ฟอสเฟต

ฟอสเฟตพบได้ในเซลล์ของสัตว์และพืชทุกชนิด ในอาหาร เคมีเครื่องสำอาง ผงซักฟอก ยา และปุ๋ย ฟอสเฟตใช้ในอุตสาหกรรมหลายสาขา เช่น ยานยนต์ ก่อสร้าง ปิโตรเคมี สิ่งทอ เป็นต้น แต่สารเคมีเหล่านี้คืออะไร มีคุณสมบัติอย่างไร และฟอสเฟตใช้รับประทานเฉพาะทางปากเท่านั้นหรือไม่

ฟอสเฟตคืออะไร และมีคุณสมบัติอะไรบ้าง?

เมื่อพูดถึงฟอสเฟต เรามักจะหมายถึง ออร์โธฟอสเฟต ซึ่ง เป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก (V) ที่มีสูตรเคมีคือ H ₃ PO ₄ อะตอมไฮโดรเจนสามอะตอมสามารถถูกแทนที่ด้วยไอออนบวกของโลหะหรือไอออนแอมโมเนียม (เกิดเกลือ) หรือด้วยกลุ่มอินทรีย์ (เกิดเอสเทอร์) กรดฟอสฟอริกสามารถถูกทำให้แห้งได้ ส่งผลให้:

• กรดไพโรฟอสฟอริก H4P2O7 (อนุพันธ์คือไพโรฟอสเฟต)
• กรดเมตาฟอสฟอริก (HPO3)ₙ ซึ่งก่อตัวเป็นกรดโพลีเมอร์แบบวงแหวนหรือเชิงเส้น (เมตาฟอสเฟตหรือโพลีฟอสเฟต)

• กรดโพลีฟอสฟอริก Hₙ+2PₙO3ₙ+1 (โพลีฟอสเฟต)

อย่างไรก็ตาม ควรเพิ่มว่า ฟอสฟอรัสยังสร้างกรดชนิดอื่นด้วย ซึ่งแตกต่างกันในระดับของการเกิดออกซิเดชัน ได้แก่ กรดไตรออกโซฟอสฟอริก (III) H ₃ PO ₃ (ฟอสโฟนิก) และกรดไฮโปฟอสฟอรัส (I) H ₃ PO ₂ (ฟอสฟินิก) กรดเหล่านี้ยังถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม แต่ในระดับที่น้อยกว่าออร์โธฟอสเฟตมาก เนื่องจากโครงสร้างที่หลากหลาย ฟอสเฟตจึงมีคุณสมบัติทางฟิสิกเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะสาขา การใช้งานที่กว้างขวางที่สุดพบโดย ฟอสเฟตที่มี ความสามารถในการจับกับคีเลต (การจับไอออนของโลหะ) ความสามารถในการบัฟเฟอร์ (การทำให้ค่า pH คงที่) ความสามารถในการทำอิมัลชัน รวมถึงฟอสเฟตที่ ดูดความชื้นและเสถียรต่อความร้อน (ทนต่ออุณหภูมิสูง)

การประยุกต์ใช้ฟอสเฟตในอุตสาหกรรมอาหาร

ฟอสเฟตเป็น สารเติมแต่งอาหาร ที่พบได้ทั่วไป โดยส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมความเป็นกรด สารทำให้คงตัว อิมัลซิไฟเออร์ สารต้านอนุมูลอิสระ สารกันบูด และสารทำให้ขึ้นฟูและป้องกันการจับตัวเป็นก้อน บนฉลาก ควรมองหาสารเหล่านี้ภายใต้เครื่องหมาย E338 ถึง E452 กลุ่มสารเหล่านี้เริ่มต้นด้วย กรดฟอสฟอริก (E338) จากนั้นจึง เป็นโซเดียมฟอสเฟต โพแทสเซียมฟอสเฟต แคลเซียมฟอสเฟต ไดฟอสเฟต ไตรฟอสเฟต และโพลีฟอสเฟต สามารถพบได้เป็นส่วนผสมหลักในเครื่องดื่มอัดลม ฟอสเฟต ใน ภาคเกษตรกรรม ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของปุ๋ย ในภาคเกษตรกรรม ฟอสเฟตพบได้ในปุ๋ยสังเคราะห์ เป็นแหล่งของฟอสฟอรัสที่ดูดซึมได้ง่าย ซึ่งเป็นหนึ่งในสามของ สารอาหารพื้นฐาน (ร่วมกับไนโตรเจนและโพแทสเซียม) ฟอสฟอรัสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาของรากและการสร้างดอกและผลไม้ พืชใช้ฟอสฟอรัสในกระบวนการเผาผลาญทั้งหมด ซึ่งเป็นองค์ประกอบของ ATP ซึ่งเป็นตัวพาพลังงานพื้นฐาน ในปุ๋ย เนื้อหาของธาตุนี้จะถูกแปลงเป็นปริมาณของ P ₂ O ₅ ปุ๋ยฟอสเฟตประเภทที่สำคัญที่สุด ได้แก่ (เนื้อหา P ₂ O ₅ ในวงเล็บ):

• ซุปเปอร์ฟอสเฟตชนิดเดียว (16-20%)
• ซุปเปอร์ฟอสเฟตเสริม (40-50%)
• แอมโมเนียมฟอสเฟต DAP (46%) – ยังให้ไนโตรเจนด้วย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพมาก
• โมโนแอมโมเนียมฟอสเฟต, MAP (50-55%),
• เทอร์โมฟอสเฟต

บทบาทของฟอสเฟตในสารเคมีอุตสาหกรรม

ฟอสเฟตยังใช้กันอย่างแพร่หลายใน สารเคมีอุตสาหกรรม โดยถูกเติมลงใน พลาสติก สิ่งทอ และวัสดุอุตสาหกรรม เช่น สารหน่วงไฟ สารเติมแต่งในสีและเคลือบเงา พลาสติไซเซอร์ สารปรับอุณหภูมิ และสารบำบัดน้ำ (สารจับตะกอนและสารยับยั้งตะกรัน)

ผลกระทบของฟอสเฟตต่อสิ่งแวดล้อม – ความท้าทายและกฎระเบียบ

ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการใช้ฟอสเฟตคือผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะน้ำ การใช้สารประกอบเหล่านี้มาก เกินไปทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชันในน้ำ กล่าวคือ สาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียมีจำนวนเพิ่มขึ้นมากเกินไป และส่งผลให้ขาดออกซิเจนและสิ่งมีชีวิตในน้ำตาย แหล่งฟอสเฟตหลักมาจากการเกษตร ตลอดจนน้ำเสียจากเทศบาลและอุตสาหกรรม ดังนั้น กฎระเบียบของสหภาพยุโรปจึงควบคุมการใช้ฟอสเฟตอย่างเข้มงวด

ทางเลือกอื่นสำหรับฟอสเฟต – เป็นไปได้หรือไม่?

แน่นอนว่ามีทางเลือกอื่นสำหรับฟอสเฟตที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (เช่น ซิเตรต ไบคาร์บอเนต) ผงซักฟอก (เช่น ซีโอไลต์ โพลีคาร์บอกซิเลต) หรือเกษตรกรรม (ปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ยรีไซเคิล หรือสตรูไวต์) ถึงแม้ว่าฟอสเฟตจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพและรองรับเศรษฐกิจแบบวงจรปิด แต่ข้อเสียหลักๆ ได้แก่ ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า ต้นทุนที่สูงกว่า หรือความพร้อมใช้งานที่จำกัด

มาตรฐานและข้อกำหนดเกี่ยวกับการใช้ฟอสเฟต

การใช้ฟอสเฟตเป็นสารเติมแต่งอาหารถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยกฎหมายของสหภาพยุโรป กฎหมายที่สำคัญที่สุดคือ ข้อบังคับ (EC) 1333/2008 และข้อบังคับของคณะกรรมาธิการ (EU) ที่แก้ไขภาคผนวก (หมายเลข 1129/2011, 2017/871 และ 2018/74) ข้อบังคับเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้แน่ใจว่าการบริโภคฟอสเฟตของผู้บริโภคไม่เกิน 70 มก./กก.น้ำหนักตัว (แสดงเป็นฟอสฟอรัส) ตามคำแนะนำของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ด้านอาหาร มาตรฐานสำหรับปริมาณฟอสฟอรัสในผงซักฟอกและสารทำความสะอาดระบุไว้ในข้อบังคับ (EU) หมายเลข 259/2012 ของรัฐสภายุโรปและคณะมนตรี ฟอสฟอรัสในผงซักฟอกคิดเป็น 0.5%ของฟอสฟอรัสในผงซักฟอกและ 0.3 กรัมของฟอสฟอรัสในผงซักฟอกมาตรฐาน ในส่วนของปุ๋ยเคมี ระเบียบ (EU) 2019/1009 ของรัฐสภาและคณะมนตรีแห่งยุโรปไม่ได้ระบุปริมาณฟอสฟอรัสสูงสุด แต่จะกล่าวถึงปัญหาของสารปนเปื้อน (เช่น แคดเมียม) เป็นหลัก และส่งเสริมการใช้ปุ๋ยอินทรีย์และปุ๋ยรีไซเคิล