W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie chelatowo związanymi źródłami mikro- i makroelementów. W tej postaci są one łatwiej pobierane, transportowane i wchłaniane w przewodzie pokarmowym. Wykazują większą trwałość i są zabezpieczone przed niekorzystnym działaniem ze strony innych składników pokarmowych.

Nazwa „chelat” wywodzi się od greckiego słowa „chele” – szpon, pazur. Są to związki kompleksowe, w których atom centralny związany jest z ligandami będącymi donorami więcej niż jednej pary elektronowej. Ligandy mogą tworzyć dwa lub więcej wiązań koordynacyjnych z jonem centralnym. Według NNFA (National Nutritional Food Asscociation): „chelat aminokwasowy metalu jest produktem powstającym w wyniku reakcji jonu metalu pochodzącego z rozpuszczalnej soli metalu z aminokwasem w stosunku molowym 1 mol metalu do 1–3 moli (preferencyjnie dwóch) aminokwasu, aby utworzyć koordynacyjne wiązanie kowalencyjne. Chelaty muszą zatem spełniać pewne warunki, aby wykazywać wysoką biodostępność:

• mała masa cząsteczkowa chelatowanych składników mineralnych, która pozwoli na łatwe przejście przez barierę jelitową i efektywniejsze wykorzystanie przez organizm,
• wytworzenie trwałego wiązania, które zapewni cząsteczce trwałość niezależnie od pH przewodu pokarmowego,
• wytworzenie cząsteczki obojętnej, tzn. nieposiadającej ładunku elektrycznego. Cząsteczki obdarzone ładunkiem elektrycznym mogą wchodzić w interakcje.

Na naszym rynku farmaceutycznym można spotkać różne preparaty, które producent nazywa „chelatami”. Często są to jednak zwykłe mieszaniny minerałów z aminokwasami, które nie mogą być klasyfikowane w kategorii prawdziwego „minerału chelatowego”. Producent powinien potwierdzić obecność chelatu w produkcie, jak i określić stopień (%) jego chelatacji. Takie badania są gwarancją jakości.

Najczęściej do produkcji chelatów wykorzystuje się L-glicynę. Chelaty glicynowe stanowią połączenia dwóch cząsteczek aminokwasu z metalem np. Zn, Cu, Mn, Fe, Ca. Glicyna jest najprostszym aminokwasem o najniższej masie cząsteczkowej. Fakt ten sprawia, że chelaty glicynowe są lepiej przyswajalne.

Naturalny proces chelatacji w organizmie

Wchłanianie jonów metali może odbywać się różnymi drogami:

• jony metali przenikają przez podwójną warstwę lipidową błony komórkowej kanałami utworzonymi przez białka kanałowe np. sód, potas,
• naturalna chelatacja – polega na chemicznym wiązaniu nieorganicznych cząsteczek minerałów w związki organiczne, które mogą być później wchłonięte i wykorzystane.

Składniki pożywienia kompleksują kationy metali. Odbywa się to przez hydrolizę białka w przewodzie pokarmowym. W procesie tym zostają uwolnione aminokwasy, np. glicyna, arginina, które tworzą chelaty z minerałami przyjętymi z pożywieniem.

Istnieje wiele czynników, które mogą zakłócać lub ograniczać naturalny proces chelatacji np. konserwanty, barwniki, inne jony, leki. Wynika to z faktu:

• braku odpowiedniej ilości właściwych składników organicznych, np. aminokwasów, które umożliwią przekształcenie minerałów w formę biologiczną,
• niedostatecznej trwałości związków nieorganicznych np. siarczanów, węglanów.

W kwaśnym środowisku żołądka ulegają one rozpadowi na jony obdarzone ładunkiem elektrycznym. Udowodniono, że wolne, naładowane elektrycznie składniki mineralne mogą wzajemnie hamować swoje wchłanianie, a także tworzyć nierozpuszczalne związki z innymi składnikami pokarmowymi np. w postaci fitynianów. Cząsteczki mineralne naładowane elektrycznie są reaktywne, a więc mogą inaktywować ważne składniki odżywcze takie jak: witaminę E, kwas askorbinowy, witaminy z grupy B, leki. W dalszej części przewodu pokarmowego, gdzie następuje właściwe wchłanianie wszystkich składników pokarmowych, odczyn pH zmienia swój charakter na zasadowy. W takim środowisku minerały nieorganiczne wytrącają się w postaci trudno rozpuszczalnych soli, których nie jesteśmy w stanie przyswajać. W przypadku siarczanu żelaza objawia się to bólem brzucha i zaparciami.

Zalety metali w formie chelatów

Chelaty aminokwasowe cechują się bardzo dużą stabilnością chemiczną, są odporne na działanie kwaśnego i zasadowego środowiska przewodu pokarmowego. Nie rozpadają się na jony tak jak nieorganiczne formy minerałów. Swoista budowa i wysoka przyswajalność powoduje, że chelaty nie wykazują antagonizmu z wodorotlenkami, fosforanami, tlenkami i minerałami podanymi w formie organicznej. Mogą być zatem w pełni wykorzystane. Chelaty umożliwiają organizmowi otrzymanie gotowej, stabilnej formy, która jest na tyle mała i obojętna, że wchłania się dopiero w jelicie cienkim. Minerał uwalniany jest z chelatu aminokwasowego tylko wtedy, kiedy jest potrzebny, w przeciwnym wypadku jest wydalany w niezmienionej formie. Minerały chelatowe nie ulegają wiązaniu przez leki. Inne formy minerałów mogą ulegać wiązaniu przez doksycyklinę, tetracyklinę. Takie połączenia zmniejszają biodostępność leku i minerału. Zastosowanie połączeń chelatowych umożliwia często zmniejszenie dawki i poprawę tolerancji. Przykładem może być żelazo chelatowe. Występuje ono w postaci kationu połączonego za pomocą wiązań kowalencyjnych z dwiema cząsteczkami glicyny – tworząc dwuglicynian żelaza. Jest to jedyna forma żelaza, którego wchłanianie nie jest zależne od czynników pokarmowych. Taka budowa zapewnia stabilność w ustroju oraz brak interakcji z witaminami i innymi minerałami. Po wchłonięciu w jelicie, w procesie reakcji hydrolizy dochodzi do rozpadu chelatu na żelazo atomowe i glicynę. Zastosowanie dwuglicynianu żelaza w dawce 20–30 mg nie powoduje objawów ubocznych ze strony przewodu pokarmowego, np. wymiotów, mdłości, zaparć i dolegliwości bólowych w nadbrzuszu. Suplementacja w tej postaci powoduje wzrost osoczowego stężenia hemoglobiny, ferrytyny oraz żelaza zapasowego. Porównanie właściwości różnych form żelaza przedstawia tabela 1.

Tabela 1. Właściwości form żelaza

Podsumowanie

Składniki mineralne stanowią grupę związków niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Niedobór pewnych pierwiastków lub naruszenie ich wzajemnej równowagi prowadzi do zaburzenia czynności układów enzymatycznych i hormonalnych, dlatego tak ważne jest odpowiednie uzupełnienie składników mineralnych. Obecnie przy produkcji suplementów wykorzystuje się najnowsze odkrycia naukowe chemii spożywczej, biochemii w celu poprawienia przyswajalności produktów. Innowacyjnym rozwiązaniem okazały się preparaty mineralne zawierające chelaty aminokwasowe.

mgr farm. Anna Czarnecka