Фосфаты кальция. Общая характеристика и получение Кальциум фосфат

Фосфат кальция (пищевая добавка Е341) — представляет собой неорганическое вещество, соль кальция и ортофосфорной кислоты. Из всех гидроксиапатитов (соединений фосфата кальция), ортофосфат кальция наиболее устойчив к воздействию внеклеточных жидкостей организма и выполняет важную роль в ряде физиологических процессов.

Фосфаты кальция содержатся в коровьем молоке. В организме человека кальций существует в основном в виде фосфатов кальция. Кости человека на семьдесят процентов состоят из фосфатов кальция. Зубная эмаль тоже большей частью состоит из гидроксиапатитов.

Существует несколько подвидов ортофосфатов кальция, используемых в пищевой промышленности:

• Е341(i) - ортофосфат кальция однозамещенный с химической формулой: Ca 2 ;
• Е341(ii) - ортофосфат кальция двузамещенный с химической формулой: CaHPO 4 ;
• Е341(iii) - ортофосфат кальция трехзамещенный, имеющий молекулярную формулу: Ca 3 O 8 P 2 .

Ортофосфат кальция получают из минералов, и химическим путем — взаимодействием ортофосфорной кислоты с оксидом кальция или известковым молоком и гидролизом гидроортофосфата кальция. Результат химической реакции представляет собой белый аморфный порошок, малорастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах. В отличие от многих химических веществ растворимость фосфатов падает с увеличением температуры.

С 70-х годов прошлого века во всем мире проводятся разнообразные исследования, изучающие биологическое поведение ортофосфатов. Негативное воздействие добавки Е341 на организм пока научно не доказано, но в сети распространены слухи о том, что добавка Е341 вызывает заболевания желудочно-кишечного тракта и расстройство желудка.

Пищевая добавка Е341 используется в пищевой промышленности как стабилизатор, регулятор кислотности, разрыхлитель, фиксатор окраски. Кроме того ортофосфаты кальция применяются в качестве эмульгирующей соли в производстве плавленых сыров. В сухом молоке и сливках пищевая добавка Е341 используется, как разделяющий агент и антислеживатель. Также ортофосфаты кальция используются в качестве антикристаллизатора сгущенного молока и уплотнителя растительных тканей в производстве фруктовых и овощных консервов.

Наиболее часто добавка Е341 применяется в пищевой промышленности при производстве хлебобулочных изделий, специальных напитков (например, для спортсменов), концентрированного молока с высоким содержанием сухих веществ, сухого молока, сгущенного молока, мороженого, рыбных и мясных фаршей, ликероводочных изделий, сухих и травяных чаев, полуфабрикатов, сухих завтраков, продуктов быстрого приготовления, кондитерских изделий, разрыхлителей для выпечки, плавленых сыров, биологически активных добавок, консервированных фруктов и овощей.

Другие применения ортофосфатов кальция:

• производство удобрений и минеральных подкормок для скота;
• один из компонентов зубных паст и порошков;
• используется в производстве керамики, стекол, мягких абразивов.

Кальция фосфат , фосфорнокислый Ca .

Химические свойства

Неорганическое соединение, соль, образованная Сa и ортофосфорной кислотой. Формула Фосфата Кальция: Ca3(PO4)2 . Обычно – это бесцветный мелкий кристаллический порошок, который плохо растворяется в воде. При воздействии кислот вещество преобразуется в гидрофосфат . Молярная масса соединения = 310,2 грамма на моль.

Получение Фосфата Кальция. Средство широко распространено в виде минералов в природе, находится в фосфорите, гидроксиапатите и апатите. Содержится в больших количествах, буквально составляет основу зубов и костей у позвоночных животных. Из школьного курса химии можно вспомнить реакцию образования Кальция Фосфата из фосфата натрия и хлорида Ca . В результате реакции обмена необходимое вещество выпадает в осадок.

Средство применяют в качестве основного источника кальция для подкормки птиц и скота; добавляют в состав фосфоритной муки для удобрения кислой почвы; используют при производстве абразивов, керамических изделий и стекла; применяют в пищевой промышленности; используют в медицине.

Фармакологическое действие

Источник кальция.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Элемент принимает активное участие в процессах остеогенеза и роста костной ткани, в процессах передачи нервных импульсов, в механизме свертывания крови, способствует нормальной работе сердца и сосудов, опорно-двигательного аппарата. Кальция Фосфат полностью усваивается организмом.

Показания к применению

• в периоды интенсивного роста и развития скелета в детском возрасте;
• для защиты и укрепления костей, зубов;
• пациентам, которые не переносят молоко и молочные продукты;
• во время лечения , пародонтита , вывихов и переломов костей.

Противопоказания

Средство противопоказано к приему:

• при гиперкальциурии , гиперкальциемии ;
• у пациентов с тяжелой ;
• детям до 3 лет;
• при на вещество.

Побочные действия

Кальция Фосфат пациенты хорошо переносят. Редко может возникнуть аллергия , побочные реакции со стороны пищеварительного тракта.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Лекарство назначают внутрь в комбинации с некоторыми другими витамина и микроэлементами. Суточная дозировка зависит от лекарственной формы, возраста пациента, тяжести заболевания.

Передозировка

При передозировке может возникнуть гиперкальциемия или гиперкальциурия . Лечение – симптоматическое.

Взаимодействие

Кальция Фосфат может замедлить абсорбцию и тетрациклинового ряда. Рекомендуется соблюдать 3-х часовой интервал между применением этих средств.

Фосфат кальция содержится в больших количествах в костной ткани человека. Его много в молоке и других молочных продуктах. В то же время его можно найти в списке вредных пищевых добавок под номером Е341 . Как такое возможно, действительно ли имеется в виду одно и то же вещество?

Проблему усложняет то, что под названием «фосфат кальция» подразумеваются как минимум три соединения. Существует много названий и терминов, принятых в их отношении. Одни названия чаще используют в химии, другие в медицине, третьи в пищевой промышленности. Как они связаны и чем отличаются, попытаемся разобраться в этой статье.

Общие сведения

Фосфат кальция – это соль, образованная кальцием и фосфорной кислотой . Представляет собой белый порошок, без запаха и вкуса, нерастворимый в воде. Он входит в состав костей и зубов человека в виде гидроксиапатита. Около 70% костей человека состоит из этого вещества. Зубная эмаль содержит 96% гидроксиапатита.

Фосфат кальция содержится в молоке и некоторых молочных продуктах. Поскольку он нерастворим, то находится в молоке в виде микроскопических взвешенных частиц. Он связан с молочным белком казеином и частично входит в его состав.

В пищевой промышленности используется как добавка Е341 . Его применяют в качестве разрыхлителя, уплотнителя, регулятора кислотности. Впрочем, это применение основано не на полезных свойствах вещества, а на технологических. Нерастворимый в воде порошок хорошо структурирует продукты.

Получают это вещество синтетически, из фосфоритной муки и фосфорной кислоты. Другой способ получения – обработка фосфорной кислотой гашеной извести.

Разновидности и их названия

Фосфат кальция имеет три разновидности, у которых разные химические формулы и обозначения:

Все эти три вещества применяются в качестве пищевых добавок. Все они выглядят примерно одинаково, представляют собой белые порошки, нерастворимые в воде. В кислой среде они, наоборот, хорошо растворяются, благодаря чему могут усваиваться человеком. Ведь в желудке содержится соляная кислота, которая создает высокую кислотность.

Польза

• Является хорошим источником кальция , требующегося для костей. В большом количестве содержится в молоке и молочных продуктах, вместе с белком казеином, с которым хорошо усваивается.
• Является источником фосфора , который нужен для нормальной работы мышц, требуется для синтеза белков и выполняет много важных функций в организме.
• Входит в состав зубной эмали и поэтому используется в зубных пастах. В основном в виде дикальцийфосфата CaHPO 4 . Это вещество также является мягким абразивом, то есть позволяет бережно очищать зубной налет, не повреждая эмали. Также в пастах используются его близкие аналоги глицерофосфат и гидроксиапатит.
• Препятствует слипанию и комкованию веществ в виде порошков, то есть является разрыхлителем . Поэтому его используют как пищевую добавку в производстве сухого молока, сухих сливок, хлебобулочных изделий.
• Применяется в производстве плавленых сыров как эмульгатор.
• Применяется в качестве минеральных удобрений в сельском хозяйстве как источник фосфора. В частности, дигидрофосфат с формулой Са(H 2 PO 4) 2 – основной компонент такого удобрения, как суперфосфат. А удобрение преципитат состоит из гидрофосфата с формулой CaHPO 4 .
• Входит в состав комбинированных кормов для животных . Чаще всего в виде трикальцийфосфата Ca 3 (PO 4) 2 .

Вред

Фосфат кальция содержится в организме в больших количествах, поэтому не представляет большой опасности. В то же время распространена таблица вредных пищевых добавок, в которой добавка Е341 описана как вызывающая расстройства желудка. С чем это связано?

В природных продуктах, таких как молоко, фосфат кальция находится вместе с другими компонентами, с которыми легче усваивается. Если же потреблять много продуктов, куда его добавляют искусственно, он начинает не усваиваться, а накапливаться и зашлаковывать организм. В этом виде он способен:

• Ухудшать работу желудочно-кишечного тракта.
• Вызывать почечную недостаточность и почечно-каменную болезнь.
• Способствовать образованию излишков холестерина.

Избыток фосфора может образовываться в организме при употреблении большого количества мясных продуктов, особенно колбас. Фосфат кальция используют как антиоксидант при производстве колбасы, зачастую с нарушением технологий и в слишком большом количестве – для увеличения объема и веса товара.

Добавка Е341 присутствует в плавленых сырах, маргарине, сухих смесях на основе муки, сухом молоке и сливках.

Кроме того, избыток фосфатов возникает при увлечении фастфудом и полуфабрикатами.

Фосфат кальция применяется как биологическая добавка при нехватке кальция и фосфора. Рекомендуется при переломах костей, ломкости ногтей. Используют при таком заболевании как остеопороз. Добавки, содержащие это вещество и его аналоги, советуют принимать в период беременности и лактации.

Входит в состав таких препаратов, как фтизион , остеогено н и множества БАДов (например, Camosten , Arthromil ). Чаще всего при этом используется дикальцийфосфат. Для полноценного усвоения этих добавок стоит придерживаться рекомендаций:

1. Употреблять лучше натощак, до приема пищи.
2. Кальций полноценно усваивается организмом в сочетании с витамином D, поэтому лучше употреблять препараты, которые содержат этот витамин. Если же используются другие, то витамин D стоит принять отдельно, за 1–2 часа до приема кальциевых препаратов.
3. Противопоказания для приема – заболевания паращитовидных желез, мочекаменная болезнь, индивидуальная непереносимость.

Аналогами фосфата кальция являются гидроксиапатит и глицерофосфат (правда, они стоят несколько дороже). Также в качестве кальциевых добавок употребляют цитрат и карбонат этого металла, которые хорошо усваиваются, но не содержат фосфора. Глюконат кальция, популярный в качестве источника этого элемента, относится к плохо усваиваемым препаратам.

Вывод

Фосфат кальция не представляет вреда при поступлении с обычной пищей. Но продукты, содержащие его как пищевую добавку Е341, должны вызывать настороженность. При частом употреблении таких продуктов могут накопиться излишки этого вещества в организме, которые способны стать причиной расстройств желудка и привести к почечно-каменной болезни. В большом количестве фосфат зашлаковывает организм.

С другой стороны, это вещество полезно принимать в виде БАДов, особенно если есть проблемы с костями. Его также рекомендуют беременным и кормящим женщинам.

Ортофосфат кальция (пищевая добавка E-341 ) - представляет собой белый аморфный порошок, малорастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах. В отличие от многих химических веществ растворимость фосфатов падает с увеличением температуры. Из всех гидроксиапатитов (соединений фосфата кальция), ортофосфат кальция наиболее устойчив к воздействию внеклеточных жидкостей организма и выполняет важную роль в ряде физиологических процессов. Природные источники: Фосфаты кальция содержатся в молоке. В организме человека кальций существует в основном в виде фосфатов кальция. Кости человека на семьдесят процентов состоят из фосфатов кальция. Зубная эмаль тоже большей частью состоит из гидроксиапатитов.

Подвиды ортофосфатов кальция, используемых в пищевой промышленности:

E-341 (I)monocalcium phosphate - ортофосфат кальция однозамещенный с химической формулой: Ca2); E-341 (II)dicalcium phosphate - ортофосфат кальция двузамещенный с химической формулой: CaHPO4; E-341 (III)tricalcium phosphate - ортофосфат кальция трехзамещенный, имеющий молекулярную формулу: Ca3O8P2. Получение Е-341 Ортофосфат кальция получают из минералов, и химическим путем - взаимодействием ортофосфорной кислоты с оксидом кальция или известковым молоком и гидролизом гидроортофосфата кальция. С 70-х годов прошлого века во всем мире проводятся разнообразные исследования, изучающие биологическое поведение ортофосфатов. Негативное воздействие добавки Е-341 на организм пока научно не доказано, но в сети распространены слухи о том, что добавка Е-341 вызывает заболевания кишечно-желудочного тракта и расстройство желудка.

Применение ортофосфата кальция

Пищевая добавка E-341 используется в пищевой промышленности как стабилизатор, регулятор кислотности , разрыхлитель, фиксатор окраски. Кроме того ортофосфаты кальция применяются в качестве эмульгирующей соли в производстве плавленых сыров. В сухом молоке и сливках пищевая добавка E-341 используется, как разделяющий агент и антислеживатель. Также ортофосфаты кальция используются в качестве антикристализатора сгущенного молока и уплотнителя растительных тканей в производстве фруктовых и овощных консервов. Наиболее часто добавка E-341 применяется в пищевой промышленности при производстве хлебобулочных изделий, специальных напитков (например, для спортсменов), концентрированного молока с высоким содержанием сухих веществ, сухого молока, сгущенного молока, мороженого, рыбных и мясных фаршей, ликероводочных изделий, сухих и травяных чаев, полуфабрикатов, сухих завтраков, продуктов быстрого приготовления, кондитерских изделий, разрыхлителей для выпечки, плавленых сыров, биологически активных добавок, консервированных фруктов и овощей.

Другие применения ортофосфатов кальция:

производство удобрений и минеральных подкормок для скота; один из компонентов зубных паст и порошков; используется в производстве керамики, стекол, мягких абразивов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Фосфат кальция представляет собой порошок белого цвета (рис. 1) очень плохо растворимый в воде.

Существует в виде двух полиморфных модификаций: моноклинной и гексагональной.

Рис. 1. Фосфат кальция. Внешний вид.

Основные характеристики фосфата кальция приведены в таблице ниже:

Получение фосфата кальция

Лабораторные способы получения фосфата кальция предполагают действие ортофосфорной кислоты на соли кальция (1) или гидроксид кальция (2):

3CaCO 3 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3CO 2 + 3H 2 O (1);

3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (2).

Химические свойства фосфата кальция

Фосфат кальция - это средняя соль, образованная сильным основанием - гидроксидом кальция (Ca(OH) 2) и слабой кислотой - ортофосфорной (H 3 PO 4). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону (теоретически возможны вторая и третья ступень). Наличие анионов ОН — свидетельствует о щелочном характере среды.

Первая ступень:

Ca 3 (PO 4) 2 ↔ 3Ca 2+ + 2PO 4 3- ;

3Ca 2+ + 2PO 4 3- + HOH ↔ HPO 4 2- + 3Ca 2+ + OH — ;

Ca 3 (PO 4) 2 + HOH ↔ CaHPO 4 + Ca(OH) 2 .

Вторая ступень:

CaHPO 4 ↔ Ca 2+ + HPO 4 2- ;

Ca 2+ + HPO 4 2- + HOH ↔ H 2 PO 4 — + Ca 2+ + OH — ;

CaHPO 4 + HOH ↔ Ca(H 2 PO 4) 2 + Ca(OH) 2 .

Третья ступень:

Ca(H 2 PO 4) 2 ↔ Ca 2+ + H 2 PO 4 — ;

Ca 2+ + H 2 PO 4 — + HOH ↔ H 3 PO 4 + Ca 2+ + OH — ;

Ca(H 2 PO 4) 2 + HOH ↔ H 3 PO 4 + Ca(OH) 2 .

Для фосфата кальция характерны все свойства солей:

— взаимодействие с сильными минеральными кислотами

Ca 3 (PO 4) 2 + 6HCl = 3CaCl 2 + 2H 3 PO 4 ;

— взаимодействие с солями, в результате которого одним из продуктов реакции является нерастворимое в воде соединение

Ca 3 (PO 4) 2 + 3Li 2 SO 4 = 2Li 3 PO 4 ↓ + 3CaSO 4 ;

— разложение при нагревании

Применение фосфата кальция

Фосфат кальция нашел применение в качестве добавки при производстве кормов для КРС и домашних птиц. Его используют при производстве минеральных удобрений, керамики и стекла. В пищевой промышленности фосфат кальция известен как добавка Е341 - разрыхлитель.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2