اشکال کلات شده مواد معدنی معدنی بسیار شبیه به مواد فعال بیولوژیکی هستند. از این خاصیت در کشاورزی برای تولید کود و مکمل های غذایی ارزشمند برای حیوانات خانگی استفاده می شود. در پزشکی، از چنین ترکیباتی به عنوان پادزهر و مکمل های غذایی استفاده می شود.
"شکل کلات" به چه معناست؟
کلات‌ها کمپلکسی هستند که در نتیجه برهمکنش یون‌های فلزی با بار مثبت (اتم مرکزی عامل کمپلکس‌کننده) با لیگاندهایی که ترکیبات شیمیایی را با انواع مختلف مولکول‌های زیستی تشکیل می‌دهند، ظاهر می‌شوند. به بیان ساده، کلات ها ترکیبی از یک ماده معدنی و یک ترکیب آلی پیچیده هستند. لیگاندها شامل اسیدهای آمینه، پپتیدها، پروتئین‌ها، پورین‌ها، پورفیرین‌ها، ماکرولیدها و همچنین آنالوگ‌های مصنوعی آنها (اترهای تاج، کریپتاند) می‌شوند.
لیگاندهای کیلاتی باید بیش از 2 گروه عملکردی داشته باشند که قادر به ایجاد پیوندهای کووالانسی و ساختار حلقه ای با فلز باشند. کلمه "کلات" از کلمه لاتین chela ("پنجه") گرفته شده است. شکل این ترکیبات شیمیایی از نظر ظاهری شبیه به پنجه خرچنگی است که ماده معدنی را در خود نگه می دارد.
در طبیعت، درخشان تریننمایندگان این نوع از ترکیبات مبتنی بر پورفیرین هموگلوبین انسانی هستند که در آن آهن (کلات آهن) و کلروفیل (کلات منیزیم) به عنوان مرکز عامل کمپلکس عمل می کنند. فن آوری های بیوشیمیایی مدرن دستیابی به اشکال مختلف این مواد را ممکن می سازد.
نمونه
3 گروه از اشکال کلات وجود دارد (بسته به نسبت بار لیگاند و یون فلز).
- کاتیونیک. رایج ترین نمایندگان ترکیبات پلی آمین ها با یون های فلزی هستند. عامل لیگاندینگ در این مورد خنثی است، بنابراین بار کل ترکیب توسط یون مرکزی تعیین می شود.
- آنیونی. کلات های آنیونی معمولی کمپلکس هایی بر پایه اتیلن دی آمینو تترا استیک اسید (EDTA) هستند.
- خنثی (ترکیبات درون پیچیده). بار مثبت مرکزی با افزودن تعداد مساوی لیگاندهای دارای بار منفی خنثی می شود، بنابراین یک "نمک داخلی" تشکیل می شود.
بسیاری از فلزات کلات های پایداری را تشکیل می دهند که می توانند در مواد درشت مولکولی ترکیب شوند. این اثر برای سنتز مواد اکسیدی بسیار پراکنده چند جزئی مورد استفاده برای تولید دی الکتریک، ابررساناهای با دمای بالا و پوشش ها اعمال می شود.
خواص بیولوژیکی
مواد معدنی کلات موادی هستند که دارای تعدادی ویژگی ارزشمند هستند، مانند:
- مقاومت بالا در برابر اسیدیته های مختلف محیط و تحت تأثیر میکروارگانیسم ها.
- جذب خوب و حلالیت در آب.
- فعالیت بیولوژیکی فلزات، غیر معمول برای آنها در حالت آزاد.
- سمیت کمتر در مقایسه با سایر اشکال ترکیبات.
- فراهمی زیستی بالا، یعنی قابلیت هضم خوب هم برای گیاهان و هم برای حیوانات.
- بدون رسوب نامحلول.
مواد معدنی بیشتر در روده کوچک جذب می شوند و شکل کلات پایدارتر آنها را از تخریب توسط اسید هیدروکلریک در معده محافظت می کند. از این خاصیت در پزشکی و دامپروری برای جبران کمبود ریزمغذی ها استفاده می شود.
تولید
اشکال کلات شده ترکیبات از طریق کیلاسیون (یا کیلاسیون) به دست می آیند. این اصطلاح به طور کلی در علم شیمی به رسمیت شناخته نشده است. ساده ترین روش مخلوط کردن محلول های نمک های فلزی با عوامل کیلیت است. به عنوان دومی، مواد آلی مانند:
- نیتریلوتری استیک، اتیلن دی آمین تتراستیک و اتیلن گلیکولتترااستیک اسید؛
- تریس (کربوکسی متیل) اتیلن دی آمین؛
- هیدروکسی اتیلیدین دی فسفونیک اسید؛
- لیزین;
- متیونین و دیگران.
اسیدهای آمینه و پپتیدهای کوچک تحت تأثیر آنزیم ها در آزمایشگاه تهیه می شوند. هنگام اجرای فرآیند شلیت، پارامترهای زیر در نظر گرفته می شود:
- اسیدیته محیط (در صورت لزوم، قلیایی اضافه کنید)؛
- دما;
- نسبت مواد؛
- حلالیت در اسید آمینه.
مجتمع کلات رسوب داده شده در آب مقطر شسته شده و سپس خشک می شود.
کاربردهای زراعی
کودهای کلات دارای مزایای زیر هستند:
- قرابت نزدیک با ساختارهای بیولوژیکی که به دلیل آن مواد به راحتی به غشای سلولی گیاه نفوذ می کنند.
- حلالیت بهبود یافته.
- مصرف کمتر کودهای کلات در مقایسه با نمک های معمولی.
- امکان تغذیه ریشه و برگی.
- افزایش جوانه زنی بذر.
- سمیت گیاهی کم.
- پایداری در سطوح مختلف اسیدیته خاک.
- سازگاری خوب با سایر مواد شیمیایی، آفت کش ها.
آهن کلات دار از بیشترین اهمیت برخوردار است، زیرا این عنصر در بافت های گیاهی به مقدار بیشتری نسبت به سایر فلزات یافت می شود. کمبود آن منجر به ایجاد بسیاری از بیماری ها از جمله کلروز می شود. کلات های دیگر نیز استفاده می شود - مس، روی، بور، که رشد گیاه و تشکیل تخمدان ها را تحریک می کند. در مراحل اولیه فصل رشد، تغذیه با کلسیم کلات توصیه می شود که به رشد سیستم ریشه کمک می کند.
استفاده از حیوانات
اشکال کلات شده ریز عناصر برای تقویت تغذیه انواع حیوانات مزرعه و پرندگان استفاده می شود. این مواد در غلظت های کم می توانند تا 40% جایگزین مواد معدنی معدنی شوند و اثر زیر را داشته باشند:
- تقویت ایمنیقدرت در هنگام بیماری، بارداری زنان یا در شرایط نامطلوب؛
- بهبود عملکرد تولید مثل؛
- کاهش تعداد سلول های سوماتیک شیر که کیفیت آن را بهبود می بخشد (پایداری حرارتی و سایر خواص تکنولوژیکی)؛
- تسریع رشد حیوانات جوان.
آهن کلات، بر خلاف سولفات آن، می تواند به راحتی از سد جفت عبور کند. مطالعات نشان داده‌اند که افزودن این ویتامین به رژیم غذایی خروس‌ها باعث رشد دیرتر بچه خوک‌هایی با وزن زیاد می‌شود و از ابتلای آنها به کمبود آهن جلوگیری می‌کند.
در نتیجه استفاده از کلات منیزیم، بهبود کیفیت لاشه حیوانات، کاهش چربی بدن ایجاد می شود. ترکیبات مس و منگنز به جلوگیری از کندروماتوز استخوان و بیماری های قلبی عروقی در طیور کمک می کند.
دارو
در پزشکی، از اشکال کلات ترکیبات برای اهداف زیر استفاده می شود:
- پادزهر برای مسمومیت های حاد و مزمن با فلزات سنگین و سایر سموم ("یونیتیول"، "تتاسین-کلسیم"). هنگامی که آنها مصرف می شوند، مواد مضر به مجتمع های بسته از نوع کلات متصل می شوند.
- آماده سازی ویتامین (اغلب کلسیم و آهن کلات).
داروهای ضدالتهاب ("سیس پلاتین" و غیره). داروها به هسته سلول‌های آسیب‌دیده نفوذ می‌کنند و ارتباط پایداری با DNA ایجاد می‌کنند که از خودتولید آنها جلوگیری می‌کند.
بر خلاف یون های فلزی آزاد، این مواد تشکیل نمی شوندترکیبات با سایر عناصر شیمیایی موجود در معده و روده، بنابراین بهتر در بدن انسان جذب می شوند. در این راستا بر اساس کلات ها می توان داروها و مکمل های غذایی نسل جدید ایجاد کرد.
