фосфати кальцію. Загальна характеристика та отримання Кальціум фосфат

Фосфат кальцію (харчова добавка Е341) - являє собою неорганічну речовину, сіль кальцію та ортофосфорної кислоти. З усіх гідроксиапатитів (з'єднань фосфату кальцію), ортофосфат кальцію найбільш стійкий до дії позаклітинних рідин організму та виконує важливу роль у низці фізіологічних процесів.

Фосфати кальцію містяться в коров'ячому молоці. В організмі людини кальцій існує переважно у вигляді фосфатів кальцію. Кістки людини на сімдесят відсотків складаються із фосфатів кальцію. Зубна емаль теж здебільшого складається з гідроксіапатитів.

Існує кілька підвидів ортофосфатів кальцію, що використовуються у харчовій промисловості:

• Е341(i) - ортофосфат кальцію однозаміщений з хімічною формулою: Ca 2;
• Е341(ii) - ортофосфат кальцію двозаміщений з хімічною формулою: CaHPO 4;
• Е341(iii) - ортофосфат кальцію тризаміщений, що має молекулярну формулу: Ca 3 O 8 P 2 .

Ортофосфат кальцію отримують з мінералів і хімічним шляхом - взаємодією ортофосфорної кислоти з оксидом кальцію або вапняним молоком і гідролізом гідроортофосфату кальцію. Результат хімічної реакції є білий аморфний порошок, малорозчинний у воді, але розчиняється в кислотах. На відміну від багатьох хімічних речовин, розчинність фосфатів падає зі збільшенням температури.

З 70-х років минулого століття у всьому світі проводяться різноманітні дослідження, що вивчають біологічну поведінку ортофосфатів. Негативний вплив добавки Е341 на організм поки що науково не доведено, але в мережі поширені чутки про те, що добавка Е341 викликає захворювання шлунково-кишкового тракту та розлад шлунка.

Харчова добавка Е341 використовується в харчовій промисловості як стабілізатор, регулятор кислотності, розпушувач, фіксатор фарбування. Крім того, ортофосфати кальцію застосовуються в якості емульгуючої солі у виробництві плавлених сирів. У сухому молоці і вершках харчова добавка Е341 використовується як агент, що розділяє, і антислежувач. Також ортофосфати кальцію використовуються як антикристалізатор згущеного молока та ущільнювача рослинних тканин у виробництві фруктових та овочевих консервів.

Найчастіше добавка Е341 застосовується в харчовій промисловості при виробництві хлібобулочних виробів, спеціальних напоїв (наприклад, для спортсменів), концентрованого молока з високим вмістом сухих речовин, сухого молока, згущеного молока, морозива, рибних та м'ясних фаршів, лікеро-горілчаних виробів, сухого та трав'яного чаю , напівфабрикатів, сухих сніданків, продуктів швидкого приготування, кондитерських виробів, розпушувачів для випікання, плавлених сирів, біологічно активних добавок, консервованих фруктів та овочів.

Інші застосування ортофосфатів кальцію:

• виробництво добрив та мінеральних підживлень для худоби;
• один з компонентів зубних паст та порошків;
• використовується у виробництві кераміки, скла, м'яких абразивів.

Кальцію фосфат, фосфорнокислий Ca.

Хімічні властивості

Неорганічна сполука, сіль, утворена Сa та ортофосфорною кислотою. Формула Фосфату Кальція: Ca3(PO4)2. Зазвичай – це дрібний безбарвний кристалічний порошок, який погано розчиняється у воді. При дії кислот речовина перетворюється на гідрофосфат . Молярна маса сполуки = 310,2 г на моль.

Здобуття Фосфату Кальція. Засіб широко поширений у вигляді мінералів у природі, знаходиться у фосфориті, гідроксіапатіті та апатиті. Міститься у великих кількостях, буквально складає основу зубів та кісток у хребетних тварин. Зі шкільного курсу хімії можна згадати реакцію освіти Кальція Фосфату з фосфату натрію і хлориду Ca . Внаслідок реакції обміну необхідна речовина випадає в осад.

Засіб застосовують як основне джерело кальцію для підживлення птахів і худоби; додають до складу фосфоритного борошна для добрива кислого ґрунту; використовують при виробництві абразивів, керамічних виробів та скла; застосовують у харчовій промисловості; використовують у медицині.

Фармакологічна дія

Джерело кальцію.

Фармакодинаміка та фармакокінетика

Елемент бере активну участь у процесах остеогенезу та зростання кісткової тканини, у процесах передачі нервових імпульсів, у механізмі згортання крові, сприяє нормальній роботі серця та судин, опорно-рухового апарату. Кальцію Фосфат повністю засвоюється організмом.

Показання до застосування

• у періоди інтенсивного зростання та розвитку скелета у дитячому віці;
• для захисту та зміцнення кісток, зубів;
• пацієнтам, які не переносять молоко та молочні продукти;
• під час лікування, пародонтиту , вивихів та переломів кісток.

Протипоказання

Засіб протипоказаний до прийому:

• при гіперкальціурії , гіперкальціємії ;
• у пацієнтів з тяжкою;
• дітям віком до 3 років;
• при речовину.

Побічна дія

Кальцію Фосфат пацієнти добре переносять. Рідко може виникнути алергія , побічні реакції з боку травного тракту

Інструкція із застосування (Спосіб та дозування)

Ліки призначають внутрішньо в комбінації з деякими іншими вітамінами та мікроелементами. Добова доза залежить від лікарської форми, віку пацієнта, тяжкості захворювання.

Передозування

При передозуванні може виникнути гіперкальціємія або гіперкальціурія . Лікування – симптоматичне.

Взаємодія

Кальцію Фосфат може уповільнити абсорбцію та тетрациклінового ряду. Рекомендується дотримуватися 3-х годинного інтервалу між застосуванням цих засобів.

Фосфат кальцію міститься у великих кількостях у кістковій тканині людини. Його багато в молоці та інших молочних продуктах. Водночас його можна знайти у списку шкідливих харчових добавок під номером Е341. Як таке можливо, чи справді мається на увазі одна й та сама речовина?

Проблему ускладнює те, що під назвою "фосфат кальцію" маються на увазі як мінімум три сполуки. Існує багато назв і термінів, прийнятих щодо них. Одні назви найчастіше використовують у хімії, інші в медицині, треті у харчовій промисловості. Як вони пов'язані та чим відрізняються, спробуємо розібратися у цій статті.

Загальні відомості

Фосфат кальцію – це сіль, утворена кальцієм та фосфорною кислотою. Являє собою білий порошок, без запаху та смаку, нерозчинний у воді. Він входить до складу кісток та зубів людини у вигляді гідроксіапатиту. Близько 70% кісток людини складається з цієї речовини. Зубна емаль містить 96% гідроксіапатиту.

Фосфат кальцію міститься в молоці та деяких молочних продуктах. Оскільки він нерозчинний, то знаходиться в молоці у вигляді зважених мікроскопічних частинок. Він пов'язаний із молочним білком казеїном і частково входить до його складу.

У харчовій промисловості використовується як добавка Е341. Його застосовують як розпушувач, ущільнювач, регулятор кислотності. Втім, це застосування ґрунтується не на корисних властивостях речовини, а на технологічних. Нерозчинний у воді порошок добре структурує продукти.

Отримують цю речовину синтетично, з фосфоритного борошна та фосфорної кислоти. Інший спосіб отримання - обробка фосфорною кислотою гашеного вапна.

Різновиди та їх назви

Фосфат кальцію має три різновиди, у яких різні хімічні формули та позначення:

Всі ці три речовини застосовуються як харчові добавки. Всі вони виглядають приблизно однаково, є білі порошки, нерозчинні у воді. У кислому середовищі вони, навпаки, добре розчиняються, завдяки чому можуть засвоюватися людиною. Адже у шлунку міститься соляна кислота, яка створює високу кислотність.

Користь

• Є гарним джерелом кальціюдля кісток. У великій кількості міститься в молоці та молочних продуктах, разом із білком казеїном, з яким добре засвоюється.
• Є джерелом фосфору, який потрібен для нормальної роботи м'язів, потрібний для синтезу білків і виконує багато важливих функцій в організмі.
• Входить до складу зубної емалі і тому використовується у зубних пастах. В основному у вигляді дикальційфосфатуCaHPO 4. Ця речовина також є м'яким абразивом, тобто дозволяє обережно очищати зубний наліт, не пошкоджуючи емалі. Також у пастах використовуються його близькі аналоги гліцерофосфату та гідроксіапатиту.
• Перешкоджає злипання та комкування речовин у вигляді порошків, тобто є розпушувачем. Тому його використовують як харчову добавку у виробництві сухого молока, сухих вершків, хлібобулочних виробів.
• Застосовується у виробництві плавлених сирів як емульгатор.
• Застосовується як мінеральних добриву сільському господарстві як джерело фосфору. Зокрема, дигідрофосфат із формулою Са(H 2 PO 4) 2 – основний компонент такого добрива, як суперфосфат. А добриво преципітату складається з гідрофосфату з формулою CaHPO 4 .
• Входить до складу комбінованих кормів для тварин. Найчастіше у вигляді трикальційфосфату Ca 3 (PO 4) 2 .

Шкода

Фосфат кальцію міститься в організмі у великих кількостях, тому не становить великої небезпеки. У той же час поширена таблиця шкідливих харчових добавок, в якій добавка Е341 описана як розлади шлунка, що викликає. З чим це пов'язано?

У природних продуктах, таких як молоко, фосфат кальцію знаходиться разом з іншими компонентами, з якими легко засвоюється. Якщо споживати багато продуктів, куди його додають штучно, він починає не засвоюватися, а накопичуватися і зашлаковувати організм. У цьому виді він здатний:

• Погіршувати роботу шлунково-кишкового тракту.
• Викликати ниркову недостатність та нирково-кам'яну хворобу.
• Сприяти утворенню надлишків холестерину.

Надлишок фосфору може утворюватися в організмі при вживанні великої кількості м'ясних продуктів, особливо ковбас. Фосфат кальцію використовують як антиоксидант при виробництві ковбаси, найчастіше з порушенням технологій та в надто великій кількості – для збільшення обсягу та ваги товару.

Добавка Е341 присутня в плавлених сирах, маргарині, сухих сумішах на основі борошна, сухому молоці та вершках.

Крім того, надлишок фосфатів виникає при захопленні фастфудом та напівфабрикатами.

Фосфат кальцію застосовується як біологічна добавка при нестачі кальцію та фосфору. Рекомендується при переломах кісток, ламкості нігтів. Використовують при такому захворюванні, як остеопороз. Добавки, що містять цю речовину та її аналоги, радять приймати в період вагітності та лактації.

Входить до складу таких препаратів, як фтизіон, остеогенон і безлічі БАДів (наприклад, Camosten, Arthromil). Найчастіше у своїй використовується дикальцийфосфат. Для повноцінного засвоєння цих добавок варто дотримуватись рекомендацій:

1. Вживати краще натще, до їди.
2. Кальцій повноцінно засвоюється організмом разом із вітаміном D, тому краще вживати препарати, які містять цей вітамін. Якщо ж використовуються інші, вітамін D варто прийняти окремо, за 1-2 години до прийому кальцієвих препаратів.
3. Протипоказання для прийому – захворювання паращитовидних залоз, сечокам'яна хвороба, індивідуальна непереносимість.

Аналогами фосфату кальцію є гідроксіапатит та гліцерофосфат (щоправда, вони коштують дещо дорожче). Також як кальцієві добавки вживають цитрат і карбонат цього металу, які добре засвоюються, але не містять фосфору. Глюконат кальцію, популярний як джерело цього елемента, відноситься до препаратів, що погано засвоюються.

Висновок

Фосфат кальцію не становить шкоди при надходженні зі звичайною їжею. Але продукти, що містять його як харчову добавку Е341 повинні викликати настороженість. При частому вживанні таких продуктів можуть накопичитися надлишки цієї речовини в організмі, які можуть стати причиною розладів шлунка і призвести до нирково-кам'яної хвороби. У великій кількості фосфат зашлаковує організм.

З іншого боку, цю речовину корисно приймати у вигляді БАДів, особливо якщо є проблеми з кістками. Його також рекомендують вагітним і жінкам, що годують.

Ортофосфат кальцію(харчова добавка E-341) - являє собою білий аморфний порошок, малорозчинний у воді, але розчиняється в кислотах. На відміну від багатьох хімічних речовин, розчинність фосфатів падає зі збільшенням температури. З усіх гідроксиапатитів (з'єднань фосфату кальцію), ортофосфат кальціюнайбільш стійкий до впливу позаклітинних рідин організму та виконує важливу роль у ряді фізіологічних процесів. Природні джерела:Фосфати кальцію містяться у молоці. В організмі людини кальцій існує переважно у вигляді фосфатів кальцію. Кістки людини на сімдесят відсотків складаються із фосфатів кальцію. Зубна емаль теж здебільшого складається з гідроксіапатитів.

Підвиди ортофосфатів кальцію, що використовуються у харчовій промисловості:

E-341(I) monocalcium phosphate - ортофосфат кальціюоднозаміщений з хімічною формулою: Ca2); E-341(II)dicalcium phosphate - ортофосфат кальціюдвозаміщений з хімічною формулою: CaHPO4; E-341(III)tricalcium phosphate - ортофосфат кальціютризаміщений, що має молекулярну формулу: Ca3O8P2. Отримання Е-341 Ортофосфат кальціюодержують з мінералів, та хімічним шляхом - взаємодією ортофосфорної кислоти з оксидом кальцію або вапняним молоком та гідролізом гідроортофосфату кальцію. З 70-х років минулого століття у всьому світі проводяться різноманітні дослідження, що вивчають біологічну поведінку ортофосфатів. Негативний вплив добавки Е-341на організм поки що науково не доведено, але в мережі поширені чутки про те, що добавка Е-341викликає захворювання кишково-шлункового тракту та розлад шлунка.

Застосування ортофосфату кальцію

Харчова добавка E-341використовується в харчовій промисловості як стабілізатор, регулятор кислотності, розпушувач, фіксатор фарбування. Крім того, ортофосфати кальцію застосовуються в якості емульгуючої солі у виробництві плавлених сирів. У сухому молоці та вершках харчова добавка E-341використовується, як поділяючий агент та антислежувач. Також ортофосфати кальцію використовуються як антикристалізатор згущеного молока та ущільнювача рослинних тканин у виробництві фруктових та овочевих консервів. Найчастіше добавка E-341застосовується в харчовій промисловості при виробництві хлібобулочних виробів, спеціальних напоїв (наприклад, для спортсменів), концентрованого молока з високим вмістом сухих речовин, сухого молока, згущеного молока, морозива, рибних та м'ясних фаршів, лікеро-горілчаних виробів, сухого та трав'яного чаю, напівфабрикатів, сухих сніданків, продуктів швидкого приготування, кондитерських виробів, розпушувачів для випікання, плавлених сирів, біологічно активних добавок, консервованих фруктів та овочів.

Інші застосування ортофосфатів кальцію:

виробництво добрив та мінеральних підживлень для худоби; один з компонентів зубних паст та порошків; використовується у виробництві кераміки, скла, м'яких абразивів.

ВИЗНАЧЕННЯ

Фосфат кальціює порошок білого кольору (рис. 1) дуже погано розчинний у воді.

Існує у вигляді двох поліморфних модифікацій: моноклінної та гексагональної.

Мал. 1. Фосфат кальцію. Зовнішній вигляд.

Основні характеристики фосфату кальцію наведені у таблиці нижче:

Одержання фосфату кальцію

Лабораторні способи одержання фосфату кальцію передбачають дію ортофосфорної кислоти на солі кальцію (1) або гідроксид кальцію (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).

Хімічні властивості фосфату кальцію

Фосфат кальцію - це середня сіль, утворена сильною основою - гідроксидом кальцію (Ca(OH) 2) та слабкою кислотою - ортофосфорною (H 3 PO 4). У водяному розчині гідролізується. Гідроліз протікає аніоном (теоретично можливі другий і третій ступінь). Наявність аніонів ВІН свідчить про лужний характер середовища.

Перший ступінь:

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 .

Другий ступінь:

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 .

Третій ступінь:

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 фосфату кальцію характерні всі властивості солей:

- взаємодія із сильними мінеральними кислотами

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

— взаємодія з солями, внаслідок якого одним із продуктів реакції є нерозчинна у воді сполука

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

- Розкладання при нагріванні

Застосування фосфату кальцію

Фосфат кальцію знайшов застосування як добавки при виробництві кормів для ВРХ та свійських птахів. Його використовують при виробництві мінеральних добрив, кераміки та скла. У харчовій промисловості фосфат кальцію відомий як добавка Е341 – розпушувач.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2