Formele chelate ale mineralelor anorganice sunt foarte asemănătoare cu substanțele biologic active. Această proprietate este folosită în agricultură pentru producerea de îngrășăminte și suplimente alimentare valoroase pentru animalele de companie. În medicină, astfel de compuși sunt utilizați ca antidoturi și suplimente alimentare.
Ce înseamnă „formă chelatată”?
Chelații sunt un complex care apare ca urmare a interacțiunii ionilor metalici încărcați pozitiv (atomul central al agentului de complexare) cu liganzi care formează compuși chimici cu diferite tipuri de biomolecule. Pur și simplu, chelații sunt o combinație între un mineral și un compus organic complex. Liganzii includ aminoacizi, peptide, proteine, purine, porfirine, macrolide, precum și analogii lor sintetici (eteri de coroană, criptani).
Liganzii de chelare trebuie să aibă mai mult de 2 grupări funcționale capabile să creeze legături covalente și o structură de inel cu metalul. Cuvântul „chelat” provine din latinescul chela („gheare”). În exterior, forma acestor compuși chimici este similară cu ghearele unui crab care deține un mineral.
În natură, cel mai strălucitorreprezentanți ai acestui tip de compuși pe bază de porfirine sunt hemoglobina umană, unde Fe (chelat de fier) și clorofila (chelat de magneziu) acționează ca centru al agentului de complexare. Tehnologiile biochimice moderne fac posibilă obținerea diferitelor forme de astfel de substanțe.
Exemple
Există 3 grupe de forme chelate (în funcție de raportul dintre sarcina ligandului și ionul metalic).
- Cationic. Cei mai des întâlniți reprezentanți sunt compușii poliaminelor cu ioni metalici. Agentul de ligand în acest caz este neutru, astfel încât sarcina totală a compusului este determinată de ionul central.
- Anionic. Chelații anionici tipici sunt complecși pe bază de acid etilendiaminotetraacetic (EDTA).
- Neutru (compuși intra-complexi). Sarcina pozitivă centrală este neutralizată prin adăugarea unui număr egal de liganzi încărcați negativ, formând astfel o „sare interioară”.
Multe metale formează chelați stabili care sunt capabili să se combine în substanțe macromoleculare. Acest efect se aplică sintezei materialelor oxidice cu dispersie foarte mare multicomponente utilizate pentru producerea de dielectrici, supraconductori de în altă temperatură și acoperiri.
Proprietăți biologice
Mineralele chelate sunt substanțe care au o serie de caracteristici valoroase, cum ar fi:
- Rezistență ridicată la diferite acidități ale mediului și sub influența microorganismelor.
- Bune adsorbție și solubilitate în apă.
- Activitatea biologică a metalelor, neobișnuită pentru acestea în stare liberă.
- Toxicitate mai mică în comparație cu alte forme de compuși.
- Biodisponibilitate ridicată, adică digestibilitate bună atât pentru plante, cât și pentru animale.
- Fără sediment insolubil.
Mineralele sunt absorbite în cea mai mare parte în intestinul subțire, iar forma mai stabilă de chelat le protejează de a fi distruse de acidul clorhidric din stomac. Această proprietate este folosită în medicină și creșterea animalelor pentru a compensa deficiențele de micronutrienți.
Producție
Formele chelate ale compușilor se obțin prin chelare (sau chelare). Acest termen nu este recunoscut în general în știința chimică. Cea mai simplă metodă este amestecarea soluțiilor de săruri metalice cu agenți de chelare. Ca și acesta din urmă, substanțe organice precum:
- acid nitrilotriacetic, etilendiaminotetraacetic și etilenglicoltetraacetic;
- tris (carboximetil) etilendiamină;
- acid hidroxietiliden difosfonic;
- lizină;
- metionină și altele.
Aminoacizii și peptidele mici sunt preparate sub influența enzimelor în laborator. La implementarea procesului de chelare se iau în considerare următorii parametri:
- aciditatea mediului (dacă este necesar, adăugați alcali);
- temperatură;
- raport substanță;
- solubilitatea aminoacizilor.
Complexul de chelat precipitat este spălat în apă distilată și apoi uscat.
Aplicații agronomice
Îngrășămintele chelate au următoarele beneficii:
- Afinitate strânsă cu structurile biologice, datorită cărora substanțele pătrund ușor în membranele celulelor vegetale.
- Solubilitate îmbunătățită.
- Consum mai mic de îngrășăminte chelați în comparație cu sărurile convenționale.
- Posibilitatea hrănirii atât rădăcinilor, cât și foliare.
- Crește germinarea semințelor.
- Fitotoxicitate scăzută.
- Stabilitate la diferite niveluri de aciditate a solului.
- Compatibilitate bună cu alte substanțe chimice, pesticide.
Fierul chelat este de cea mai mare importanță, deoarece acest element se găsește în țesuturile plantelor în cantități mai mari decât alte metale. Deficiența acestuia duce la dezvoltarea multor boli, inclusiv cloroza. Se mai folosesc și alți chelați - cuprul, zincul, borul, care stimulează creșterea plantelor și formarea ovarelor. În primele etape ale sezonului de vegetație, este indicat să se hrănească cu calciu chelat, care favorizează dezvoltarea sistemului radicular.
Utilizarea animalelor
Formele chelate de microelemente sunt folosite pentru a fortifica nutriția tuturor tipurilor de animale de fermă și păsări. Aceste substanțe în concentrații mici pot înlocui până la 40% din mineralele anorganice și au următorul efect:
- crește imunitateaputerea în timpul bolii, sarcinii femeilor sau în condiții nefavorabile;
- îmbunătățirea funcției de reproducere;
- scăderea numărului de celule somatice din lapte, ceea ce îi îmbunătățește calitatea (stabilitatea termică și alte proprietăți tehnologice);
- accelerarea creșterii animalelor tinere.
Fierul chelat, spre deosebire de sulfatul său, poate traversa cu ușurință bariera placentară. Studiile au arătat că adăugarea acestei vitamine în dieta scroafelor favorizează nașterea ulterioară a purceilor cu o greutate mare și îi împiedică să dezvolte deficit de fier.
Ca urmare a utilizării chelatului de magneziu, are loc o îmbunătățire a calității carcaselor de animale, o scădere a grăsimii corporale. Compușii de cupru și mangan ajută la prevenirea condromatozei osoase și a bolilor cardiovasculare la păsările de curte.
droguri
În medicină, formele chelate ale compușilor sunt utilizate în următoarele scopuri:
- Antidoturi pentru intoxicații acute și cronice cu metale grele și alte otrăvuri ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Când sunt luate, substanțele nocive sunt legate în complexe închise de tip chelat.
- Medicamente antineoplazice („Cisplatin” și altele). Medicamentele pătrund în nucleele celulelor afectate, formează o legătură stabilă cu ADN-ul, ceea ce le împiedică să se auto-reproducă.
- Preparate cu vitamine (cel mai adesea calciu și fier chelat).
Spre deosebire de ionii metalici liberi, aceste substanțe nu se formeazăcompuși cu alte elemente chimice din stomac și intestine, astfel încât acestea sunt mai bine absorbite de corpul uman. În acest sens, pe baza de chelați, este posibil să se creeze medicamente și suplimente alimentare de nouă generație.
