综述：次磷酸钙：一种用于仿生口腔护理的新型活性成分

《Biomimetics》：Calcium Hypophosphite: A New Active Ingredient for Biomimetic Oral Care

　　

次磷酸盐（又称次膦酸盐）是次磷酸（又称次膦酸，H3PO2）的盐类，常见种类包括次磷酸钙（Ca(H2PO2)2）和次磷酸钠（Na(H2PO2)）。早在19世纪50年代，次磷酸盐就被提议作为结核病的一种潜在疗法，但后续研究证实其对该疾病无效。此后约100年间，未出现关于次磷酸盐的新研究成果。后续的体外研究表明，次磷酸盐可用作潜在的抗菌食品防腐剂。目前，次磷酸钙被用于儿童商用食品补充剂中，该化合物是适宜的钙离子来源，还具有其他优势特性，包括极高的水溶性（25℃时为154 g/L）、中性口感、分子中钙的质量分数高（23.6%）以及优良的安全性特征。近期研究显示其在口腔护理领域的应用潜力。由于牙齿与骨骼形成、唾液介导的天然再矿化等生物学机制均依赖钙离子，次磷酸钙可被视为一种仿生制剂。次磷酸钙接触唾液中的磷酸盐后可形成羟基磷灰石（HAP）；这种对人体内生理矿化与结晶过程的模拟进一步凸显了其仿生属性。本综述对次磷酸盐在人类健康及相关领域的相关现有文献进行了梳理与探讨。

1. 1.
   引言
   1.1 次磷酸盐的化学背景
   次磷酸盐（又称次膦酸盐）是次磷酸（又称次膦酸，H₃PO₂）的盐类。目前已发现多种次磷酸盐，包括次磷酸钙（Ca(H₂PO₂)₂）、次磷酸锰（Mn(H₂PO₂)₂）、次磷酸钠（Na(H₂PO₂）和次磷酸钾（K(H₂PO₂））。次磷酸根中磷的氧化态为+1价。次磷酸的pK_a为1.23，属于中等强度酸，因此在中性pH溶液中几乎完全以解离形式存在。总体而言，所有次磷酸盐均易溶于水。与其他钙磷化合物相比，次磷酸钙在中性pH下的水溶性显著更高（25℃时为154 g·L^?1）。次磷酸根离子对特定微生物具有抗菌活性。次磷酸盐的热分解极难发生，仅在高温（T＞300℃）条件下才会出现。作为钙盐，次磷酸钙可作为钙离子来源，适用于钙缺乏人群的食品补充剂。其作为食品补充剂的优势包括高水溶性（25℃时为154 g·L^?1）、中性口感、分子中钙的摩尔占比高（23.6%）以及高安全性特征。值得注意的是，早在19世纪50年代，次磷酸盐就被提议作为结核病的治疗策略，但其对该疾病的疗效未被证实。20世纪80年代，次磷酸盐被引入食品技术领域，用作抗肉毒杆菌剂，随后拓展至其他用途，包括抗氧化剂及针对特定食源性细菌的抑菌剂。次磷酸钙（CAS号：7789-79-9；分子量M=170.1 g·mol^?1）拥有多个同义词，如次磷酸钙、次膦酸钙盐、calcii phosphinas、calcium phosphinicum、次磷酸钙（药用名）。文献中最常用的两个名称为次磷酸钙和次磷酸钙（依据国际化妆品原料命名INCI）。次磷酸钙的化学结构中，H₂PO₂^?阴离子呈四面体构型，其中的钙离子可被其他金属离子替代，如钠离子（次磷酸钠，Na(H₂PO₂）或锰离子（次磷酸锰，Mn(H₂PO₂)₂）。

1.2 次磷酸钙与仿生口腔护理

如前所述，次磷酸钙具备诸多特性，使其成为人类健康及相关领域（如食品技术）中极具通用性的原料。由于牙齿发育过程中的矿物相形成、唾液介导的牙齿天然再矿化、骨生物矿化过程等生物学机制均依赖钙离子，次磷酸钙作为高效的钙离子来源，可被视为一种仿生制剂。在自然生物矿化过程中，钙离子在磷酸根离子存在下首先形成无定形磷酸钙（ACP），随后转化为二水合磷酸氢钙（DCPD），接着形成八钙磷酸盐（OCP），最终可转化为羟基磷灰石（HAP）。这种基于钙离子的策略有望成为口腔护理领域的另一种仿生路径。传统仿生口腔护理依赖合成羟基磷灰石微晶，这类物质长期以来被视为可模拟天然牙釉质微晶结构与组成的仿生制剂。与之不同的是，次磷酸钙的作用聚焦于另一种仿生维度——提供游离可利用的钙离子，而羟基磷灰石中的钙离子则固定在磷灰石晶格中。

1.3 综述目的

本叙述性综述旨在梳理并讨论次磷酸盐在人类健康相关领域的现有文献，识别未来研究的潜在方向。

1. 2.
   材料与方法
   本研究通过SciFinder、PubMed、Google Scholar（含常规Google搜索）等多个科学数据库开展文献检索，纳入截至2026年4月27日的检索结果。检索词包括“hypophosphite”“phosphinate”“calcium hypophosphite”“calcium phosphinate”“phosphinic acid calcium salt”“calcii phosphinas”“calcium phosphinicum”“calcium hypophosphorosum”，其中次磷酸钙的同义词来源于已有文献。随后研究人员排除了描述次磷酸钙工业用途（如阻燃剂）的结果，限定检索语言为英语和德语的科学论文与专著，排除专利申请，同时参考了一部无机化学手册。除文献检索外，研究人员还通过Mintel数据库开展在线产品检索，识别含次磷酸钙的商业产品，纳入所有将“次磷酸钙”列为成分的全球产品，覆盖“美容与个人护理”“家居”“宠物”“健康”品类，该检索于2026年4月27日完成。
2. 3.
   结果与讨论
   3.1 结果数量
   经纳入排除标准筛选后，文献检索共得到13篇与次磷酸盐相关的有效出版物，涵盖次磷酸钙与次磷酸钠。产品检索共得到44种含次磷酸钙的产品。后续章节将分别阐述次磷酸盐作为食品补充剂、抗菌食品防腐剂、口腔护理成分的潜在用途及其他应用场景。

3.2 次磷酸钙（次磷酸钙）作为食品补充剂

钙是人体牙齿与骨骼矿物相的核心组分，以羟基磷灰石（Ca₅(PO₄)₃(OH)）微晶形式存在。牙釉质钙含量为36.5%，牙本质为35.1%，骨骼为34.8%，因此钙离子是牙齿与骨骼矿物相的重要构成成分。此外，钙对血液、肌肉、心脏、神经细胞等细胞的正常功能至关重要。尽管钙是人体必需元素，但钙缺乏在全球范围内十分普遍，即便在高收入国家也是如此。次磷酸钙适合作为食品补充剂的钙源，原因包括高水溶性、中性口感、分子中钙含量高（23.6%）以及高安全性特征。目前已有含次磷酸钙的人类食用商用食品补充剂。通过Mintel数据库开展的全球产品检索共得到44条结果，相关产品的上市时间为2002年7月至2025年11月。所有产品中，次磷酸钙均作为食品补充剂的钙离子来源，如复合维生素糖浆、鳕鱼肝油乳剂。值得关注的是，产品检索中发现的大多数产品专门针对儿童设计，进一步印证了次磷酸钙的安全性。产品中的次磷酸钙浓度范围为0.3%至2.76%（依据产品标签信息计算），亚太地区是含次磷酸钙产品数量最多的区域。尽管碳酸钙（CaCO₃）和柠檬酸钙（Ca₃(C₆H₅O₇)₂）是食品补充剂中更常用的钙源，但含次磷酸钙产品的存在证明其可作为适宜的人类钙源。经计算，次磷酸钙的钙质量分数与柠檬酸钙接近，低于碳酸钙；但其水溶性显著高于柠檬酸钙与碳酸钙。与钙不同，次磷酸盐中的磷在体内条件下的生物利用度极低，这归因于次磷酸根阴离子的稳定性。值得注意的是，次磷酸钙不仅用于人类，还用于动物，可通过输注给药治疗马、山羊、牛、猪、犬的钙缺乏症。

3.3 次磷酸盐（次膦酸盐）作为抗菌食品防腐剂

体外研究表明，次磷酸盐（尤其是次磷酸钠）有潜力用作抗菌食品防腐剂。相关研究通过两项体外实验分析了次磷酸钠对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑制效果，证实其可降低沙门氏菌、副溶血性弧菌等微生物的生长，但对空肠弯曲杆菌、蜡样芽孢杆菌等其他微生物无抑制作用。次磷酸钠的抗菌作用主要归因于次磷酸根阴离子（H₂PO₂^?），因此其他次磷酸盐（如次磷酸钙）预计也可产生类似的抗菌效应。次磷酸盐的优势在于在接近中性的pH条件下仍可发挥抗菌作用，使其有望成为低酸性食品的防腐成分。目前该领域尚未有近期后续研究，仍需进一步探索次磷酸盐作为抗菌食品防腐剂的潜力与适用性。

3.4 次磷酸钙（次磷酸钙）在口腔护理中的应用

龋病是由致龋细菌代谢糖类产酸、进而侵蚀牙齿引发的疾病，因此龋病预防采用再矿化、抗菌等多种策略。含钙成分是牙膏中常用的抗龋活性物，常见的口腔护理含钙成分包括各类磷酸钙（如酪蛋白磷酸肽复合无定形磷酸钙、羟基磷灰石）、乳酸钙、碳酸钙等。次磷酸钙水溶性极高，可快速释放钙离子，适合作为牙膏、漱口水等口腔护理产品的活性成分。需要说明的是，提供钙离子的能力并非次磷酸钙独有，其他可溶性钙盐也可提高钙离子浓度。次磷酸钙的差异化优势在于其兼具多项与口腔护理适配的特性：高水溶性、中性口感、优良的安全性特征、已在食品补充剂中确立的钙源应用历史，以及非口腔模型体系中报道的次磷酸根阴离子对特定微生物的抗菌效应，这为后续探索其对口腔健康相关菌群的作用提供了基础。牙齿脱矿与再矿化处于动态平衡中，根据勒夏特列原理，钙离子的供给可推动平衡向再矿化（即羟基磷灰石形成）方向移动。次磷酸钙可提供牙齿再矿化必需的钙离子，模拟天然再矿化过程。近期一项体外研究证实，口腔护理产品中水溶性钙化合物的浓度与牙齿再矿化呈正相关。另一项研究显示，无龋儿童的牙菌斑钙浓度显著高于高龋活跃儿童，无龋儿童的前牙与后牙菌斑钙浓度分别为11.55 μg·mg^?1和3.57 μg·mg^?1，而高龋活跃儿童仅为2.57 μg·mg^?1和1.63 μg·mg^?1。此外，已知钙离子（与磷酸根离子）的存在可降低酸对牙齿的脱矿作用。次磷酸钙可与羟基磷灰石类口腔护理产品复配，为再矿化提供长效钙离子来源：其高水溶性可在刷牙过程中释放钙离子，而羟基磷灰石可在致龋生物膜等酸性条件下于牙面释放钙离子，因此在牙齿再矿化方面，次磷酸钙与羟基磷灰石等磷酸钙类物质存在协同效应。近期一项牙膏体外研究显示，次磷酸钙可有效再矿化微生物龋模型诱导的早期龋损：含1%次磷酸钙的牙膏再矿化效果显著高于含1450 ppm氟离子的单氟磷酸钠牙膏，也显著优于含20%羟基磷灰石的牙膏；而1%次磷酸钙与20%羟基磷灰石联用的再矿化效果最优。从化学角度看，更高浓度的次磷酸钙可能通过进一步提高钙离子浓度，推动再矿化/脱矿平衡向羟基磷灰石形成的方向移动，实现更强的再矿化效果。另一项体外研究探究了人工唾液中次磷酸钙对牙本质小管的作用：开放牙本质小管是牙齿敏感（牙本质过敏）的主要诱因，研究发现次磷酸钙接触唾液中的磷酸盐后可自发形成以羟基磷灰石为主的矿物沉淀，激光扫描显微镜分析显示该沉淀可有效封堵开放的牙本质小管；与粒径分布固定的颗粒不同，这种原位形成的沉淀可实现牙本质小管的定制化封堵。后续研究可进一步表征唾液样环境中次磷酸钙形成的矿物沉淀的其他参数，包括微晶形态与尺寸。

3.5 次磷酸盐（次膦酸盐）的其他潜在用途

除食品补充剂、抗菌食品防腐剂、口腔护理成分外，次磷酸盐还有其他潜在应用方向。近期体外研究显示，次磷酸钠可降低加德纳菌、核状杏仁菌、女性运动杆菌、阴道斯尼思菌等与细菌性阴道病相关细菌的生长与甲酸产量。另有假说认为次磷酸钙或次磷酸镁可用于人类肥胖治疗。文献中还记载了次磷酸盐在食品工业中的其他潜在用途，包括抗氧化剂、稳定剂、腌肉加速剂、植物蛋白流动助剂、抗肉毒杆菌剂。次磷酸盐在食品技术中的显著优势是可在中性pH下抑制细菌，而其他防腐剂在pH降低时抗菌效力可能下降。美国食品药品监督管理局（FDA）的食品添加剂状态清单将次磷酸钠归类为乳化与稳定剂，次磷酸锰归类为膳食补充剂与营养素。

3.6 次磷酸盐（次膦酸盐）的安全性

次磷酸盐易溶于水，解离为金属阳离子（如钙、钠）与次磷酸根阴离子。以次磷酸钙为例，其溶于水时发生解离：Ca(H₂PO₂)₂（固）→Ca²⁺（水）+2 H₂PO₂^?（水）。因此安全性评估可将两种离子分开考量。对于次磷酸钙与次磷酸钠，其阳离子（Ca²⁺、Na⁺）均为人体天然存在的成分，安全性良好。次磷酸根阴离子在次磷酸盐摄入后会以原形随尿液快速排泄。次磷酸钙已作为钙源用于儿童食品补充剂，进一步佐证了其安全性。次磷酸钠与次磷酸锰被FDA列入食品添加剂清单，属于“公认安全（GRAS）”物质，次磷酸钙与次磷酸钾也被FDA归为GRAS物质。美国实验生物学联合会的报告指出，现有证据未表明次磷酸锰、次磷酸钙、次磷酸钾或次磷酸钠在当前使用方式、当前及可合理预期的未来用量下会对公众造成危害。

1. 4.
   局限性
   本综述存在一定局限。首先，次磷酸盐（含次磷酸钙）的相关研究数量有限，部分研究年代较早，部分为初步研究，因此需要更多研究验证现有积极效应并拓展应用领域。近期次磷酸钙在预防性口腔健康领域的潜力已被探索，证实其是口腔护理的适宜活性成分（如早期龋损再矿化）。其次，由于Mintel数据库未覆盖所有产品类型（包括各类食品），且部分检索到的老旧产品可能已不再市售，本综述可能遗漏了部分含次磷酸钙的商业产品。
2. 5.
   展望与未来研究
   次磷酸钙的未来研究前景广阔，多个领域的初步研究已取得积极结果，其在食品技术领域的应用也在探索中。次磷酸钙已作为钙源用于商用食品补充剂，其高水溶性、抗菌效应、高安全性等化学特性使其成为极具潜力的研究对象。次磷酸盐的作用机制（如作为食品防腐剂的抗菌机制）仍需深入研究，以明确完整机理并识别潜在应用。此外，探索次磷酸钙与其他活性成分的协同效应也具有重要价值，其与羟基磷灰石在复配早期龋损再矿化中的协同效应已得到证实。
3. 6.
   结论
   次磷酸盐（又称次膦酸盐）包括次磷酸钙（Ca(H₂PO₂)₂）与次磷酸钠（Na(H₂PO₂）），是具有多功能应用潜力的化合物，可用于人类健康及相关领域，包括食品补充剂、食品保鲜、口腔护理活性成分。次磷酸钙的高水溶性（154 g·L^?1）使其成为重要的钙离子来源，用于食品添加剂时可改善钙缺乏问题。次磷酸根阴离子（H₂PO₂^?）对食源性微生物具有抗菌活性。由于牙齿发育、骨骼形成、唾液介导的天然再矿化等生物学过程均依赖钙离子，次磷酸钙可被视为仿生制剂；其接触唾液中的磷酸盐后可形成羟基磷灰石，这种对人体生理矿化与结晶过程的模拟进一步凸显了其仿生属性。含次磷酸钙的商用食品补充剂（如复合维生素糖浆、鳕鱼肝油乳剂）的存在进一步证实了该化合物的安全性，此外包括次磷酸钙、次磷酸钠在内的多种次磷酸盐已被FDA列为公认安全（GRAS）物质。