هگزامتافسفات سدیم چگونه در صنعت غذا عمل می‌کند؟

مکانیسم‌های عملکردی اصلی هگزامتافسفات سدیم در سیستم‌های غذایی

جذب کردن: اتصال یون‌های فلزی برای جلوگیری از اکسیداسیون و تغییر رنگ

هگزامتافسفات سدیم، یا به اختصار SHMP، به عنوان آنچه که شیمیدان‌ها عامل کلات‌کننده می‌نامند عمل می‌کند. اساساً این ماده به فلزات ناخالص مزاحمی مانند آهن و مس که باعث بروز مشکلات در فرآوری مواد غذایی می‌شوند، متصل می‌شود. این فلزات عامل اصلی پدیده‌هایی مانند تسریع فساد روغن‌ها و قهوه‌ای شدن سریع سیب‌زمینی پس از برش هستند. زمانی که SHMP به این فلزات متصل می‌شود، واکنش زنجیره‌ای آن‌ها را متوقف می‌کند. به همین دلیل است که می‌توان مدت زمان ماندگاری طولانی‌تری را در روغن‌های گیاهی و حفظ بهتر رنگ در تنقلات سیب‌زمینی یا سایر سبزیجات ریشه‌ای مشاهده کرد. برای تولیدکنندگان محصولات کنسرو شده، به ویژه کسانی که با صدف‌ها مانند کلم یا گوشت خرچنگ کار می‌کنند، SHMP نقش تعیین‌کننده‌ای دارد. بدون آن، بسیاری از محصولات طعم نامطبوع فلزی پیدا می‌کنند که هیچ‌کس نمی‌خواهد هنگام باز کردن یک کنسرو که فکر می‌کند تازه است، با آن مواجه شود.

ابمولسیفیکاسیون و تثبیت: بهبود پراکندگی چربی و آب

ماهیت پلی‌آنیونی SHMP به کاهش تنش در مرز مشترک روغن و آب کمک می‌کند و همچنین نیروهای الکترواستاتیکی ایجاد می‌کند که قطرات چربی را از یکدیگر دور نگه می‌دارد. این دو اثر با هم کار می‌کنند تا مواد را به‌طور یکنواخت در محصولاتی مانند گوشت‌های امولسیونی و پخش‌کننده‌های لبنی پخش کنند. همچنین این امر به جلوگیری از جدا شدن آب (سنرژیز) و جلوگیری از تجمع ذرات چربی هنگام گرم شدن کمک می‌کند. برای سازندگان پنیرهای مبتنی بر گیاه، SHMP در واقع پایداری امولسیون را حدود ۲۵ درصد بهتر از گزینه‌های سیترات معمولی افزایش می‌دهد. نتیجه چیست؟ حس دهانی بسیار نرم‌تر و یکنواختی در بافت در سراسر محصول بدون هیچ گونه خشکی یا توده‌های عجیب و غریبی.

بافر کردن pH و نگهداری آب در ماتریس‌های غذایی

هگزامتافسفات سدیم (SHMP) به‌عنوان بافر pH در شرایطی که بین 5.5 تا 7.5 باشد، عملکرد خوبی دارد و به پروتئین‌ها کمک می‌کند تا شکل خود را حفظ کنند و به‌درستی در محلول بمانند. هنگام افزودن به مخلوط خمیر گوشت، SHMP در برابر تجمع طبیعی اسید که در حین نگهداری محصولات رخ می‌دهد مقاومت می‌کند. این ماده در واقع سطح pH را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود الیاف کوچک عضلانی بیش از حد عادی متورم شوند. بر اساس برخی مطالعات اخیر در زمینه علم گوشت، این امر می‌تواند میزان آب‌نگه‌داری محصول را تا حدود 15 تا 20 درصد افزایش دهد. رطوبت اضافی تفاوت چشمگیری در گوشت‌های فرآوری‌شده مانند گوشت گاو دختره و سینه مرغ تزریق‌شده ایجاد می‌کند. یون‌های فسفات موجود در SHMP اساساً مانند آهنرباهای کوچکی برای مولکول‌های آب عمل می‌کنند و آن‌ها را تا زمان پخت درون ماتریس گوشت قفل نگه می‌دارند.

بافت‌دهی: بهبود حس دهانی و یکپارچگی ساختاری در فرآورده‌های لبنی و گوشت

هنگام تهیه سس‌های پنیر فرآوری‌شده، هگزامتافسفات سدیم (SHMP) در پس‌پرده کار می‌کند تا نحوه برهمکنش میسل‌های کازئین را مدیریت کند؛ این امر به جلوگیری از بافت دانه‌دانه‌ای که همه از آن متنفرند کمک می‌کند و باعث نرمی و روانی سس می‌شود. جایگزین‌های گوشت نیز از این ماده بهره می‌برند، زیرا SHMP کنترل بهتری بر پیوند پروتئین‌ها فراهم می‌کند و بافت‌های شبیه به الیاف و حس جویدن لذتبخش مشابه محصولات گوشتی واقعی را ایجاد می‌کند. عملکرد دیگری که دارد، اتصال کلسیم است که مانع تجمع بیش از حد کازئین می‌شود. این خاصیت امکان کاهش حدود ۴۰٪ محتوای چربی را در انواع پخش‌کننده‌های لبنی فراهم کرده، در حالی که همچنان حس غنی و خامه‌ای دهان که مصرف‌کنندگان انتظار دارند، حفظ می‌شود. آزمون‌های اخیر که در اوایل سال ۲۰۲۴ در طول توسعه محصولات لبنی انجام شد، این مزایا را از طریق اندازه‌گیری‌های استاندارد ثبات تأیید کرده‌اند.

کاربردهای کلیدی SHMP در دسته‌های اصلی مواد غذایی

سدیم هگزامتافسفات (SHMP) به عنوان یک ماده چندمنظوره در بخش‌های مختلف غذایی عمل می‌کند و با بهره‌گیری از خواص شیمیایی منحصربه‌فرد خود، کیفیت، یکنواختی و ماندگاری محصولات را بهبود می‌بخشد.

محصولات لبنی: تثبیت پنیر فرآوری‌شده و نوشیدنی‌های مبتنی بر شیر

SHMP با اتصال به یون‌های کلسیم، انعقاد زودهنگام کازئین را مهار می‌کند و بافتی نرم و یکنواخت را در پنیرهای خمیری فرآوری‌شده تضمین می‌کند. به طور مشابه، میسل‌های کازئین را در نوشیدنی‌های شیر UHT تثبیت می‌کند، از رسوب‌گذاری جلوگیری می‌کند و شفافیت ظاهری را در طول عمر مفید حفظ می‌کند.

گوشت و ماهی‌های دریایی: بهبود آبداری و بافت از طریق نگهداری آب

SHMP ظرفیت نگهداری آب در پروتئین‌های عضلانی را تا ۱۵٪ افزایش می‌دهد و منجر به طراوت بیشتر در طیور، سفتی بیشتر در ماهی‌های دریایی و پایداری بهتر در چرخه‌های انجماد-ذوب می‌شود. عمل جذب آن همچنین اکسیداسیون لیپیدها را در محصولات خلاء‌بسته‌شده و شورینه‌شده کاهش می‌دهد و عمر حسی و میکروبیولوژیکی آن‌ها را افزایش می‌دهد.

غذاهای کنسرو شده و نودل: جلوگیری از ژلاسیون و حفظ یکنواختی

با تشکیل کمپلکس با یون‌های فلزی که واکنش اتصال عرضی پکتین یا بازسازی نشاسته را کاتالیز می‌کنند، SHMP از ژلاسیون نامطلوب در سبزیجات کنسرو شده جلوگیری کرده و یکپارچگی نشاسته را در نودل‌های فوری حفظ می‌کند. این امر تضمین می‌کند که ویسکوزیته سس قابل پیش‌بینی بوده و نودل به‌طور بهینه آب‌گیری شود—عاملی حیاتی برای تجربه یکنواخت مصرف‌کننده.

بهینه‌سازی دوز و فرمولاسیون SHMP در تولید مواد غذایی

غلظت‌های مؤثر SHMP در محصولات مختلف و محدودیت‌های نظارتی

غلظت‌های SHMP باید دقیقاً متناسب با هر ماتریس غذایی تنظیم شوند و کاملاً مطابق با حدود نظارتی جهانی باشند. محدوده‌های مؤثر معمول شامل:

• پنیر فرآوری‌شده : 0.3–0.5% (برای جلوگیری از جداشدگی پروتئین در حالی که قابلیت پخش‌پذیری حفظ می‌شود)
• گوشت‌های شور : 0.1–0.3% (برای حفظ رطوبت در چارچوب حدود EFSA و FDA E452i)
• محصولات دریایی (EU) : ≤0.1%
• سبزیجات کنسرو شده (FDA) : ≤0.2%
• نوشیدنی‌های لبنی : ≤0.5%

تجاوز از این حدود خطر عدم انطباق با استانداردهای کُدکس آلیمنتاریوس را به همراه دارد و ممکن است منجر به اقدامات نظارتی شود، همان‌گونه که در سال 2022 در فرمولاسیون سوسیس به دلیل استفاده بیش از حد (>0.4%) اتفاق افتاد.

تعادل‌سازی سطح SHMP برای حفظ ویژگی‌های حسی: طعم، بافت و ظاهر

رسیدن به سطح مناسب دوز، کلید آن است که بین میزان اثربخشی و طعم خوب تعادل برقرار شود. هنگامی که سدیم هگزامتافسفات (SHMP) در فرآورده‌های لبنی از ۰٫۴ درصد فراتر رود، مردم شروع به حس کردن طعم نامطبوع فلزی می‌کنند که هیچ‌کس آن را نمی‌خواهد. اما در مورد نودل‌ها، حدود ۰٫۱۵ تا ۰٫۲۵ درصد به اندازه کافی باعث ایجاد انعطاف لازم می‌شود بدون آنکه نودل‌ها به ماده‌ای چسبناک تبدیل شوند. تولیدکنندگان سوسیس نیز باید به مقادیر مصرفی توجه کنند — هر مقدار بالاتر از ۰٫۳۵ درصد باعث می‌شود گوشت بیشتر شبیه لاستیک باشد تا غذا. استفاده نکردن از مقدار کافی نیز مشکلاتی در زمینه اتلاف رطوبت و فاسد شدن در آینده ایجاد می‌کند. متخصصان صنعت عموماً توصیه می‌کنند که SHMP را به تدریج در حین تشکیل مخلوط امولسیون اضافه کنند. نظارت بر تغییرات ویسکوزیته در حین اختلاط مواد به حفظ یکنواختی کمک می‌کند. و فراموش نکنیم که نمونه‌برداری از طعم‌دهی همچنان ضروری است! هیئت‌های سرپوش‌دار همچنان برای بررسی اینکه میزان آبداری حفظ شده، بافت در دهان مناسب باشد و ظاهر کلی روی بشقاب جذاب باشد، ضروری هستند.

ایمنی، وضعیت مقرراتی و برچسب‌گذاری SHMP در بازارهای جهانی

عنوان E452i و ارزیابی‌های ایمنی توسط FDA و EFSA

هگزامتافسفات سدیم در صنعت غذا با نام کد E452i شناخته می‌شود و مجوز آن توسط نهادهای نظارتی بزرگ جهانی صادر شده است. در ایالات متحده، سازمان FDA آن را در دسته GRAS قرار داده و برای کاربردهای خاصی مانند بهبود اختلاط مواد، کنترل سطح pH و اتصال مواد معدنی — اما فقط در محدوده‌های مشخص‌شده — مجاز دانسته است. سازمان ایمنی مواد غذایی اروپا در سال 2019 بازبینی کاملی انجام داد و ایمنی این ماده را نیز تأیید کرد و حداکثر میزان مصرف روزانه آن را 70 میلی‌گرم در هر کیلوگرم وزن بدن تعیین نمود. هر دو سازمان تأکید دارند که تولیدکنندگان باید به حدود مجاز استفاده به شدت پایبند باشند. به عنوان مثال، در پنیر فرآوری‌شده، مقدار آن حداکثر به 0.5 درصد محدود شده است. این محدودیت به جلوگیری از مشکلات مربوط به بافت و واکنش‌های احتمالی بین مواد معدنی مختلف در محصول کمک می‌کند. در مورد الزامات برچسب‌زنی در سطح جهانی، بیشتر بسته‌بندی‌ها یا از عبارت E452i استفاده می‌کنند یا به سادگی به عنوان پلی‌فسفات سدیم به آن اشاره می‌کنند تا افرادی که باید مصرف فسفات خود را کنترل کنند، بتوانند به راحتی آن را شناسایی کنند. تولیدکنندگان همچنین باید اصول تولید مناسب (GMP) را رعایت کنند و تحلیل‌های دقیق خطر را انجام دهند، به ویژه اگر محصولاتی را به اروپا تحت مقررات (EC) No 1333/2008 صادر کنند یا به کشورهایی صادر کنند که تحت مقررات FDA مندرج در 21 CFR §182 قرار دارند.

سوالات متداول

هگزامتافسفات سدیم (SHMP) چیست و در مواد غذایی چگونه استفاده می‌شود؟

هگزامتافسفات سدیم یا SHMP یک ترکیب شیمیایی است که به عنوان یک عامل جداکننده، عامل کلات کننده، امولسیفایر و بافر pH در محصولات غذایی مختلف استفاده می‌شود. این ماده یون‌های فلزی را به هم متصل می‌کند، امولسیون‌سازی را افزایش می‌دهد، آب را حفظ می‌کند و بافت و پایداری را در غذاهایی مانند پنیر فرآوری شده، سبزیجات کنسرو شده و لبنیات بهبود می‌بخشد.

آیا محدودیت‌های مقرراتی برای استفاده از SHMP در محصولات غذایی وجود دارد؟

بله، استفاده از SHMP تحت نظارت است و باید مطابق با محدودیت‌های مشخصی باشد که بسته به نوع محصول و کشور متفاوت است. به عنوان مثال، پنیر فرآوری‌شده ممکن است حاوی ۰٫۳ تا ۰٫۵ درصد SHMP باشد، در حالی که در ایالات متحده، مقدار آن در سبزیجات کنسرو شده به ≤۰٫۲ درصد محدود می‌شود. تجاوز از این محدودیت‌ها می‌تواند منجر به مشکلات مقرراتی شود.

آیا مصرف SHMP ایمن است؟

مطابق با محدودیت‌های تنظیم‌شده، SHMP توسط سازمان‌هایی مانند FDA و EFSA به عنوان ماده‌ای ایمن شناخته شده است. این سازمان‌ها آن را در دسته مواد «به‌طور کلی به عنوان ایمن شناخته‌شده» (GRAS) قرار داده‌اند و حدود مصرف مشخصی برای جلوگیری از اثرات منفی بر بافت و برهمکنش‌های مواد معدنی در محصولات غذایی تعیین کرده‌اند.

SHMP چگونه بر بافت و طعم غذاها تأثیر می‌گذارد؟

SHMP با پایدار کردن امولسیون‌ها، حفظ رطوبت و جلوگیری از جدا شدن پروتئین‌ها، به بهبود بافت غذا کمک می‌کند. با این حال، استفاده بیش از حد از SHMP می‌تواند منجر به ایجاد طعم‌های نامطبوع، مانند طعم فلزی، به ویژه در محصولات لبنی و گوشتی شود.