Polyphosphate

Struktur des Triphosphat-Ions

Polyphosphate sind Kondensationsprodukte von Salzen der ortho-Phosphorsäure (H₃PO₄) mit der allgemeinen Summenformel M′_n+2P_nO_3n+1 und der Struktur

M′–O–[P(OM′)(O)–O]_n–M′. (M′ = einwertiges Metall)

Zu den Polyphosphaten werden sehr häufig auch die kurzkettigen (also eigentlich oligo-) Phosphate gezählt. Cyclische Polymere werden als Metaphosphate bezeichnet. Der Polymerisationsgrad kann mehrere Tausend betragen.

Beispiele

mit n = 3: Adenosintriphosphat (ATP), Pentanatriumtriphosphat Na₅P₃O₁₀

mit n = 15 bis 20: (NaPO₃)_n; trägt häufig den sachlich falschen Namen Hexametaphosphat.

mit n = Hunderte bis Tausende: Volutin (stabilisiert mit Ca²⁺, Mg²⁺) in Prokaryoten, sowie in Acidocalcisomen in Einzeller-Eukaryoten.^[1][2]

Verwendung

(NaPO₃)_15–20 war ehemals Hauptbestandteil (neben Metaphospaten) von Calgon™, einem Produkt zur Wasserenthärtung für Haushaltsgeräte. Die Chemikalie trägt häufig den sachlich falschen Namen Hexametaphosphat.

Polyphosphate werden in der Lebensmitteltechnik als Komplexbildner, Schmelzsalze, Festigungsmittel und Stabilisatoren eingesetzt. Natrium-, Kalium-, Natriumcalcium- und Calcium-Polyphosphat sind in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Nummer E 452 für bestimmte Lebensmittel mit jeweils unterschiedlichen Höchstmengenbeschränkungen zugelassen. Nach der Zusatzstoff-Zulassungsverordnung sind dies – für die meisten zugelassenen Phosphate weitgehend einheitliche – einzelne Festlegungen für eine breite Palette mit zahlreichen unterschiedlichen Lebensmittelsorten. Die zugelassenen Höchstmengen variieren von 0,5 über meist um 5 bis hin zu 50 Gramm pro Kilogramm (in Getränkeweißer für Automaten) oder auch dem Fehlen einer festen Beschränkung (quantum satis – nach Bedarf, bei Nahrungsergänzungsmitteln). Phosphor steht im Verdacht Hyperaktivität, allergische Reaktionen und Osteoporose auszulösen. Es wurde eine erlaubte Tagesdosis von 70 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht für die Gesamtmenge aufgenommener Phosphorsäure und Phosphate insgesamt festgelegt.

Biologische Funktionen

Alle eukaryotischen und prokaryotischen Zellen enthalten Polyphosphate. Bei Bakterien und Hefen dienen die Polymere der Energiespeicherung und sind in Acidocalcisomen gespeichert. Thrombozyten enthalten homologe Polyphosphat-speichernde Strukturen sogenannte dichte Granula (dense granules), die Polyphosphate-reich sind. Die Aktivierung von Thrombozyten führt zur Sekretion der Polymere, die dann über eine Aktivierung des Blutgerinnungsfaktors XII (Hageman-Faktor, FXII) die Bildung von Fibrin und die Freisetzung des Entzündungsmediators Bradykinin starten und so prokoagulant und proinflammatorisch wirken.

Eigenschaften

Polyphosphatmoleküle sind labil. Eine Hydrolyse wird durch Temperaturerhöhungen (auf 60–70 °C), eine Absenkung des pH-Wertes (auf pH 3,5–4), Anwesenheit von Kationen beziehungsweise durch Heraufsetzung der Ionenstärke des Mediums in dem sie sich befinden gefördert.

Literatur

• Müller et al., Platelet Polyphosphates Are Proinflammatory and Procoagulant Mediators In Vivo, Cell 139(6):1143–56; doi:10.1016/j.cell.2009.11.001.

Einzelnachweise