Fosforany.

Z punktu widzenia chemicznego fosforany można podzielić na dwie zasadnicze grupy: ortofosforany i wielofosforany. Ortofosforany składają się z jednego atomu fosforu, który trzema wartościowościami jest związany przez tlen z atomami wodoru lub metali. Natomiast wielofosforany są dużą grupą związków pochodnych ortofosforanów, których łańcuchy składają się z dwóch lub więcej atomów fosforu, połączonych mostkami tlenowymi. Są one otrzymywane przez ogrzewanie w kontrolowanych warunkach mieszanin ortofosforanów, w czasie którego ulegają kondensacji tracąc wodę. Związki fosforu o łańcuchu prostym zawierające dwa atomy fosforu zwane sa pirofosforanami, a trzy atomy fosforu - trójfosforany. Pirofosforany i trójfosforany są solami krystalicznymi, natomiast polifosforany są bezpostaciowe (amorficzne) lub mają postać szklistą. Polifosforany stanowią mieszaninę wielofosforanów o różnej długości łańcucha (Rutkowski i Gwiazda 1993 ).
W technologii żywności fosforany pełnią następujące funkcje (Rutkowski
i Gwiazda 1993):
• stabilizacja pH,
• regulujacja kwasowości,
• kompleksowanie jonów metali (sekwestacja),
• przeciwutleniająca,
• emulgująca,
• dyspergująca,
• zwiększająca uwodnienie białek,
• zabezpieczająca przed zbrylaniem,
• ograniczająca rozwój niektórych drobnoustrojów,
• wzbogacająca żywność w składniki mineralne.

Dzięki zdolności do pochłaniania wody, jako czynniki przeciwdziałające, zbrylaniu się proszków wykorzystuje się fosforany trójwapniowe (Schnie 1994).
Fosforany tworzą kompleksy z jonami metali, dzięki czemu następuje inaktywacja ich działania katalitycznego w procesie utleniania. Metale ciężkie Fe i Cu są najlepiej kompleksowane przez pirofosforany, podczas gdy Ca i Mg przez długołańcuchowe polifosforany np. sześciometafosforan sodu. Zdolność sekwestująca fosforanów ulega zmniejszeniu wraz ze wzrostem pH (Rutkowski i Gwiazda 1993).
Fosforany wykazują również zdolność do hamowania, względnie do opóźniania, procesów utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz ograniczają wzrost drobnoustrojów powodujących psucie żywności (Fischer 1988). Stwierdzono, że dodatek fosforu do produktów peklowanych i parzonych wpływa na polepszenie przenoszenia ciepła, co oddziałuje pozytywnie na jakość mikrobiologiczną. Szybciej w ten sposób zostaje osiągnięta w środku bloku wymagana temperatura inaktywacji mikroorganizmów (Weber 1998).
Najlepsze właściwości bufonowania środowiska wykazują orfo- i pirofosforany stabilizując pH w zakresie 5,0 - 7,0. Zdolność bufonująca fosforanów maleje wraz z zwiększaniem długości łańcucha. Dlatego polifosforany wykazują słabe właściwości bufonujące. Efektem tej właściwości fosforanów jest zwiększenie uwodnienia białek i stabilizacja pożądanej barwy mięsa (Rutkowski i Gwiazda 1993).
Istotnym miejscem wykorzystania fosforanów jest przetwórstwo mięsa, w którym stosowane są trzy podstawowe typy polifosforanów zawierające: 6,
12 i 22 reszty fosforanowe (MP03; Rutkowski i Gwiazda 1993). Natomiast według Dudy (1998) w przemyśle mięsnym wykorzystywane są niżej wymienione fosforany, spełniające następujące funkcje:
• ortofosforan jednopotasowy - KH2PO4 - wiązanie wody w wyrobach mięsnych, emulgator, bufor,
• ortofosforan trójpotasowy - K3PO4 - wiązanie wody w wyrobach mięsnych, emulgator, bufor,
• kwaśny ortofosforan sodu - Na2H2P2O7 - emulgator, bufor, sekwestant, zwiększa związanie wody w wyrobach mięsnych,
• pirofosforan czteropotasowy - K4P2O7 - emulgator. zwiększa związanie wody w wyrobach mięsnych,
• trójpolifosforan sodu - Na5P3O10 - emulgator, zwiększa związanie wody w wyrobach mięsnych,
• trójpolifosforan potaśu - K5P3O10 - emulgator, związanie wody w wyrobach mięsnych,
• trójmetafosforan sodowy - (NaPO3)3 - sekwestant, emulgator, zwiększa związanie wody w wyrobach mięsnych;
• czterofosforan sodowy - (NaPO3)4∙4H20 - sekwestant, emulgator, zwiększa związanie wody w wyrobach mięsnych.
Niezwykle ważne jest dobranie odpowiednich fosforanów do rodzaju wytwarzanych przetworów oraz czasu, ilości i metody ich dodawania.
Fosforan, dający dobre efekty w szynce i bekonie, nie gwarantuje dobrych
efektów w konserwach sterylizowanych. a szczególnie w wędlinach i produktach formowanych (Rutkowski i Gwiazda 1993).
Ze względu na wysoką zdolność emulgowania tłuszczu jako dodatki wspomagające kutrowanie stosuje się dwufosforany (piro, di) sodu i potasu (Dąbrowski 1997, ,lankiewicz i Słowiński 1998). Według Rutkowskiego i Gwiazdy (1993) rola fosforynów w przetwórstwie mięsnym sprowadza się do:
• dysocjacji kompleksów aktomiozyny,
• kompfeksowanie dwuwartościowych kationów,
• zwiększanie siły jonowej środowiska,
• kształtowanie pH produktu.
Działanie fosforanów zapobiegające wyciekowi soku mięsnego polega na dysocjacji aktomiozyny, białka mięśniowego, na miozynę i aktynę, odsłonięciu jego wiązań, co wyraża się zwiększonym przyciąganiem jonów i cząstek polarnych (Rutkowski i Gwiazda 1993).
Według Gwiazdy i Rutkowskiego (1993) innym czynnikiem, który może wpłynąć na obniżenie ilości wycieku powstałego podczas obróbki cieplnej, jest
odsunięcie pH od punktu izoelektrycznego białek mięśniowych. Dodatek fosforanów powoduje wprawdzie niewielki wzrost pH, gdyż tylko 0 około 0,2 - 0,5 jednostki, lecz jest on wystarczający do obniżenia ilości wycieku termicznego.
Stwierdzono, że fosforany powodują zwiększenie siły jonowej, a także specyficznie wpływają na białka miofibrylarne (Słowiński i Jankiewicz 1995). Fosforany oddziaływają podobnie jak adenozynotrójfosforan (ATP) w organizmie żywym, powodując dysocjację kompleksu aktomiozynowego (Theno i wsp. 1978). Dzięki temu procesowi ułatwione zostaje, podczas produkcji farszów kutrowanych, pęcznienie białek miofibrylarnych oraz ich przejście w stan rozpuszczalny. Daje to w efekcie polepszenie wiązania wody i tłuszczu (Kotter i Fischer 1975, Wierbicki i wsp. 1976, Theno i wsp. 1978, Grabowska i Hamm 1979, Hamm i Egginger 1979, Puolanne i Ruusunen 1980) Duże znaczenie przywiązuje się również konserwującej roli, fosforanów (Rutkowski i Gwiazda 1993). Wykazują one zdolność do hamowania względnie opóźniania, procesów utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz ograniczają wzrost drobnoustrojów powodujących psucie żywności (Słowiński i Jankiewicz 1995). Według Rutkowskiego i Gwiazdy (1993) fosforany, a głównie pirofosforany, sekwestując jony żelaza i miedzi chronią w pewnym stopniu mioglobinę przed oksydacja a więc przyczyniają się do utrwalenia czerwonej barwy mięsa świeżego i różowej peklowanego, a w przypadku mięsa drobiowego przeciwdziałają żółknięciu powodowanemu utlenianiem tłuszczu (Dziezak 1990).
Wielofosforany dodawane do solanki powodują zwiękśzenie zdolności wiązania wody przez mięso. Mechanizm ich działania poza wytworzeniem własnej sfery hydratacyjnej jonów może być trojaki. Ich jony mogą się przyłączać do obdarzonych ładunkiem grup bocznych łańcuchów białkowych, zwiększając uwodnienie. Fosforany, będące solami silnych zasad i słabych kwasów, mają w roztworach wodnych odczyn alkaliczny i poprzez alkalizację środowiska również zwiększają uwodnienie białek. Wreszcie fosforany działają podobnie do ATP i ich obecność w mięsie wywołuje dysocjację kompleksu aktomiozynowego na aktynę i miozynę. Skutkiem jest obserwowane rozluźnienie struktury tkankowej i dalsze zwiększenie uwodnienia spowodowane odblokowaniem pewnej liczby aktywnych grup bocznych łańcuchów białkowych (Tyszkiewicz i Tyszkiewicz 1972).