第8章-水分保持剂化学.ppt

1、第8章 水分保持剂化学,主要内容,水分保持剂的应用与机理,水分保持剂的定义,水分保持剂的分类,如何正确认识水分保持剂,1,2,3,4,水分保持剂的简介,水分保持剂： 在食品加工过程中，加入后可以提高产品的稳定，保持食品内部持水性，改善食品的形态、风味、色泽等的一类物质。多指用于肉禽、 乳类制品和淀粉类食品加工中增强其水分的稳定性和具有较高持水性的磷酸盐类。,丙二醇 聚葡萄糖 麦芽糖醇（液） 山梨糖醇（液）,水分保持剂,水分保持剂的分类,磷酸盐类15种,甘油 乳酸钠 乳酸钾,水分保持剂的分类,磷酸盐类 磷酸、焦磷酸二氢二钠、焦磷酸钠、 磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二铵、 磷酸氢二钾、磷酸氢钙、

2、磷酸三钙、 磷酸三钾、磷酸三钠、六偏磷酸钠 三聚磷酸钠、磷酸二氢钙、磷酸氢二钠,GB2760-2011中的保水剂,a1-添加剂的允许使用品种、使用范围以及最大使用量或残留量发现8个匹配项查看 a2-可在各类食品中按生产需要适量使用的食品添加剂名单发现3个匹配项查看,丙二醇propylene glycolCNS号：18.004INS号：1520功能：稳定剂和凝固剂、抗结剂、消泡剂、乳化剂、水分保持剂、增稠剂食品分类号食品名称最大使用量/(g/kg)备注 聚葡萄糖polydextroseCNS号：20.022INS号：1200功能：增稠剂、膨松剂、水分保持剂、稳定剂 磷酸，焦磷酸二氢二钠，焦磷酸钠

3、，磷酸二氢钙，磷酸二氢钾，磷酸氢二铵，磷酸氢二钾，磷酸氢钙，磷酸三钙，磷酸三钾，磷酸三钠，六偏磷酸钠，三聚磷酸钠，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，聚偏磷酸钾phosphoric acid，disodium dihydrogen pyrophosphate ， tetrasodium pyrophosphate ，calcium dihydrogen phosphate ， potassium dihydrogen phosphate ， diammonium hydrogen phosphate ， dipotassium hydrogen phosphate ，calcium hydrogen ph

4、osphate (dicalcium orthophosphate) ， tricalcium orthophosphate ，tripotassium orthophosphate ，trisodium orthophosphate ，sodium polyphosphate ，sodium tripolyphosphate ，sodium dihydrogen phosphate，sodium phosphatedibasic，potassium polymetaphosphateCNS号：01.106，15.008，15.004 ，15.007，15.010，06.008，15.009，

5、06.006，02.003，01.308，15.001，15.002，15.003，15.005，15.006INS号：338，450i，450iii， 341i，340i，342ii，340ii，341ii，341iii，340iii，339iii，452i，451i，339i，339ii功能：水分保持剂、膨松剂、酸度调节剂、稳定剂、凝固剂、抗结剂,麦芽糖醇和麦芽糖醇液maltitol and maltitol syrupCNS号：19.005INS号：965(i), 965(ii)功能：甜味剂、稳定剂、水分保持剂、乳化剂、膨松剂、增稠剂 乳酸钠sodium lactateCNS号：15.0

6、12INS号：325功能：水分保持剂、酸度调节剂、抗氧化剂、膨松剂、增稠剂、稳定剂 山梨糖醇和山梨糖醇液sorbitol and sorbitol syrupCNS号：19.006INS号：420(i), 420(ii)功能：甜味剂、膨松剂、乳化剂、水分保持剂、稳定剂、增稠剂 焦磷酸一氢三钠Trisodium monohydrogen diphosphateCNS号：INS号：功能：水分保持剂 焦磷酸四钾Tetrapotassium pyrophosphateCNS号：INS号：功能：水分保持剂、膨松剂、酸度调节剂、稳定剂、凝固剂、抗结剂,磷酸盐的保水机理,磷酸盐有很多种形式，但肉中常用磷酸盐

7、的钠盐，如焦磷酸钠、酸性焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等，一般用量在0.3-0.5%之间。磷酸盐按其水解速率分类，它们是动态的，在水溶液中水解成短链磷酸盐，其分子链越短与肉的反应越活跃。将磷酸盐脱水缩合或用钠来取代羟基可制造出多种磷酸盐。短链磷酸盐呈粉状，长链磷酸盐呈晶体状也叫磷酸盐玻璃体。每种磷酸盐均有其独特性质。,理论上，磷酸盐至少在四个领域影响肉制品：提高肉的离子强度；改变肉的pH值；螯合肉中的金属离子；解离肉中的肌动球蛋白。 主要是改善肉制品的二级结构也就是增大了蛋白质之间的距离，以及增强了肉制品的网状结构，使得肉糜间的间距增大，从而增加了水分保持量。,多聚磷酸盐提高保水性的作用机理

8、迄今仍不十分肯定，一般认为是通过以下途径发挥其作用： 1. 提高pH值 成熟肉的pH值 一般在 5.7 左右，接近肉中蛋白的等电点，因此肉的保水性极差。1%的焦磷酸钠溶液pH值为 10.010.2，而 1%的三聚磷酸钠溶液pH值为 9.59.8，1%六偏磷酸钠溶液pH值为 6.46.6。因此磷酸盐可以使原料肉pH值偏离等电点。,2. 增加离子强度，提高蛋白的溶解性 肉的保水性首先取决于肌原纤维蛋白（肌动蛋白、肌球蛋白、肌动球蛋白），其中肌球蛋白占肌原纤维蛋白的 55%，溶解于离子强度为 0.2 以上的盐溶液中；肌动球蛋白则需在离子强度为 0.4 以上的盐溶液中才能溶解。在一定的离子强度范围内，

9、蛋白溶解度和萃取量随离子强度增加而增加。磷酸盐能提供较强离子强度，因此，有利于肌原纤维蛋白的溶出。试验表明不含肌球蛋白的肉糜持水性最差，这表明对持水性影响最大的肌原纤维蛋白是肌球蛋白。,3. 促使肌动球蛋白解离 活体时机体能合成使肌动球蛋白解离的三磷酸腺苷，但活体宰杀后由于三磷酸腺苷水平降低，不能使肌动球蛋白再解离成肌动蛋白和肌球蛋白，使肉的持水性下降。然而，低聚合度的磷酸盐(焦磷酸盐,三聚磷酸盐)具有三磷酸腺苷类似的作用,能使肌动球蛋白解离成肌动蛋白和肌球蛋白,增加了肉的持水性,同时还改善了肉的嫩度。,4. 螯合金属离子 磷酸盐可以与肌肉结构蛋白结合的Ca2+、Mg2+离子结合，肌肉蛋白质的

10、羧基释放出来使蛋白带负电荷,从而增加羧基之间的静电斥力，导致蛋白结构疏松，可以吸收更多量的水分。降低金属离子对鱼糜弹性凝胶形成能的妨碍作用，提高了鱼糜的质量。,因此，加入磷酸盐后，可以提高制品的保水性及成品率。然而磷酸盐提高肉的保水性，改善肉食品质构的能力则取决于所应用的磷酸盐的类型、应用磷酸盐体系的条件和磷酸盐的添加量。,在提高肌肉蛋白保水性及凝胶强度方面的应用影响胸部肌肉蛋白凝胶保水性因素的主次顺序为：焦磷酸钠三聚磷酸钠六偏磷酸钠，影响腿肉蛋白凝胶保水性因素的顺序为：六偏磷酸钠焦磷酸钠三聚磷酸钠。两种肌肉类型影响不同主要是由于肌肉类型不同及磷酸盐作用机理不同所致。试验表明，焦磷酸盐对胸肉的

11、保水性影响显着，其原因是焦磷酸盐提高了PH值，通过水合作用使凝胶保水性提高，同时解离肌动球蛋白为肌球蛋白和肌动蛋白，蛋白质分子结合水分而提高保水性。三聚磷酸盐对腿肉蛋白凝胶保水性影响不明显，此时影响凝胶保水性的是凝胶的结构，凝胶的保水性好说明形成凝胶的网络比较细致，大量的微小孔洞均匀分布在凝胶网络中，借助毛细管力的作用，保持了些水分。,在对肌肉蛋白热诱导凝胶强度方面，磷酸盐却对其凝胶强度有降低作用。国外文献报道，焦磷酸钠会使肌球蛋白变得不稳定，降低凝胶强度，和肌原纤维凝胶相互作用，三聚磷酸钠也会使肌球蛋白变得不稳定，在应用0.3摩尔/升和0.4摩尔/升氯化钠时会提高肌原纤维蛋白的凝胶作用，但在

12、0.6摩尔/升氯化钠时会降低凝胶能力。六偏磷酸钠对肌球蛋白变性没有作用，但它提高凝胶强度。磷酸盐对肌肉蛋白的作用多归结于它们带来的离子强度和pH值的变化。,在提高肉制品嫩度方面的应用,复合磷酸盐显碱性，能够提高肉的pH值，促进钙激活酶对肉的嫩化作用。同时，复合磷酸盐带有较多的负电荷，较低浓度的复合磷酸盐就能够显着提高溶液的离子强度，因而能够螯合金属离子，如镁、锌等，使蛋白质-COO-端暴露，增强了肉的静电斥为，使肉松弛，增加了肉的嫩度。由于肉的嫩度与结缔组织和肌原纤维含量有关，结缔组织中胶原蛋白交联越多，肉的嫩度越差。,加入复合磷酸盐后，能使胶原蛋白溶解度增加，使结缔组织中胶原蛋白的交联减少，

13、改善肉的嫩度。复合磷酸盐还能使肌动球蛋白解离，解除肌肉僵直状态，使肉的嫩度提高。用复合磷酸盐的比例是：三聚磷酸盐：焦磷酸盐：六偏磷酸盐：2:2:1,且其添加量为0.5%时，对牛肉、兔肉的嫩化效果最佳，宜采用注射腌制16小时的方法。,磷酸盐通过改变蛋白质上电荷的电势来提高肉体系的离子强度和使pH值远离肉蛋白的等电点。首先使电荷之间互相排斥，在蛋白质中和蛋白质之间产生更大空间，这个现象称为蛋白质“膨润”。“膨润”使肉组织可包容更多水分，从而提高肉的持水性。另外，使蛋白质上的电荷也发生变化，使蛋白质主链结合更多的水分。在这方面磷酸盐pH值越高功效越大。应用最广泛的是pH值在10.0左右的三聚磷酸钠(

14、STPP)。但使用三聚磷酸钠也有消极影响。我们知道高pH值环境不利于腌肉色的形成。而具有较低pH值的酸性焦磷酸钠(SAPP)会加速发色反应的速度，人们利用各种磷酸盐的特性开发出pH值接近中性的复合磷酸盐，从而在提高产品持水性的同时又改善了颜色。,螯合二价金属离子是磷酸盐的另一个主要作用。二价金属离子是肉中类脂氧化的催化剂，磷酸盐将这些金属离子螯合后，会延缓脂肪的氧化酸败。螯合金属离子也有助于提高肉的持水性，因为金属离子比水更容易与蛋白质结合。金属离子被螯合后，蛋白质便能结合更多水分。在螯合金属离子方面最有效的是长链的六偏磷酸钠(SHMP)，而酸性焦磷酸钠是最差的。,磷酸盐解离肌动球蛋白的机制尚

15、不十分清楚，从理论上讲由于磷酸盐在肉体系中与水接触快速水解，会促使肌动球蛋白解离为肌球蛋白和肌动蛋白，使更多的蛋白质“膨润”从而提高肉的持水性和使肉变嫩。在这方面短链的酸性焦磷酸钠作用最大，而长链的磷酸盐作用最小。,复合磷酸盐,磷酸盐是目前世界各国应用最广泛的食品添加剂，对食品品质的改良起着重要的作用，如对肉制品的保水性、凝胶强度、成品率的作用。在粮油制品中对面条的改良作用，可以制作新型膨松剂，对速冻水饺的影响海产品加工中的应用等。,磷酸盐在肉制品中的应用,在肉制品加工过程中，添加磷酸盐可以提高肉的pH值；螯合肉中的金属离子；增加肉的离子强度；解离肌动球蛋白。 磷酸盐在提高肌肉蛋白保水性及凝胶

16、强度方面也有广泛的应用。磷酸盐对肉蛋白（从肉中提取的蛋白质）的保水性有显着影响。,磷酸盐在肉制品中具有保持肉的持水性、增进结着力等作用。肉在冻结、冷藏、解冻和加热等加工过程中，会失去一定量的水分，而使肉质变硬，并因失水而失去一些可溶性蛋白质等营养成分。当在肉中加入磷酸盐时，则能提高肉的持水能力，使肉在加工过程中仍能保持其水分，使肉的营养成分少损失，也保存了肉质的柔嫩性。,磷酸盐在粮油制品中的应用,磷酸盐对面条的改良作用主要表现在：增加面筋筋力，减少淀粉溶出物；增强面条粘弹性；提高面条表面光洁度。 磷酸盐在速冻馒头生产中的应用，主要特点是改善馒头质地和口感；增加馒头的保水能力，减少馒头在成型、醒

17、发和蒸制后冷却过程中的水分损失；增加馒头膨松度；减少馒头解冻后的开裂；使馒头的气囊更为均匀，质地细腻，味道好。 复合磷酸盐对速冻水饺也有一定的影响。添加磷酸盐可抑制饺子解冻后饺子皮颜色加深。复合磷酸盐应用在海产品加工中，可以有效地解决海产品鲜味及营养成分流失的问题，防止和降低氧化作用；减少肉体变色、变味，使其肌肉组织有更佳的保水力，呈味更好，并在解冻时提高其持水性。建议添加量3-5g/kg 。,复合磷酸盐的使用方法,肉制品中具有的一种磷酸盐分解酶会分解磷酸盐而使其失去作用。因此，在肉制品生产过程中还应特别注意选择适当的工艺过程添加，以避免破坏磷酸盐的作用。一般在肉制品生产加工中，通常选择在腌制

18、以后的轧拌混合时使用效果为最佳；也有采用溶液腌制的方法。同时考虑到过量的磷酸盐添加还会劣化产品的风味和颜色，且不利于人体健康。因此，取复合磷酸盐的用量对鸡肉来说为0.4%,对鱼肉来说为0.5%.肉食品中添加磷酸盐的数量应按国家颁布的标准执行。,具体水分保持剂介绍,六偏磷酸钠 六偏磷酸钠为Na2O/P2O5分子比近1的玻璃状磷酸盐。 过去称为“格兰汉姆”盐。于1832年由格兰汉姆发现。 【分子式】(NaPO3)6 【结构式】 【主要应用】水分保持剂、乳化剂、酸度调节剂 用于肉制品、鱼肉肠、火腿等，能 提高持水性,具体水分保持剂介绍,三聚磷酸钠 【分子式】Na5P3O10 【结构式】 【主要应用】

19、 食品工业中主要用于肉类食品、肉类罐头、 果汁饮料、奶制品、豆乳等作品质改良剂， 个人护理，清洗用品添加剂。,具体水分保持剂介绍,磷酸三钠 【分子式】Na3PO4 【结构式】 【主要应用】 食品中用作水分保持剂、 乳化剂、营养增补剂、 面食碱水剂、稳定剂、 酸度调节剂,具体水分保持剂介绍,聚葡萄糖 是一种具有保健功能性的食品组分，可以补充人体所需的 水溶性膳食纤维。进入人体消化系统后，产生特殊的生理 代谢功能，从而防治便秘，脂肪沉积。,具体水分保持剂介绍,麦芽糖醇（液）是由麦芽糖氢化而得到的糖醇。,具体应用,在功能性食品中的应用 用于糖果、巧克力生产 在果汁饮料中的应用 在冷冻食品中的应用,具

20、体水分保持剂介绍,山梨糖醇 山梨糖和己醛糖的还原产物。广泛存在于藻类 和高等植物中，有甜味，但其甜度仅为蔗糖的 一半。可由葡萄糖还原而制取，在梨、桃、苹 果中广泛分布，含量约为1%2%。其甜度与葡 萄糖相当，但能给人以浓厚感。在体内被缓慢 地吸收利用，但血糖值不增加。其还是比较好 的保湿剂和界面活性剂。,具体水分保持剂介绍,甘油 又称丙三醇，无色澄明黏稠液体，无臭，有暖甜味， 能从空气中吸收潮气. 甘油的用途极为广泛： 包括工业用途、野外用途、食品用途、生理用途、 特殊功效,具体水分保持剂介绍,具体水分保持剂介绍,甘油可作为化妆品：甘油的化学名为甘油丙三醇，有甜味， 为无色透明粘性液体，是化工

21、生产的产品，有良好的吸水 性，常用来做化妆品的添加原料。 1可以美白补水：蜂蜜甘油面膜（美白补水） 2可用于手部滋润 3可以卸妆 4可用做补水面膜 5可用于全身补水滋润 6可去眼周脂肪粒,肉制品,1,乳类制品,2,淀粉类,3,水分保持剂的实际应用,水分保持剂的实际应用,水分保持剂的实际应用,在肉制品中的应用 肉的保水性，又叫持水性，一般是指在加工过程中，肉的水分 及添加到肉中的水分保持能力。肉在冻结、冷藏、解冻、加热 等加工中，会失去一定的水分，不仅使肉的质地变硬，而且会 导致营养成分的损失，保水需要较高的PH值，让水充分进入蛋白质网状结构中，增脆需要合理的水分和致密的结构。鸭肠、毛肚需要分步

22、使用磷酸盐才会达到良好的效果。,肉制品的保水性是肉制品加工生产的关键，其高低 直接关系到肉制品的品质，磷酸盐是水分保持剂的主要部分。 其中常用作肉制品水分保持剂的，包括焦磷酸钠 、磷酸、 磷酸三钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等。通常，磷酸盐应用 于肉制品加工中起到多重功能，除可保持水分以外，还能提 高乳化性等，从而改善肉的品质， 延长保质期。,水分保持剂的实际应用,水分保持剂的实际应用,在乳类制品中的应用 随着人民生活水平的提高，乳类制品的需求量也日益增加。因此生产高品质的乳类制品就成为了当前乳制品企业开拓市场、提高竞争力的关键。磷酸盐在乳类制品的生产中发挥了重要作用水分保持剂、乳化剂、酸度调节剂、稳定和凝固剂等。,水分保持剂的实际应用,在淀粉类食品中的应用 面包、馒头等糕点由于其丰富的营养价值和良好的风味,受到人 们的喜爱。但面包在贮藏、运输、销售过程中，变得坚韧并出 现皱褶，丧失其柔软性，变得无弹性、干燥且易掉屑和香味丧失， 即面包的老化。,面包的老化,淀粉的老化,稀淀粉