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亞硝酸鈉

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亞硝酸鈉
識別
CAS號 7632-00-0  ✓
PubChem 24269
ChemSpider 22689
SMILES
InChI
InChIKey LPXPTNMVRIOKMN-REWHXWOFAO
UN編號 1500
EINECS 231-555-9
RTECS RA1225000
性質
化學式 NaNO2
摩爾質量 68.9953 g·mol⁻¹
外觀 白色至淺黃色晶體
密度 2.168 g/cm3
熔點 271 °C decomp.
溶解性 82 g/100 ml (20 °C)
結構
晶體結構 正交晶系
空間群 Im2m
晶格常數 a = 3.5653(8) Å, b = 5.5728(7) Å, c = 5.3846(13) Å [1]
危險性
警示術語 R:R8, R25, R50
安全術語 S:S1/2, S45, S61
MSDS External MSDS
歐盟編號 007-010-00-4
歐盟分類 氧化劑 (O)
有毒 (T)
對環境有害 (N)
NFPA 704
0
3
1
OX
自燃溫度 489 °C
致死量或濃度:
LD50中位劑量
180 mg/kg (rats, oral)
相關物質
其他陰離子 硝酸鈉
其他陽離子 亞硝酸鉀
亞硝酸銨
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

亞硝酸鈉NaNO2)常用於魚類、肉類等食品的染色防腐。純淨的亞硝酸鈉是一種白色至淺黃色晶體。它有非常好的水溶性和吸濕性,水溶液呈弱鹼性,pH約為9,易溶於液氨,微溶於乙醇甲醇乙醚有機溶劑。亞硝酸鈉有鹹味,被用來製造假的食鹽。在空氣中,亞硝酸鈉會被緩慢氧化成硝酸鈉NaNO3),後者是一種強氧化劑。亞硝酸鈉遇有機物易發生爆炸。

亞硝酸鈉也被用於以下領域:生產重氮化合物染料、亞硝基化合物和其它有機化合物纖維紡織品的染色和漂白照相;作實驗室中的抗腐蝕劑;作金屬塗層中的添加劑;生產橡膠。它的10%水溶液也被用於電鍍。亞硝酸鈉同樣被用於人或動物的血管擴張、支氣管擴張藥物中,甚至可以用於氰化物的解毒。

製備

亞硝酸鈉由氫氧化鈉一氧化氮二氧化氮混合反應製得:

值得注意的是,該反應需要在無氧條件下進行,否則製得的亞硝酸鈉很容易被氧化成硝酸鈉

用途

日常飲食

亞硝酸鹽是普通人日常飲食所需的一部分,存在於很多蔬菜中。[2][3][4]在34種蔬菜,包括不同種類的白菜、生菜、菠菜、香菜和蘿蔔等樣品中,亞硝酸鹽含量通常在1.1到57 mg/kg之間[5][6]烹飪蔬菜的過程中可能造成硝酸鹽的流失,亞硝酸鹽的損失卻不顯著。[6]未經加工的肉類含有0.4-0.5 mg/kg亞硝酸鹽和4–7 mg/kg硝酸鹽,而醃漬過的肉中含有10–30 mg/kg硝酸鹽。[4]亞硝酸鹽在動物組織中的代謝產物通常是一種重要的神經遞質一氧化氮[7]一氧化氮最初可以由精氨酸通過一氧化氮合成酶產生或者來源於消化吸收的硝酸鹽亞硝酸鹽[8]早期關於亞硝酸鹽對人體負面影響的研究提前使人們認識到一氧化氮在人體代謝中的重要地位,並且知道了人體本身會內源性地產生一氧化氮。

食品添加劑

亞硝酸鈉作為食品添加劑,不僅可以對魚類、肉類食品進行染色和保鮮,原理是:亞硝酸鹽在酸性條件下分解產生亞硝基( NO ),亞硝基會很快與肌紅蛋白反應生成穩定、鮮艷、亮紅色的亞硝化肌紅蛋白。使肉製品保持穩定的鮮艷紅色。因此特別適用於午餐肉、火腿香腸等,而紅燒肉罐頭、清燉豬肉罐頭、燉肘子等肉製品使用自然色澤,一般不添加亞硝酸鈉作為護色劑。亞硝酸鈉的食品添加劑國際編碼(INS號)英語International Numbering System for Food Additives是250,因而有些食品標籤上寫明了使用250號添加劑,即為亞硝酸鈉的諱稱。

亞硝酸鈉還可以抑制肉毒桿菌的生長。後者可以產生肉毒桿菌毒素,造成食物中毒。在歐盟標準下,亞硝酸鈉只能以不高於0.6%的含量與食用鹽混合使用,它的E編碼是E250。對亞硝酸鉀的標準與之類似。

這種化合物可以抑制細菌生長,相應的,在含量比較高的狀況下它也對包括人的動物表現明顯的毒性。亞硝酸鈉對鼠的半數致死量為180 mg/kg,對人的已知最低致死量為71 mg/kg,就是說一個重65 kg的人可能被最低4.615g該種物質致死。[9]為了避免被誤食,混有亞硝酸鈉的氯化鈉(被用於非飲食用途)往往被染成淺紅色。

藥用

近期的研究中發現亞硝酸鈉對於擴張血管、改善血液循環有顯著效果,包括對鐮刀型紅血球疾病氰化物中毒、心肌梗死腦動脈瘤肺動脈高壓去打等的應用前景,其中一些疾病目前可以導致嬰兒死亡。[10][11]靜脈注射亞硝酸鈉現在已經被用於氰化物中毒的急救。(參見氰化物#解毒

化工用途

亞硝酸鈉被用於重氮化合物的轉化,而N2集團具有很好的離去性,生產應用中通過這樣的反應來取代氨基。

實驗室中,亞硝酸鈉也被用於處理過量的疊氮化鈉[12][13] 這是因為在酸性條件下,亞硝酸鈉與疊氮化鈉發生如下反應:

亞硝酸鈉被加熱到較高的溫度(在330 °C以上)後,可以分解產生氧化鈉、紅棕色的二氧化氮一氧化氮[14]

氧化鈉可以吸收二氧化碳產生碳酸鈉,這有可能避免了第一個潛水艇中的船員窒息於高濃度的二氧化碳[15]

健康關注

過量的亞硝酸鈉會致癌。亞硝酸鈉在烹調和消化過程中會和食物中的胺反應,產生致癌物質亞硝胺類化合物。傳統食品中也存在亞硝胺,例如醃肉和鹹魚干。在19世紀20年代,美國一次重要的肉製品醃漬工藝的改進減少了69%的亞硝酸鹽使用,這使得當時胃癌患者的死亡率驟減。[16]而在1970年前後,人們發現抗壞血酸(即維生素C)可以有效抑制亞硝胺的產生。[17]這使得美國要求肉製品中必須含有至少550ppm的抗壞血酸。製造商有時會使用成本更低但效果相當的異抗壞血酸作為替代。製造商也會添加α-生育酚(即維生素E)來起到進一步效果。上述三種化合物均通過它們的抗氧化性來抑制亞硝胺的產生。異抗壞血酸為例,它可以通過氧化還原作用將亞硝酸鈉的轉化物亞硝酸酐還原為一氧化氮,而自身被氧化為脫氫抗壞血酸[18]

一項最近的研究揭示了長期使用醃漬肉製品與COPD之間的關係。研究者認為這類肉製品中高含量的亞硝酸鹽是導致這類肺病的重要因素,但是目前還沒有得到理論性的證實。同時這項研究並沒有證明亞硝酸鹽會提高這類肺病的發病率,而僅僅只是存在某種聯繫。[19][20]

反應機理

致癌物質亞硝胺產生於食物中天然含有的類與加工肉製品中亞硝酸鹽化學反應

R2NH(胺) + NaNO2(亞硝酸鈉)→ R2N-N=O(亞硝胺)

在酸性環境(例如胃液)中火加熱條件(例如烹飪過程)下,亞硝胺可以形成重氮鹽

R2N-N=O(亞硝胺) +(酸性環境或加熱條件)→ R-N2+(重氮鹽)

特定的亞硝胺類化合物,例如N-亞硝胺[21]和N-亞硝基四氫吡咯[22]可以產生碳正離子與細胞中的生物親核試劑發生反應(例如DNA)。

R-N2+(重氮鹽)→ R+(碳正離子) + N2(離去基團) + :Nu(生物親核試劑)→ R-Nu

一旦這樣的親核取代發生在一個生物大分子上的關鍵部位,就可能破壞細胞的正常功能,導致細胞癌變細胞凋亡

參考文獻

  1. ^ T. Gohda, M. Ichikawa. The Refinement of the Structure of Ferroelectric Sodium Nitrite. Journal of the Korean Physical Society. 1996, 29: 551–554. 
  2. ^ Leszczyńska, Teresa; Filipiak-Florkiewicz, Agnieszka; Cieślik, Ewa; Sikora, ElżBieta; Pisulewski, Paweł M. Effects of some processing methods on nitrate and nitrite changes in cruciferous vegetables. Journal of Food Composition and Analysis. 2009, 22 (4): 315. doi:10.1016/j.jfca.2008.10.025. 
  3. ^ 存档副本. [2011-06-27]. (原始內容存檔於2010-04-16). 
  4. ^ 4.0 4.1 Dennis, M J; Wilson, L A. Nitrates and Nitrites: 4136. 2003. doi:10.1016/B0-12-227055-X/00830-0. 
  5. ^ Correia, Manuela; Barroso, ÂNgela; Barroso, M. FáTima; Soares, DéBora; Oliveira, M.B.P.P.; Delerue-Matos, Cristina. Contribution of different vegetable types to exogenous nitrate and nitrite exposure. Food Chemistry. 2010, 120 (4): 960. doi:10.1016/j.foodchem.2009.11.030. 
  6. ^ 6.0 6.1 Leszczyńska, Teresa; Filipiak-Florkiewicz, Agnieszka; Cieślik, Ewa; Sikora, ElżBieta; Pisulewski, Paweł M. Effects of some processing methods on nitrate and nitrite changes in cruciferous vegetables. Journal of Food Composition and Analysis. 2009, 22 (4): 315. doi:10.1016/j.jfca.2008.10.025. 
  7. ^ Meulemans, A.; Delsenne, F. Measurement of nitrite and nitrate levels in biological samples by capillary electrophoresis. Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications. 1994, 660 (2): 401. doi:10.1016/0378-4347 (94)00310-6 請檢查|doi=值 (幫助). 
  8. ^ Southan, G; Srinivasan, A. Nitrogen Oxides and Hydroxyguanidines: Formation of Donors of Nitric and Nitrous Oxides and Possible Relevance to Nitrous Oxide Formation by Nitric Oxide Synthase. Nitric Oxide. 1998, 2 (4): 270. PMID 9851368. doi:10.1006/niox.1998.0187. 
  9. ^ 存档副本. [2011-06-27]. (原始內容存檔於2011-12-11). 
  10. ^ Associated Press. Hot dog preservative could be disease cure. USA Today. 9/5/2005 [2011-06-27]. (原始內容存檔於2011-08-07). 
  11. ^ Roxanne Khamsi. Food preservative fights cystic fibrosis complication. NewScientist.com. 27 January 2006 [2011-06-27]. (原始內容存檔於2008-09-17). 
  12. ^ Sodium Azide. Hazardous Waste Management. Northeastern University. March 2003. (原始內容存檔於2007-11-04). 
  13. ^ Committee on Prudent Practices for Handling, Storage, and Disposal of Chemicals in Laboratories, Board on Chemical Sciences and Technology, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, National Research Council. Prudent practices in the laboratory: handling and disposal of chemicals. Washington, D.C.: National Academy Press. 1995 [2011-06-27]. ISBN 0309052297. (原始內容存檔於2015-03-25). 
  14. ^ 需要注意的是,該反應可逆,故生成的氣體會與氧化鈉重新化合成亞硝酸鈉,因而實驗現象並不明顯,也不適合實際應用
  15. ^ Hoshino Y., Utsunomiya T., Abe O. The Thermal Decomposition of Sodium Nitrate and the Effects of Several Oxides on the Decomposition. // Bulletin of the Chemical Society of Japan Vol. 54, No.5(1981). - p.1389.[永久失效連結]
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  19. ^ Miranda Hitti. Study: Cured Meats, COPD May Be Linked. WebMD Medical News. 17 April 2007 [2011-06-27]. (原始內容存檔於2009-04-05). 
  20. ^ Jiang, R.; Paik, D. C.; Hankinson, J. L.; Barr, R. G. Cured Meat Consumption, Lung Function, and Chronic Obstructive Pulmonary Disease among United States Adults. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2007, 175 (8): 798. PMC 1899290. PMID 17255565. doi:10.1164/rccm.200607-969OC. 
  21. ^ Najm, Issam; Trussell, R. Rhodes. NDMA Formation in Water and Wastewater. Journal AWWA. February 2001, 93 (2): 92–99. 
  22. ^ Donald D. Bills, Kjell I. Hildrum, Richard A. Scanlan, Leonard M. Libbey. Potential precursors of N-nitrosopyrrolidine in bacon and other fried foods. J. Agric. Food Chem. May 1973, 21 (5): 876–877. PMID 4739004. doi:10.1021/jf60189a029. 

拓展閱讀

外部連結

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亞硝酸鈉
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