复合型磷酸盐食品添加剂的制备工艺研究

◎ 喻胜利，卞春丽，张 芸，张亚娟，屈 云

（1.湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北 宜昌 443007；2.功能性磷酸盐宜昌市重点实验室，湖北 宜昌 443007）

磷酸盐是目前世界各国应用最广泛的食品品质改良剂，它具有安全、无毒的特点，可改善食品品质及对人体有补铁、补锌等作用。同时，磷在人体中具有重要的生理功能，它以磷酸根（PO43-）的形式参与许多对生命活动非常重要的物质代谢过程[1]。因而广泛应用于加工型食品各个领域，对于食品品质改良起着重要作用。现阶段，常用的物理混配磷酸盐是以三聚磷酸钠为基础的不同焦、偏磷酸盐含量的食品添加剂，广泛应用于海产品加工、牛羊肉制品深加工以及米面制品等行业。如在肉制品领域，焦、聚磷酸钠盐能使蛋白质分散良好并形成网状结构，使烹饪后的蛋白质能凝结成适度紧密的网络，从而提高持水性[2]。在面制品领域[3]，焦、聚磷酸钠盐与淀粉的羟基、蛋白质的氨基或羟基形成氢键，从而在面筋蛋白与淀粉之间以及淀粉分子彼此之间起到架桥作用；在乳制品领域[4]，焦、聚磷酸钠盐可通过Na+从副酪蛋白中替换Ca2+，并螯合由此游离出的Ca2+以消除其对副酪蛋白的交联作用。但是由于物理混配门槛低，同质化竞争激烈，以及存在混配不均匀的风险。国外公司改变研发侧重点，通过以磷酸盐为基础的复合新产品研究，开发出适用于客户特异性需求的复合磷酸盐产品[5]，这些磷酸盐在传统磷酸盐基础上，产品性能、应用范围和应用功效大大增强，产品附加值大幅度提高。

不同的应用领域要求复合磷酸盐有相对应的保水、乳化等性质，而这种特异性的性质是由复合磷酸盐的焦磷酸盐含量、pH值、表观密度等共同决定。其中牛羊肉制品需要的是pH在8.5～9.0，焦磷酸盐含量在20%～25%，表观密度0.4g/cm3的复合磷酸盐。笔者通过正交试验法，确定了以三聚磷酸钠为基础的不同焦磷酸盐含量复合磷酸盐的影响因素主次。

1 材料与方法

1.1 原料

85%湿法磷酸，湖北兴发化工集团股份有限公司；碳酸钠，湖北双环科技股份有限公司。

1.2 不同工艺条件下复合磷酸盐的制备

称量一定质量的碳酸钠和85%湿法磷酸加入500 mL三口烧瓶中，加入一定量水配制成K值为2.5～3.5{K=［n（NaH2PO4）+n（Na2HPO4）］/n（NaH2PO4）}、比重为1.2～2.0 g/cm3的溶液，将三口烧瓶放入带有磁力搅拌的恒温水浴锅中，调节好水浴温度，反应一定时间。

反应结束后，将三口烧瓶中溶液转移至瓷坩埚中，将瓷坩埚放进马弗炉内，通过调节反应时间、反应温度和升温速率，进行0.5～1.5 h聚合反应。最后得到目标产物进行检测。

制备反应如下：

2 结果与分析

选用L9（36）正交表，考察各因素对复合磷酸盐pH、焦磷酸盐含量、表观密度的影响。因素水平见表1，实验数据表如表2，数据分析表如表3。

表1 因素水平表

表2 实验数据表

表3 数据分析表

由表3可知，E、D对于pH、表观密度及焦磷酸盐含量均主要影响因素，B对于pH是最主要影响因素，又由于复合磷酸盐指标中焦磷酸盐含量影响大于pH，pH影响大于表观密度，故确定E3、D1、B1为较优条件，后续通过单因素实验法确定上述条件的最佳范围。A对于焦磷酸盐含量的影响大于对pH和表观密度的影响，故确定A3为较优条件。C对于焦磷酸盐、表观密度影响大于pH影响，同时对于复合磷酸盐，焦磷酸盐含量指标重要性大于表观密度，故确定C1为较优条件。F对于pH影响大于对其他指标影响，故确定F2为较优条件。

3 结论

影响复合磷酸盐中焦磷酸盐含量的主要影响因素是中和料浆K值及聚合反应温度，聚合温度与焦磷酸盐含量呈负相关，中和料浆K值与焦磷酸盐含量呈正相关。

适用于牛羊肉制品指标范围pH 8.5～9.0，焦磷酸盐含量在20%～25%，表观密度0.4 g/cm3的复合磷酸盐较优制备工艺为：中和反应温度120 ℃，中和反应时间10 min，聚合反应时间0.5 h，聚合温度在150 ℃，中和料浆K值3.5，料浆比重在1.6 g/cm3。