雜說生活中的磷

馮大誠

磷的拉丁文名稱Phosphorum是“冷光”的意思。漢字原有粦字（后來寫為燐）。《說文解字》有：“粦，鬼火也。”前人用以意譯Phosphorum，并依固體非金屬元素名稱為石字旁之例寫為磷。磷是少有的幾個意譯的元素之一。

磷元素約占人體質量的1.1%，僅次于氧、碳、氫、氮和鈣元素。骨頭是人體中磷元素最多的組織，約占人體磷元素總量的80%；其次是牙齒，占5%多一點。骨頭和牙齒之所以非常堅硬，是因為它們的化學成分主要是磷酸鈣。正二價的鈣離子與負三價的磷酸根離子之間有很強的吸引力，使得磷酸鈣非常穩定。

許多人想通過喝骨頭湯補鈣，其實，即使煮上幾個小時，湯里也不會有多少游離鈣離子，因為磷酸根把鈣離子“抓”得太牢固了，水無法把鈣離子分離出來。想想也是，人的骨頭成天“泡”在血液里，如果水就能夠把鈣離子“泡”出來，那人還活不活？雖然酸對骨頭或牙齒有分解作用，但也不是加一點醋就能夠有立竿見影的效果。當然，如果人們不好好刷牙，經常把一些糖類化合物留在牙齒上，由于微生物的作用，糖類發酵生成酸，日久天長對牙齒還是會起腐蝕作用的。

人體組織是由細胞構成的，而細胞膜的主要成分就是磷脂—磷酸與某些有機化合物中的羥基形成的酯。例如，甘油含有3個羥基，如果2個與脂肪酸成酯，1個與磷酸成酯，這就是甘油磷酸酯。磷脂與許多其他的酯類化合物一樣，往往一頭是長的碳鏈，另一頭含磷原子。碳鏈的一頭親油（疏水），而含磷的那一頭則親水（疏油），形成兩性分子。肥皂、洗滌劑中的有效成分都是兩性分子，也就是所謂的表面活性劑。它們一頭親油、一頭親水，可以把織物上的油污分散到水中，從而把織物清洗干凈。為了防止油污又沾染在織物上，一般合成洗滌劑里還要加入含磷助洗劑以吸收這些分散出來的污物。

有的磷脂能夠整整齊齊排列起來，親水的靠在一起，親油的靠在一起，形成一層膜。兩層這樣的膜緊緊地靠在一起，每一層膜中間又夾雜著蛋白質、糖脂、膽固醇等，就形成了細胞膜。磷脂是細胞膜的主要組分。所以，磷元素存在于我們身上的每一個細胞中。

當然，磷脂的作用絕不僅僅是組成細胞膜，它的功能有很多。在腦細胞、卵細胞中，磷脂都是最重要的成分。新冠疫情持續的這幾年，核酸篩查成為快速阻斷疫情的有效手段之一。核酸不僅是新冠病毒的遺傳物質，也是所有生物體最重要的遺傳物質，或者說是它們的“身份證”。組成核酸大分子的單體叫作核苷酸。核苷酸由3類組分組成：戊糖（含有5個碳原子的糖）、含氮堿基（嘌呤和嘧啶）以及磷酸基團。所以說，磷元素也是核酸的一個不可缺少的組成元素。

所有的生物體都處在不斷的新陳代謝過程中，也就是說，它們每時每刻都在進行著化學反應。我們知道，化學反應總是伴隨著能量的變化，有的反應需要加熱條件才能進行反應，但對于生物體來說，不可能通過外界加熱這種辦法提供化學反應所需要的能量。好在生物體內“自帶”可以提供化學反應所需能量的物質，它就是磷脂。最重要的可以提供能量的物質是三磷酸腺苷（ATP）。當體系需要能量時，ATP就能夠水解，放出一個磷酸分子，生成二磷酸腺苷（ADP），并放出能量。如果體系有了能量的盈余，例如化學反應放出能量時，體內的ADP又能夠與磷酸發生化學反應，生成ATP而吸收掉這些能量。也就是說，生物體可以把能量儲存在ATP內。

磷是人體的必要元素，需要從食物中補充。聯合國糧農組織和世界衛生組織建議，成人每日的磷攝入量為700毫克，青少年為1250 毫克。由于食物（谷物、肉類、蛋類、蔬菜、水果等）基本上都含有磷元素，所以，只要正常飲食，人們就不必另外補充磷制劑。

磷酸是重要的含磷無機化合物，具有酸性，溶于水中有酸味。在甜飲料中放入適量的磷酸，可以使其味道更加香甜可口。可口可樂的配方中就添加有磷酸。

淀粉磷酸酯是淀粉中的羥基與磷酸發生酯化反應而形成的，是一種變性淀粉。和淀粉相比，淀粉磷酸酯的黏度和透明度更高，凍融穩定性更強，我們在許多食品的成分表中都可以找到它。例如，把它加入冰激凌中，可以使冰激凌口感細膩；把它加入酸奶中，可以使酸奶質地更黏稠，口味更好；把它加入面包、饅頭中，可以使成品成型更加挺括、漂亮；把它加入面條、方便面中，可以使面條更加筋道、滑爽；用它處理肉類，可以更多地鎖住水分，使得肉質鮮嫩。

味精的成分是谷氨酸鈉，在谷氨酸鈉中加入極少量的肌苷酸二鈉和鳥苷酸二鈉，可以極大地提高味精的鮮度，成為“特鮮味精”。肌苷酸二鈉和鳥苷酸二鈉就是兩種核苷酸的鈉鹽，也可以看作磷酸鹽的衍生物，一般被稱為呈味核苷酸鈉。呈味核苷酸鈉過去只能從肉類中提取，價格昂貴，難以應用；現在可以通過微生物發酵實現工業化生產，因而廣泛應用于食品工業。

由于植物生長代謝過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，在種植農作物時往往需要施用磷肥。不過，過量施用磷肥或者施用不當，都容易引起水體污染，使得河流、湖泊中的磷元素超標，造成藻類和水草瘋長。

水體中磷元素超標的另一個重要原因是洗滌劑中的磷元素。洗滌廢水流入河流湖泊后，就像給藻類、水草施用了大量磷肥，會引起藻類、水草的瘋長。這些藻類和水草死亡后，大量的有機物分解，消耗水里的氧氣，又加增加了水體中的氮、磷元素。如此循環，就會使水體嚴重富營養化，缺少氧氣，發臭，導致魚類死亡。大量動植物的尸體沉入水底，使湖泊變淺，最后沼澤化，湖泊消失。所以，實行合成洗滌劑的無磷化，對于保護環境，保護水資源，保護河流、湖泊，有特別重要的意義。