Hợp chất polyphosphate sử dụng trong chế biến thực phẩm

Phosphate phối trộn: trong sản phẩm người ta dùng kết hợp nhiều loại polyphosphate kết hợp với nhau để tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng nhất.. Tình hình sử dụng polyphosphate trong chế

Mục Lục

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ POLYPHOSPATE 3

1.1 Khái niệm polyphosphate 3

1.2 Tính chất[2] 4

1.3 Công dụng[3] 5

2 PHÂN LOẠI POLYPHOSPHATE 6

2.1 Phân loại theo công thức cấu tạo 6

2.2 Theo số loại polyphosphat có trong sản phẩm 8

3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA POLYPHOSPHATE 9

3.1 Tình hình sử dụng polyphosphate trong chế biến thực phẩm hiện nay[6] 9

3.2 Polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt 10

3.2.1 Công dụng của polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt 10

3.2.2 Các tiêu chí chọn polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt 11

3.2.3 Một số loại polyphosphate phối trộn dùng trong chế biến thịt 12

3.3 Polyphosphate trong công nghệ chế biến thủy sản 13

3.4 Polyphosphate trong công nghệ sản xuất mì ăn liền 14

3.5 Polyphosphate trong công nghệ sản xuất sữa 15

3.5.1 Đối với công nghệ sản xuất bơ 15

3.5.2 Đối với công nghệ sản xuất kem 16

3.5.3 Đối với công nghệ sản xuất pho-mát 17

4 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG POLYPHOSPHATE TRONG CÁC SẢN PHẨM THỦY HẢI SẢN: [7] 17

4.1 Phạm vi áp dụng 17

4.2 Phương pháp tham chiếu 18

4.3 Nguyên tắc 18

4.4 Phương pháp tiến hành 18

4.4.1 Chuẩn bị mẫu thử 19

4.4.2 Chuẩn bị mẫu trắng 19

4.4.3 Làm sạch dịch chiết 19

4.4.4 Tiến hành phân tích trên máy sắc ký ion 19

4.4.5 Yêu cầu về độ tin cậy của phép phân tích 20

4.5 Tính kết quả 21

5 SO SÁNH POLYPHOSPHATE VỚI CÁC MỘT SỐ CHẤT TƯƠNG TỰ 21

Tài liệu tham khảo 24

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ POLYPHOSPATE

1.1 Khái niệm polyphosphate

Polyphosphate (hay còn gọi là bột Accord) đây là 1 loại phụ gia an toàn và được dùng trong chế biến thực phẩm Ở Việt Nam nó được dùng để thay thế hàn the

Polyphosphate (PolyPs) được hình thành theo chuẩn tiếp chung là M(n+2)PnO(3n+1) Các anion của nó tạo thành một chuỗi mà trong đó mỗi nguyên tử của nguyên tố phosphorus liên kết với phân tử kế cận thông qua hai nguyên tử của nguyên tố oxygen Do đó, polyphosphate tạo thành một cấu trúc không phân nhánh, có thể biểu diễn dưới dạng biểu đồ trong hình dưới đây[1]

Hình: Minh họa cấu trúc của polyphosphate, hai tiểu đơn vị trong cấu trúc

polyphosphate liên kết với nhau bằng nguyên tử của nguyên tố oxygen

Không phải hợp chất polyphosphate nào cũng có thể tồn tại ở dạng tinh thể Lý do mà muối Graham (muối polyphosphate của Natri khi n khoảng 102) không thể kết tinh được là

vì cấu trúc này luôn có sự tồn tại của nhiều chuỗi polyphosphate chỉ khác nhau ở độ dài Hơn nữa, độ dài các chuỗi polyphosphate gần bằng nhau của chúng khiến sự kết tinh cũng khó có thể xảy ra bởi vì sự “kéo dài chuỗi” không thuận lợi về mặt năng lượng do các chuỗi

có thể thay thế lẫn nhau vô trật tự khi quá trình kết tinh hóa xảy ra Ngoài ra, yếu tố ảnh

hưởng đến độ dài tối đa mà các hợp chất polyphosphate có khả năng kết tinh đó là sự tăng phân cực của phân tử

Các polyphosphate thủy phân rất chậm ở pH trung tính và nhiệt độ phòng với thời gian bán hủy của liên kết P-O-P lên tới vài năm

Hình: Mô tả sự thủy phân có qui luật của polyphosphate

Khả năng thủy phân của hai loại hợp chất này sẽ tăng lên khi tăng nhiệt độ, giảm pH hoặc cho thêm các chất keo hay các cation nặng vào dung dịch Các nghiên cứu chỉ ra rằng các hợp chất polyphosphate thủy phân tuân theo quy luật nhiệt động, sản phẩm thường là một phân tử orthophosphate và một cyclicphosphate Vào năm 1958, Van Wazer đã chứng minh được rằng khả năng thủy phân các hợp chất này phụ thuộc vào sự phân cực của dung môi

− Tạo phức với ion kim loại

− Khả năng giữ nước

− Ổn định nhũ tương

− Gây nở

− Dùng làm dung dịch đệm

Các tác dụng xấu của Polyphosphate (nếu sử dụng quá liều lượng):

- Làm cho sản phẩm có cấu trúc như cao su

- Hàm lượng polyphosphates >0.3 gây vị chát

- Làm cho sản phẩm có vị tanh đắng, có cảm giác ngứa lưỡi

- Hàm lượng lớn ảnh hưởng đến sức khoẻ: đau bụng, tiêu chảy

Lều dùng cho phép:

- Chỉ sử dụng 3g/ 1kg thịt

- Ở Việt Nam, theo quyết định số 760-2000-Bộ Thuỷ sản cho phép sử dụng polyphosphate (sodium, potassium) với hàm lượng tối đa cho phép là: 5g/kg

 Một số muối của polyphosphate thường gặp và công dụng của chúng [4] :

polyphosphat

Ammonium Polyphosphates

Điều chỉnh độ axit, bảo quản, tạo xốp, chống đông vón, ổn định màu, chống oxy hóa, tạo phức kim loại, nhủ hóa, điều vị, làm rắn chắc, xử lý bột, làm ẩm, ổn định, làm dày

polyphosphat

Calcium Polyphosphates

Tương tự như Amoni polyohosphate (trừ khả năng nhủ hóa)

polyphosphat

Sodium Polyphosphates

Tương tự như Amoni polyohosphate (trừ khả năng tạo phức kim loại)

polyphosphat

Potassium Polyphosphates 452iii Natri canxi

polyphosphat

Sodium calcium polyphosphates

Nhũ hòa, ổn định, điều chỉnh độ axit, tạo xốp

2 PHÂN LOẠI POLYPHOSPHATE

2.1 Phân loại theo công thức cấu tạo

Công thức phân tử của polyphosphat là M(n+2)PnO(3n+1) (n ≥ 2), Được cấu tạo từ nhiều gốc orthophosphat PO43- (gọi tắt là phosphat) M có thể là hydro hay kim loại kiềm và kiềm

thổ

Diphosphat (n = 2) hay còn gọi là pyrophosphat (E 450), anion diphosphat P2O74- là anion polyphosphat đơn giản nhất, ngoài ra pyrophosphat còn tồn tại dưới dạng các anion

H3P2O4-, H2P2O42- (dạng này hiếm gặp), HP2O43-

Pyrophosphat có khả năng thủy phân tạo thành orthophosphat: sau phản ứng tạo ra ion

H + nên pH của dung dịch giảm Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ thủy phân tăng, trong dung dịch kiềm tốc độ thủy phân chậm hơn nhiều so với môi trường acid Muối Na4P2O7 là muối thủy phân kém nhất nên nó là muối bền nhất

P2O74- + H2O → 2PO43- + 2H+ Ngoài khả năng thủy phân, pyrophosphat còn có khả năng tạo phức với ion kim loại, nên nó có khả năng làm mềm nước cứng

Na4P2O7 + Mg2+ → Na2(MgP2O7) + 2Na+ Triphosphat (n = 3) hay còn gọi là tripolyphosphat (E 451), P3O105- là anion của acid

H5P3O10

Giống như pyrophosphat, tripolyphosphat cũng có khả năng thủy phân tạo thành orthophosphat, diphosphat và ion H+ làm giảm pH dung dịch, tuy nhiên quá trình thủy phân của triphosphat chậm hơn diphosphat

2P3O105- + 2H2O → 3P2O74- + 4H+

P3O105- + 2H2O → 3PO43- + 4H+ Khả năng tạo phức của tripolyphosphat cũng tương tự như pyrophosphat

− n = 4 đến 50: người ta gọi là oligophosphat

− n > 50: gọi là polyphosphat (E 452) Trong đó:

− n vào khoảng 102 và cation là Na+ ta có muối Graham

− n vào khoảng 2×104 và cation là Ca2+ ta có muối Kurrol

Tên gọi Công thức % P 2 O 5 pH trong

2.2 Theo số loại polyphosphat có trong sản phẩm

Phosphate đơn: chỉ dùng duy nhất 1 loại polyphosphat có trong sản phẩm

Phosphate phối trộn: trong sản phẩm người ta dùng kết hợp nhiều loại polyphosphate kết hợp với nhau để tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng nhất Do mỗi loại phosphat có tác dụng, pH, thời gian tác động và khả năng hòa tan khác nhau Người ta thường chia phosphate phối trộn thành 3 loại:

Superbind K70: (E 451, E 452) có dạng bột tinh thể màu trắng pH = 8,8 và P2O5 từ 56 – 58 Superbind K70 có ưu điểm: Tạo nhũ tương đồng nhất có độ kết đính cao, khối nhũ tương bền và chậm khô mặt và tạo độ dai giòn và giảm hao hụt sau khi nấu Thường dùng cho các sản phẩm qua giai đoạn xay nhũ như giò lụa, xúc xích, cá viên, bò viên, heo viên, nem chua…Lượng sử dụng 0.3 - 0.5% (3 – 5 gram/kg sản phẩm) do superbind K70 nhanh chóng kích hoạt protei, tạo độ ổn định cho nhũ tương thịt, tăng tính giòn dai sau khi nấu Superbind P220 (E 451, E 452) có dạng bột tinh thể màu trắng pH = 8,9 và P2O5= 58% Đặc điểm khác biệt của sản phẩm này so với các polyphosphate khác là hòa tan rất nhanh trong nước ở điều kiện lạnh O0C Ưu điểm của superbind P220 là tạo khối sản phẩm đồng nhất, rắn chắc, mọng nước, màu đẹp sau khi nấu Giảm hiện tượng hao hụt trọng lượng sau khi nấu, tăng hiệu suất chế biến.Loại bỏ dùng da làm chất kết dính, tạo cảm quan bề mặt

cắt đẹp hơn Thịt miếng được ướp hoặc tiêm dung dịch này sẽ tạo ra nhanh chóng lớp keo dính protein trên bề mặt thịt giúp tạo khối dăm-bông săn chắc sau khi nấu Lượng sử dụng 0,3 – 0,5% (3 – 5 gram/kg sản phẩm) trên tổng trọng lượng thịt và dung dịch ướp

Superbind P270: Dạng bột mịn trắng đến trắng ngà, có mùi nhẹ đặc trưng Hỗn hợp của

E 450, E 451, E 316, E 621, E 250 và một số hương liệu có hàm lượng P2O5 = 28 - 28.50%

và pH = 8.8 Ưu điểm của superbind P270 là hòa tan rất nhanh trong nước ngay trong điều kiện nước lạnh OºC Tạo khối liên kết rắn chắc của sản phẩm, giảm hao hụt sau khi nấu Màu sản phẩm đẹp, hương vị hấp dẫn Bỏ sử dụng da heo làm chất kết dính qua đó làm tăng tính cảm quan bề mặt lát cắt superbind P270 được dùng trong sản xuất da bao, dăm-bông để tạo liên kết chặt chẽ giữa các miếng thịt với nhau Liều sử dụng: 1,0 - 1,2% (10 - 12g/kg) trên tổng khối lượng thịt nguyên liệu và nước tiêm

Sau đây, chúng tôi xin giới thiệu một số ứng dụng tiêu biểu của polyphosphate trong công nghệ thực phẩm

3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG ĐIỂN HÌNH CỦA POLYPHOSPHATE

3.1 Tình hình sử dụng polyphosphate trong chế biến thực phẩm hiện nay [6]

Do mỗi loại phosphate (orthor, di-, tri-, polyphosphate) có một vài ưu điểm riêng, ví dụ như diphosphate có khả năng hydrat háo tốt hơn so với nhng74 loại phosphate khác nhưng khả năng tạo phúc chilat của nó không nổi trội, khả năng hòa tan trong nước và dung dịch NaCl của nó không cao so với Natri, Kali của các phosphate mạch dài Do đó, khi sử dụng phosphate làm chất phụ gia thực phẩm, các nhà sản xuất không đơn thuần chỉ sử dụng một loại phosphate mà có sự phối trộn của nhiều loại phosphate khác nhau

Ví dụ: công ty Europhos có các sản phẩm Carnal, Abastol, Carfosel – đó là hỗn hợp

muối Kali, natri của di-, tri-phosphate và di-, ployphosphate hoặc đi-, tri- và polyphosphate dùng cho các sản phẩm khác nhau dùng trong chế biến thịt, cá,

Do đó, Polyphosphate là dạng hỗn hợp nhiều loại phosphate được sản xuất thích hợp cho từng ứng dụng

3.2 Polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt

Trong công nghệ chế biến thịt có một phụ gia quan trọng không thể thiếu được đó là polyphosphate Vào thời điểm phát hiện độc tính của hàn the và sau đó là suốt một thời gian dài với nổ lực tẩy chay việc sử dụng hóa chất độc hại này, polyphosphate được coi như loại phụ gia cho phép sử dụng để thay thế hàn the Vì vậy cho nên polyphosphate lúc ấy được gọi

là phụ gia tạo giòn dai Tuy nhiên việc sử dụng polyphosphate mang lại nhiều hiệu quả hơn chúng ta tưởng

3.2.1 Công dụng của polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt

Phosphate có chức năng điều chỉnh pH tác động trực tiếp lên trên đạm protein của thịt gây ra các hiệu quả như sau:

− Ngăn chận quá trình oxid hóa giữ màu tươi của thịt và các sản phẩm thịt chế biến

− Làm giãn các sợi cơ qua đó làm thịt mềm hơn, dẻo hơn

− Tạo ra nhiều đạm protein hòa tan qua đó gia tăng độ kết dính của sản phẩm

− Tăng khả năng giữ nước của thịt

− Gia tăng hương vị thơm ngon tự nhiên của thịt, ngăn ngừa hình thành các mùi vị lạ

do quá trình oxid hóa tạo nên

− Ngăn ngừa vi khuẩn phát triển nên có chức năng kéo dài thời gian bảo quản

Tóm lại phosphate tạo được độ giòn dai của sản phẩm thịt chế biến do làm thịt dẻo hơn, kết dính nhiều hơn và giữ nước tốt hơn Do ngăn chận quá trình oxid hóa làm thịt không bị xuống màu, tăng hương vị tự nhiên và ngăn cản vi khuẩn, nấm mốc phát triển nên phosphate còn có vai trò là chất bảo quản

3.2.2 Các tiêu chí chọn polyphosphate trong công nghệ chế biến thịt

Trong quá trình chế biến thịt cần có một hỗn hợp phosphate có khả năng bổ trợ lẫn nhau trong việc điều chỉnh pH, khả năng hòa tan, thời gian tương tác Hơn nữa chất lượng thịt thường xuyên thay đổi qua các đợt cung cấp hàng, do tuổi của vật nuôi khác nhau, cách nuôi khác nhau, giống loài khác nhau Vì vậy cần thiết phải có một loại phosphate linh hoạt

có khả năng bổ trợ lẫn nhau trong việc điều chỉnh pH, khả năng hòa tan, thời gian tương tác

để tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng nhất và đó là ưu điểm của phosphate phối trộn Các loại Superbind K70 Superbind P220 và Superbind P270 đều thỏa mãn các yêu cầu này

Các tiêu chí dưới đây để chọn được loại phosphate phù hợp:

− Yêu cầu sử dụng: Dùng cho xay nhủ tương tạo giòn dai (như làm giò lụa, nem…) hay dùng cho ướp thịt tạo dẻo tăng độ kết dính Nếu dùng cho ướp thịt sẽ phải cần loại có độ hòa tan cao nhưng lại có tốc độ tương tác với protein chậm Ví dụ Neo FoodTech Co đang chào bán Superbind K70 cho nhóm tạo giòn dai và Superbind P220 cho nhóm tăng kết dính

và tạo dẻo

− Tăng hương vị và màu sắc sản phẩm: có loại phosphate làm tăng hương vị và màu sắc của sản phẩm, có loại tạo mùi lạ, tái màu và có vị chát Ví dụ các dòng sản phẩm phosphate phối trộn mang thương hiệu Superbind đều có chứa một loại phosphate chuyên làm gia tăng hương vị và màu sắc tự nhiên của thịt và đặc biệt không tạo hậu vị chát khó chịu

− Tăng kết cấu của sản phẩm: sản phẩm đạt yêu cầu là phải đạt độ giòn dai và mọng nước, giảm thất thoát trọng lượng sau khi nấu đến mức tối đa của thành phẩm cuối cùng

− Kéo dài thời gian bảo quản: có dòng phosphate có chức năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật ở một mức độ nhất định nào đó Việc sử dụng thử nghiệm một loại sản phẩm phosphate nào đó cần phải lưu ý đặt điểm này

Tóm lại: khi đánh giá toàn bộ chất lượng của một sản phẩm phosphate cần phải dựa

vào 4 tiêu chí trên đây Những sản phẩm rẻ tiền thường thiếu một hay nhiều tiêu chí này

3.2.3 Một số loại polyphosphate phối trộn dùng trong chế biến thịt

Tên

Superbind P220

Tạo độ giòn, dai, tăng khả năng giữ nước, tạo kết

dính

Da bao, jambon,

dai,tăng khả năng giử nước

Giò chả, cá viên, xúc xích,,

Superbind P270

Giữ nước, tạo độ kết dính, tạo mùi vị đặc trưng Jambon, thịt nguội,

Một số sản phẩm từ thịt có dùng polyphosphate:

Chả lụa

Jambon_thịt nguội

Xúc xích

3.3 Polyphosphate trong công nghệ chế biến thủy sản

Các ưu điểm quan trọng của sử dụng phosphate trong công nghệ chế biến thủy sản là:

− Gia tăng khả năng giữ nước của protein cơ bắp hoạt tính actomyosin Giảm tốc độ thoát nước trong quá trình chế biến và giải đông sản phẩm, giữ lại các chất dinh dưỡng tự nhiên, ngăn ngừa sự di chuyển của độ ẩm trong quá trình giải đông, gia nhiệt và bảo quản

Nó làm tăng lượng nước và giảm sự nổi bọt, do đó, giữ độ ẩm tự nhiên của sản phẩm tốt hơn, cải thiện cấu trúc và độ mềm Hơn nữa, nó là tác nhân tạo Chilat tốt với ion Mg2+ và

Ca2+ nếu sử dụng nước cứng chất biến, dẫn đến sự giữ nước tốt hơn

− Kiểm soát giá trị pH cho quá trình giữ nước tối ưu (bởi sự trương của protein) và quá trình tạo màu

− Giảm sự biến chất do oxy hóa trong quá trong quá trình chế biến, giảm các tác nhân gây ra mùi ôi, màu sắc không mong đợi và bảo toàn hương vị, màu sắc và cấu trúc cho sản phẩm

Ngoài ra, phosphate còn có các tác dụng sau:

− Ngăn ngừa sự tạo thành tinh thể cây kim MgNH4PO4 (giống như các miếng thủy tinh trong các sản phẩm hải sản đóng hộp như cá ngừ, cua đóng hộp

− Ngăn ngừa sự làm mềm bề mặt của protein bị biến chất, đặc biệt với cá hồi được lạnh đông trước khi đóng hộp hoặc bảo quản nước đá trong một thời gian dài

− Xử lý phosphate trước khi bóc vỏ tôm sẽ giúp cho việc giữ thịt và vỏ tôm dễ dàng

và do đó lượng thịt sẽ tăng

3.4 Polyphosphate trong công nghệ sản xuất mì ăn liền

Trong sản xuất mì ăn liền, khối bột nhào chỉ cho phép được chứa một lượng nước tối thiểu, bới nếu lượng nước cao thì quá trình chiên và sấy khô sẽ tốn nhiều thời gian, gây lãng phí năng lượng Mặt khác, khối bột nhào phải trơn và dễ cán tạo thành lớp Điều này chỉ đạt khi khối bột có cấu trúc đồng nhất và các nguyên liệu được trộn và thấm ẩm đồng đều Đặc biệt gluten bột mì phải ổn định về độ nở trong một thời gian ngắn để khối bột mì có tính dẻo dai Bên cạnh đó, sợi mì khi nấu không được trương nở quá mức Để đáp ứng các nhu cầu trên, các nhà sản xuất mì ăn liền thường chọn phosphate làm chất phụ gia Phosphate có đặc tính trên là do chúng có khả năng liên kết với nhóm –OH có trong tinh bột cũng như bột mì,