杂说生活中的磷

冯大诚

磷的拉丁文名称Phosphorum是“冷光”的意思。汉字原有粦字（后来写为燐）。《说文解字》有：“粦，鬼火也。”前人用以意译Phosphorum，并依固体非金属元素名称为石字旁之例写为磷。磷是少有的几个意译的元素之一。

磷元素约占人体质量的1.1%，仅次于氧、碳、氢、氮和钙元素。骨头是人体中磷元素最多的组织，约占人体磷元素总量的80%；其次是牙齿，占5%多一点。骨头和牙齿之所以非常坚硬，是因为它们的化学成分主要是磷酸钙。正二价的钙离子与负三价的磷酸根离子之间有很强的吸引力，使得磷酸钙非常稳定。

许多人想通过喝骨头汤补钙，其实，即使煮上几个小时，汤里也不会有多少游离钙离子，因为磷酸根把钙离子“抓”得太牢固了，水无法把钙离子分离出来。想想也是，人的骨头成天“泡”在血液里，如果水就能够把钙离子“泡”出来，那人还活不活？虽然酸对骨头或牙齿有分解作用，但也不是加一点醋就能够有立竿见影的效果。当然，如果人们不好好刷牙，经常把一些糖类化合物留在牙齿上，由于微生物的作用，糖类发酵生成酸，日久天长对牙齿还是会起腐蚀作用的。

人体组织是由细胞构成的，而细胞膜的主要成分就是磷脂—磷酸与某些有机化合物中的羟基形成的酯。例如，甘油含有3个羟基，如果2个与脂肪酸成酯，1个与磷酸成酯，这就是甘油磷酸酯。磷脂与许多其他的酯类化合物一样，往往一头是长的碳链，另一头含磷原子。碳链的一头亲油（疏水），而含磷的那一头则亲水（疏油），形成两性分子。肥皂、洗涤剂中的有效成分都是两性分子，也就是所谓的表面活性剂。它们一头亲油、一头亲水，可以把织物上的油污分散到水中，从而把织物清洗干净。为了防止油污又沾染在织物上，一般合成洗涤剂里还要加入含磷助洗剂以吸收这些分散出来的污物。

有的磷脂能够整整齐齐排列起来，亲水的靠在一起，亲油的靠在一起，形成一层膜。两层这样的膜紧紧地靠在一起，每一层膜中间又夹杂着蛋白质、糖脂、胆固醇等，就形成了细胞膜。磷脂是细胞膜的主要组分。所以，磷元素存在于我们身上的每一个细胞中。

当然，磷脂的作用绝不仅仅是组成细胞膜，它的功能有很多。在脑细胞、卵细胞中，磷脂都是最重要的成分。新冠疫情持续的这几年，核酸筛查成为快速阻断疫情的有效手段之一。核酸不仅是新冠病毒的遗传物质，也是所有生物体最重要的遗传物质，或者说是它们的“身份证”。组成核酸大分子的单体叫作核苷酸。核苷酸由3类组分组成：戊糖（含有5个碳原子的糖）、含氮碱基（嘌呤和嘧啶）以及磷酸基团。所以说，磷元素也是核酸的一个不可缺少的组成元素。

所有的生物体都处在不断的新陈代谢过程中，也就是说，它们每时每刻都在进行着化学反应。我们知道，化学反应总是伴随着能量的变化，有的反应需要加热条件才能进行反应，但对于生物体来说，不可能通过外界加热这种办法提供化学反应所需要的能量。好在生物体内“自带”可以提供化学反应所需能量的物质，它就是磷脂。最重要的可以提供能量的物质是三磷酸腺苷（ATP）。当体系需要能量时，ATP就能够水解，放出一个磷酸分子，生成二磷酸腺苷（ADP），并放出能量。如果体系有了能量的盈余，例如化学反应放出能量时，体内的ADP又能够与磷酸发生化学反应，生成ATP而吸收掉这些能量。也就是说，生物体可以把能量储存在ATP内。

磷是人体的必要元素，需要从食物中补充。联合国粮农组织和世界卫生组织建议，成人每日的磷摄入量为700毫克，青少年为1250 毫克。由于食物（谷物、肉类、蛋类、蔬菜、水果等）基本上都含有磷元素，所以，只要正常饮食，人们就不必另外补充磷制剂。

磷酸是重要的含磷无机化合物，具有酸性，溶于水中有酸味。在甜饮料中放入适量的磷酸，可以使其味道更加香甜可口。可口可乐的配方中就添加有磷酸。

淀粉磷酸酯是淀粉中的羟基与磷酸发生酯化反应而形成的，是一种变性淀粉。和淀粉相比，淀粉磷酸酯的黏度和透明度更高，冻融稳定性更强，我们在许多食品的成分表中都可以找到它。例如，把它加入冰激凌中，可以使冰激凌口感细腻；把它加入酸奶中，可以使酸奶质地更黏稠，口味更好；把它加入面包、馒头中，可以使成品成型更加挺括、漂亮；把它加入面条、方便面中，可以使面条更加筋道、滑爽；用它处理肉类，可以更多地锁住水分，使得肉质鲜嫩。

味精的成分是谷氨酸钠，在谷氨酸钠中加入极少量的肌苷酸二钠和鸟苷酸二钠，可以极大地提高味精的鲜度，成为“特鲜味精”。肌苷酸二钠和鸟苷酸二钠就是两种核苷酸的钠盐，也可以看作磷酸盐的衍生物，一般被称为呈味核苷酸钠。呈味核苷酸钠过去只能从肉类中提取，价格昂贵，难以应用；现在可以通过微生物发酵实现工业化生产，因而广泛应用于食品工业。

由于植物生长代谢过程中需要大量的磷元素，而土壤中的磷元素含量可能不足，所以，在種植农作物时往往需要施用磷肥。不过，过量施用磷肥或者施用不当，都容易引起水体污染，使得河流、湖泊中的磷元素超标，造成藻类和水草疯长。

水体中磷元素超标的另一个重要原因是洗涤剂中的磷元素。洗涤废水流入河流湖泊后，就像给藻类、水草施用了大量磷肥，会引起藻类、水草的疯长。这些藻类和水草死亡后，大量的有机物分解，消耗水里的氧气，又加增加了水体中的氮、磷元素。如此循环，就会使水体严重富营养化，缺少氧气，发臭，导致鱼类死亡。大量动植物的尸体沉入水底，使湖泊变浅，最后沼泽化，湖泊消失。所以，实行合成洗涤剂的无磷化，对于保护环境，保护水资源，保护河流、湖泊，有特别重要的意义。