Bentuk chelated mineral anorganik sangat mirip dengan zat aktif biologis. Properti ini digunakan dalam pertanian untuk produksi pupuk dan suplemen makanan yang berharga untuk hewan peliharaan. Dalam pengobatan, senyawa tersebut digunakan sebagai penangkal dan suplemen makanan.
Apa yang dimaksud dengan "bentuk chelated"?
Kelat adalah kompleks yang muncul sebagai hasil interaksi ion logam bermuatan positif (atom pusat zat pengompleks) dengan ligan yang membentuk senyawa kimia dengan berbagai jenis biomolekul. Sederhananya, kelat adalah kombinasi dari mineral dan senyawa organik kompleks. Ligan termasuk asam amino, peptida, protein, purin, porfirin, makrolida, serta analog sintetiknya (eter mahkota, kriptan).
Ligan pengkhelat harus memiliki lebih dari 2 gugus fungsi yang mampu membuat ikatan kovalen dan struktur cincin dengan logam. Kata "chelate" berasal dari bahasa Latin chela ("cakar"). Secara lahiriah, bentuk senyawa kimia ini mirip dengan cakar kepiting yang memegang mineral.
Di alam, yang paling terangperwakilan dari jenis senyawa berbasis porfirin ini adalah hemoglobin manusia, di mana Fe (kelat besi) dan klorofil (magnesium kelat) bertindak sebagai pusat agen pengompleks. Teknologi biokimia modern memungkinkan untuk memperoleh berbagai bentuk zat tersebut.
Contoh
Ada 3 kelompok bentuk kelat (tergantung pada rasio muatan ligan dan ion logam).
- Kationik. Perwakilan yang paling umum adalah senyawa poliamina dengan ion logam. Agen ligan dalam hal ini adalah netral, sehingga muatan total senyawa ditentukan oleh ion pusat.
- Anionik. Kelat anionik yang khas adalah kompleks berdasarkan asam etilenadiaminotetraasetat (EDTA).
- Netral (senyawa intra-kompleks). Muatan positif pusat dinetralkan dengan menambahkan ligan bermuatan negatif dalam jumlah yang sama, sehingga membentuk "garam bagian dalam".
Banyak logam membentuk kelat stabil yang mampu bergabung menjadi zat makromolekul. Efek ini diterapkan pada sintesis multikomponen bahan oksida yang sangat tersebar yang digunakan untuk produksi dielektrik, superkonduktor dan pelapis suhu tinggi.
Sifat biologis
Mineral chelated adalah zat yang memiliki sejumlah karakteristik berharga, seperti:
- Resistensi tinggi terhadap berbagai keasaman lingkungan dan di bawah pengaruh mikroorganisme.
- Adsorpsi dan kelarutan yang baik dalam air.
- Aktivitas biologis logam, tidak biasa bagi mereka dalam keadaan bebas.
- Toksisitas lebih rendah dibandingkan dengan bentuk senyawa lain.
- Bioavailabilitas tinggi, yaitu kecernaan yang baik untuk tumbuhan dan hewan.
- Tidak ada sedimen yang tidak larut.
Mineral sebagian besar diserap di usus kecil, dan bentuk kelat yang lebih stabil melindunginya agar tidak dihancurkan oleh asam klorida di perut. Properti ini digunakan dalam pengobatan dan peternakan untuk mengkompensasi kekurangan mikronutrien.
Produksi
Bentuk kelat dari senyawa diperoleh dengan khelasi (atau khelasi). Istilah ini umumnya tidak dikenal dalam ilmu kimia. Metode paling sederhana adalah mencampur larutan garam logam dengan bahan pengkelat. Seperti yang terakhir, zat organik seperti:
- nitrilotriacetic, ethylenediaminetetraacetic dan ethylene glycoltetraacetic acid;
- tris (karboksimetil) etilendiamin;
- asam hidroksietilidena difosfonat;
- lisin;
- metionin dan lainnya.
Asam amino dan peptida kecil disiapkan di bawah pengaruh enzim di laboratorium. Saat menerapkan proses khelasi, parameter berikut diperhitungkan:
- keasaman lingkungan (jika perlu, tambahkan alkali);
- suhu;
- rasio zat;
- kelarutan asam amino.
Kompleks kelat yang diendapkan dicuci dengan air suling dan kemudian dikeringkan.
Aplikasi Agronomi
Pupuk chelated memiliki manfaat sebagai berikut:
- Afinitas yang dekat dengan struktur biologis, sehingga zat mudah menembus membran sel tumbuhan.
- Meningkatkan kelarutan.
- Konsumsi pupuk chelated lebih sedikit dibandingkan dengan garam konvensional.
- Kemungkinan makan akar dan daun.
- Meningkatkan perkecambahan biji.
- Fitotoksisitas rendah.
- Stabilitas pada berbagai tingkat keasaman tanah.
- Kompatibilitas yang baik dengan bahan kimia lain, pestisida.
Besi chelated adalah yang paling penting, karena elemen ini ditemukan dalam jaringan tanaman dalam jumlah yang lebih besar daripada logam lainnya. Kekurangannya menyebabkan perkembangan banyak penyakit, termasuk klorosis. Kelat lain juga digunakan - tembaga, seng, boron, yang merangsang pertumbuhan tanaman dan pembentukan ovarium. Pada tahap awal musim tanam, disarankan untuk memberi makan dengan kalsium chelated, yang mendorong perkembangan sistem akar.
Penggunaan hewan
Bentuk unsur mikro chelated digunakan untuk membentengi nutrisi semua jenis hewan ternak dan burung. Zat-zat ini dalam konsentrasi kecil dapat menggantikan hingga 40% mineral anorganik dan memiliki efek sebagai berikut:
- meningkatkan kekebalan tubuhkekuatan selama sakit, kehamilan wanita atau dalam kondisi buruk;
- peningkatan fungsi reproduksi;
- penurunan jumlah sel somatik dalam susu, yang meningkatkan kualitasnya (stabilitas termal dan sifat teknologi lainnya);
- percepatan pertumbuhan hewan muda.
Besi chelated, tidak seperti sulfatnya, dapat dengan mudah melewati sawar plasenta. Penelitian telah menunjukkan bahwa menambahkan vitamin ini ke dalam makanan babi mendorong kelahiran anak babi dengan berat badan yang besar di kemudian hari dan mencegah mereka dari kekurangan zat besi.
Akibat penggunaan magnesium chelate, terjadi peningkatan kualitas karkas hewan, penurunan lemak tubuh. Senyawa tembaga dan mangan membantu mencegah kondromatosis tulang dan penyakit kardiovaskular pada unggas.
Narkoba
Dalam pengobatan, bentuk senyawa kelat digunakan untuk tujuan berikut:
- Penangkal keracunan akut dan kronis dengan logam berat dan racun lainnya ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Ketika diambil, zat berbahaya terikat menjadi kompleks tipe kelat tertutup.
- Obat antineoplastik ("Cisplatin" dan lainnya). Obat-obatan menembus inti sel yang terkena, membentuk hubungan yang stabil dengan DNA, yang mencegahnya bereproduksi sendiri.
- Preparat vitamin (paling sering kalsium dan zat besi chelated).
Tidak seperti ion logam bebas, zat ini tidak terbentuksenyawa dengan unsur kimia lain di lambung dan usus, sehingga lebih baik diserap dalam tubuh manusia. Dalam hal ini, berdasarkan chelate, dimungkinkan untuk membuat obat-obatan dan suplemen makanan dari generasi baru.
