Les formes chélatées des minéraux inorganiques sont très similaires aux substances biologiquement actives. Cette propriété est utilisée en agriculture pour la production d'engrais et de précieux compléments alimentaires pour animaux de compagnie. En médecine, ces composés sont utilisés comme antidotes et compléments alimentaires.
Que signifie "forme chélatée" ?
Les chélates sont un complexe qui apparaît à la suite de l'interaction d'ions métalliques chargés positivement (l'atome central de l'agent complexant) avec des ligands qui forment des composés chimiques avec divers types de biomolécules. En termes simples, les chélates sont une combinaison d'un minéral et d'un composé organique complexe. Les ligands comprennent les acides aminés, les peptides, les protéines, les purines, les porphyrines, les macrolides, ainsi que leurs analogues synthétiques (éthers couronnes, cryptands).
Les ligands chélateurs doivent avoir plus de 2 groupes fonctionnels capables de créer des liaisons covalentes et une structure cyclique avec le métal. Le mot « chélate » vient du latin chela (« griffe »). Extérieurement, la forme de ces composés chimiques ressemble aux pinces d'un crabe tenant un minéral.
Dans la nature, les plus brillantsles représentants de ce type de composés à base de porphyrines sont l'hémoglobine humaine, où le Fe (chélate de fer) et la chlorophylle (chélate de magnésium) agissent comme le centre de l'agent complexant. Les technologies biochimiques modernes permettent d'obtenir diverses formes de ces substances.
Exemples
Il existe 3 groupes de formes chélates (selon le rapport de la charge du ligand et de l'ion métallique).
- Cationique. Les représentants les plus courants sont des composés de polyamines avec des ions métalliques. L'agent de ligation dans ce cas est neutre, de sorte que la charge totale du composé est déterminée par l'ion central.
- Anionique. Les chélates anioniques typiques sont des complexes à base d'acide éthylènediaminotétracétique (EDTA).
- Neutre (composés intra-complexes). La charge positive centrale est neutralisée en ajoutant un nombre égal de ligands chargés négativement, formant ainsi un "sel intérieur".
De nombreux métaux forment des chélates stables capables de se combiner en substances macromoléculaires. Cet effet est appliqué à la synthèse de matériaux d'oxyde multicomposants hautement dispersés utilisés pour la production de diélectriques, de supraconducteurs à haute température et de revêtements.
Propriétés biologiques
Les minéraux chélatés sont des substances qui ont un certain nombre de caractéristiques précieuses, telles que:
- Haute résistance aux diverses acidités de l'environnement et sous l'influence des micro-organismes.
- Bonne adsorption et solubilité dans l'eau.
- Activité biologique des métaux, inhabituelle pour eux à l'état libre.
- Moins de toxicité par rapport aux autres formes de composés.
- Haute biodisponibilité, c'est-à-dire bonne digestibilité pour les plantes et les animaux.
- Pas de sédiments insolubles.
Les minéraux sont principalement absorbés dans l'intestin grêle, et la forme chélate plus stable les protège de la destruction par l'acide chlorhydrique dans l'estomac. Cette propriété est utilisée en médecine et en élevage pour compenser les carences en micronutriments.
Production
Les formes chélatées des composés sont obtenues par chélation (ou chélation). Ce terme n'est généralement pas reconnu en chimie. La méthode la plus simple consiste à mélanger des solutions de sels métalliques avec des agents chélatants. Comme ce dernier, les substances organiques telles que:
- acide nitrilotriacétique, éthylènediaminetétraacétique et éthylène glycoltétraacétique;
- tris (carboxyméthyl) éthylènediamine;
- acide hydroxyéthylidène diphosphonique;
- lysine;
- méthionine et autres.
Les acides aminés et les petits peptides sont préparés sous l'influence d'enzymes en laboratoire. Lors de la mise en œuvre du processus de chélation, les paramètres suivants sont pris en compte:
- acidité de l'environnement (si nécessaire, ajouter de l'alcali);
- température;
- rapport de substance;
- Solubilité des acides aminés.
Le complexe de chélate précipité est lavé à l'eau distillée puis séché.
Applications agronomiques
Les engrais chélatés ont les avantages suivants:
- Affinité étroite avec les structures biologiques, grâce à laquelle les substances pénètrent facilement dans les membranes cellulaires des plantes.
- Solubilité améliorée.
- Moins de consommation d'engrais chélatés par rapport aux sels conventionnels.
- Possibilité d'alimentation racinaire et foliaire.
- Augmenter la germination des graines.
- Phytotoxicité faible.
- Stabilité à différents niveaux d'acidité du sol.
- Bonne compatibilité avec d'autres produits chimiques, pesticides.
Le fer chélaté est de la plus haute importance, car cet élément se trouve dans les tissus végétaux en plus grande quantité que les autres métaux. Sa carence entraîne le développement de nombreuses maladies, dont la chlorose. D'autres chélates sont également utilisés - cuivre, zinc, bore, qui stimulent la croissance des plantes et la formation des ovaires. Dans les premiers stades de la saison de croissance, il est conseillé de nourrir avec du calcium chélaté, qui favorise le développement du système racinaire.
Utilisation animale
Les formes chélatées de microéléments sont utilisées pour fortifier la nutrition de tous les types d'animaux de ferme et d'oiseaux. Ces substances en petites concentrations peuvent remplacer jusqu'à 40 % des minéraux inorganiques et ont l'effet suivant:
- renforcer l'immunitéforce pendant la maladie, la grossesse des femmes ou dans des conditions défavorables;
- amélioration de la fonction reproductrice;
- diminution du nombre de cellules somatiques dans le lait, ce qui améliore sa qualité (stabilité thermique et autres propriétés technologiques);
- accélération de la croissance des jeunes animaux.
Le fer chélaté, contrairement à son sulfate, peut facilement traverser la barrière placentaire. Des études ont montré que l'ajout de cette vitamine à l'alimentation des truies favorise la naissance tardive de porcelets de gros poids et les empêche de développer une carence en fer.
Grâce à l'utilisation de chélate de magnésium, il y a une amélioration de la qualité des carcasses d'animaux, une diminution de la graisse corporelle. Les composés de cuivre et de manganèse aident à prévenir la chondromatose osseuse et les maladies cardiovasculaires chez les volailles.
Drogues
En médecine, les formes chélates des composés sont utilisées aux fins suivantes:
- Antidotes pour les intoxications aiguës et chroniques aux métaux lourds et autres poisons ("Unithiol", "Tetacin-calcium"). Lorsqu'ils sont pris, les substances nocives sont liées dans des complexes fermés de type chélate.
- Médicaments antinéoplasiques ("Cisplatine" et autres). Les médicaments pénètrent dans les noyaux des cellules affectées, forment une connexion stable avec l'ADN, ce qui les empêche de s'auto-reproduire.
- Préparations vitaminées (le plus souvent du calcium et du fer chélatés).
Contrairement aux ions métalliques libres, ces substances ne se forment pascomposés avec d'autres éléments chimiques dans l'estomac et les intestins, afin qu'ils soient mieux absorbés par le corps humain. À cet égard, à base de chélates, il est possible de créer des médicaments et des compléments alimentaires d'une nouvelle génération.
