Применение полифосфатов в пищевых продуктах

Применение полифосфатов в пищевых продуктах 

Основано на материале статьи: Polyphosphate in food systems: Their roles and applications in foods and contribution to sustainable processing practices, Trends in Food Science & Technology, Italy, 2024

  Полифосфаты представляют собой группу соединений, образующихся в результате полимеризации тетраэдрических фосфатных единиц. Существуют различные структурные формы, такие как линейные полифосфаты, циклофосфаты и ультрафосфаты, которые привлекают значительное внимание благодаря своей способности образовывать стабильные комплексы с ионами металлов.

  Эти неорганические фосфатные полимеры играют разнообразную роль, начиная от хранения энергии и регулирования метаболизма до реакции на стресс и выживания микроорганизмов, таких как бактерии и дрожжи. В пищевой промышленности полифосфаты широко используются для повышения качества, сохранности и питательной ценности. Они улучшают водоудерживающую способность, стабилизируют эмульсии и обогащают продукты питания необходимыми минералами. Однако их использование должно быть сбалансированным, чтобы избежать потенциального риска для здоровья, связанного с чрезмерным потреблением фосфатов.

 Пищевая промышленность использует многочисленные преимущества полифосфатов для увеличения срока годности и качества продуктов питания. Например, улучшение влагоудерживающей способности мясных полуфабрикатов за счет полифосфатов приводит к получению более сочных и нежных продуктов. Удержание влаги важно для сохранения качества продукта при хранении и приготовлении, особенно ветчины.

   В частности, полифосфаты способствуют обогащению питательных веществ без ущерба для вкуса и текстуры за счет хелатирования и стабилизации основных минералов, таких как кальций, магний и железо. Такое обогащение способствует повышению биодоступности этих минералов, делая их более пригодными для усвоения организмом. Такое обогащение может помочь решить проблему дефицита питания и улучшить состояние здоровья населения, обеспечивая более эффективное использование этих важнейших питательных веществ в рационе.

 Несмотря на преимущества, чрезмерное использование полифосфатов в пищевых продуктах может увеличить потенциальные проблемы со здоровьем. Повреждения почек, сердечно-сосудистые заболевания и ослабление костей из-за нарушения кальций-фосфатного баланса – вот некоторые из возможных последствий.

 Полифосфаты давно признаны за их ключевую роль в науке о пищевых продуктах, причем не только за их непосредственное применение в консервировании продуктов питания, но и за их значительное влияние на микробные процессы. Эти биологически активные соединения участвуют в сложных биохимических процессах, которые могут влиять на поведение некоторых микроорганизмов в пищевых системах, включая регулирование уровня сульфатов.

  Например, микробный полифосфатный метаболизм позволяет извлекать фосфаты из окружающей среды и играет важную роль в экологической устойчивости.

  Кроме того, полифосфаты могут модулировать активность сульфатвосстанавливающих бактерий, которые используют сульфат в качестве конечного акцептора электронов для производства сероводорода (H₂S), газа, известного своей токсичностью и коррозионной активностью. Регулируя доступность питательных веществ и подавляя активность, полифосфаты помогают снизить риск образования H₂S, тем самым повышая безопасность продуктов питания и способствуя более устойчивому подходу к производству продуктов питания.

Мясные продукты

  Полифосфаты играют важную роль в повышении качества и безопасности мясных продуктов. Было показано, что эти соединения, используемые в сочетании с хлоридом натрия, заметно снижают образование гетероциклических аминов (ГЦА) в процессе приготовления пищи. ГЦА, образующиеся при высоких температурах, являются потенциально канцерогенными и представляют опасность для здоровья при употреблении. Полифосфаты изменяют химическую среду во время приготовления пищи, тем самым уменьшая образование ГЦА и потенциально снижая связанные с этим риски для здоровья. Это снижение достигается в первую очередь за счет изменения pH и ионной силы среды приготовления, что влияет на химические пути, участвующие в образовании гетероциклических аминов (ГЦА).

  Полифосфаты значительно повышают влагоудержание в мясных продуктах, что крайне важно для сохранения их текстуры и сочности. Исследования показывают, что полифосфаты улучшают водоудерживающую способность мясных биточков за счет связывания с молекулами воды. Это взаимодействие предотвращает связывание молекул воды с ионами металлов, что позволяет сохранить желаемую текстуру и сочность мяса. Кроме того, белая эффлоресценция (образование белого порошкообразного осадка на поверхности пищевых продуктов) - распространенная проблема качества при производстве сырокопченых колбас - может быть эффективно решена с помощью полифосфатов. Эти соединения уменьшают образование белого налета, связываясь с двухвалентными катионами, такими как магний и кальций, которые обычно образуют комплексы с лактатом, что приводит к образованию налета. Изменяя процесс кристаллизации, полифосфаты уменьшают видимые дефекты.

  Кроме того, различные методы предварительного посола влияют на распределение соли и воды в мясных продуктах. Различные методы предварительного посола влияют на распределение солей, что сказывается на текстуре и вкусе мясных продуктов. С точки зрения экологичности, использование полифосфатов можно рассматривать как подход «зеленой химии», поскольку он сводит к минимуму необходимость в дополнительных добавках и этапах обработки, тем самым снижая общий экологический след производства мяса. Достижения в разработке пищевых полифосфатов также подчеркивают их биоразлагаемую природу, способствуя более устойчивому развитию пищевой промышленности.

Молочные продукты

  Полифосфаты необходимы в молочных продуктах для стабилизации белков и изменения ионного состава. Гексаметафосфат натрия (Е452) особенно эффективен в этом отношении. Дефосфорилирование казеина снижает вязкость растворов концентрата молочного белка (КМБ). Гексаметафосфат удерживает кальций в концентрате молочного белка, вызывая набухание мицелл и гелеобразование при более высоких концентрациях. Эти результаты подчеркивают  роль фосфатных остатков в поддержании стабильности мицелл и предлагают стратегии контроля вязкости в молочных продуктах.

  Полифосфаты помогают стабилизировать белки, обеспечивая им функциональные свойства традиционных молочных белков, таких как казеин.  Ионная хроматография эффективно анализирует полифосфаты в водных растворах, а ядерно-магнитный резонанс (ЯМР 31Р) позволяет неинвазивно анализировать взаимодействия в молоке и плавленом сыре. Исследование подтвердило роль полифосфатов в солюбилизации казеина и подчеркнуло участие пирофосфатов в белково-кальциевых комплексах при производстве сыра.

  Кроме того, исследование влияние рН (5,2-6,8) на гидролиз полифосфата натрия в различных матрицах и его влияние на структуру сыра. Более низкий pH увеличивал гидролиз полифосфата, причем кальций ускорял этот процесс. Молоко показало более высокую скорость гидролиза, чем казеинат кальция. Более низкий pH привел к образованию зернистого сыра, в то время как более высокий pH привел к более гладкой текстуре, что подчеркивает необходимость точного контроля pH при производстве сыра.

  Понимая влияние рН на гидролиз полифосфатов и структуру сыра, производители могут оптимизировать процессы, чтобы сократить количество отходов и повысить эффективность. Точный контроль pH может привести к улучшению текстуры и качества плавленых сыров, минимизировать потребность в добавках и снизить порчу продукта. Эффективные производственные процессы и высококачественные продукты способствуют более устойчивому развитию молочной промышленности за счет экономии ресурсов и минимизации воздействия на окружающую среду.

Морепродукты

  Полифосфаты одобрены в качестве пищевых добавок, однако их незаявленное использование считается мошенничеством. Они повышают влагоудерживающую способность морепродуктов, предотвращая их изменение. Использование передовых аналитических методов позволило обнаружить полифосфаты в различных морепродуктах, что подчеркивает диапазон их применения и необходимость строгого контроля безопасности пищевых продуктов. Обеспечение точной маркировки и обнаружения поддерживает устойчивую практику, поддерживая доверие потребителей и соблюдение нормативных требований, что важно для долгосрочной жизнеспособности индустрии морепродуктов.

  В другом исследовании, проведенном на кутуме Rutilus frisii (вид рыбы, широко известный как каспийский кутум, обитающий в Каспийском море). Было показано, что обработка полифосфатом может замедлить порчу и сохранить качество во время хранения. Продлевая срок хранения морепродуктов, полифосфаты помогают сократить количество пищевых отходов, способствуя созданию более устойчивых цепочек поставок продовольствия. Такая практика обеспечивает более эффективное использование ресурсов, поддерживая общую устойчивость пищевой промышленности за счет снижения воздействия на окружающую среду, связанного с производством и отходами пищевых продуктов.

  Их точное обнаружение и контролируемое использование обеспечивают качество продукции и соответствие нормам безопасности пищевых продуктов, тем самым сохраняя естественные и желаемые характеристики морепродуктов.

  Полифосфаты являются важными добавками в пищевой промышленности, используемыми для улучшения текстуры, стабильности и удлинения срока годности продуктов. Они также могут использоваться для предотвращения окисления жиров и сохранения свежести продуктов. В целом, полифосфаты играют ключевую роль в производстве качественных пищевых продуктов.