磷酸盐（化学里的一种无机物）

磷酸盐（化学里的一种无机物）

磷酸盐 （化学里的一种无机物） 次浏览 | 2022.09.06 10:58:04 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 磷酸盐化学里的一种无机物

磷酸盐（phosphate）是磷酸的盐，在无机化学、生物化学及生物地质化学上是很重要的物质。磷酸盐是几乎所有食物的天然成分之一，作为重要的食品配料和功能添加剂被广泛用于食品加工中。磷酸盐用作耐火材料的结合剂在产生陶瓷结合之前的中、低温范围内具有较强的结合强度，所以被广泛用作不定形耐火材料和不烧耐火材料的结合剂。磷酸盐是植物生长所必需的营养物质，它催生了全球内磷酸盐开采的蓬勃发展，美国地质调查局（USGS）预测，大约有620亿吨的磷酸盐储存在地下，这其中有150亿吨可开采。

中文名

磷酸盐

外文名

phosphate

用途

用在清洁剂中作为软水剂

分类

正磷酸盐和缩聚磷酸盐

理化性质

不可溶于水

开发利用

天然存在的磷酸盐是磷矿石（含磷酸钙），用硫酸跟磷矿石反应，生成能被植物吸收的磷酸二氢钙和硫酸钙，可制得磷酸盐。磷酸盐可分为正磷酸盐和缩聚磷酸盐：在食品加工中使用的磷酸盐通常为钠盐、钙盐、钾盐以及作为营养强化剂的铁盐和锌盐，常用的食品级磷酸盐的品种有三十多种，磷酸钠盐是国内食品磷酸盐的主要消费种类，随着食品加工技术的发展，磷酸钾盐的消费量也在逐年上升。海水中以正磷酸(H3P04)的离子形式存在的溶解的无机磷部分。[2]

磷酸盐在肉制品中具有保持内的持水性、增进结着力等作用。肉在冻结、冷藏、解东和加热疏等加工过程中，会关去一定量的水分，而使肉质交便，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A藏骇盐时，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。目前我国已批准使用的磷酸盐共18种，包括三聚磷酸纳、六底磷酸软、焦旗酸讷、磷球酸三钠、磷潮豉氢二钠、磷酸二氢纳、酸式焦格酸纳、焦搭酸二氢二纳等。在食品中添加这些的质有助于食品品种的多样化，改善其色、香、味、形，保持食品的新鲜度和质量，并满足加工工艺过程的需求。它们是很重要的品质改良剂。

以取代苯酚为原料,经过闭环缩合反应、磷酸酯化反应、水解中和成盐、置换反应及复配等合成有机磷酸盐类聚丙烯透明剂,利用合成的透明剂对聚丙烯进行改性。[1]

原材料磷酸盐

磷是人体所必需的重要的矿物质元素，人体摄入磷的主要来源为天然食物或食品磷酸盐添加剂，磷酸盐是几乎所有食物的天然成分之一。由于磷酸盐能改善或赋予食品一系列优异性能，因此早在一百多年前就开始应用于食品加工中，而大量使用则在二十世纪七十年以后。目前，磷酸盐是应用最广泛、用量较大的食品添加剂门类之一，作为重要的食品配料和功能添加剂广泛应用于肉制品、禽肉制品、海产品、水果、蔬菜、乳制品、焙烤制品、饮料、土豆制品、调味料、方便食品等的加工过程中。

典型应用

磷酸盐在耐火材料中的应用

磷酸盐在耐火材料中用作结合剂。磷酸盐结合剂是以酸性正磷酸盐或缩聚磷酸盐为主要化合物并具有胶凝性能的耐火材料结合剂。磷酸盐结合剂的结合形式属化学反应结合或聚合结合。磷酸与碱金属或碱土金属氧化物及其氢氧化物反应制成的结合剂多数为气硬性结合剂，即不须加热在常温下即可发生凝结与硬化作用。磷酸与两性氧化物及氢氧化物或酸性氧化物反应制成的结合剂多数为热硬性结合剂，即须经加热到一定温度发生反应后方可产生凝结与硬化作用。磷酸盐用作耐火材料的结合剂在产生陶瓷结合之前的中、低温范围内具有较强的结合强度，所以被广泛用作不定形耐火材料和不烧耐火材料的结合剂。

添加剂磷酸盐

抗结块剂：磷酸钙

抗氧化剂：次磷酸钙

缓冲剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠

面团改良剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙

乳化剂：磷酸钾、聚偏磷酸钾、焦磷酸钾、磷酸铝钠（碱性）、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、聚磷酸钠（玻璃质）、焦磷酸钠

硬化剂：磷酸二氢钙

保湿剂：聚偏磷酸钾

发酵剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、酸式焦磷酸钠、磷酸铝钠（酸性）

营养剂：磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠

防腐剂：次磷酸钠。

螯合剂：磷酸二氢钙、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、偏磷酸钠（不溶性），聚磷酸钠（玻璃状）。

改良淀粉添加剂：三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。

组织改良剂：焦磷酸钾、三聚磷酸钾、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸氢二钠（玻璃质）、三聚磷酸钠。

发酵食品：磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾。

由上可看出：磷酸盐在食品加工中的功能主要有两点，一是品质改良剂，二是营养强化剂。

磷酸盐在食品加工工程的作用及机理，国外发表的论着一千余篇，现将其主要作用归纳如下：

对金属离子的封闭作用：聚磷酸盐能与溶液 中的金属离子Ca2+ 、Mg2+ 、Cu2+ 、Fe2+ 、等螯合，生成可溶性命攸关螯合物，从而降低硬度 ，防止金属离子Cu2+ 、Fe2+ 等起催化作用，与水和蔬菜、水果果皮中的Cu2+ 螯合，使其很快软化，缩短蒸煮时间和提高果胶等提取率。 特别是水果蔬菜罐头溶液中存在Cu2+ 、Fe2+等离子时，能促进维生素C的分解和色素褪色、变色、可防止肉类、禽类、鱼类腐败，以延长食品储存期限。同时磷酸盐还能阻止罐头中漂白剂过氧化氢的分解，从而提高漂白效果，并能除去金属离子中的臭味。聚磷酸盐可防止防止或延缓不饱和脂肪的氧化。抑制微生物生长，因而起防腐抑菌作用。

乳化分散作用：聚磷酸盐具有使水中难溶物质分散或现成稳定悬浮体的

作用于，以防止悬浮液的附着、凝聚，如脂肪及蛋白质的乳化作用等。由于聚磷酸盐能使蛋白质的水溶胶质在脂肪球上现成一种胶膜，从而使脂肪更有效地分散在水中，因此广泛用于淀粉的磷酸化处理，色素的分散，乳化食品（干酪、乳制品、冰淇淋、色拉、调味汁等），以及用作香肠、肉末的分散稳定剂。

缓冲作用：无论正磷酸盐或磷酸盐，均为强缓冲剂，可有效的将介质中的液相稳定在一定PH值范围内，因此广泛的用作为食品调节剂，适当选择其Me2O/P2O5之比或聚合度，可在广泛规定的PH范围内起强的缓冲作用，以控制和保持稳定的PH变化范围，可使食品味道更鲜美。

蛋白作用：磷酸盐对蛋白质，胶 球蛋白具有增强作用，因此可增加肉制品的水合性和保水性，提高水的浸透性，促进食品的软化和改善食品的质量，保持食品的优良风味，同时磷酸盐在奶制品中能防止牛奶加热时的凝集，防止奶蛋白与脂肪水分的分离。

肉是动物的肌肉组织，它的的由称作肌动球蛋白的蛋白质复合体组成的纤维组织肌动球蛋白是由肌动蛋白和肌球蛋白组成，在总蛋白质中，肌动蛋白约占13%，肌球蛋白约占38%，在PH=4.7处有一等电点。动物一旦死亡，新陈代谢即停止，肌肉的PH很快从4.7增至5.4-5.8。而PH值为5.5左右时，其保水性最低。提高或降低其PH值都可提高其保水性。加入磷酸氢二钠、磷酸三钠、焦磷酸钠或三聚磷酸钠均可使肉的PH值提高，从而提高其保水性。

肌肉蛋白是一种对钙、镁离子亲和力极强的负电荷蛋白质。聚磷盐能与球蛋白中结合的钙、镁离子螯合，肌肉蛋白质的网状结构被破坏，包在结构中的可与水结合的极性基团被释放出来，因此可提高其保水性。

加入聚磷酸盐可增加肉中蛋白质周围的离子强度，从而使肉的肌球蛋白的溶解性增加而成溶状态，使肉的保水性增。

聚磷酸盐可解离，促进蛋白中的肌动球蛋白转化为肌动蛋白和肌球蛋白，而肌球蛋白能增加其保水性。

此外，由于聚磷酸盐对金属离子的吸附和螯合作用，使不溶晶体的晶型改变，使无结晶晶核存在。如在鱼类罐头中加入磷酸铵镁（MgNH4PO4H2O），可防止晶花生成。

最新动态

磷酸盐矿或在百年内消失 将影响世界粮食安全：

盐酸磷矿是约旦的主要产业

10年前，加拿大英属哥伦比亚大学市政工程师Don Mavinic致力于去除污水处理厂中的沉积物，当细菌被运用于去除这些污泥的时候，一种被认为是鸟粪石的固定物质会在管道和抽水泵中形成。

Mavinic认识到鸟粪石不仅仅是一种垃圾，它还是磷酸盐、镁、氨盐基的合成物，这些物质是植物生长所必需的营养元素。他发明了一种去除污水处理工程中沉积物的方法，这种沉积物被他以绿色肥料来销售，并且这项技术于2007年在加拿大首先在商业中得以使用。

随后，这项技术被美国波特兰的一家污水处理厂引进，并于今年正式投入使用。英国的一家污水处理厂也于今年9月份成功地实验了这项技术。这项技术除了去除讨厌的副产物以外，鸟粪石的循环也解决了一个大问题，那就是磷酸盐矿石逐年减少的局面。

所有的生命形式，都需要磷酸盐。它在RNA、DNA和细胞新陈代谢中扮演重要的角色，包括中国、美国、摩洛哥和其他国家在内，每年都会从地下开采成百万吨的磷酸盐，然后制成肥料，用于农业发展。但是作为非常有限的资源，磷酸盐将在百年之内消失，对于地球上到底还有多少磷酸盐，以及它将在多长时间内消耗殆尽，科学家持有不同的意见。但是他们都认为，磷酸盐的减少是必然的，它将带来未来世界粮食供应的不足。

“我认为，对于许多国家来说，磷酸盐矿石是一种战略性物质，在未来它将变得越来越宝贵。”国际土壤肥料和农业发展中心（IFDC）Steven Van Kau说。一些科学家和工业界人士也普遍认为，国家政治和经济的发展都将建立在磷酸盐矿石的储藏上，整个世界将从一个依赖于油的经济转变为依赖于磷酸盐的经济。

“但是，非常奇怪的是，这样一个重要的物质却很少被人理解，也很少在政治领域内给予讨论。”瑞典斯德哥尔摩环境研究所水资源学家Arno Romarin说。虽然世界各国并没有特别关注磷酸盐的缺失，但是联合国将在下个月有关全球食品安全的会议将会讨论这个话题。这表明，磷酸盐的缺失开始引起世界的关注。

磷酸盐是植物生长所必需的营养物质，它催生了全球内磷酸盐开采的蓬勃发展，美国地质调查局（USGS）预测，大约有620亿吨的磷酸盐储存在地下，这其中有150亿吨可开采。另外一些磷酸盐主要分布于远岸，或者是伴生镉等有毒物质而不易开采。

根据USGS2008年的最新数据，全世界已开采了1.61亿吨磷酸盐，磷矿石专家Stephen Jasinski说，在未来5年内，对肥料的需求将会以每年2.5%~3%的速度增长，如果以此速度持续发展，全世界的磷酸盐矿石产量大约只能持续125年，这是一个相对乐观的时间范围。

另外，国际肥料工业协会（IFA）的成员们也认可这样的数据，该协会生产和国际贸易委员会执行秘书Michel Prud’homme 认为，全球对肥料的需求将以一个相对缓慢的速度增长，而且将在本世纪中叶降下来，这将使磷酸盐矿石储量至少维持另外一个100年。但是其他一些科学家认为，对肥料的需求是快速增长的，这将使得磷酸盐矿石储量在短时间内耗竭。这种快速的需求部分来自于日益增长的全球人口，根据世界粮农组织（FAO）的数据，在2050年全世界人口对粮食的需求至少翻倍。

Romarin和其他一些科学家认为，人们不能依赖于这些难以开采的磷酸盐矿石，如果增长速度维持在每年3%，剩余的可开采的清洁的磷酸盐矿石将在50年内开采耗竭。

但是所有的这些预测，都缺乏可靠的数据支持，世界上大部分的磷酸盐开采公司都与肥料公司联合在一起，而磷酸盐矿山又大多被公司或国家所控制，所以很难获得关于磷酸盐储量准确而独立的数据。FAO植物生长和保护分部副部长Eric Kueneman说：“作为一个公共组织，我们并不知道工业界内一些事。为了准确回答磷酸盐什么时候会耗尽，我们确实需要一个预言未来的方法。”

IFA从它的组织成员中获取了有关磷酸盐的储量数据，但是一些学者质疑这些数据的准确性，这些生产者并不愿意提供这些数据，因为这其中涉及许多商业秘密。

约旦的磷酸盐矿石开采场卫星图

刚刚在澳大利亚悉尼科技大学完成自己博士论文的Dana Cordell说，政府提供的数据也存在很大的不确定性，如中国和摩洛哥，中国2001年加入世贸组织时，曾报告磷酸盐矿石储量接近80亿吨，而此前这个数据仅为20亿吨。

Cordell和Kueneman 呼吁要对磷酸盐矿石储量数据进行独立收集。Cordell说，磷酸盐不像能源和水资源等都具有自己的组织，目前，还没有一个关于磷酸盐的国际性的独立组织。目前，IFDC正着手开展一项调查，希望就世界磷酸盐矿石储量资源获得更加详实的数据。通过对磷酸盐生产商、学会和其他一些矿石专家发调查表，收集广泛的数据，以了解世界上到底还有多少磷酸盐。作为这个项目的首席科学家，Van Kauwenbergh希望在明年5月份公布第一批数据，如果这项研究能够获得更多发现的话，他们将在未来5年内继续开展研究。

USGS关于磷酸盐储量的数据是目前引用率最高的数据，但是这些数据也存在一些问题，因为这些数据来源于各国政府，而不是生产商，所以这些二手甚至三手信息是不可靠的，它们还会随时间而变化。

也有一些人士认为，没有必要过多地关注磷酸盐储量有多少这个问题。Jasinski说：“我不认为这是一个危机，但确实是一个值得我们关注的事情。”

Prud’homme却对未来充满信心，如果需求增长的话，必然带来价格的上升，这会迫使公司去开采新的、品相低的、远岸等地的矿藏。“我们认为，地球上有足够的储量满足食品和物质需求。”

事实上，人们发现了一些新的磷酸盐矿石储藏地，技术的进展也使得在远岸开采磷酸盐变得可行。但是有些人则认为，这并不能解决长期的问题，因为“我们不可能发现另外一个摩洛哥。”Jasinski说。

公司开发新技术的动力来自于2008年磷酸盐矿石需求的飙升，这个价格曾经一度达到500美元/吨，几乎是2007年平均价格的5倍多。而在过去的5年内，磷酸盐价格基本保持稳定，中国和印度对磷酸盐的肥料需求的增加导致其供应紧张，直接造成磷酸盐矿石价格的上升。

如果想要保持可持续发展，那么开采低品相的矿石根本不是解决之道，这不仅是因为开采成本非常昂贵，而且还会污染土壤，如镉就对植物和动物具有较大的毒性。

世界上磷酸盐储藏的不确定性还伴随一个不争的事实，即磷酸盐供给被控制在几个少数国家手里，中国、摩洛哥、美国和俄罗斯共占有世界磷酸盐储量的70%。

其实，对磷酸盐市场的战略性操纵早已显现。2004年3月，美国和摩洛哥签署了一项自由贸易协定，这项协议就包括磷酸盐矿石买卖。2008年摩洛哥向美国出口了价值6500万美元的肥料，尽管美国是世界上最大的磷酸盐矿石储量国之一，但是在过去的25年里，美国的磷酸盐肥料生产显着下降。Romarin说，与摩洛哥的交易旨在保护美国未来的肥料和食品供应。

对某些有限的资源如石油来讲，我们可以找到它的替代品，但是目前还没有发现磷酸盐的替代品。目前有可能的途径就是回收和循环使用，如Mavinic的技术。粗略地估算，如果加拿大所有的污水处理厂使用Mavinic的技术的话，生产的肥料足以满足加拿大国内30%的需求。但是这项技术与粪便相比，将会变得更加苍白。因为动物粪便含磷酸盐量大约是人类粪便的5倍。如果能将动物粪便中的磷酸盐提取出来，这将产生巨大的经济和社会效应。

但是，所有这些技术的实现都需要时间，当新的技术得以应用的时候，几十年就已经过去了。这些新技术出现的时候，那时的世界可能已陷入粮食和肥料匮乏的窘境。

参考资料