加粘接性，改善混合物的组织结构，使食品组织柔软多汁。
2.4 蛋白质持水作用
防止蛋白质变性，磷酸盐在食品组织表面发生增溶作用，加热时形成一层凝结的蛋白质，从而改善水分的保持性。    2.5 阴离子效应
磷酸盐中的阴离子为磷酸根离子，能与副络蛋白复合物上的钙相结合，还能参于构成蛋白质分子间的离子桥， 因而既可防止凝胶形成，又具有极强的分散、胶溶和乳化作用。
3 磷酸盐在食品加工中的应用
3.1 在肉制品中的应用
磷酸盐通过提高肉的离子强度， 改变pH 值。螯和肉中的金属离子解离肉中的肌动球蛋白来提高肉的持水性，保证肉的鲜嫩度及原始风味，抑制肉制品的氧化变质而延长货架期。
3．2 在面制品中的应用
磷酸盐在加工面条和方便面时可增加淀粉的吸水能力，增强面筋蛋白的吸水溶胀能力，从而增加面团的持水性，提高面条的弹性、口感滑爽并有筋道、复水快且耐煮泡。磷酸盐的缓冲性可稳定面团的pH 值，防止色、变质、并改善面条的风味和口感。磷酸盐螯和金属离子的特性使面制品蛋白质形成网状结构，增强面条筋度、提高粘弹性在烘焙食品加工中，磷酸盐最重要的用途是与碱性物质中和反应释放气体而作膨松剂。此外磷酸盐还用作面粉调节剂、面团改良剂、缓冲剂和酵母营养剂。
3.3 在水产品加工中的应用
磷酸盐的抗氧化作用，可防止虾头变黑、脱落、防止鱼丸、虾球、蟹肉的腐败变质，保持水产品的原有风味和营养。磷酸盐的持水特性有效地提高水产品的保水能力，减少加工过程中解冻损失，使水产品的肉汁更丰富，口感鲜嫩。
磷酸盐与碳水化合物混合使用，作为冷冻保护剂，可有效防止鱼糜制品蛋白质的冷冻变性。
3．4 在饮料中的应用磷酸盐应用于果汁饮料。
可使维生素C保持稳定，防止果汁类的氧化，稳定悬浮避免出现沉淀物，防止色调变化和香精氧化腐败。在碳酸饮料中。磷酸盐封锁了水中的金属离子，防止饮料氧化、变败、色变，使产品长期稳定，而且使CO，保持的很好。
3．5 在乳制品加工中的应用
磷酸盐可防止乳脂与水相分离，可使蛋白质变性、增溶，从而防止凝胶的形成。复合磷酸盐在还原奶加工中是最好的酸度调节剂。磷酸盐的分散、乳化作用使其广泛应用于干酪生产，使干酪制品形成均匀、光滑的组织结构。
4 磷酸盐的市场展望
食品磷酸盐安全、无毒。对人体有补钙、补铁、补锌等作用，而且磷酸根是人体合成细胞壁的基础物质。因此磷酸盐在食品加工中的应用越来越广泛，市场需求量越来越大。
目前已开发使用的食品磷酸盐类别有钠盐、钾盐、钙盐及特殊功能的铁盐、锌盐等，应用领域涉及肉制品、面制品、海产品、奶产品、饮料等行业。常用品种有三十多个，复配型磷酸盐品种更为繁多，仅日本市场上就有300余个品种。食品磷酸盐的市场消费量增长很快。

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