Головна > Що таке хелати та як в их розібратися

Що таке хелати та як в их розібратися

02.04.2021

Поняття «органічні мікроелементи» є вельми непростим, але якщо розібратися в наукових основах цього поняття, порівняння біологічної доступності органічних мікроелементів стає не такою вже складною задачею. На ринку присутні різноманітні форми комплексних сполук, та будь-кому не стане проблемою купити хелатні добрива . Всі ці різноманітні форми називають «органічними мікроелементами», оскільки входять до їх складу мікроелементи утворюють комплекси, або інші типи хімічних сполук, з органічними молекулами.

Хімічні процеси комплексоутворення, або освіти хелатов, розуміються по-різному різними фахівцями галузі кормовиробництва, що призводить до виникнення плутанини в термінах і інтерпретації властивостей продуктів. Часто зустрічаються такі терміни, як «комплекс металу і амінокислот», «хелат металу і амінокислот», «комплекс металу з полисахаридом», «протеінат металу», проте офіційні визначення цих термінів розпливчасті і не прояснюють ситуацію.

Щоб розібратися в заплутаних визначеннях, які характеризують хімічні і фізичні властивості мікроелементів, перш за все, необхідно виявити відмінності між термінами «комплекс» і «хелат».

Комплекси або хелати

Термін «комплекс» може використовуватися при описі сполук, що утворюються при взаємодії іона металу з молекулою або іоном (лігандом), які володіють вільної парою електронів. Такі іони металів зв’язуються з лігандом за допомогою атомів-донорів, наприклад, кисню, азоту або сірки. Ліганди, що володіють тільки одним атомом-донором, називаються монодентатно, а ліганди, що володіють двома і більше атомами-донорами, називаеются бі-, три- або тетрадентатнимі, також їх іноді називають полідентатними.

Коли такі ліганди зв’язуються з іоном металу за допомогою двох і більше атомів-донорів, утворюється комплекс, що складається з одного або більше гетероціклічних кілець, до складу яких входить атом металу. Такі комплекси називаються «хелати» (від грецького «chele» – клешня краба).

Амінокислоти є бідентатно лигандами, що утворюють зв’язку з іонами металу за допомогою кисню карбоксильної групи і азоту аміногрупи.

Етилендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА) є прикладом гексадентатного лиганда, який містить шість атомів-донорів. ЕДТА утворює дуже міцні комплекси з більшістю іонів металів, і не дуже підходить для освіти хелатов мінералів, оскільки біологічна доступність таких комплексів невисока.

Хоча можуть утворюватися хелати, що містять чотири, п’ять, шість або сім кілець, встановлено, що найбільш стабільними є хелати, що містять п’ять кілець.

Також необхідно пам’ятати про те, що хоча хелати і є комплексами, не всі комплекси є хелатами. Незважаючи на простоту теорії, що пояснює утворення хелатів, необхідно суворе дотримання безлічі умов для отримання стабільного хелати мінералу.

Ліганд повинен містити два атома, здатних утворювати зв’язку з іоном металу.

Ліганд повинен утворювати гетероциклическое кільце, причому метал повинен розташовуватися «в кінці» цього кільця.

Освіта хелати металу повинно бути просторово (стерически) можливо. Для досягнення стабільності необхідно дотримуватися співвідношення кількості ліганду до мінералу.

Справжні хелати мають «кільцеву структуру», утворену ковалентно-координаційної зв’язком між аминной і карбоксильної групами амінокислоти і іоном металу.

Як правило, хелати утворюються в результаті реакції між неорганічними солями мінералів, з приготовленої за допомогою ферментів сумішшю амінокислот і невеликих пептидів в контрольованих умовах. Такі амінокислотні і пептидні ліганди зв’язуються з іоном металу не в одній точці, а в декількох, в результаті чого атом металу стає частиною біологічно стабільної кільцевої структури. Амінокислоти і продукти ферментативного руйнування білків, наприклад, невеликі пептиди, є ідеальними лигандами, оскільки вони володіють як мінімум двома функціональними групами (аминной і гідроксильної), необхідними для утворення кільцевої структури з мінералом. Тільки «перехідні елементи», наприклад, мідь, залізо, марганець і цинк мають необхідні фізико-хімічними характеристиками, що дозволяють їм утворювати ковалентно-координаційні зв’язки з амінокислотами і пептидами з утворенням біологічно стабільних комплексів.