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CNS_06.001_碳酸氢钠

enhua

2021/08/06

食品添加剂

碳酸氢钠的理化性质及应用

谷凤维

二〇二一年七月

摘要：碳酸氢钠，俗称“小苏打”、“苏打粉”、“重曹”，白色细小晶体。碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后生成的酸式盐，溶于水时呈现弱碱性。此特性可使其作为食品制作过程中的膨松剂。但它可能存在毒性，所以在使用的时候按照国家用量的标准有一定的限制量。因此了解碳酸氢钠的性质和应用，了解它的检测方法对于食品安全及法医鉴定中均具有重要的意义。本文将从碳酸氢钠的理化性质、应用与限量、检测方法等方面进行介绍，从而帮助本文的阅读者更好的了解碳酸氢钠。

关键词：碳酸氢钠、理化性质、研究应用、检测方法

1. 碳酸氢钠的性质

1.1简介

碳酸氢钠（化学式：NaHCO?），俗称小苏打、苏打粉、梳打粉（香港、台湾）、重曹、焙用碱等，白色细小晶体，在水中的溶解度小于苏打。固体50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，440℃时完全分解。是一种易溶于水的白色碱性粉末，在与水结合后开始起作用释出二氧化碳CO2，在酸性液体（如:果汁）中反应更快，而随着环境温度升高，释出气体的作用愈快。碳酸氢钠在作用后会残留碳酸钠，使用过多会使成品有碱味。碳酸氢钠水溶液呈弱碱性，俗称小苏打及焙用碱。

碳酸氢钠可直接作为制药工业的原料，用于治疗胃酸过多。食品工业中一种应用最广泛的疏松剂，用于生产饼干、糕点、馒头、面包等，是汽水饮料中二氧化碳的发生剂；可与明矾复合为碱性发酵粉，也可与纯碱复合为民用石碱；还可用作黄油保存剂。消防器材中用于生产酸碱灭火机和泡沫灭火机。橡胶工业利用其与明矾、H发孔剂配合起均匀发孔的作用用于橡胶、海棉生产。冶金工业用作浇铸钢锭的助熔剂。机械工业用作铸钢(翻砂)砂型的成型助剂。印染工业用作染色印花的固色剂，酸碱缓冲剂，织物染整的后方处理剂。染色中加入小苏打可以防止纱筒产生色花。医药工业用作制酸剂的原料。

1.2理化性质

1．2.1物理性质

碳酸氢钠为白色晶体，或不透明单斜晶系细微结晶。比重2.15g。无臭、味咸，可溶于水，不溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微碱性，受热易分解，在65℃以上迅速分解，在270℃时完全失去二氧化碳，在干燥空气中无变化，在潮湿空气中缓慢分解。溶解度：7.8g，18 °C；16.0g，60°C 。

碳酸氢钠的结构式

1.2.2化学性质

受热易分解。在潮湿空气中缓慢分解。约在50℃开始反应生成CO?，在100℃ 全部变为碳酸钠。在弱酸中迅速分解，其水溶液在20℃时开始分解出二氧化碳和碳酸钠，到沸点时全部分解。25℃时溶于10份水，约18℃时溶于12份水，不溶于乙醇。其冷水制成的没有搅动的溶液，对酚酞试纸仅呈微碱性反应，放置或升高温度，其碱性增加。25℃新鲜配制的0.1mol/L水溶液pH值为8.3。低毒，半数致死量(大鼠，经口)4420mg/kg。

2. 碳酸氢钠的研究应用

用作分析试剂、无机合成、制药工业、治疗酸血症以及食品工业的发酵剂、汽水和冷饮中二氧化碳的发生剂、黄油的保存剂。

可直接用作制药工业的原料、作羊毛的洗涤剂、泡沫灭火剂、浴用剂、碱性剂、膨松剂。常与碳酸氢铵配制膨松剂用于饼干、糕点。在小麦粉中的添加量20g./kg。可与柠礞酸、酒石酸等配制固体清凉饮料的发泡剂(产生CO2)。因系无害的弱碱性剂，洗涤蔬菜时添加约0.1%～0.2%可使绿色稳定。单用时，因受热分解呈强碱性，用于面包时会带黄色，并破坏小麦中维生素，最好与磷酸氢钙等酸性物质合用。尚可用于食品烫漂、去涩味。因其能使pH值上升，故可提高蛋白质的持水性，促使食品组织细胞软化，促进涩味成分溶出。对羊奶有去膻作用(用量10～20mg/kg)。作酸度调节剂和化学膨松剂，我国规定可用于各类需添加膨松剂的食品，按生产需要适量使用。

2.1在动物生产中的应用

当前,在畜禽养殖生产中饲料添加剂的使用越来越广泛,碳酸氢钠作为一种饲料添加剂（缓冲剂）,因其价格便宜、来源广泛、饲喂效果明显、经济效益显著,近年来在家禽养殖中得到了广泛应用。碳酸氢钠在与水结合后开始起作用释放出二氧化碳 (CO2) , 溶于水时呈现弱碱性。在畜禽饲料中添加适量的碳酸氢钠,有提高畜禽的抗应激能力和促进生长、调节机体酸碱平衡、提高蛋壳强度和产蛋率, 杀菌消毒等功效。

2.1.1提高生产性能

碳酸氢钠能中和胃酸,溶解黏液,降低消化液的浓度,具有健胃、抑酸和增进食欲的作用。在2周龄以上的肉鸡日粮中添加0.7%的碳酸氢钠,可增重5%~6%, 在成年鸡、青年鸡中添加0.1%~0.5%的碳酸氢钠,会使鸡只毛色光滑,采食量显著增加,不明原因死亡率降低【1】。

碳酸氢钠在反刍家畜瘤胃中具有缓冲作用,能中和精料发酵过程中所产生的有机酸,促使瘤胃内pH保持在中性附近,为正常消化提供一个良好的生长和繁殖环境同时可加强胃肠收缩和蠕动,使幽门弛缓,促进胃内容物向十二指肠运送,有利于微生物的繁殖及纤维素与糖类的转化,预防奶牛瘤胃酸中毒,使泌乳牛适应高精料日粮。朱兴龙【2】研究表明,每头每日添加碳酸氢钠180g,可以使日平均产奶量增加1.65kg。朱佰正等【3】研究报道,在日粮中加补0.8%碳酸氢钠可使奶牛日采食量增加2.1kg。郝俊玺等【4】研究表明,日粮添加碳酸氢钠显著提高了粪便pH。这些结果与报道研究结果一致,日粮中添加碳酸氢钠对改善牛瘤胃内pH是有益的,使其食欲增加,易于消化,增加营养物质吸收,相应地提高产奶量。

2.1.2提高蛋鸡的产蛋率、蛋壳质量和饲料转化率

蛋鸡饲料中添加碳酸氢钠可以保证血液中钠离子水平,提高磷活性,满足蛋鸡对磷的需要。在炎热的夏季,由于鸡体内呼出大量的二氧化碳,导致血液中碳酸盐浓度相应减少,从而使形成蛋壳主要成分的碳酸钙得不到保证,造成蛋壳质量下降,次品蛋明显上升。有试验证明, 夏季在蛋鸡日粮中添加0.2%的小苏打 (日粮碳酸氢盐总量为0.38%) , 可及时补充血液中的碳酸根离子, 能明显地提高鸡的产蛋率、蛋壳质量和饲料转化率。在蛋鸡日粮中添加碳酸氢钠,可使鸡体血液中的钠离子和碳酸氢根离子浓度升高,有利于蛋壳的形成;可提高蛋鸡日粮中蛋白质的利用率。

2.1.3维持体内的酸碱平衡

碳酸氢钠是一种最常见的机体酸碱调节剂,日粮中添加有助于加强机体的缓冲力。在鸡配合饲料中玉米占60%左右,因此,在代谢过程中不可避免地产生酸性物质。碳酸氢钠能中和胃酸,溶解黏液,降低消化液的黏度,并加强胃肠的吸收, 起到健胃、抑酸和增进食欲的作用。同时,碳酸氢钠被胃、肠道吸收进入血液后, 能中和血液中的酸性物质,从而降低血液的酸度,维持机体各种体液的酸碱平衡。

2.2在临床医学方面的应用

2.2.1在心肺复苏上的应用

在急诊科，心脏与呼吸骤停是较为常见的危重疾病类型，心肺复苏则是针对心脏骤停患者普遍适用的一种急救方案，通过采用心肺复苏对患者进行抢救，能够促使其心搏跳动得到有效恢复，从而使得患者生命得以维持。

对照组采用常规心肺复苏方式，在患者入院后立即对其实行心电监护；研究组则在对照组基础上采用5%的碳酸氢钠注射液治疗，效果如下：

表1 两组血气分析pH变化情况对比例(%)

综上所述，在急诊心肺复苏中采用碳酸氢钠【5】，有助于提升复苏成功率，能够促使患者血气分析指标及血流动力学指标得到显著改善，具有较高的临床应用效果，利于推广应用。

2.1.2在口腔中的治疗

口腔真菌感染属于常见性疾病，临床多表现为黏膜萎缩干燥、口腔干燥、黏膜灼痛、舌痛及口角糜烂等症状，口腔内可见白色的天鹅绒般的斑块【6】。相关研究报道称，口腔真菌感染发病率升高与近年来大量应用免疫抑制剂及抗菌药物相关，为保障口腔真菌感染治疗有效率，碳酸氢钠与氟康唑药物联合治疗方式更为有效。碳酸氢钠溶于水时呈现弱碱性，能够改善口腔内酸碱环境，而氟康唑能够抑制真菌生成。

真菌生殖环境与口腔内酸碱值有关，正常人体口腔p H值在6.6～7.1之间，且口腔内同时寄居多种细菌，不同菌群起到互相依赖及制约的作用，进而维持口腔菌群处于平衡状态，而p H值越低，对口腔细菌繁殖更加有利。口腔白斑面积大小也可作为口腔内真菌感染诊断指标，面积越大则代表病情越重。故本研究将p H值、口腔斑块作为观察指标，以便于评价不同药物治疗方案对口腔真菌感染的疗效。

对照组采用碳酸氢钠；观察组碳酸氢钠用法用量同对照组，加用氟康唑，对比效果如图所示【7】：

表2：两组患者临床疗效[例（%）]

表3：两组治疗前后口腔白斑面积、p H值对比

综上所述，碳酸氢钠与氟康唑联合治疗用于口腔真菌感染疗效确切，利于患者口腔白斑愈合，且联合用药未增加不良反应风险，安全性

2.3在食品中的应用

馒头作为我国人民喜爱的传统主食之一,有着悠久的历史,被誉为中华美食文化的象征。随着经济的发展与生活水平的提高,市场上需要越来越多营养价值高、风味独特的馒头以满足不同消费人群的需要。前有学者对杂粮馒头的改良进行了研究, 包括添加葡萄氧化酶、食用胶、抗坏血酸等品质改良剂, 粮食发芽、挤压膨化等从原料角度进行改良以及采用微波蒸制代替蒸汽蒸制等，均可取得一定的改善效果。在北方家庭制作馒头时会根据经验加入碱, 也有研究表明添加苏打粉会增大馒头比容【8】。

图4 加碳酸氢钠条件下荞麦馒头的比容及高径比

由图4可以看出,碳酸氢钠的添加对馒头的比容、高径比均有显著影响 (P<0.05) 。随着食用碳酸氢钠的添加,馒头的比容、高径比均呈现先上升后下降的趋势,这可能是因为在馒头蒸制过程中一方面碳酸氢钠可受热产生CO2气体, 增加面团中的气体体积,使得面团变得蓬松,故而馒头体积增加,高径比也随之增加;另一方面,小麦面筋蛋白吸水形成的网状结构,可以包裹面团在发酵和加热过程中产生的CO2气体使面团膨胀和起泡。随着添加量的增加,所产生的气体可能受面筋网络结构的影响,从而对馒头体积的影响变小,比容有所下降,同时高径比也降低。

结果表明添加碳酸氢钠可以改善荞麦馒头的感官品质,增加其比容和高径比,同时荞麦馒头的质构特性明显提高【9】。因此,食用碳酸氢钠可以作为一种品质改良剂添加到荞麦馒头中, 促进荞麦馒头的工业化生产。

3.食品中碳酸氢钠的限量要求

4.碳酸氢钠的检测方法和保存

4.1钠的鉴别

用盐酸润湿铂丝,在火焰上燃烧至无色,再蘸取少许试验溶液在火焰上燃烧,火焰即呈鲜黄色。

4.2碳酸氢盐的鉴别

取试样少许 ,加盐酸溶液(1+2)后可产生气体,该气体通人氢氧化钙溶液(3 g/L)中有白色沉淀产生。

在试验溶液中滴加硫酸镁溶液(120 g/L)时,在常温下无沉淀,煮沸后产生白色沉淀。

4.3总碱量的测定

称取约2.5 g试样,精确至0. 0002 g,置于250 mL锥形瓶中,加50 mL水使全部溶解。滴加10滴溴甲酚绿-甲基红指示液,用盐酸标准滴定溶液滴定至试验溶液由绿色变为暗红色后,煮沸2min,冷却至室温,用盐酸标准滴定溶液继续滴定至暗红色为终点。

同时进行空白试验。空白试验应与测定平行进行,并采用相同的分析步骤,取相同量的所有试剂(标准滴定溶液除外),但空白试验不加试样。

结果计算：

总碱量以碳酸氢钠(NaHCO3)的质量分数W1计,数值以%表示,按式(1)计算:

……………(1)

式中：

V1——-滴定试验溶液所消耗的盐酸标准滴定溶液体积的数值,单位为毫升(mL);

V0——空白试验所消耗的盐酸标准滴定溶液体积的数值,单位为毫升(mL);

C——盐酸标准滴定溶液浓度的准确数值,单位为摩尔每升(mol/L);

m——试料质量的数值, 单位为克(g);

M—— 碳酸氢钠(NaHCO3)的摩尔质量的数值,单位为克每摩尔(g/ mol) (M=84. 01)。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0.2%。

4.4 PH值得测定

称取1.00 g士0.01 g试样,置于250 mL烧杯中。加入约100 mL无二氧化碳的水,使试样溶解,在10 min内(从加水开始计时)按GB/T 9724的规定进行测定。

4.5砷含量的测定

称取1.00g士0.01g试样,置于100mL烧杯中。加入10mL盐酸溶液将试样溶解。用移液管移取1 mL砷标准溶液,作为标准比对溶液,以下按GB/T 5009. 76- 2003第11章规定进行测定。

4.6重金属含量的测定

称取2.00g士0.01g试样,置于100mL烧杯中。滴加少量水润湿,加人8mL盐酸溶液,煮沸5min.冷却后,加入1滴酚酞指示液,用氨水溶液中和至试液呈粉红色。全部转移至50 mL比色管中,加人5 mL背景下观察,其色度不得深于标准比色溶液。

用移液管移取1 mL铅标准溶液,置于100 mL烧杯中,以下从“加入8 mL盐酸溶液,”开始。与试验溶液同时同样进行处理。

4.7保存方法

食品添加剂碳酸氢钠应贮存在专用库房内,并需离地离墙码放,置于阴凉干燥处,防止日晒、雨淋、受潮。不得与酸类、挥发性有机物等有毒有害物品混贮。

食品添加剂碳酸氢钠在符合本标准包装、运输、贮存条件下,自生产之日起保质期为12个月。逾期应重新检验是否符合本标准要求。

5.总结

碳酸氢钠有弱碱性，可以中和酸味，产生二氧化碳，也有蓬松作用。他们都没有毒性，是必要而安全的添加剂，在食品中的应用越来越广泛；在饲料中作为添加剂也体现了很好的效果，产生了巨大的经济效益；在医学上也取得了客观的治疗效果。相信在未来随着它技术的开发，碳酸氢钠作为添加剂会得到更广泛的开发及应用。

参考文献

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