Kelirani oblici neorganskih minerala su veoma slični biološki aktivnim supstancama. Ova nekretnina se koristi u poljoprivredi za proizvodnju gnojiva i vrijednih dodataka ishrani za kućne ljubimce. U medicini se takvi spojevi koriste kao protuotrovi i dijetetski suplementi.
Šta znači "helirani oblik"?
Helati su kompleks koji nastaje kao rezultat interakcije pozitivno nabijenih metalnih jona (centralni atom agensa za stvaranje kompleksa) sa ligandima koji formiraju hemijska jedinjenja sa različitim vrstama biomolekula. Jednostavno rečeno, kelati su kombinacija minerala i složenog organskog jedinjenja. Ligandi uključuju aminokiseline, peptide, proteine, purine, porfirine, makrolide, kao i njihove sintetičke analoge (krunski eteri, kriptandi).
Helirajući ligandi moraju imati više od 2 funkcionalne grupe sposobne za stvaranje kovalentnih veza i prstenastu strukturu s metalom. Riječ "kelat" dolazi od latinskog chela ("kandža"). Spolja, oblik ovih hemijskih jedinjenja je sličan kandžama raka koji drži mineral.
U prirodi, najsjajnijipredstavnici ove vrste jedinjenja na bazi porfirina su ljudski hemoglobin, gde Fe (helat gvožđa) i hlorofil (magnezijum helat) deluju kao centar agensa za stvaranje kompleksa. Savremene biohemijske tehnologije omogućavaju dobijanje različitih oblika takvih supstanci.
Primjeri
Postoje 3 grupe oblika helata (u zavisnosti od omjera naboja liganda i metalnog jona).
- Kationski. Najčešći predstavnici su jedinjenja poliamina sa ionima metala. Ligandirajući agens u ovom slučaju je neutralan, tako da je ukupni naboj jedinjenja određen centralnim jonom.
- Anionic. Tipični anjonski kelati su kompleksi na bazi etilendiaminotetraoctene kiseline (EDTA).
- Neutralno (unutar kompleksna jedinjenja). Centralni pozitivni naboj se neutralizira dodavanjem jednakog broja negativno nabijenih liganda, čime se formira "unutrašnja sol".
Mnogi metali formiraju stabilne helate koji su sposobni da se kombinuju u makromolekularne supstance. Ovaj efekat se primjenjuje na sintezu višekomponentnih visoko dispergiranih oksidnih materijala koji se koriste za proizvodnju dielektrika, visokotemperaturnih superprovodnika i prevlaka.
Biološka svojstva
Helatirani minerali su supstance koje imaju niz vrijednih karakteristika, kao što su:
- Visoka otpornost na razne kiselosti okoline i pod uticajem mikroorganizama.
- Dobra adsorpcija i rastvorljivost u vodi.
- Biološka aktivnost metala, neuobičajena za njih u slobodnom stanju.
- Manja toksičnost u poređenju sa drugim oblicima jedinjenja.
- Visoka bioraspoloživost, tj. dobra probavljivost i za biljke i za životinje.
- Bez nerastvorljivog sedimenta.
Minerali se uglavnom apsorbiraju u tankom crijevu, a stabilniji oblik helata štiti ih od uništenja hlorovodoničnom kiselinom u želucu. Ovo svojstvo se koristi u medicini i stočarstvu za kompenzaciju nedostataka mikronutrijenata.
Proizvodnja
Kelirani oblici jedinjenja se dobijaju kelacijom (ili helacijom). Ovaj termin nije opštepriznat u hemijskoj nauci. Najjednostavniji način je miješanje otopina soli metala sa helatnim agensima. Kao potonje, organske supstance kao što su:
- nitrilotrioctena, etilendiamintetraoctena i etilen glikoltetraoctena kiselina;
- tris (karboksimetil) etilendiamin;
- hidroksietiliden difosfonska kiselina;
- lizin;
- metionin i drugi.
Aminokiseline i mali peptidi se pripremaju pod uticajem enzima u laboratoriji. Prilikom implementacije procesa kelacije uzimaju se u obzir sljedeći parametri:
- kiselost okoline (ako je potrebno, dodajte lužinu);
- temperatura;
- odnos tvari;
- rastvorljivost aminokiselina.
Taloženi kelatni kompleks se ispere u destilovanoj vodi i zatim osuši.
Agronomske primjene
Kelirana đubriva imaju sljedeće prednosti:
- Bliska srodnost sa biološkim strukturama, zahvaljujući kojima supstance lako prodiru u membrane biljnih ćelija.
- Poboljšana rastvorljivost.
- Manja potrošnja keliranih đubriva u poređenju sa konvencionalnim solima.
- Mogućnost i korijenskog i folijarnog prihranjivanja.
- Povećajte klijavost sjemena.
- Niska fitotoksičnost.
- Stabilnost na različitim nivoima kiselosti tla.
- Dobra kompatibilnost sa drugim hemikalijama, pesticidima.
Helirano gvožđe je od najveće važnosti, jer se ovaj element nalazi u biljnim tkivima u većim količinama od ostalih metala. Njegov nedostatak dovodi do razvoja mnogih bolesti, uključujući hlorozu. Koriste se i drugi kelati - bakar, cink, bor, koji stimulišu rast biljaka i stvaranje jajnika. U ranim fazama vegetacije, preporučljivo je hraniti se keliranim kalcijem, koji pospješuje razvoj korijenskog sistema.
Upotreba životinja
Kelirani oblici mikroelemenata koriste se za jačanje ishrane svih vrsta domaćih životinja i ptica. Ove tvari u malim koncentracijama mogu zamijeniti do 40% neorganskih minerala i imaju sljedeće djelovanje:
- pojačajte imunitetsnaga tokom bolesti, trudnoće ženki ili u nepovoljnim uslovima;
- poboljšanje reproduktivne funkcije;
- smanjenje broja somatskih ćelija u mlijeku, čime se poboljšava njegov kvalitet (termalna stabilnost i druga tehnološka svojstva);
- ubrzanje rasta mladih životinja.
Kelirano gvožđe, za razliku od svog sulfata, može lako preći placentnu barijeru. Istraživanja su pokazala da dodavanje ovog vitamina u ishranu krmača podstiče kasniji rađanje prasadi velike težine i sprečava ih da razviju nedostatak gvožđa.
Kao rezultat upotrebe magnezijum kelata, dolazi do poboljšanja kvaliteta životinjskih leševa, smanjenja tjelesne masti. Jedinjenja bakra i mangana pomažu u prevenciji hondromatoze kostiju i kardiovaskularnih bolesti kod peradi.
Droge
U medicini se kelatni oblici jedinjenja koriste u sljedeće svrhe:
- Protuotrovi za akutna i hronična trovanja teškim metalima i drugim otrovima ("Unithiol", "Tetacin-kalcijum"). Kada se uzimaju, štetne supstance se vezuju u zatvorene komplekse tipa kelata.
- Antineoplastični lijekovi ("Cisplatin" i drugi). Lekovi prodiru u jezgra zahvaćenih ćelija, stvaraju stabilnu vezu sa DNK, što ih sprečava da se samoreproduciraju.
- Vitaminski preparati (najčešće kelirani kalcijum i gvožđe).
Za razliku od slobodnih jona metala, ove supstance se ne formirajuspojeva sa drugim hemijskim elementima u želucu i crevima, pa se bolje apsorbuju u ljudskom organizmu. S tim u vezi, na bazi helata moguće je kreirati lijekove i dijetetske suplemente nove generacije.
