Difosfato disodico è un composto chimico, solido anidro, un polimero lineare formato da unità di fosfato collegate tra loro dalla condivisione di atomi di ossigeno. Noto anche come pirofosfato di sodio o come disodio difosfato  è un sale dell'acido pirofosforico e viene comunemente utilizzato sia nelle formulazioni alimentari che in quelle cosmetiche. Nei cosmetici, funge da regolatore di pH, stabilizzante e agente chelante, contribuendo a mantenere la stabilità e le prestazioni delle formulazioni legando gli ioni metallici e prevenendo i loro effetti negativi sul prodotto. Si trova spesso nei prodotti per la cura personale, come dentifrici, shampoo e balsami, dove aiuta a migliorare la texture e la stabilità del prodotto.

Composizione chimica e struttura
Il disodio difosfato (Na₂H₂P₂O₇) è composto da due ioni sodio e un anione pirofosfato. La sua struttura gli consente di agire come agente chelante, legando ioni metallici come calcio e magnesio, che possono interferire con le prestazioni e la stabilità delle formulazioni cosmetiche. Ha anche proprietà tamponanti, aiutando a regolare il pH delle formulazioni.

Proprietà fisiche
Il disodio difosfato si presenta tipicamente come una polvere bianca, inodore o un solido cristallino. È solubile in acqua e può essere facilmente incorporato in formulazioni a base acquosa. La sua capacità di agire come agente chelante e regolatore di pH lo rende utile in una vasta gamma di prodotti cosmetici e per la cura personale.

Il nome definisce la struttura della molecola:

• "Di-" è un prefisso che significa "due". In questo caso, si riferisce ai due atomi di sodio (Na) presenti nel composto.
• "Il sodio è un elemento chimico con il simbolo Na (dal latino "natrium").
• Il termine "difosfato" si riferisce all'anione pirofosfato (P₂O₇^4-), che consiste in due gruppi fosfato (PO₄) legati da un legame di fosfoanidride.

Il procedimento di sintesi si svolge in diverse fasi:

• Il carbonato di sodio reagisce con l'acido fosforico per produrre fosfato monosodico, anidride carbonica e acqua. Si tratta di una reazione acido-base in cui il carbonato di sodio (la base) reagisce con l'acido fosforico (l'acido) per produrre un sale (fosfato monosodico), acqua e anidride carbonica.
• Quando viene riscaldato, il fosfato monosodico subisce una reazione di disidratazione, ovvero perde acqua. Questa reazione produce il difosfato disodico. In questa reazione, due molecole di fosfato monosodico si uniscono, perdono una molecola d'acqua e formano una singola molecola di difosfato disodico.

Si presenta come una polvere bianca fine o granulare.

Si chiama anche Pirofosfato di sodio oppure Pirofosfato acido di sodio, SAPP ecc. ed è composto da sodio, potassio, calcio e fosfati.

A cosa serve e dove si usa

Alimentazione

Ingrediente inserito nella lista degli additivi alimentari europei come E450, emulsionante, agente lievitante.

Gli E450 si suddividono in :  

• E450 (i) Di-fosfato di-sodico
• E450 (ii) Di-fosfato tri-sodico
• E450 (iii) Piro-fosfato tetra-sodico
• E450 (v) Piro-fosfato tetra-potassico
• E450 (vi) Idrogeno di-fosfato calcico

Proprietà: Usato come agente lievitante, agente sequestrante, agente tampone, può essere usato in cibo in scatola, carne, prosciutto, lievito in polvere e così via.

Cosmetica

• Anticorrosivo. Ingrediente che previene e/o inibisce la corrosione del materiale di imballaggio.
• Agente tampone. E' un ingrediente che può portare una soluzione alcalina o acida a un determinato livello di pH e impedirne la modifica, in pratica uno stabilizzatore di pH che può resistere efficacemente all’instabilità ed all'eventuale cambiamento del pH.
• Agente chelante. Ha la funzione di evitare reazioni instabili e migliorare la biodisponibilità di componenti chimici all'interno di un prodotto, elimina i cationi di calcio e magnesio che possono causare una velatura nei liquidi limpidi.

Sicurezza

Due studi sono stati condotti in volontari sani per confermare il coinvolgimento e il meccanismo di interazione dell'eccipiente Pirofosfato acido di sodio nell'alterazione del transito gastrointestinale. 
Tempi del transito gastrointestinale, determinato mediante scintigrafia, sono stati confrontati tra i vari trattamenti. Il tempo di svuotamento gastrico è rimasto invariato, ma il tempo del transito intestinale era diminuito al 56% in presenza del Pirofosfato acido di sodio (1).

Viene ritenuto un componente sicuro per la salute umana "quando sono utilizzati a livelli che sono ora in corso o sia ragionevole attendersi in futuro" scrive la FDA (U.S. Food & Drug Administration) (2)e questi livelli prevedono un'assunzione massima giornaliera di 70 mg/kg di peso corporeo (3).

Sono stati studiati gli effetti di due livelli di pH (5,55 o 5,85) in combinazione con 0,4% di Pirofosfato acido di sodio (SAPP), NaH2PO4 X H2O, Na2HPO4 X 7H2O o NaCl sulla crescita e tossicità di Clostridium botulinum 52A.  I risultati suggeriscono che la produzione o la funzione effettiva della proteasi responsabile dell'attivazione della tossina potrebbe essere stata inibita dalla presenza di SAPP (4).

L'incorporazione del fosfato nella carne macinata prima della cottura aiuta a ridurre l'ossidazione nel prodotto cotto e immagazzinato, sebbene possa essere necessario un periodo di tempo più lungo prima che il trattamento termico possa avere effetti significativi sul fosfato incapsulato (5).

L'aggiunta di calcio ad una soluzione di polifosfato di sodio comporta la separazione di fase e la formazione di un polisfato coacervato meglio descritto come un materiale viscoelastico ricco polimerico. Polifosfato coacervato è un candidato interessante come un biomateriale basato sulla sua capacità di legarsi con diversi cationi e di essere caricato con farmaci. Qui, la degradazione in vitro e le proprietà emostatiche del polifosfato coacervato vengono valutate esaurientemente. Il polifosfato coacervato degrada e si dissolve rapidamente, perdendo metà della massa originale in una settimana e trasformandosi in pirofosfato dopo 4 settimane. Questa fase di dissoluzione si verifica prima per il coacervato preparato da polifosfato a catena molto corta, ma in generale utilizzando catene polifosfatiche più lunghe non aumenta significativamente la longevità della coacervazione. La sostituzione di Ca con Sr o Ba non influisce sull'idrolisi dei coacervati, ma rallenta la loro dissoluzione nei media. In un test di coagulazione del sangue, diminuisce profondamente il tempo di coagulazione, specialmente quando si utilizzano polifosfati a catena molto lunga. Mentre la lunghezza della catena di coacervazione e il tipo di catione divalente sono stati trovati a influenzare significativamente il tempo di protrombina e il tempo di tromboplastina rispetto al controllo, non sono state osservate tendenze discernibili. Le piastrine aderiscono in gran numero alle coacervazioni, specialmente quelle contenenti polifosfato a catena lunga, ma la morfologia cellulare osservata suggerisce che potrebbero non essere completamente attivate. Complessivamente, il polifosfato a catena lunga coacervato ha un grande potenziale come agente emostatico riassorbibile. Le aggiunte di cationi polivalenti a una soluzione di polifosfato di sodio si traducono in poliacosphate coacervati o in materiali altamente viscosi come gel, con un grande potenziale nelle bio-applicazioni come il rilascio di farmaci e l'emostasi. Poiché questi coacervati si degradano in ambienti acquosi, è stata necessaria una valutazione completa per comprendere meglio l'impatto della lunghezza della catena polifosfata e della sostituzione di cationi bivalenti su questa risposta idrolitica al fine di prevedere meglio il comportamento di degradazione nel corpo. Inoltre, vi è un grande interesse per il ruolo dei polifosfati nell'emostasi in seguito a recenti pubblicazioni che dimostrano che le piastrine secernono polifosfati con la stimolazione della trombina. In questo articolo, viene valutato il potenziale emostatico del polifosfato coacervato come costrutto di massa, dimostrando che effettivamente questi materiali hanno un grande potenziale come agente emostatico degradabile (6).

 E450 Difosfato disodico studi

Caratteristiche tipiche ottimali del prodotto commerciale Difosfato disodico

• Formula molecolare:   Na₂H₂P₂O₇   H₂Na₂O₇P₂
• Peso molecolare: 221.94
• CAS: 7758-16-9
• UNII: O352864B8Z
• EC Number: 231-835-0  272-808-3

Sinonimi:

• Pirofosfato di sodio
• Pirofosfato acido di sodio
• SAPP
• Disodium diphosphate
• Disodium pytophosphate
• Disodium dihydrogen pyrophosphate
• Diphosphoric acid, disodium salt
• Sodium acid pyrophosphate
• Disodium dihydrogen diphosphate
• Disodium acid pyrophosphate
• Sodium polyphosphate
• Disodium dihydrogenpyrophosphate
• Diphosphoric Acid Disodium Salt
•  Pyrophosphoric acid, disodium salt

Bibliografia_________________________________________________________________________

(1) Koch KM, Parr AF, Tomlinson JJ, Sandefer EP, Digenis GA, Donn KH, Powell JR  Effect of sodium acid pyrophosphate on ranitidine bioavailability and gastrointestinal transit time. -  Pharm Res. 1993 Jul

Abstract. During development of a ranitidine effervescent oral solution dosage form, a marked decrease was observed in the extent of ranitidine absorption relative to the conventional oral tablet. Two studies were conducted in healthy volunteers to confirm the involvement of an excipient, SAPP (sodium acid pyrophosphate), and the mechanism of interaction, altered gastrointestinal transit. The first study (n = 12) involved single-dose crossover comparisons of (A) 150 mg ranitidine with 1132 mg SAPP versus (B) 150 mg ranitidine and (C) 150 mg ranitidine with all the effervescent tablet excipients except SAPP versus (D) a 150-mg ranitidine effervescent tablet, all administered as oral solutions. Serum ranitidine AUC, Cmax, and tmax were compared using two one-sided t test 90% confidence intervals (CI). Comparing treatments A to B and D to C, all 90% CI were below the 80-120% range, indicating significantly less extensive ranitidine absorption (54% based on AUC) from the oral solutions containing SAPP. The second study (n = 12) was a single-dose crossover comparing 50 microCi 111 InCl solutions with and without 1132 mg SAPP. Gastrointestinal transit times, determined by scintigraphic imaging, were compared between treatments. Gastric emptying time was unchanged, but small intestinal transit time was decreased to 56% in the presence of SAPP. More rapid small intestinal transit associated with an excipient of a solution dosage form apparently resulted in a decreased extent of ranitidine absorption. This observation contradicts the conventional wisdom that oral solutions are unlikely to fall short of bioequivalence relative to solid oral formulations.

(2) http://www.fda.gov     GRAS Substance : 182.1087

(3) Wageningen University, Food-info, E450

(4) Wagner MK, Busta FF. Inhibition of Clostridium botulinum 52A toxicity and protease activity by sodium acid pyrophosphate in media systems.  Appl Environ Microbiol. 1985 Jul;50(1):16-20.

Abstract. The effects of two pH levels (5.55 or 5.85) in combination with 0.4% sodium acid pyrophosphate (SAPP), NaH2PO4 X H2O, Na2HPO4 X 7H2O, or NaCl on the growth and toxicity of Clostridium botulinum 52A were studied. Absorbancy measurements at 630 nm, microscopic observations, and the mouse bioassay procedure were used to observe the effects. At pH 5.55 and 5.85 most control cultures exhibited toxicity when cell lysis began. Vegetative cell development was normal (4 micron long; 1 micron wide). SAPP-containing (0.4%) treatment cultures displayed similar growth and lysis but no or delayed (48 h) toxicity. Cells grown in the SAPP treatment culture were longer and wider (6 micron long; 1.5 micron wide) than in most other treatment cultures. Trypsinization of nontoxic supernatants from 0.4% SAPP resulted in toxicity. Addition of 0.4% SAPP to toxic C. botulinum supernatant delayed but did not prevent death of mice. The addition of various levels of SAPP to toxic supernatants resulted in a decrease in zone size with an increase in the level of SAPP (9 mm with 0.4% SAPP to 7 mm with 1.0% SAPP), using a dual substrate protease assay. A decrease in the zone size also occurred with the supernatant from cultures grown in the presence of SAPP and with Bacillus polymyxa protease dilutions containing 0.4% SAPP. Results suggest that the actual production or function of the protease responsible for toxin activation may have been inhibited by the presence of SAPP.

(5) Sickler ML, Claus JR, Marriott NG, Eigel WN, Wang H. Antioxidative effects of encapsulated sodium tripolyphosphate and encapsulated sodium acid pyrophosphate in ground beef patties cooked immediately after antioxidant incorporation and stored.  Sickler ML, Claus JR, Marriott NG, Eigel WN, Wang H.  Meat Sci. 2013 Jul;94(3):285-8. doi: 10.1016/j.meatsci.2013.03.011. Epub 2013 Mar 16.

(6) Momeni A, Filiaggi MJ Degradation and hemostatic properties of polyphosphate coacervates.  Acta Biomater. 2016 Sep 1;41:328-41. doi: 10.1016/j.actbio.2016.06.002. Epub 2016 Jun 2.