CNS_02.002_硅铝酸钠
王松怡
摘要：本文主要介绍了硅铝酸钠的理化性质、限量、标准、检测、应用等方面的内容。硅铝酸钠是一种化学物质，分子式为AlNaO6Si2。GB 2920-1996规定：可用于植脂性粉末，最大使用量为5.0g/kg。制作方法：由火山熔岩与氢氧化钠等制成。鉴别方法：具有呈硅盐和铝盐等化学反应。可用作抗结剂，用作可可粉、奶粉、奶油粉中的添加剂等。
关键词：硅铝酸钠 理化性质 国家标准
1引言
食品添加剂是指在食品中或食品加工中使用的各种微量物质，其添加量通常不超过2％。添加不同的物质，所要达到的目的或所起作用是不同的。有的是为了改进和保持食品的营养价值而添加的；有的是为了延长食品的货架期添加的；有的是为方便食品而添加的；有的是为增强食品的风味，改变食品的色泽而添加的；有的是为了确保微生物的安全性而添加的，有的是保持食品品质的连续性和统一性添加的。据统计，目前全球开发的食品添加剂总数已达14000多种，其中直接使用的有3000种，常用的有680余种。
2017年，天津检验检疫局新港办事处工作人员对一批来自美国的违规使用食品添加剂的蛋白粉进行了退运处理。据了解，该批货物为MP格斗系列巧克力味复合蛋白粉和MP格斗系列香草口味复合蛋白粉，共计1066箱，重17.4吨，货值约4万美元。检验检疫人员在核对标签时发现，其配料中含有硅铝酸钠，不符合我国《食品安全国家标准》和《食品添加剂使用标准》的相关要求。检验检疫人员遂判定该批货物为不合格，并依法实施了监督退运处理[1]。
长期摄入铝含量超标的食品，会对人体造成危害。早在2014年，国家卫生计生委等5部门就联合发布公告，禁止硅铝酸钠用于食品添加剂的生产、经营和使用。
2理化性质
2.1物理性质
图1 硅铝酸钠
硅铝酸钠是一种化学物质，分子式AlNaO6Si2 。 主要成分是含水的硅铝酸钠。约按Na2O：Al2O3：SiO2=1：2：13.2的摩尔比组成 。分子量为202.13870。
图2 硅铝酸钠分子结构
白色无定形细粉或小珠粒，无臭，无味，相对密度约2.6，熔点1000~1100℃，不溶于水、乙醇和其他有机溶剂，在80~100℃时可部分溶于强酸和碱金属氢氧化物溶液[2]。用无二氧化碳的水制备成20%淤浆的pH值为6.5~10.5。
硅铝酸钠的毒理学依据：
1．GRAS FDA-21CFR 182.2727。
2．ADI不作特殊规定(FAO/WHO，2001)。
3．对水稍微有危害，不要让未稀释或大量的产品接触地下水、水道或者污水系统，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。
2.2化学性质
图3 化学反应
2.2.1硅盐反应
取本品500mg与无水碳酸钾2.5g混合，在白金或镍制坩锅内加热至完全熔化，冷却后加水5mL，静置3min。温和加热坩锅底部，用水约50mL使熔融物分离并将其移入烧杯中，逐渐加入盐酸直至不再泡沸为止，然后再加入盐酸10mL，在蒸汽浴上蒸发至干。冷却、加水20mL煮沸，用无灰滤纸过滤，有不溶的硅石残留物（滤液保留，用于铝盐和钠盐的鉴别）。将胶凝状残留物移到白金皿上，小心加氢氟酸5Ml，沉淀溶解（若沉淀不溶，反复用氢氟酸处理）。加热，在蒸汽中放一根头上有一滴水的玻璃棒，水滴变混浊。
2.2.2铝盐反应
（1）取本品水溶液（1+20）加氯化铵溶液（1+10）及氨试液（氨水400mL加水配至1000mL），生成白色胶状沉淀，再加过量氨试液，沉淀不溶解。
（2）本品水溶液（1+20）加氢氧化钠溶液（1+25），生成白色胶状沉淀，再加过量的氢氧化钠溶液（1+25），沉淀溶解。
（3）取本品水溶液（1+20）加氨试液直至生成少许沉淀为止，再加茜素S溶液（1+1000）5滴，沉淀变为红色。
3 限量和标准[3]
图4 各种食品添加剂
3.1范围
本标准适用于以水玻璃法制备的食品添加剂硅铝酸钠。
3.2组分的物质的量比
Na2O/Al2O3/SiO2的物质的量比（摩尔比）近似为1:1:13。
3.3技术要求
3.3.1 感官要求：应符合表 1 的规定。
3.3.2 理化指标：应符合表 2 的规定。 
附录A
A.4 二氧化硅的测定
A.4.1 方法提要
样品中二氧化硅与氢氟酸形成挥发物，经灼烧挥发，通过测定灼烧前后的质量差值计算二氧化硅的含量。
A.4.2 试剂和材料
A.4.2.1 硫酸。
A.4.2.2 盐酸。
A.4.2.3 氢氟酸。
A.4.3 仪器和设备
高温炉：温度可保持在900 ℃±25 ℃。
A.4.4 分析步骤
称取约 0.5 g 已于 105 ℃±2 ℃烘 2 h 的试样，精确至 0.000 2 g，放入 200 mL 烧杯中，用少量水冲洗烧杯壁。加入 30 mL 硫酸和 15 mL 盐酸，在通风橱加热板上加热直至生成白色烟雾，冷却后加入 15 mL盐酸，再次加热至生成白色烟雾。蒸发至约剩 10 mL 溶液，冷却，加入 70 mL 水，使用滤纸过滤，并用热水冲洗滤纸和沉淀。
将滤纸和沉淀移入铂坩埚中，于 900 ℃±25 ℃灼烧至质量恒定，并称其质量。用水润湿残留物后，加入 8 滴硫酸和 15 mL 氢氟酸，在加热板上加热至白色烟雾产生。蒸至近干，冷却后加入 5 mL 水、3滴硫酸和 10 mL 氢氟酸，在加热板上蒸发至近干后，在电炉上加热至白色烟雾赶净。将坩埚于900 ℃±25 ℃灼烧至质量恒定。加入氢氟酸后的质量损失就是所取样品中二氧化硅（SiO2）的质量。
A.4.5 结果计算
二氧化硅含量以二氧化硅（SiO2）的质量分数 w1计，数值以%表示，按公式（A.1）计算：
式中：
m1——第一次灼烧至质量恒定后坩埚和沉淀物的质量的数值，单位为克（g）；
m2——第二次（加入氢氟酸处理后）灼烧至质量恒定后坩埚和沉淀物的质量的数值，单位为克（g）；
m ——试料质量的数值，单位为克（g）。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于 0.1%。
A.5 三氧化二铝的测定
A.5.1 方法提要
样品经处理后，在试验溶液中加入过量的乙二胺四乙酸二钠溶液，与铝络合，以二甲酚橙为指示剂，用氯化锌标准滴定溶液滴定过量的乙二胺四乙酸二钠溶液。
A.5.2 试剂和材料
A.5.2.1 高氯酸。
A.5.2.2 氢氟酸。
A.5.2.3 盐酸。
A.5.2.4 氨水。
A.5.2.5 盐酸溶液：1+1。
A.5.2.6 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液：c (EDTA)=0.01 mol/L。
A.5.2.7 氯化锌标准滴定溶液：c (ZnCl2) =0.01 mol/L。
A.5.2.8 二甲酚橙指示液：5 g/L。
A.5.3 分析步骤
称取约 0.3 g 已于 105 ℃±2 ℃烘 2 h 的试样，精确至 0.0002 g，放入铂坩埚中，用 8 滴至 10 滴水润湿。加入 15 mL 高氯酸和 10 mL 氢氟酸，在通风橱加热板上加热直至生成大量高氯酸白色烟雾，蒸至近干，冷却后加入 10 mL 氢氟酸，再次加热至生成密集白色烟雾，蒸至近干，加入 4 mL 盐酸加热溶解，
冷却后完全转移至 250 mL 容量瓶中，用热水洗净铂坩埚并将洗液并入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
移取上述溶液 50.00 mL 置于 250 mL 锥形瓶中，加水至 100 mL，加入 20.00 mL 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液，加 3 滴~4 滴二甲酚橙指示液，用氨水调节溶液呈微红色。在电炉上煮沸 1min，取下冷却（若氨水过量，用盐酸溶液调节溶液呈亮黄色，再过量两滴）。用氯化锌标准滴定溶液滴定至溶液由
黄色变为微红色即为终点。
同时同样处理空白试验溶液。空白试验除不加试样外，其他操作及加入试剂的种类和量与测定试验相同。
A.5.4 结果计算
三氧化二铝含量以三氧化二铝（Al2O3）的质量分数 w2计，数值以%表示，按公式（A.2）计算：
式中：
V0——空白试验消耗的氯化锌标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升（mL）；
V1——滴定中所消耗的氯化锌标准滴定溶液体积的数值，单位为毫升（mL）；
c ——氯化锌标准滴定溶液浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；
m——试料的质量的数值，单位为克（g）；
M——三氧化二铝（1?2Al2O3）摩尔质量的数值，单位为克每摩尔（g/mol）(M=50.98)。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于 0.1%。
A.6 氧化钠的测定
A.6.1 方法提要
样品经处理后，将试样溶液导入火焰发射计中，经喷雾系统以气溶胶形式引入火焰中，靠火焰将试样溶液蒸发、原子化和激发而产生谱线，钠原子在特征波长 589.0nm 下发生谱线，其谱线强度与氧化钠含量成正比，与标准系列比较定量。
A.6.2 试剂和材料
A.6.2.1 高氯酸。
A.6.2.2 氢氟酸。
A.6.2.3 盐酸。
A.6.2.4 钠标准液：1 mL溶液含钠（Na）0.1 mg。
移取 10.00 mL 按 HG/T 3696.2 配制的钠标准溶液，置于 100mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。该溶液使用前制备。
A.6.2.5 硫酸钠标准溶液：1 mL溶液含硫酸钠（Na2SO4）100 mg。
准确称取 10.00 g 经 95 ℃~105 ℃干燥 2 h，并冷却至室温的无水硫酸钠，溶于水，移入 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，置于冰箱中保存，备用。
A.6.2.6 二级水：符合GB/T 6682—2008。
A.6.3 仪器和设备
A.6.3.1 火焰光度计。
A.6.3.2 电导仪。
A.6.4 分析步骤
A.6.4.1 矫正硫酸钠的测定
A.6.4.1.1 试样溶液的制备
称取 12.5 g 已于 105 ℃±2 ℃烘 2 h 的试样，精确至 0.0002 g，置于 400 mL 烧杯中加水 240 mL，高速搅拌至少 5 min。将混合物完全转移至 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
A.6.4.1.2 标准溶液的制备
移取硫酸钠标准溶液 0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL，分别置于 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
A.6.4.1.3 测定
用电导仪检测试样溶液和标准溶液。以电导率为纵坐标，硫酸钠的质量（mg）为横坐标，绘制工作曲线。
A.6.4.1.4 结果计算
矫正硫酸钠含量以氧化钠（Na2O）质量分数 F 计，数值以%表示，按公式（A.3）计算：
式中：
m1——从工作曲线上查出的试样溶液中硫酸钠的质量的数值，单位为毫克（mg）；
m——试料的质量的数值，单位为克（g）；
0.437——将硫酸钠换算为氧化钠的系数。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于0.1%。
A.6.4.2 试样溶液的制备
称取约0.3 g已于105℃±2℃烘2h的试样，精确至0.000 2 g，放入铂坩埚中，用8滴～10滴水润湿。加入15 mL高氯酸和10 mL氢氟酸，在通风橱加热板上加热直至生成大量高氯酸白色烟雾，蒸至近干，冷却后加入10 mL氢氟酸，再次加热至生成密集白色烟雾，蒸至近干，加入4 mL盐酸，加热溶解，冷却后完全转移至500 mL容量瓶中，用热水洗净铂坩埚并将洗液并入容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。移取上述溶液10.00 mL置于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。同时同样处理空白试验溶液。
A.6.4.3 空白试验溶液的制备
空白试验除不加试样外，其他操作及加入试剂的种类和量与试样溶液的制备相同。
A.6.4.4 标准溶液的制备
移取钠标准液0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL，分别置于100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
A.6.4.5 测定
将试验溶液和标准溶液，于波长589.0 nm处，以水调零点，测定谱线强度。以钠的质量（mg）为横坐标，对应的谱线强度为纵坐标，绘制工作曲线。
A.6.5 结果计算
氧化钠含量以氧化钠（Na2O）质量分数 w3 计，数值以%表示，按公式（A.4）计算：
式中：
m1——从工作曲线上查出的试验溶液中钠的质量的数值，单位为毫克（mg）；
m0——从工作曲线上查出的空白溶液中钠的质量的数值，单位为毫克（mg）；
m——试料的质量的数值，单位为克（g）；
1.348——将钠换算为氧化钠的系数；
F——按照 A.6.4.1 测定的矫正硫酸钠的质量分数，数值以%表示。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果，两次平行测定结果的绝对差值不大于 0.1%。
4应用
4.1细菌吸附剂
饲料中的霉菌毒素污染是困扰全球饲料生产厂家的一个重大问题。据调查 显示，世界上至少有25%的谷物受到霉菌毒素污染。在我国饲料和原料霉 菌毒素超标的比例高达60%~70%。动物的霉菌毒素中毒会降低其生长性能，抑制免疫机制，影响机体的健康，进而带来巨大的经济损失。因此，人们尝试用多种方法（如化学法、物理分离法、放射法和热失活法）来消除饲料霉菌毒素的毒性，但这些方法均难在实际生产中应用。而饲粮中添加霉菌毒素吸附剂，如水合硅铝酸钠钙（hydratedsodiumcalciumaluminsili-cates,HSCAS)，是降低霉菌毒素危害的有效手段[4]。
目前，以HSCAS为主要成分的霉菌毒素吸附剂作为美国食品药品监督 管理局（FDA）首次批准的吸附剂产品，被最先用于饲料行业当中。HSCAS之所以可以吸附霉菌毒素，主要源于其是一种层状硅铝酸盐，利用其四面体－ 八面体－四面体层间多空结构与表面形成的离子极性，强吸附同样具有离子极 性的霉菌毒素。但是，HSCAS是一种缺乏正电荷的层状硅铝酸盐，有吸附富 余正电荷或阳离子化合物的潜在可能。已有关于绵羊和雏鸡的研究均表明，在HSCAS高效吸附饲粮中霉菌毒素的同时，也会对某些维生素和矿物元素进行吸附[5]。
4.2洗涤剂用新型助剂——硅铝酸钠
我国现生产的合成洗涤剂，采用了三聚磷酸钠为助剂。 因而洗涤废水含磷， 排入河湖要引起藻类暴长，殃及鱼类，阻塞航道时，三聚磷酸钠尚需进口。最近 ， 天津市无机化工研究所与天津合成洗涤剂厂协作，研制成功了一种对水质无害的新型助剂一硅铝酸钠，经天津合成洗涤剂厂试用，可以代替三聚磷酸钠助剂，效果良好，现已通过鉴定[6]。
4.3水合铝硅酸钙钠对黄曲霉毒素B1脱毒及肉鸡的解毒作用
黄曲霉毒素是由曲霉菌类真菌产生的，经常出现在饲料或食品中。黄曲霉毒素B1的毒性最大，可直接抑制动物生长和健康，诱发动物肝脏疾病和代谢紊乱，导致动物组织和产品中存在有毒残留物（左甜甜等，2019）。 此外，被黄曲霉毒 素B1污染的食品对人类有很强的致癌作用。从食品安全角度来看，开发更有效的方法来抵消黄曲霉毒素B1的毒性已成为最近动物营养的焦点。水合铝硅酸钙钠等粘土吸附剂在饲料工业中被广泛应用。但这些吸附剂容易对环境造成二次污染，随着对黄曲霉毒素B1的深入了解，微生物技术有望将这些有毒基团降解为零毒或低毒物质。因乳酸菌具有发酵食物和改善肠道菌群等功能被广泛应用。 王晓伟等（2015）研究表明，乳酸菌可以作为天然生物拮抗剂来对抗霉菌及其高毒性代谢物[7]。
5展望
图5 食品添加剂的分类
食品添加剂的使用历史悠久, 随着现代食品产业的发展, 食品添加剂的地位日益突出。目前, 全世界范围内使用的食品添加剂品种已多达25000余种(其中 80%为食品香料), 直接使用的有3000~4000种, 其中常用的有600~1000种. 美国允许使用的食品添加剂品种有5000多种, 我国目前允许使用的食品添加剂品种有2500多种。全球食品添加剂产业每年以 4%~6%的速度高速增长。20世纪 80年代以来, 美国食品添加剂的消费量平均年增长率为4%, 中国、日本和西欧国家食品添加剂的消费量也在逐年增加, 国内食品添加剂市场缺口规模增加至近 1500亿元[8]。
目前我国食品添加剂总产值约占国际贸易总额的15%, 这为我国食品添加剂的发展提供了广阔的发展空间和美好前景. 据不完全统计, 我国食品添加剂的生产、经营企业大约3000家, 2011年食品添加剂全行业主要产品总产量达到712万吨, 比2010年增加了8.1%; 销售收入达到767亿元人民币, 比2010年增长了6.4%[9]。从总体看, 食品添加剂占我国食品工业的份额约为 2%。随着食品工业的快速发展, 人们对食品添加剂的品种、数量、安全等提出了更多更高的要求。目前, 世界各国都在致力于研发新的食品添加剂及其新技术, 天然色素、防腐剂、抗氧化剂等食品添加剂的研究开发将成为食品添加剂领域的一个重要内容, 现代生物技术和纳米技术的应用也是当前食品添加剂研究开发领域的热点, 未来食品添加剂的研发趋势是天然型、高效安全型和复合型等。
参考文献
[1] 关于食品添加剂酸性磷酸铝钠、硅铝酸钠和辛烯基琥珀酸铝淀粉监管有关事项的公告［C］.国家食品药品监督管理总局，2014 ,6 .
[2] 食品安全国家标准：食品添加剂硅铝酸钠[J].中华人民共和国卫生部,2010,12.
[3]赵珩伊,余 冰,毛湘冰,何 军等.水合硅铝酸钠钙对生长肥育猪生长性能、养分
表观消化率及抗氧化能力的影响[J].动物营养学报2013,25(3):571-578.
[4]雷元培，周建川，王利通,等．2018年中国饲料原料及配合饲料中霉菌毒素污染调查报告 [J]．饲料工业，2003,24(7):53-54.
[5]赵世忠等，洗涤剂用新型助剂——硅铝酸钠[C].中国学术期刊，1982,4.
[6]王亚欣，张 君，邱深本，刘思伽，戴志亮,等.乳酸菌和水合铝硅酸钙钠对黄曲霉毒素B1脱毒及肉鸡的解毒作用[J].2020,08.
[7]王晓伟，高鹏飞，姚国强，等 . 乳酸菌对乳制品中黄曲霉毒素的生物防治作用 [J]. 中国乳品工业，2015，3 ：42 -45.
[8]徐军，孙福先，武德义，等．不同剂量蒙脱石对肉鸡早期生产性能的影响[J]．黑龙江畜牧兽医，2010,17(9):146-147.
[9]邹志飞,林海丹,易蓉,等. 我国食品添加剂法规标准现状与应用体会[J]. 中国食品卫生杂志, 2012, 24: 375-382.
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