11市场展望

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。

磷酸盐在食品中的主要作用

螯合作用

磷酸盐可螯和钙、镁、铁、铜等离子。

2pH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

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。

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。

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

磷酸盐在食品加工中的应用

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。

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。

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。

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。

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。

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。

12添加剂

抗结块剂:磷酸钙3、抗氧化剂:次磷酸钙

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

面团改良剂:磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙

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

硬化剂:磷酸二氢钙

保湿剂:聚偏磷酸钾

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)

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

防腐剂:次磷酸钠

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)。

改良淀粉添加剂:三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。

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

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。

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:

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。

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

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。

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。

13最新动态

磷酸盐矿或在百年内消失将影响世界粮食安全

10年前,加拿大英属哥伦比亚大学市政工程师Don Mavinic致力于去除污水处理厂中的沉积物,当细菌被运用于去除这些污泥的时候,一种被认为是鸟粪石的固定物质会在管道和抽水泵中形成。

Mavinic认识到鸟粪石不仅仅是一种垃圾,它还是磷酸盐、镁、氨盐基的合成物,这些物质是植物生长所必需的营养元素。他发明了一种去除污水处理工程中沉积物的方法,这种沉积物被他以绿色肥料来销售,并且这项技术于2007年在加拿大首先在商业中得以使用。

随后,这项技术被美国 波特兰的一家污水处理厂引进,并于今年正式投入使用。英国的一家污水处理厂也于今年9月份成功地实验了这项技术。这项技术除了去除讨厌的副产物以外,鸟粪石的循环也解决了一个大问题,那就是磷酸盐 矿石逐年减少的局面。

所有的生命形式,都需要磷酸盐。它在RNA、DNA和细胞新陈代谢中扮演重要的角色,包括中国、美国、摩洛哥和其他国家在内,每年都会从地下开采成百万吨的磷酸盐,然后制成肥料,用于农业发展。但是作为非常有限的资源,磷酸盐将在百年之内消失,对于地球上到底还有多少磷酸盐,以及它将在多长时间内消耗殆尽,科学家持有不同的意见。但是他们都认为,磷酸盐的减少是必然的,它将带来未来世界粮食供应的不足。

“我认为,对于许多国家来说,磷酸盐矿石是一种战略性物质,在未来它将变得越来越宝贵。”国际土壤肥料和农业发展中心(IFDC)Steven Van Kau说。一些科学家和工业界人士也普遍认为,国家政治和经济的发展都将建立在磷酸盐矿石的储藏上,整个世界将从一个依赖于油的经济转变为依赖于磷酸盐的经济。

“但是,非常奇怪的是,这样一个重要的物质却很少被人理解,也很少在政治领域内给予讨论。”瑞典斯德哥尔摩环境研究所水资源学家Arno Rosemarin说。虽然世界各国并没有特别关注磷酸盐的缺失,但是联合国将在下个月有关全球食品安全的会议将会讨论这个话题。这表明,磷酸盐的缺失开始引起世界的关注。

只剩几十年吗?

磷酸盐是植物生长所必需的营养物质,它催生了全球内磷酸盐开采的蓬勃发展,美国地质调查局(USGS)预测,大约有620亿吨的磷酸盐储存在地下,这其中有150亿吨可开采。另外一些磷酸盐主要分布于远岸,或者是伴生镉等有毒物质而不易开采。

根据USGS2008年的最新数据,全世界已开采了1.61亿吨磷酸盐,磷矿石专家Stephen Jasinski说,在未来5年内,对肥料的需求将会以每年2.5%~3%的速度增长,如果以此速度持续发展,全世界的磷酸盐矿石产量大约只能持续125年,这是一个相对乐观的时间范围。

另外,国际肥料工业协会(IFA)的成员们也认可这样的数据,该协会生产和国际贸易委员会执行秘书Michel Prud’homme 认为,全球对肥料的需求将以一个相对缓慢的速度增长,而且将在本世纪中叶降下来,这将使磷酸盐矿石储量至少维持另外一个100年。但是其他一些科学家认为,对肥料的需求是快速增长的,这将使得磷酸盐矿石储量在短时间内耗竭。这种快速的需求部分来自于日益增长的全球人口,根据世界粮农组织(FAO)的数据,在2050年全世界人口对粮食的需求至少翻倍。

Rosemarin和其他一些科学家认为,人们不能依赖于这些难以开采的磷酸盐矿石,如果增长速度维持在每年3%,剩余的可开采的清洁的磷酸盐矿石将在50年内开采耗竭。

但是所有的这些预测,都缺乏可靠的数据支持,世界上大部分的磷酸盐开采公司都与肥料公司联合在一起,而磷酸盐矿山又大多被公司或国家所控制,所以很难获得关于磷酸盐储量准确而独立的数据。FAO植物生长和保护分部副部长Eric Kueneman说:“作为一个公共组织,我们并不知道工业界内一些事。为了准确回答磷酸盐什么时候会耗尽,我们确实需要一个预言未来的方法。”

IFA从它的组织成员中获取了有关磷酸盐的储量数据,但是一些学者质疑这些数据的准确性,这些生产者并不愿意提供这些数据,因为这其中涉及许多商业秘密。

没有定论

刚刚在澳大利亚悉尼科技大学完成自己博士论文的Dana Cordell说,政府提供的数据也存在很大的不确定性,如中国和摩洛哥,中国2001年加入世贸组织时,曾报告磷酸盐矿石储量接近80亿吨,而此前这个数据仅为20亿吨。

Cordell和Kueneman 呼吁要对磷酸盐矿石储量数据进行独立收集。Cordell说,磷酸盐不像能源和水资源等都具有自己的组织,目前,还没有一个关于磷酸盐的国际性的独立组织。目前,IFDC正着手开展一项调查,希望就世界磷酸盐矿石储量资源获得更加详实的数据。通过对磷酸盐生产商、学会和其他一些矿石专家发调查表,收集广泛的数据,以了解世界上到底还有多少磷酸盐。作为这个项目的首席科学家,Van Kauwenbergh希望在明年5月份公布第一批数据,如果这项研究能够获得更多发现的话,他们将在未来5年内继续开展研究。

USGS关于磷酸盐储量的数据是目前引用率最高的数据,但是这些数据也存在一些问题,因为这些数据来源于各国政府,而不是生产商,所以这些二手甚至三手信息是不可靠的,它们还会随时间而变化。

也有一些人士认为,没有必要过多地关注磷酸盐储量有多少这个问题。Jasinski说:“我不认为这是一个危机,但确实是一个值得我们关注的事情。”

Prud’homme却对未来充满信心,如果需求增长的话,必然带来价格的上升,这会迫使公司去开采新的、品相低的、远岸等地的矿藏。“我们认为,地球上有足够的储量满足食品和物质需求。”

事实上,人们发现了一些新的磷酸盐矿石储藏地,技术的进展也使得在远岸开采磷酸盐变得可行。但是有些人则认为,这并不能解决长期的问题,因为“我们不可能发现另外一个摩洛哥。”Jasinski说。

公司开发新技术的动力来自于2008年磷酸盐矿石需求的飙升,这个价格曾经一度达到500美元/吨,几乎是2007年平均价格的5倍多。而在过去的5年内,磷酸盐价格基本保持稳定,中国和印度对磷酸盐的肥料需求的增加导致其供应紧张,直接造成磷酸盐矿石价格的上升。

别无选择

如果想要保持可持续发展,那么开采低品相的矿石根本不是解决之道,这不仅是因为开采成本非常昂贵,而且还会污染土壤,如镉就对植物和动物具有较大的毒性。

世界上磷酸盐储藏的不确定性还伴随一个不争的事实,即磷酸盐供给被控制在几个少数国家手里,中国、摩洛哥、美国和俄罗斯共占有世界磷酸盐储量的70%。

其实,对磷酸盐市场的战略性操纵早已显现。2004年3月,美国和摩洛哥签署了一项自由贸易协定,这项协议就包括磷酸盐矿石买卖。2008年摩洛哥向美国出口了价值6500万美元的肥料,尽管美国是世界上最大的磷酸盐矿石储量国之一,但是在过去的25年里,美国的磷酸盐肥料生产显著下降。Rosemarin说,与摩洛哥的交易旨在保护美国未来的肥料和食品供应。

对某些有限的资源如石油来讲,我们可以找到它的替代品,但是目前还没有发现磷酸盐的替代品。目前有可能的途径就是回收和循环使用,如Mavinic的技术。粗略地估算,如果加拿大所有的污水处理厂使用Mavinic的技术的话,生产的肥料足以满足加拿大国内30%的需求。但是这项技术与粪便相比,将会变得更加苍白。因为动物粪便含磷酸盐量大约是人类粪便的5倍。如果能将动物粪便中的磷酸盐提取出来,这将产生巨大的经济和社会效应。

但是,所有这些技术的实现都需要时间,当新的技术得以应用的时候,几十年就已经过去了。这些新技术出现的时候,那时的世界可能已陷入粮食和肥料匮乏的窘境。

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