Что такое хелатирующий агент?
Хелатирующие агенты — это агенты, которые образуют комплексы с ионами металлов, что вызывает различные неблагоприятные эффекты, чтобы снизить их активность.
Существуют различные типы хелатирующих агентов, но в основном они основаны на структуре аминокарбоновой кислоты, например, ЭДТА и ДТПА, которые являются типичными.
Структура аминокарбоновой кислоты: относится к структуре с аминогруппой (-NH2) и карбоксильной группой (-COOH) в молекуле.
Применение хелатирующих агентов
1. Промышленное применение
Хелатирующие агенты используются для балансировки растворов и регулирования концентрации ионов из-за их высокой растворимости в воде и стабилизирующего эффекта. Хелатирующие агенты, которые связываются и реагируют только с определенными металлами, также могут использоваться для извлечения ценных металлов и сортировки и утилизации опасных металлов.
2. Медицинское применение
Перегрузка железом — это заболевание, при котором избыточное железо накапливается в организме по какой-либо причине, вызывая различные симптомы, такие как усталость и боль в суставах. Железо хорошо действует в умеренных количествах, но его присутствие в избытке имеет неблагоприятные последствия.
Для устранения этой проблемы существуют хелатирующие агенты железа. Основными ингредиентами являются органические молекулы, такие как дефероксамин и деферазирокс. Они образуют хелатные комплексы с железом и выводят его из организма. Таким образом, металлические компоненты и радиоактивные вещества, которые присутствуют в избытке в организме, могут быть выведены и должным образом проконтролированы.
3. Бытовое применение
Хелатирующие агенты в основном добавляются в моющие средства для мытья посуды и стиральные порошки для защиты поверхностно-активных веществ, контролирующих их чистящую способность, от ионов металлов.
Свойства хелатирующих агентов
В случае ЭДТА, наиболее типичного хелатирующего агента, соединение, образованное в результате реакции ионов металлов и хелатирующего агента, называется хелатирующим комплексом, который остается растворимым в жидкости без осаждения.
Комплекс формируется в трехмерной структуре, напоминающей ножницы краба, и металл оказывается запертым внутри комплекса, тем самым оказывая эффект уплотнения металла. Действие блокировки металла относится к способности предотвращать связывание других ионов с ионами кальция и ионами железа, содержащимися в воде.
Например, моющие средства для стирки содержат хелатирующие агенты, которые предназначены для предотвращения связывания отрицательно заряженных поверхностно-активных веществ с ионами кальция и железа в водопроводной воде. Поскольку поверхностно-активные вещества являются чистящими ингредиентами, их очищающая способность значительно снижается, когда они связываются с ионами металлов в воде. Поэтому, чтобы предотвратить реактивное связывание ионов металлов с поверхностно-активными веществами, добавляются хелатирующие агенты со свойствами секвестрации металлов.
В зависимости от области применения можно выбрать широкий спектр хелатирующих агентов, таких как EDTA, DTPA и HEDTA. Поскольку тип и производительность ионов металлов, которые координируются и связываются, различаются в зависимости от типа, при выборе хелатирующего агента требуются осторожность и подтверждение.
Типы хелатирующих агентов
Существует много типов хелатирующих агентов, используемых в пищевых продуктах, в зависимости от цели и применения. Четыре наиболее распространенных хелатирующих агента — это этилендиаминтетрауксусная кислота, лимонная кислота, фитиновая кислота и глюконовая кислота.
1. Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА)
Два типа ЭДТА обозначены как антиоксиданты: динатриевая ЭДТА и динатриевая кальциевая ЭДТА. Они работают, чтобы задерживать ионы металлов, которые способствуют окислению. На ее использование накладываются некоторые ограничения, и ее можно использовать только в консервированных и бутилированных продуктах. В зависимости от критериев использования динатриевая ЭДТА должна быть инактивирована кальциевой динатриевой ЭДТА до завершения конечного пищевого продукта.
2. Лимонная кислота
Используется как подкислитель для улучшения вкуса продуктов. Она хорошо известна как основной ингредиент в цитрусовых, таких как лимоны и апельсины. Она образует хелатные комплексы с минералами, которые попадают в организм, облегчая их усвоение.
3. Глюконовая кислота
Глюконовая кислота используется в качестве заменителя мисо и соли. Она также широко используется в качестве маскирующего запах агента, регулятора pH и ингибитора обесцвечивания. Она добавляется с такими ингредиентами, как глюконат натрия и глюконо-дельта-лактон.
4. Фитиновая кислота
Это вещество, используемое в качестве антиобесцвечивающего агента, антиоксиданта и т. д., в изобилии содержится в рисовых отрубях и орехах. Оно образует и удерживает хелатные комплексы с такими минералами, как кальций, железо, медь и цинк. Существует опасение, что высокое содержание этого вещества может препятствовать усвоению основных минералов, поскольку его хелатирующее действие становится слишком сильным.
Другая информация о хелатирующих агентах
Как рассчитать количество добавляемого хелатирующего агента
Значение хелатирования (CV) является показателем количества ионов металла, с которыми хелатирующий агент может образовывать комплексы. Оно определяется числом мг карбоната кальция, с которым 1 г хелатирующего агента может образовать координационную связь, и единицей измерения является мгCaCO3/г. В случае EDTA-4H единицей измерения является мгCaCO3/г.
В случае EDTA-4H CV составляет 342 мгCaCO3/г, и это значение можно рассчитать следующим образом: EDTA и ионы кальция связываются в соотношении 1:1, поэтому для насыщения 1 моль EDTA-4H ионами кальция требуется 1 моль карбоната кальция.
Таким образом, если молекулярная масса карбоната кальция составляет 100, а EDTA-4H — 292, то для связывания 342 мг карбоната кальция требуется 1 г EDTA-4H.
Таким образом, если мы знаем, сколько металла может изолировать хелатирующий агент, мы можем рассчитать приблизительное количество, которое необходимо добавить при фактическом использовании хелатирующего агента.
