Os fosfatos de grau alimentício são usados em várias e diferentes áreas da indústria alimentícia e estão com diferentes características e funções, destacando-se entre eles o Fosfato Monocálcico Monohidratado (MCP), o Pirofosfato de Sódio (SAPP), o Fosfato de Sódio e Alumínio (SALP), o Fosfato Dicálcico Dihidratado (DCPD), o Tripolifosfato de Sódio (STP), o Tripolifosfato de Sódio e Potássio (SKTP), o Pirofosfato Tetrassódico (TSPP) e o Pirofosfato Ácido de Sódio (SAPP).

Os fosfatos desempenham quatro principais funções nos alimentos: controle do pH, o qual pode ser obtido pela seleção ad hoc de um ou mais compostos fosfáticos, desde o mais ácido ao mais alcalino; agente complexante de íons metálicos, pelo uso de compostos complexos como pirofosfatos, tripolifosfatos e haxametafosfatos; agente de dispersão/suspensão, também pelo uso de compostos fosfáticos mais complexos, dando assim uma melhor dispersão em certas preparações alimentícias; e reações mais específicas com as estruturas de certas proteínas naturais, resultando em uma forma de cross-linking (ligações cruzadas) ou estabilização, ajudando certos produtos à base de carnes, peixes ou aves a preservar uma aparência de fresco, seja no armazenamento ou congelamento. Quando atuam como agente complexante, os fosfatos removem traços de ferro em alimentos, o que pode reduzir sensivelmente a tendência à descolorar e ao ranço.

Comumente, os fosfatos alimentícios são agrupados em uma única categoria, mas como uma classe de ingredientes, cada forma de fosfato possui características únicas e específicas que determinam sua adequação a uma aplicação. É importante focar na funcionalidade do alimento e nas características de processamento antes da seleção de um fosfato específico.

Diferentes fosfatos possuem desempenho diferente sob várias condições de pH e sal. Ao formular com fosfatos em produtos alimentícios, como carnes, onde o teor de fosfato é regulado, é fundamental selecionar o fosfato com base na solubilidade, pH e teor de difosfato apropriados para alcançar o resultado desejado. Os fornecedores de ingredientes normalmente trabalham com processadores e formuladores para identificar a forma precisa de fosfato para uma formulação de alimentos ou bebidas.

Os principais usos alimentícios dos fosfatos de grau alimentício incluem a fermentação química; manutenção da estrutura e hidratação de produtos de carne, aves e frutos do mar (alimentos musculares); uso como dispersante de proteínas em produtos lácteos evaporados e spray dried; uso para sabor ou adição de minerais em bebidas; e manutenção da estrutura natural de algumas conservas de frutas e produtos hortícolas.

Dependendo da aplicação, os fosfatos podem funcionar como tampões, sequestrantes, acidulantes, bases, aromatizantes, crioprotetores, aceleradores de gel, dispersantes, nutrientes, precipitantes e como agentes de troca iônica ou de fluxo livre.

Em aplicações lácteas, os fosfatos são usados para dispersão de proteínas, tamponamento, troca iônica, acidificação, promoção de gelificação, suplementação de nutrientes e sequestrantes. Muitas dessas aplicações são motivadas pelos atributos desejos pelos consumidores. Por exemplo, o pirofosfato tetrassódico pode ser adicionado ao achocolatado para aumentar, modestamente, a viscosidade e manter a dispersão do pó de cacau. O leitelho produzido por acidificação direta por ácido fosfórico ou cultura bacteriana tem a caseína suspensa em soro ácido que, com o tempo, naturalmente tende a se desprender ou formar um floculante proteico e uma camada superior de soro. O pirofosfato tetrassódico é adicionado para dispersar ou desflocular a proteína para produzir um produto homogêneo. Além disso, o fosfato dissódico anidro pode ser adicionado ao leite antes da secagem para aumentar a reidratação e a dispersão da proteína do leite em pó desnatado. O pirofosfato tetrassódico promove a gelificação, e o fosfato dissódico anidro e o fosfato monocálcico monohidratado aceleram a gelificação da caseína da proteína do leite em pudins instantâneos e cheesecakes.

No leite estável, os grupos sulfidrila tituláveis diminuem durante o armazenamento e a gelificação ocorre. O hexametafosfato de sódio adicionado se unirá ao cálcio para formar uma ligação covalente com um complexo estável de caseinato de cálcio-ortofosfato de cálcio para retardar a gelificação. O fosfato dipotássico é adicionado em formulações de branqueadores de café para inibir o empenamento quando o creme é adicionado ao meio ácido de café.

Um dos principais usos dos fosfatos em produtos lácteos é no queijo processado para modificar propriedades como derretimento suave (para evitar que o óleo da manteiga se separe da proteína), fatiabilidade (fatias individuais, embaladas individualmente), espalhabilidade e desprendimento. Dois usos mais recentemente desenvolvidos de fosfatos de grau alimentício incluem os queijos processados fortificados com cálcio duplo e triplo (TCP) e as mussarelas estáveis em temperatura ultra-alta (SHMP) usadas em pizzas com massa recheada.

O queijo natural é uma emulsão fraca. O processo de envelhecimento envolve proteólise e alguma lipólise para desenvolver o sabor e a textura do queijo, resultando, por exemplo, no sabor e olhos distintos do queijo suíço. No entanto, esse processo enfraquece ainda mais a emulsão. Ao aquecer, a emulsão enfraquecida separa-se em duas fases, proteína coagulada e exsudação do óleo da manteiga. A adição de sais de fosfato, muitas vezes denominados impropriamente de sais emulsificantes, modifica a proteína ao invés de formar uma verdadeira emulsão, sendo mais corretamente denominados de sais de fusão.

Os bons sais de fusão possuem ânions polivalentes; formam soluções alcalinas (aumentam o pH do queijo de 5,4 a 5,6 para 5,8 a 6,0); são agentes complexantes de cálcio; possuem capacidade de troca iônica; proteínas dispersas; possuem baixo peso molecular para rápida reação; e são neutros em sabor.

Na produção de queijo processado, existem três reações físico-químicas fundamentais. Há uma troca iônica química do sódio do fosfato dissódico com o cálcio do caseinato de cálcio para formar pontes de fosfato dicálcico; e o caseinato de cálcio torna-se caseinato de sódio. O aquecimento aumenta a atividade de superfície e a interação molecular dos constituintes. A ação mecânica ou agitação dentro de um recipiente a vapor permite a redistribuição dos constituintes do queijo e dos ingredientes adicionados. O caseinato de sódio forma um filme ao redor das gotículas de gordura, que confere as características desejadas.

Em muitos refrigerantes, o sabor azedo é derivado do ácido fosfórico usado como composto de aprimoramento de sabor e modificador de pH. Além do sabor, a redução do pH também contribui para uma melhor estabilização e vida útil, incluindo a diminuição do crescimento microbiano. Os fosfatos são usados em outras bebidas, incluindo chás RTD, shots e bebidas de frutas para estabilizar os componentes de frutas, a cor e a clareza da bebida, fornecer fortificação e manter a segurança alimentar durante toda a vida útil. O ácido fosfórico é usado em refrigerantes de cola e cerveja de raiz (root beer) em níveis de 0,05% e 0,01%, respectivamente.

O fosfato tricálcico (0,1% a 0,2%) é a fonte preferencial de cálcio no suco de laranja fortificado, além de também aumentar modestamente a viscosidade, devido a interação do cálcio e do ácido péctico. Mais recentemente, o uso de fosfato tricálcico foi compensado por hidróxido de cálcio, citrato de cálcio e acetato de cálcio.

Os ortofosfatos de sódio e potássio são comumente adicionados a bebidas isotônicas para reposição de eletrólitos. Em bebidas nutricionais (incluindo fórmulas infantis) destinadas como suplementos ou substitutos de refeição, os ortofosfatos de cálcio podem ser usados em adição aos ortofosfatos de sódio e potássio. Em misturas de bebidas secas, o fosfato monocálcico pode ser usado como acidulante não higroscópico e substituto parcial do ácido cítrico, enquanto o fosfato tricálcico pode atuar como agente antiaglomerante e turvante.

Em bebidas não carbonatadas, como bebidas de frutas e chás enlatados, o hexametafosfato de sódio pode ser adicionado para sequestrar minerais essenciais para leveduras tolerantes a ácidos.

Os fosfatos também são amplamente utilizados como aditivos em produtos cárneos, onde desempenham diversas funções importantes, com destaque para o aumento da capacidade de retenção de água, ou seja, a capacidade dos produtos cárneos de reterem o seu teor de água mediante a aplicação de forças externas para sua remoção, como os decorrentes da elevação da temperatura (cocção) e aumento de pressão (prensagem, moagem, embalagem, etc.), sendo essa propriedade uma das mais essenciais para proporcionar aos produtos características desejáveis de textura e suculência.

Atuam sobre as proteínas da carne aumentando o pH e a força iônica, além de complexarem o magnésio e o cálcio ligados às proteínas, levando ao aumento da solubilização das proteínas miofibrilares. Além disso, atuam de forma conjunta com o cloreto de sódio na extração e solubilização das proteínas miofibrilares, principais responsáveis pela retenção de água, emulsificação e retenção da gordura em emulsões cárneas.