Хелатните форми на неорганичните минерали са много подобни на биологично активните вещества. Този имот се използва в селското стопанство за производство на торове и ценни хранителни добавки за домашни любимци. В медицината такива съединения се използват като антидоти и хранителни добавки.
Какво означава "хелатирана форма"?
Хелатите са комплекс, който се появява в резултат на взаимодействието на положително заредени метални йони (централният атом на комплексообразуващия агент) с лиганди, които образуват химични съединения с различни видове биомолекули. Най-просто казано, хелатите са комбинация от минерал и сложно органично съединение. Лигандите включват аминокиселини, пептиди, протеини, пурини, порфирини, макролиди, както и техните синтетични аналози (краун етери, криптанди).
Хелиращите лиганди трябва да имат повече от 2 функционални групи, способни да създават ковалентни връзки и пръстенна структура с метала. Думата "хелат" идва от латинското chela ("нокът"). Външно формата на тези химически съединения е подобна на ноктите на рак, който държи минерал.
В природата най-яркитепредставители на този тип съединения на основата на порфирин са човешкият хемоглобин, където Fe (железен хелат) и хлорофил (магнезиев хелат) действат като център на комплексообразуващия агент. Съвременните биохимични технологии правят възможно получаването на различни форми на такива вещества.
Примери
Има 3 групи хелатни форми (в зависимост от съотношението на заряда на лиганда и металния йон).
- Катионен. Най-често срещаните представители са съединения на полиамини с метални йони. Лигандиращият агент в този случай е неутрален, така че общият заряд на съединението се определя от централния йон.
- Анионни. Типичните анионни хелати са комплекси на базата на етилендиаминотетраоцетна киселина (EDTA).
- Неутрален (вътрекомплексни съединения). Централният положителен заряд се неутрализира чрез добавяне на равен брой отрицателно заредени лиганди, като по този начин се образува "вътрешна сол".
Много метали образуват стабилни хелати, които са способни да се комбинират в макромолекулни вещества. Този ефект се прилага при синтеза на многокомпонентни високодисперсни оксидни материали, използвани за производството на диелектрици, високотемпературни свръхпроводници и покрития.
Биологични свойства
Хелатните минерали са вещества, които имат редица ценни характеристики, като:
- Висока устойчивост на различна киселинност на околната среда и под въздействието на микроорганизми.
- Добра адсорбция и разтворимост във вода.
- Биологична активност на металите, необичайна за тях в свободно състояние.
- По-малко токсичност в сравнение с други форми на съединения.
- Висока бионаличност, т.е. добра смилаемост както за растенията, така и за животните.
- Без неразтворима утайка.
Минералите се абсорбират предимно в тънките черва, а по-стабилната хелатна форма ги предпазва от унищожаване от солна киселина в стомаха. Това свойство се използва в медицината и животновъдството за компенсиране на недостига на микроелементи.
Производство
Хелатните форми на съединенията се получават чрез хелация (или хелатиране). Този термин не е общопризнат в химическата наука. Най-простият метод е смесване на разтвори на метални соли с хелатиращи агенти. Като последното, органични вещества като:
- нитрилотриоцетна, етилендиаминтетраоцетна и етиленгликолтетраоцетна киселина;
- трис (карбоксиметил) етилендиамин;
- хидроксиетилиден дифосфонова киселина;
- лизин;
- метионин и други.
Аминокиселини и малки пептиди се приготвят под въздействието на ензими в лабораторията. При изпълнение на процеса на хелация се вземат предвид следните параметри:
- киселинност на околната среда (ако е необходимо, добавете алкали);
- температура;
- съотношение на веществото;
- разтворимост на аминокиселини.
Утаеният хелатен комплекс се промива в дестилирана вода и след това се суши.
Агрономически приложения
Хелатните торове имат следните предимства:
- Близък афинитет с биологични структури, поради което веществата лесно проникват през мембраните на растителните клетки.
- Подобрена разтворимост.
- По-малко консумация на хелатни торове в сравнение с конвенционалните соли.
- Възможност както за коренно, така и за листно подхранване.
- Увеличете кълняемостта на семената.
- Ниска фитотоксичност.
- Стабилност при различни нива на киселинност на почвата.
- Добра съвместимост с други химикали, пестициди.
Хелатираното желязо е от най-голямо значение, тъй като този елемент се намира в растителните тъкани в по-големи количества от другите метали. Недостигът му води до развитие на много заболявания, включително хлороза. Използват се и други хелати – мед, цинк, бор, които стимулират растежа на растенията и образуването на яйчниците. В ранните етапи на вегетационния сезон е препоръчително да се подхранва с хелатен калций, който насърчава развитието на кореновата система.
Използване на животни
Хелатните форми на микроелементи се използват за подсилване на храненето на всички видове селскостопански животни и птици. Тези вещества в малки концентрации могат да заменят до 40% от неорганичните минерали и имат следния ефект:
- подсилване на имунитетасила по време на заболяване, бременност при жени или при неблагоприятни условия;
- подобряване на репродуктивната функция;
- намаляване на броя на соматичните клетки в млякото, което подобрява качеството му (термична стабилност и други технологични свойства);
- ускоряване на растежа на младите животни.
Хелатното желязо, за разлика от неговия сулфат, може лесно да премине през плацентарната бариера. Проучванията показват, че добавянето на този витамин към диетата на свинете майки насърчава по-късното раждане на прасенца с голямо тегло и им предотвратява развитието на дефицит на желязо.
В резултат на използването на магнезиев хелат, има подобрение в качеството на животинските трупове, намаляване на телесните мазнини. Медните и мангановите съединения помагат за предотвратяване на костна хондроматоза и сърдечно-съдови заболявания при домашни птици.
Наркотици
В медицината хелатните форми на съединения се използват за следните цели:
- Противоотрови при остри и хронични отравяния с тежки метали и други отрови ("Унитиол", "Тетацин-калций"). Когато се приемат, вредните вещества се свързват в затворени комплекси от хелатен тип.
- Антинеопластични лекарства ("Цисплатин" и други). Лекарствата проникват в ядрата на засегнатите клетки, образуват стабилна връзка с ДНК, което им пречи да се самовъзпроизвеждат.
- Витаминни препарати (най-често хелатни калций и желязо).
За разлика от свободните метални йони, тези вещества не се образуватсъединения с други химични елементи в стомаха и червата, така че те се усвояват по-добре в човешкото тяло. В тази връзка на базата на хелати е възможно да се създават лекарства и хранителни добавки от ново поколение.
