Dziwna ta nazwa „chelat”, bo nie ma polskich korzeni, a pochodzi od greckiego słowa chele, co oznacza kleszcze, odnóża kraba, które chwytają kation w struktury swojej pierścieniowej budowy. Chelaty to związki kompleksowe, w których cząsteczka organiczna łączy się z jonem centralnym (jest on zazwyczaj dwu- lub trójwartościowym kationem metalu) za pomocą najczęściej dwóch lub trzech grup organicznych. Chelaty powstają na drodze trwałego połączenia substancji organicznej z jonami metalu. W przyrodzie w formie naturalnej ze świata roślin przykładem może być chlorofil, zawierający jon magnezu, a ze świata zwierząt – hemoglobina, której cząsteczki zawierają jon żelaza. Zwykle niedobory mineralne pokrywane są dodatkami nieorganicznymi, takimi jak: siarczany, fosforany, chlorki, węglany lub tlenki. Postać taka makro- i mikroelementów, dodawana do pasz, w przedżołądkach przewodu pokarmowego staje się trudno albo całkowicie niedostępna dla zwierząt, zostaje wydalana z organizmu, a tym samym obciąża środowisko naturalne. Warto też przypomnieć, iż nadmiar wielu minerałów w formach słabo przyswajalnych może być dla zwierząt toksyczny. Jednak składniki mineralne spełniają wiele ważnych funkcji biochemicznych, zaś od ich poziomu w płynach ustrojowych zależy zdrowotność i produkcyjność zwierząt oraz jakość uzyskanego mleka czy mięsa. W większości systemów żywienia bydła podstawowymi składnikami mineralnymi bilansowanymi w dawkach pokarmowych są fosfor i wapń. Dzisiaj, aby sprostać potrzebom zwierząt o wysokim potencjale genetycznym, należy uwzględnić pozostałe makro- i mikroelementy. Kluczową kwestią jest zatem nie tyle sama ilość co przyswajalność składników mineralnych. Na stopień przyswajalności mikro- i makroelementów wpływ mają przede wszystkim:

• forma chemiczna, w jakiej minerał jest podawany;
• antagonizm pomiędzy składnikami mineralnymi, kiedy to wysoki poziom jednego pierwiastka zmniejsza wykorzystanie drugiego;
• rozpuszczalność składnika w przewodzie pokarmowym;
• obecność czynników kompleksujących, np. frakcje włókna, fityniany, szczawiany, lub związanych z innymi składnikami pokarmowymi, które stają się częściowo czy nawet całkowicie niedostępne dla organizmu;
• zasobność gleby w składniki mineralne, ich chemiczna forma oraz stopień przejęcia składników pokarmowych z gleby do roślinnych surowców paszowych;
• okres fizjologiczny, wiek, płeć, kondycja zdrowotna oraz poziom produkcji zwierzęcia.

W paszach podstawowych stosowanych w żywieniu bydła występują wszystkie niezbędne składniki mineralne, ale ich ilość jest niewystarczająca dla pokrycia zapotrzebowania zwierząt. Konieczne jest więc stosowanie różnego rodzaju dodatków mineralnych lub mineralno-witaminowych w żywieniu krów i młodzieży hodowlanej, które jest bezdyskusyjne. Dzisiaj pytamy tylko o formę, w jakiej powinny być podawane składniki mineralne. Większa część mikro i makroelementów znajduje się w mieszankach mineralno-witaminowych i premiksach w formach nieorganicznych. Jednak obserwuje się coraz większe zainteresowanie zastosowaniem składników mineralnych w formie połączeń organicznych.

Przy obecnej trudnej sytuacji na rynku mleczarskim niejednokrotnie czynnikiem decydującym o wyborze tego czy innego dodatku jest cena. Nie powinna być ona jedynym wyznacznikiem tego, jakie dodatki zastosujemy. Podejmując decyzję o wyborze form składnika, warto zastanowić się nad stopniem dostępności danego minerału z formy, jaką wybierzemy. Aby składnik mineralny w formie nieorganicznej mógł być wchłonięty z przewodu pokarmowego do krwi, konieczna jest jego reakcja (połączenie) z czynnikiem transportującym, czyli nośnikiem, np. aminokwasem. Z kolei, aby takie połączenie było możliwe, składnik mineralny musi przekształcić się w formę jonową. Przykładowo Zn w siarczanie musi ulec dysocjacji do formy jonowej Zn-2. Dopiero ta forma cynku, może połączyć się z nośnikiem. Niska przyswajalność wspomnianych wyżej form nieorganicznych wynika między innymi ze zbyt małej ilości takich nośników w jelicie cienkim. Ponadto zmiany w formę jonową wymagają czasu. Treść pokarmowa szczególnie u wysokowydajnych zwierząt szybko przesuwa się, co zmniejsza szansę na wchłanianie tych składników, które wolno dysocjują, a także tych, które „czekają” na nośnik. Gdy nośnika jest mało, składniki mineralne konkurują ze sobą na zasadzie, „który pierwszy ten lepszy”. Dodatkowo forma jonowa składnika mineralnego łatwo reaguje z innymi, często tworząc nierozpuszczalne, trudno wchłaniane sole, które niewykorzystane wyprowadzane są z przewodu pokarmowego w kale. Niska przyswajalność form nieorganicznych wynika również z obecności w przewodzie pokarmowym pierwiastków antagonistycznych. Na przykład, na wchłanianie miedzi mają wpływ: molibden, siarka i żelazo, cynk konkuruje z molibdenem, siarką i wapniem, obecność dużych ilości siarki, a także metali ciężkich: kadmu, ołowiu czy rtęci blokuje wchłanianie selenu. Gdy składnik mineralny dostarczany jest do przewodu pokarmowego w formie organicznej, nie musi podlegać dysocjacji, bo jego połączenie ze składnikiem organicznym jest już połączeniem: składnik mineralny – nośnik. Nie ma więc konieczności przejścia składnika w formę jonową. Prócz większej dostępności, organiczne formy mikroelementów są bardziej bioaktywne. Odmienne wchłanianie, transport i metabolizm powodują, że są one efektywniejsze w docieraniu do komórek, tkanek i narządów organizmu zwierząt.

Dostępność organicznych form miedzi, cynku i magnezu (%) w porównaniu do form nieorganicznych

Postacie nieorganiczne są tańsze od organicznych. Jeżeli jednak składnik mineralny dostarczony w formie organicznej, np. żelazo, jest lepiej wchłaniane, to można go podawać w mniejszej ilości, przez co mimo wyższej ceny uzyskanie odpowiedniego efektu może być tańsze. Na rynku krajowym spotkać można wiele preparatów z udziałem organicznych form składników mineralnych o wyższej aktywności biologicznej. Najpopularniejsze połączenia organiczne stosowane w żywieniu zwierząt, w tym bydła, to wspomniane wyżej chelaty. Chelatowanie, czyli produkcja form organicznych składników mineralnych, to nic innego jak naśladowanie natury. Większość mikroelementów występujących naturalnie w paszach znajduje się właśnie w połączeniach organicznych. Chelaty można zatem traktować jako naturalne środki transportujące składniki mineralne z przewodu pokarmowego do krwi. Są one, elektrycznie neutralnymi kompleksami, chroniącymi składniki mineralne przed reakcjami chemicznymi podczas trawienia. Mogą dostarczać substancje mineralne, witaminy do organizmu, jak taż wyprowadzać związki szkodliwe, co znalazło zastosowanie w medycynie. Ze względu na rodzaj czynnika kompleksującego lub chelatującego zwanego ligandem, organiczne połączenia składników mineralnych możemy sklasyfikować w czterech następujących grupach:

1. Chelat jonu metalu z aminokwasami, powstający na skutek kompleksowania rozpuszczalnej soli metalu z jednym lub kilkoma aminokwasami.
2. Kompleks jonu metalu z aminokwasem, lecz stosunek molowy wynosi 1 do 3 (zazwyczaj 2). Powstaje tu specyficzne wiązanie chemiczne (kowalencyjne). Chelat taki ma niską masę cząsteczkową, dlatego łatwo ulega wchłanianiu.
3. Proteiniany metalu. Powstają poprzez chelatowanie rozpuszczalnej soli za pomocą aminokwasów i/lub częściowo zhydrolizowanym białkiem.
4. Kompleks metalu z polisacharydem powstały w wyniku kompleksowania rozpuszczalnej soli metalu roztworem polisacharydu.

Składniki mineralne wbudowuje się także w masę drożdżową i może być ona ważnym źródłem biopleksów w żywieniu bydła. Białka zewnętrznej warstwy ściany komórkowej drożdży sprzyjają biosorpcji kationów metali obecnych w środowisku na powierzchni komórki. Zaabsorbowane kationy, dzięki mechanizmom transportu aktywnego lub dyfuzji, mogą być przenoszone do wnętrza komórek i akumulowane w postaci metalobiałek, czyli biopleksów, które łączą w sobie wartość żywieniową zarówno mikroelementu, jak i części organicznej – aminokwasu, peptydu lub białka, dzięki czemu przyswajalność takiej formy kationów przez organizm jest porównywalna z przyswajalnością białka. W badaniach na krowach o wysokiej wydajności mlecznej potwierdzono, że biopreparaty drożdżowe z witaminami i schelatowanymi składnikami mineralnymi stabilizują środowisko żwacza oraz wpływają korzystnie na niektóre cechy fizykochemiczne mleka. Może to mieć niebagatelne znaczenie w kierunku syntezy mleka o pożądanych dla człowieka właściwościach prozdrowotnych i technologicznych dla przetwórstwa.

Chelaty w żywieniu wysokowydajnego bydła podawane są z wyciągami ziołowymi lub wyciągami z alg oraz witaminami (np. A, D, E). Ich zadaniem jest szybkie uzupełnianie niedoboru składników mineralnych, stymulacja apetytu oraz poprawa wykorzystania paszy. Rynek oferuje również w preparaty zawierające biotynę i chelaty selenu i cynku. Zestawienia takie wpływają na poprawę stanu zdrowia krów, rogu racicy, nabłonka kanalików strzykowych oraz zwiększają odporność zwierząt.

Ciekawym aminokwasem o najniższej masie cząsteczkowej jest glicyna, stosowana w połączeniu z minerałami. Właściwości chemiczne glicyny i jej udział w wielu procesach w organizmie powodują, że jest ona najłatwiej przyswajalnym aminokwasem. Chelaty glicynowe są połączeniem jednej do trzech cząsteczek glicyny z mikroelementem – cynkiem, miedzią, żelazem czy kobaltem. Po resorpcji takiego kompleksu następuje oddzielenie składnika mineralnego od aminokwasu, a następnie pełnienie ich funkcji jako poszczególnych elementów funkcjonalnych w ustroju zwierząt. Chelaty glicyny są zatem źródłem zarówno składnika mineralnego, jak i glicyny. Tak więc składniki mineralne w chelatach wykazują większą trwałość i są zabezpieczone przed niekorzystnym działaniem ze strony innych składników pokarmowych – witamin, niektórych frakcji włókna pokarmowego czy szczawianów. Nie wchodzą też w reakcje z wodorotlenkami, węglanami, fosforanami czy tlenkami i mogą być w pełni wykorzystane przez organizm. Chelaty mineralne zmniejszają niebezpieczeństwo występowania procesów antagonistycznych pomiędzy pierwiastkami. Zn pochodzący z połączeń chelatowych nie był zwalczany przez Ca, podczas gdy Zn pochodzący z tlenku nie był w stanie temu antagonizmowi sprostać. Ochronna struktura form organicznych pierwiastków zapobiega zaburzeniom podczas transportu w przewodzie pokarmowym, nawet przy zmieniającym się pH, i zapewnia większą absorbcję, dzięki czemu retencja związków mineralnych w organizmie jest większa. To może stanowić przyszłościowe rozwiązanie narastającego wciąż problemu skażenia środowiska naturalnego przez produkcję zwierzęcą.

Nasuwa się pytanie o szkodliwości chelatów. Wprowadzanie pierwiastków metalicznych do organizmu może działać prozdrowotnie albo mogą one być truciznami środowiskowymi. Do trucizn można zaliczyć: ołów, rtęć, kadm, antymon, arsen. Wiele pierwiastków, takich jak selen, chrom, wanad, cynk, może zostać przedawkowanych i spowodować zatrucie, choć w niewielkich ilościach są niezbędne. Zastosowanie ich w formie schelatowanej powoduje, że nie będą toksyczne, gdyż pobierane są ze zmienną dynamiką, zależną od aktualnych potrzeb organizmu. Nadmiar zostaje wydalony w kale i moczu wraz z nieaktywnym chelatem. Zastosowanie minerałów w formie chelatów chroni zwierzę przed przedawkowaniem, mimo nadmiernej suplementacji, co jednak nie oznacza, że można podawać nieograniczone ich ilości.

Wiele badań z zastosowaniem chelatów w żywieniu krów mlecznych o wysokim potencjale genetycznym wykazało szereg korzyści:

• Podwyższają absorpcję i aktywność biologiczną, sprzyjającą szybszemu złagodzeniu deficytu danego pierwiastka.
• Obniżają zawartość toksycznych metali ciężkich.
• Zmniejszają niebezpieczeństwo występowania procesów antagonistycznych pomiędzy pierwiastkami.
• Wspomagają układ odpornościowy w walce z infekcjami, np. zapaleniem wymion. Dotyczy chelatów Zn, Cu, Fe i Co.
• Pozwalają istotnie zmniejszyć ilość komórek somatycznych w mleku oraz zapobiegają schorzeniom skóry i racic (chelaty Zn).
• Korzystnie wpływają na owulację, zwiększają wskaźnik zacieleń, redukują ciche ruje i zapobiegają zatrzymaniu łożyska (chelaty Cu) oraz zmniejszają ryzyko poronień (chelaty Mn).
• Wpływają na optymalny rozwój mikroorganizmów żwacza.
• Są szczególnie przydatne w okresie zasuszenia czy w okresie okołoporodowym, a także w warunkach stresowych dla bydła; transport, zmiany w otoczeniu, kiedy to tracą pierwiastki śladowe takie jak: Zn, Fe, Cu, Mn czy Cr.
• U zwierząt młodych pozwalają uzyskać wyższe przyrosty i poprawiają wykorzystanie pasz.
• Poprawiają wskaźniki hematologiczne krwi (chelaty Fe – wzrost poziomu hemoglobiny w krwinkach) oraz podwyższają poziom cynku i miedzi w osoczu krwi (chlaty Zn, Cu).
• Wpływają na wzrost zawartości m.in. białka, tłuszczu i laktozy w mleku, jak również zwiększają wydajność krów oraz modyfikują skład kwasów tłuszczowych tłuszczu mleka na skutek skarmiania dawek o zwiększonej koncentracji takich mikroelementów jak Cu, Zn, J, czy Se lub witaminy E.
• Są ważnym narzędziem w walce z problemem skażenia środowiska naturalnego przez produkcję zwierzęcą.

Połączenia mineralno-organiczne wykazują również wiele cech użytecznych w produkcji pasz przemysłowych, które przejawiają się łatwością dozowania i mieszania, mniejszym pyleniem, brakiem tendencji do zbrylania, jednolitym rozmiarem cząstek, ograniczoną segregacją cząstek mineralno-organicznych oraz mniejszą ich higroskopijnością.

Organiczne połączenia składników mineralnych dostępne są na rynku w formie sypkiej, formie sypkiej do rozpuszczania w wodzie oraz w postaci płynnej. Wymienione czynniki przyczyniają się do poprawy jakości pasz przemysłowych. W świetle wszystkich korzyści płynących z zastosowania organicznych kompleksów mikroelementów wyższa cena nie powinna odstraszać producentów. Warto rozważyć i przeanalizować żywienie krów chelatami w konkretnych przypadkach, bo drożej może okazać się taniej. 

„Aktimag to stworzony przez firmę Schaumann magnez w formie wysoce przyswajalnej. W opatentowanym procesie technologicznym połączono minerał z dwiema cząsteczkami aminokwasów. Dzięki temu magnez zachowuje stabilność w przewodzie pokarmowym, stając się wysoce przyswajalnym dla całego organizmu. Produkt znajduje swoje przeznaczenie w żywieniu trzody, drobiu i przeżuwaczy.”