سodium acid pyrophosphate چگونه در صنعت غذا عمل می‌کند؟

سodium acid pyrophosphate (SAPP) چیست و چگونه در غذا استفاده می‌شود؟

ترکیب شیمیایی و ساختار SAPP

پیروفسفات اسید سدیم، که به اختصار SAPP نامیده می‌شود (فرمول شیمیایی Na2H2P2O7)، از فسفات سدیم تولید می‌شود که به روش کنترل‌شده با استفاده از حرارت تجزیه شده است. آنچه این ترکیب را جالب می‌کند، ساختار چهاروجهی آن است که به خوبی در آب حل می‌شود — حدود ۱۲۰ گرم در هر ۱۰۰ میلی‌لیتر آب در دمای حدود ۲۰ درجه سانتی‌گراد. این ماده همچنین به عنوان یک بافر خوب عمل می‌کند و سطح pH را در محدوده ۳٫۵ تا ۴٫۵ در محصولات غذایی مختلف پایدار نگه می‌دارد. زنجیره‌های فسفات در SAPP قادر به اتصال به یون‌های فلزی هستند بدون آنکه پایداری خود را حتی در دمای بالا از دست بدهند، که دلیل مفید بودن آن برای تولیدکنندگان مواد غذایی در محصولاتی مانند نان و سوسیس است که در آن‌ها ثبات در طول فرآوری اهمیت زیادی دارد.

تأییدیه‌های نظارتی و مشخصات مواد غذایی

سازمان غذا و داروی آمریکا (مقررات 21 CFR 182.1087) و سازمان ایمنی مواد غذایی اروپا (EFSA E450(v)) هر دو SAPP درجه خوراکی را به عنوان ماده‌ای ایمن برای مصرف شناسایی کرده‌اند. برای داشتن صلاحیت، این ماده باید حداقل 95٪ خلوص فسفات سدیم پیرو (Na₂H₂P₂O₇) داشته باشد و حاوی بیش از 0.005٪ فلزات سنگین نباشد. ارزیابی‌های اخیر ایمنی در سال 2024 وضعیت GRAS (به طور کلی به عنوان ایمن شناخته شده) این ماده را تأیید کرده‌اند و مجاز به استفاده تا 4,700 قسمت در میلیون در مخلوط‌های نانوایی و 4,000 قسمت در میلیون در محصولات گوشتی مختلف پس از فرآیند شورینگری هستند. بازار SAPP با گواهی مناسب سال گذشته به حدود 260 میلیون دلار رسید، طبق گزارش‌های صنعتی، عمدتاً به این دلیل که تولیدکنندگان امروزه تنوع بالایی را در روش‌های مختلف تولید مواد غذایی از این ماده قدردانی می‌کنند.

کاربردهای رایج در دسته‌های غذایی

SAPP چهار نقش اصلی دارد:

1. پودرهای بیکینگ : اسیدکننده کند واکنش در 30٪ از مخلوط‌های تجاری
2. گوشت‌های فرآوری شده : نگهداری رطوبت در 65٪ محصولات طیور شورینگری شده
3. نوشابه‌های فوری : ثبات دهنده pH که باعث بهبود ریدراتاسیون در 90 درصد از فرمول های آسیایی می شود
4. آنالوگ های پنیر : تغییر دهنده بافت ذوب در لبنیات گیاهی

تجزیه و تحلیل بازار پیش بینی می کند رشد سالانه 2.7٪ تا سال 2031، نشان دهنده عملکرد غیرقابل جایگزینی SAPP با وجود چالش های برچسب تمیز است.

SAPP به عنوان عامل خمیر در محصولات نانوایی

مکانیسم آزاد شدن گاز در پودر نان

پیروفوسفات اسید سدیم (SAPP) به عنوان یک اسید کننده با عمل تاخیر در پودر های پخت و پز عمل می کند و فقط با بیکاربونات سدیم در هنگام گرم شدن بالاتر از 60 ° C (140 ° F) واکنش نشان می دهد. این فعال سازی وابسته به درجه حرارت تضمین می کند که انتشار دی اکسید کربن با انعقادی پروتئین در طول پخت و پز هماهنگ شود، از از دست دادن گاز زودرس جلوگیری می کند و به حداکثر رساندن بهار کوره در کیک و مافن ها.

بهینه سازی تاخیر در عمل در ترک کردن کیک

وقتی دانشمندان مواد غذایی SAPP را با جوش شیرینی که با نشاسته پوشانده شده است مخلوط می‌کنند، در واقع زمان بیشتری برای انجام واکنش‌ها در فاصله ۸ تا ۱۲ دقیقه به خود اختصاص می‌دهند. جادو زمانی رخ می‌دهد که SAPP حدود ۲۵٪ از ترکیبات بیکینگ پودر را تشکیل دهد. این کار چه اثری دارد؟ خب، این کار باعث کاهش حدود ۱۸٪‌ای غلظت خمیر می‌شود. این بدین معناست که هوا به‌صورت یکنواخت‌تری در سراسر مخلوط پخش می‌شود و در نتیجه ساختار داخلی کیک بهبود می‌یابد. از آنجا که واکنش شیمیایی دیرتر رخ می‌دهد، تقریباً ۹۲٪ از دی‌اکسید کربن در حین پخت واقعی کیک در فر تولید می‌شود. در نتیجه، کیک‌های تهیه شده با این روش حدود ۲۲٪ بیشتر از کیک‌هایی که از جایگزین‌های سریع‌العمل‌تر استفاده می‌کنند، بالا می‌آیند. آشپزان این روش را دوست دارند، چون منجر به تولید کیک‌های بزرگ‌تر و نرم‌تری می‌شود بدون آنکه کیفیت آن کم شود.

عملکرد مقایسه‌ای با سایر اسیدکننده‌ها مانند MCP و SAS

اموال	SAPP	MCP	SAS
شروع واکنش	60°C	40°C	80 درجه سانتی گراد
مدت زمان آزادسازی CO₂	۸-۱۲ دقیقه	۲-۴ دقیقه	۱۵-۱۸ دقیقه
PH محصول نهایی	7.2-7.6	6.8-7.0	7.4-7.8
استفاده مناسب	کیک‌های لایه‌ای	کوکی‌ها	خمیر منجمد

مشخصات واکنش متوسط SAPP آن را به انتخابی ایده‌آل برای مخلوط‌های شیرینی‌پزی با قابلیت نگهداری طولانی‌مدت مجهز به سیستم افزایش دهنده زمان‌دار تبدیل کرده است و از تolerance حرارتی بهتری نسبت به فسفات کلسیم تک‌قلمی (MCP) و خنثی‌بودن طعم بهتری نسبت به سولفات آلومینیوم سدیم (SAS) برخوردار است.

کنترل pH و بهبود دهنده‌های خمیر در مواد غذایی فرآوری شده

تثبیت pH برای بهبود بافت و کارایی فرآیند

SAPP به‌عنوان کنترل‌کننده pH در سیستم‌های خمیر عملکرد بسیار خوبی دارد و سطح اسیدیتۀ آن را در حدود ۵٫۲ تا ۵٫۸ نگه می‌دارد. این امر به توسعه مناسب گلوتن و همچنین ژلاستونه شدن صحیح نشاسته کمک می‌کند. وقتی سطح اسیدیتۀ خمیر در این محدوده مناسب باقی بماند، خمیر زیاد چسبنده نمی‌شود اما همچنان هنگام پخت به‌صورت یکنواخت منبسط می‌گردد. این موضوع در محیط‌های کارخانه‌ای اهمیت زیادی دارد، زیرا اگر خمیر خیلی رقیق یا خیلی غلیظ باشد، فرآیند اکسترودینگ به‌طور قابل توجهی کند می‌شود. مزیت دیگر SAPP، تثبیت آنزیم‌ها در طول تولید است. این پایداری به معنای کاهش تغییرات از دسته به دسته است و تولیدکنندگان گزارش داده‌اند که زمان‌های فرآوری حدود ۱۲ تا شاید حتی ۱۵ درصد سریع‌تر می‌شود. بهترین بخش اینجاست که علیرغم این بهره‌وری بالا، محصول نهایی همچنان استحکام ساختاری خود را حفظ می‌کند.

بهبود عملکرد پروتئین و اتصال آب در نودل‌ها و خمیرها

هنگام تهیه نودل‌های قلیایی، افزودن SAPP میزان نگهداری آب توسط گلوتن را در مقایسه با فرمول‌های معمولی فاقد فسفات، حدود ۱۸ تا ۲۲ درصد افزایش می‌دهد. این بدان معناست که نودل‌ها در نهایت سفت‌تر شده و در حین پخت کمتر وزن از دست می‌دهند. اعداد و ارقام به وضوح داستانی را روایت می‌کنند: ضرر پخت به زیر ۸ درصد کاهش می‌یابد، در حالی که بیشتر تولیدکنندگان معمولاً به حدود ۱۲ درصد می‌رسند. آنچه SAPP را واقعاً متمایز می‌کند، توانایی آن در جذب یون‌ها و جلوگیری از تجمع پروتئین‌ها در حین فرآیندهای اختلاط سریع است. این امر به خمیر کمک می‌کند تا در برابر همه این ضربه‌های مکانیکی مقاومت کند و از پراکندگی جلوگیری شود که اهمیت زیادی در خطوط تولید نودل تازه دارد، جایی که زمان بسیار محدودی بین مراحل مختلف وجود دارد. بیشتر کارخانه‌ها نیاز دارند که تمام مراحل ظرف حدود ۹۰ ثانیه انجام شود، بنابراین این خاصیت برای حفظ کیفیت در طول تولید انبوه بسیار حیاتی است.

بهبود بازآب‌زنی و سفتی در سیستم‌های نودل فوری

اُودون‌های فوری که با فناوری SAPP اصلاح شده‌اند، می‌توانند ۴۰ درصد سریع‌تر از نوع معمولی خود آب را جذب کنند و همچنان شکل خود را حفظ کنند و پس از پخت دارای استحکام فشاری بیش از ۸۵ نیوتن بر سانتی‌متر مربع باشند. این اُودون‌ها در آزمون‌های عملکردی حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد به نسخه‌های سنتی حاوی نمک قلیایی برتری دارند. دلیل چیست؟ SAPP در حین فرآیند سرخ کردن، حفره‌های بسیار ریزی در نشاسته ایجاد می‌کند. این امر باعث می‌شود آب به سرعت جذب شود، اما ساختار اُدون در عین حال حفظ شود و از هم پاشیده نشود. هنگامی که در تولید انبوه مورد استفاده قرار گرفت، شرکت‌ها دریافتند که بهترین ترکیب‌های SAPP مصرف روغن را حدود ۹ درصد کاهش می‌دهند. حتی بهتر از آن، تقریباً تمام بaches (مانند ۹۸ عدد از هر ۱۰۰) معیارهای USDA برای سفتی مناسب را برآورده می‌کنند.

کلات‌کردن و نگهداری: جلوگیری از اکسیداسیون و تغییر رنگ

چگونه SAPP یون‌های فلزی را متصل می‌کند تا واکنش‌های فساد را مهار کند

سپ دیگر مانند یک عامل کلات‌کننده عمل می‌کند و به فلزات واسطه مانند آهن و مس متصل می‌شود که در واقع فرآیندهایی مانند اکسیداسیون لیپیدها و فساد آنزیمی را تسریع می‌کنند. وقتی سپ دیگر به این یون‌های فلزی متصل می‌شود، به حفاظت از مواد تشکیل‌دهنده حساس کمک می‌کند تا در محصولاتی با محتوای چربی بالا خیلی سریعتر تجزیه نشوند. فایده واقعی از همین قابلیت اتصال به فلزات ناشی می‌شود، زیرا از فرار شدن رادیکال‌های آزاد جلوگیری می‌کند. و همه ما می‌دانیم چه اتفاقی می‌افتد وقتی رادیکال‌های آزاد کنترل خود را از دست می‌دهند؛ آنها باعث می‌شوند غذا زودتر بوی بد بدهد و مدت زمان تازگی محصولات روی قفسه‌های فروشگاه کاهش یابد.

پیشگیری از فساد اکسیداتیو و تخریب رنگ در چربی‌ها و گوشت

در مورد محصولاتی که دارای محتوای بالای گوشت و چربی هستند، SAPP در برابر لکه‌های ناخوشایند خاکستری که تمایل به ظهور در طول زمان دارند، عمل می‌کند. این کار را با متوقف کردن فرآیند اکسیداسیونی که هنگام واکنش آهن با رنگدانه‌های هم ایجاد می‌شود، انجام می‌دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که وقتی گوشت‌های فرآوری‌شده با حدود ۰٫۳ درصد SAPP تیمار می‌شوند، حتی پس از قرار گرفتن در یخچال به مدت تقریباً یک ماه، همچنان حدود ۸۹ درصد از رنگ اصلی خود را حفظ می‌کنند. فراتر از اینکه فقط ظاهر محصول را جذاب نگه می‌دارد، SAPP نقش مهم دیگری نیز ایفا می‌کند. با پایدار کردن سطح pH و خنثی کردن فلزات، در واقع از تجزیه اسیدهای چرب غیراشباع جلوگیری می‌کند که می‌تواند منجر به ایجاد طعم‌های نامطبوع در محصولات نگهداری‌شده شود.

مطالعه موردی: مهار کریستال‌های استروویت در میگو و سایر صیدهای دریایی کنسرو شده

SAPP با اتصال به یون‌های منیزیم در حین فرآوری حرارتی، از تشکیل کریستال‌های استروویت (فسفات منیزیم آمونیوم) در میگو و سایر صیدهای دریایی بسته‌بندی شده جلوگیری می‌کند. آزمایشی صنعتی در سال 2022 نشان داد که استفاده از 0.1 درصد SAPP در مقایسه با محموله‌های تیمار نشده، موجب کاهش 97 درصدی وقوع استروویت در میگوهای کنسرو شده شد، بدون آنکه بر بافت یا طعم آن تأثیر بگذارد.

کنترل کردن تیرگی آنزیمی در سیب‌زمینی فرآوری شده

با ایجاد کلات با یون‌های مس که برای فعالیت پلی‌فنول اکسیداز (PPO) ضروری هستند، SAPP تیرگی آنزیمی در سیب‌زمینی‌های برش‌داده شده را ظرف 24 ساعت تا 73 درصد کاهش می‌دهد. این اثر به لطف خواص تعدیل‌کننده pH آن تقویت می‌شود که به حفظ سفیدی سیب‌زمینی در طول نگهداری انجمادی کمک می‌کند و عملکرد بهتری نسبت به اسید سیتریک دارد که در غلظت‌های مؤثر ممکن است طعم ترشی ایجاد کند.

نگهداری رطوبت، بافت و چالش‌های برچسب تمیز در گوشت و مواد غذایی منجمد

بهبود آبداری و بازده در گوشت‌های فرآوری شده و شور

SAPP به دلیل افزایش توانایی پروتئین‌ها در اتصال به آب، به حفظ رطوبت در گوشت‌های فرآوری شده کمک می‌کند. این امر عمدتاً از طریق تثبیت سطح pH و تبادل یونی درون ماتریس گوشت رخ می‌دهد. هنگامی که به نتایج عملی نگاه می‌کنیم، محصولات بسته‌بندی شده در خلاء حدود ۳۵٪ کاهش در اتلاف آب (پورج) نسبت به روش‌های معمول نشان می‌دهند. بازده تولید نیز حدود ۶ تا ۸ درصد افزایش می‌یابد. برای تولیدکنندگان فرآورده‌های گوشتی نیمه‌خشک مانند خوشه و انواع مختلف سوسیس و کالباس، این بهبودها تفاوت محسوسی ایجاد می‌کند. در نهایت هیچ‌کس نمی‌خواهد که پس از باز کردن بسته‌بندی، تکه‌های خشکی به دست آید. حفظ بافت آبدار و اطمینان از جداشدن تمیز هر تکه، نقش بزرگی در رضایت مصرف‌کننده و یکنواختی محصول در سرتاسر شارژهای مختلف دارد.

حفظ پایداری رنگ و ماندگاری در محصولات گوشتی منجمد

در مورد محصولات گوشتی منجمد، SAPP بسیار مؤثر است و با اتصال به یون‌های فلزی، اکسیداسیون لیپید را متوقف می‌کند. این امر باعث می‌شود گوشت طی بیش از یک سال نگهداری، تازه و قرمز باقی بماند. مزیت دیگر آن این است که بلورهای نامطلوب یخی که هنگام چرخه‌های مکرر انجماد و ذوب در گوشت تشکیل می‌شوند را کاهش می‌دهد و از تغییر بافت گوشت به حالت نرم و له شده جلوگیری می‌کند. مطالعات انجام شده بر روی محصولات غذایی مختلف نشان می‌دهد که مخلوط‌های فسفات حاوی SAPP به ویژه در محصولاتی مانند همبرگر منجمد و ناگتز مرغ عملکرد خوبی دارند که در آن‌ها ظاهر و یکنواختی بیشترین تأثیر را در رضایت مصرف‌کنندگان دارد.

تعادل بین مزایای عملکردی و تقاضای مصرف‌کنندگان برای کاهش فسفات‌ها

خیلی از مردم هنوز مایل هستند که محصولاتشان برچسب‌های تمیزی داشته باشند و مواد مصنوعی کمی در آنها به کار رفته باشد، حتی اگر مواد مصنوعی عملکرد خوبی داشته باشند. طبق داده‌های IFIC از سال گذشته، حدود دو سوم خریداران اکنون این رویکرد را در پیش گرفته‌اند. برای پاسخگویی به این تقاضا، تولیدکنندگان مواد غذایی شروع به کاهش حدود یک پنجم تا یک سوم محتوای SAPP کرده‌اند، با ترکیب انواع مختلف فسفات‌ها. برخی شرکت‌ها خلاقیت بیشتری نیز به خرج داده‌اند — مانند افزودن عصاره رزماری به عنوان یک آنتی‌اکسیدان طبیعی یا استفاده از الیاف مرکبات برای حفظ رطوبت به شیوه‌ای شبیه به روش‌های سنتی. مشکل چیست؟ این روش‌های جدید معمولاً نیازمند عوامل پایدارکننده اضافی هستند که باعث پیچیدگی بیشتر در فرمول‌بندی می‌شوند و به طور کلی هزینه‌های تولید را برای تولیدکنندگانی که می‌خواهند ضمن پاسخگویی به انتظارات مصرف‌کنندگان، رقابتی بمانند، افزایش می‌دهند.

‫سوالات متداول‬

فرمول شیمیایی سدیم اسید پیروفسفات چیست؟

فرمول شیمیایی سدیم اسید پیروفسفات (SAPP) Na2H2P2O7 است.

چرا SAPP از نظر مصرف ایمن تلقی می‌شود؟

SAPP به دلیل سطح پاکیزه حداقل 95٪ و حداقل حضور فلزات سنگین، توسط FDA و آژانس ایمنی مواد غذایی اروپا به عنوان ایمن برای مصرف شناخته شده است.

چگونه SAPP به عنوان یک عامل تخمیر کار می کند؟

SAPP به عنوان یک اسید کننده با تأخیر در پودر پخت و پز عمل می کند و تضمین می کند که انتشار دی اکسید کربن در طول پخت و پز در دمای بالاتر رخ می دهد که به دستیابی به بافت و ارتفاع مورد نظر کمک می کند.

آیا SAPP می تواند در حفظ محصولات غذایی کمک کند؟

بله، SAPP به عنوان یک عامل کلاسیون عمل می کند و یون های فلزی را که به خراب شدن و اکسید شدن کمک می کنند، متصل می کند و در نتیجه عمر ذخیره سازی محصولات غذایی را افزایش می دهد.

نقش SAPP در محصولات گوشت چیست؟

SAPP به حفظ رطوبت کمک می کند و از اکسیداسیون چربی در گوشت های فرآوری شده جلوگیری می کند، آبمیوه و ثبات رنگ را در طول دوره های نگهداری طولانی مدت حفظ می کند.