IJzer-EDTA
IJzer-EDTA of DTPA-ijzerchelaat is een chemische stof, een complex van ijzer en EDTA, die zowel geschikt is als ijzermeststof voor planten als voor een bron van ijzer in voeding voor mensen.[1][2] IJzer-EDTA is een kristallijn, geel-bruin poeder, dat bijzonder goed oplost in water. De chemische samenstelling is FeNa-EDTA.3H2O, waarbij EDTA staat voor “EthyleneDiamineTetraAcetic acid”. Een andere aanduiding voor ijzer-EDTA in de context van voeding is natrium-ijzer(III)EDTA. De farmaceutische naam is natriumferedetaat. Complexering met EDTA dwingt het ijzerion in de driewaardige vorm.[3] Een ander vorm is met ammonium in plaats van natrium.
| DTPA-ijzerchelaat | ||||
|---|---|---|---|---|
| Structuurformule en molecuulmodel | ||||
| ||||
DTPA-ijzerchelaat in natriumvorm
| ||||
| ||||
DTPA-ijzerchelaat in ammoniumvorm
| ||||
| ||||
DTPA-ijzerchelaat in ammoniumvorm
| ||||
| Algemeen | ||||
| Molecuulformule | C14H20FeN3O10- | |||
| IUPAC-naam | 2-[bis[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl] amino]acetate;hydron;iron(2+) | |||
| Andere namen | DTPA ferrous chelate, DTPA ferrous chelate, 59Fe-labeled, ferrous diethylenetriamine-N,N,N',N,N-pentaacetate, ferrous DTPA | |||
| Molmassa | 446,17 g/mol | |||
| SMILES | [H+].[H+].C(CN(CC(=O)[O-])CC(=O)[O-])N(CCN(CC(=O)[O-])CC(=O)[O-])CC(=O)[O-].[Fe+2]
| |||
| CAS-nummer | 20438-93-1 | |||
| EG-nummer | 243-821-1 | |||
| Wikidata | Q6072926 | |||
| LD50 (muizen) | 220 mg/kg | |||
| Fysische eigenschappen | ||||
| Aggregatietoestand | poeder | |||
| Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar). | ||||
| ||||
IJzer is een micronutriënt die nodig is voor planten voor onder ander de chlorofylvorming en wortelgroei. Door zich te binden aan Fe2+ ionen voorkomt DTPA de neerslag van Fe2+ als Fe(OH)3, of Fe2O3 · n H2O, die slecht oplosbaar zijn als oxy-hydroxiden na hun oxidatie door zuurstof. Het verhoogt de oplosbaarheid van Fe2+ en Fe3+ ionen in water, en daarmee de biologische beschikbaarheid van ijzer voor planten.
Toepassingen
bewerkenIn de landbouw kan de stof worden toegevoegd aan NPK-meststoffen en aan voedingsoplossingen in plantenteelt zonder aarde, bijvoorbeeld substraatteelt. Ook wordt het gebruikt voor bladbemesting van gewassen en bemesting van waterplanten in een aquarium. In voeding heeft het als voordeel dat het goed wordt opgenomen in fytaatrijke maaltijden en geen metaalsmaak geeft in dranken.[4][5] Sinds juni 2010 is het toegelaten in Europese Unie.[6] [7] Het wordt door de WHO (Wereldgezondheidsorganisatie) aanbevolen voor het verrijken van zowel tarwe- als maïsmeel.[8] In China wordt het toegevoegd aan o.a. sojasaus en in een aantal Latijns-Amerikaanse landen aan instant poederlimonade. In India is het op de markt in staalpillen zonder bijwerkingen.
Er zijn voor plantenbemesting twee vloeibare DTPA-ijzerchelaten, namelijk 3 en 6%, in de handel. De 3% oplossing is op basis van natrium en de 6% op basis van ammonium.
Geschiedenis
bewerkenDe eerste publicaties over ijzer‑EDTA dateren van de jaren veertig en vijftig.[1][9] Vanwege de afwezigheid van smaak en risico op gebitsverkleuring is, in de jaren zestig, op basis van ijzer‑EDTA er een medicinale siroop ontwikkeld, die nog steeds in een aantal landen o.a. Frankrijk en Groot‑Brittannië, op de markt is.[10] In de jaren zeventig werd ontdekt dat het uitstekend opneembaar is in voeding met een hoog fytaatgehalte.[11][12] In het spijsverteringskanaal vormt fytaat onoplosbare complexen met metaalionen, waaronder ijzerionen, waardoor deze niet goed opneembaar worden.[13] Dit is een belangrijke oorzaak van bloedarmoede.[14] In de meeste ontwikkelingslanden is de dagelijkse voeding rijk aan fytaat en komt bloedarmoede veelvuldig voor. Volgens de laatste schattingen van de WHO lijdt één op vier mensen op de wereld aan deze aandoening.[15] Wanneer een geschikte ijzerbron zoals ijzer‑EDTA aan een basisvoedingsproduct (bijvoorbeeld meel) zou kunnen worden toegevoegd, dan kan bloedarmoede sterk teruggedrongen worden.[16] In de jaren tachtig en negentig hebben de Amerikaanse organisaties USAID en ILSI zich ingespannen om ijzer‑EDTA goedgekeurd te krijgen voor gebruik in voeding bij de JECFA (Joint (FAO/WHO) Expert Committee on Food Additives). Dit is uiteindelijk gelukt in 1999.[17] Daarna volgde goedkeuring door de Amerikaanse FDA (Food and Drug Administration) in 2006 en door de Europese Commissie in 2010.[18][7] In de landbouw is ijzer‑EDTA al tientallen jaren een veelgebruikt product.
Productie
bewerken’s Werelds grootste producent van ijzer‑EDTA, zowel voor de landbouw als voor voeding, is op dit moment de vestiging van AkzoNobel in Herkenbosch (bij Roermond).[19]
Productiemethoden
bewerkenIJzer-EDTA kan ook worden bereid met behulp van verschillende bronnen van carbonaten, chloriden en sulfaten.
IJzer(II)-EDTA met gebruik van carbonaten
bewerkenCombinatie van ijzercarbomaat, EDTA-zuur en natriumhydroxide geeft ijzer-EDTA:
FeCO3 + C10H16N2O8 + 2 NaOH → C10H12FeNa2N2O8 • 2 H2O + CO2 + H2O
Dit geeft minimaal 12 % Fe in chelaatvorm.
IJzer(III)-EDTA met gebruik van chloriden
bewerkenCombinatie van ijzer(III)chloride, EDTA-zuur en natriumhydroxide geeft ijzer-EDTA:
FeCl3 + C10H16N2O8 + 4 NaOH → C10H12FeNaN2O8 + 3 NaCl + 4 H2O
Dit geeft 9,0 % Fe. Om het ijzergehalte te verhogen moet met behulp van kristallisatie het natriumchloride worden afgescheiden en moet na afkoelen tot 40 °C geënt worden met ijzer-EDTApoeder.
IJzer(II)-EDTA met gebruik van sulfaten
bewerkenCombinatie van ijzersulfaat, EDTA-zuur en natriumhydroxide geeft ijzer-EDTA:
FeSO4 + C10H16N2O8 + 4 NaOH → C10H12FeNa2N2O8 + Na2SO4 + 2 H2O
Deze combinatie geeft ongeveer 9,5 % Fe.
Handelsnamen
bewerkenDe AkzoNobel-handelsnaam van ijzer‑EDTA (natrium vorm) voor gebruik in de landbouw is “Dissolvine® E‑Fe‑13” en in voeding “Ferrazone®”.
Veiligheid
bewerkenIn 2009 sprak de EFSA (European Food Safety Authority) zich uit over de veiligheid van ijzer-EDTA voor menselijke consumptie.[6] Onder de aanbevolen innameniveaus kan het gebruik van ijzer‑EDTA beschouwd worden als “no matter of safety concern” of wel “geen reden tot bezorgdheid”.
- ↑ a b Jacobson, Louis. "Maintenance of Iron Supply in Nutrient Solutions by Single Addition of Ferric Potassium Ethylenediamine Tetra‑acetate", in: Plant Physiology 26 (1951) 411 – 413.
- ↑ J. Heimbach, S. Rieth, F. Mohamedshah, R. Slesinski,P. Samuel‑Fernando, T. Sheenan, R. Dickmann and J. Borzelleca,. "Safety Assessment of Iron EDTA [Sodium Iron (Fe3+) Ethylenediaminetetraacetic Acid]: Summary of Toxicological, Fortification and Exposure Data", in: Food and Chemical Toxicology 38 (1951) (2000) 99 – 111.
- ↑ Sabine Seibig & Rudi van Eldik. "Kinetics of [FeII(edta)] Oxidation by Molecular Oxygen Revisited. New Evidence for Multistep Mechanism", in: Inorganic Chemistry 36 (1997) 4115 – 4120.
- ↑ Thomas H. Bothwell & A. Patrick MacPhail. "The Potential Role of NaFeEDTA as an Iron Fortificant", in: International Journal of Vitamin and Nutrients Research 74 (2004) 421–434.
- ↑ Patent publicities van Kraft Food Holding, Inc. (USA). “Stable Bioavailable Iron Fortified Beverages”, in: US 2003/0031757, WO 03/13283 en US 2005/0053969.
- ↑ a b EFSA - Scientific Opinion of the ANS Panel: Ferric sodium EDTA added for nutritional purposes to foods for the general population and to foods for particular nutritional uses.
- ↑ a b Official Journal of the European Union. Gearchiveerd op 17 mei 2023.
- ↑ Recommendations on wheat and maize flour fortification meeting report: Interim Consensus Statement
- ↑ G. Schwarzenbach & J. Heller. "Komploxone XVIII. Die Eisen(II)- und Eisen(III)-komplexe der Äthylendiamin-tetraessigsäure und ihr Redoxgleichgewicht", in: Helvetica Chimica Acta 34 (1951) 576 – 591.
- ↑ Robert Hodgkinson. "A Comparative Study of Iron Absorption and Utilization Following Ferrous Sulphate and Sodium Ironedetate (“Sytron”)", in: Medical Journal of Australia 48 (1961) 809 – 811.
- ↑ Lars Garby & Suvit Areekul. "Iron Supplementation in Thai Fish‑sauce", in: Annals of Tropical Medicine and Parasitology 68 (1974) 467 – 476.
- ↑ Miguel Layrisse & Carlos Martínez‑Torres. "Fe(lll)-EDTA complex as iron fortification", in: American Journal of Clinical Nutrition 30 (1977) 1166 – 1174.
- ↑ Richard F. Hurrell. "Phytic Acid Degradation as a Means of Improving Iron Absorption", in: International Journal of Vitamin and Nutrients Research 74 (2004) 445–452.
- ↑ Michael B. Zimmermann & Richard F. Hurrell. "Nutritional Iron Deficiency", in: Lancet 370 (2007) 511 – 520.
- ↑ Worldwide prevalence of anaemia 1993–2005
- ↑ Richard Hurrell, Peter Ranum, Saskia de Pee, Ralf Biebinger, Lena Hulthen, Quentin Johnson & Sean Lynch. "Revised recommendations for iron fortification of wheat flour and an evaluation of the expected impact of current national wheat flour fortification programs", in: Food and Nutrition Bulletin 31 (2010) S7 – S21.
- ↑ Evaluation of Certain Food Additives and Contaminants. Gearchiveerd op 1 oktober 2012.
- ↑ Agency Response Letter GRAS Notice No. GRN 000178. CFSAN/Office of Food Additive Safety.
- ↑ Dissolvine® master the elements. Chelates Product Guide.. Gearchiveerd op 29 mei 2013. Geraadpleegd op 6 augustus 2023.