Kwas humusowy to ogólna nazwa rodziny związków organicznych wchodzących w skład substancji humusowych. Mają różne grupy funkcyjne, w tym grupy karboksylowe, fenole, pierścienie cukropodobne, chinony i pochodne aminokwasów..
Substancje humusowe, których częścią są kwasy humusowe, są rozmieszczone w glebach, wodach naturalnych i osadach, ponieważ są wynikiem rozkładu pozostałości roślinnych, zwierzęcych i naturalnych.
Kwasy humusowe są częścią próchnicy i mają zdolność poprawiania wzrostu i odżywiania roślin, ponieważ pozwalają na dłuższe zatrzymywanie składników odżywczych w glebie, dzięki czemu są one dostępne dla roślin.
Są związkami amfifilowymi, to znaczy mają części związane z wodą i części, które odrzucają wodę, wszystkie w tej samej cząsteczce.
Ze względu na swoje grupy -OH i -COOH mogą tworzyć kompleksy z jonami lub kationami metali.
Dzięki swoim łańcuchom węglowodorowym lub częściom aromatycznym mogą rozpuszczać i blokować policykliczne cząsteczki aromatyczne, które są toksyczne. Ponadto mają potencjalne zastosowanie w medycynie onkologicznej oraz przy wytwarzaniu skuteczniejszych produktów farmaceutycznych..
Indeks artykułów
Kwasy huminowe zawierają różne grupy funkcyjne, których ilość zależy od pochodzenia geograficznego kwasu humusowego, wieku, warunków środowiskowych i biologicznych oraz klimatu, w którym cząsteczka została wyprodukowana. Z tego powodu jego dokładna charakterystyka stała się trudna.
Jego główne grupy funkcyjne to fenol, karboksyl, enol, chinon, eter, cukry i peptydy.
Grupami funkcyjnymi, które nadają mu jego główne cechy, są grupy fenolowe, karboksylowe i chinonowe..
Duża struktura kwasu humusowego składa się z części hydrofilowych utworzonych z grup -OH oraz części hydrofobowych zbudowanych z łańcuchów alifatycznych i pierścieni aromatycznych..
- Kwasy humusowe.
- HA lub HA Kwasy humusowe).
Amorficzne ciała stałe.
Ich masy cząsteczkowe wahają się od 2,0 do 1300 kDa.
Jeden Da lub Dalton jest wart 1,66 x 10-24 gramy.
Kwasy humusowe to frakcja substancji humusowych rozpuszczalna w alkalicznym środowisku wodnym. Są częściowo rozpuszczalne w wodzie. Nierozpuszczalny w środowisku kwaśnym.
Jego rozpuszczanie w wodzie jest złożone, ponieważ kwasy humusowe nie są pojedynczym składnikiem, ale mieszaniną składników, z których tylko niektóre są rozpuszczalne w wodzie..
Jego rozpuszczalność może się różnić w zależności od jego składu, pH i siły jonowej rozpuszczalnika..
Cząsteczki kwasu huminowego na ogół mają część hydrofilową lub podobną do wody i część hydrofobową, która odrzuca wodę. Dlatego mówi się, że są amfifilami.
Ze względu na swój amfifilowy charakter kwasy humusowe w środowisku obojętnym lub kwaśnym tworzą struktury podobne do miceli, zwane pseudo-micelami..
Są to słabe kwasy, na co wpływ mają grupy fenolowe i karboksylowe.
Grupy typu chinonowego są odpowiedzialne za tworzenie reaktywnych form tlenu, ponieważ są one redukowane do półchinonów, a następnie do hydrochinonów, które są bardzo stabilne.
Obecność grup fenolowych i karboksylowych w cząsteczkach kwasu humusowego daje im zdolność do poprawy wzrostu i odżywienia roślin. Takie grupy mogą również sprzyjać tworzeniu się kompleksów z metalami ciężkimi. Wyjaśniają również jego działanie przeciwwirusowe i przeciwzapalne.
Z drugiej strony obecność grup chinonowych, fenolowych i karboksylowych wiąże się z ich właściwościami przeciwutleniającymi, grzybobójczymi, bakteriobójczymi i antymutagennymi lub demutagennymi..
W środowisku zasadowym grupy karboksylowe i fenolowe tracą protony H.+, co pozostawia cząsteczkę naładowaną ujemnie w każdej z tych grup.
Z tego powodu ładunki ujemne są odpychane, a cząsteczka się rozciąga..
Gdy pH spada, grupy fenolowe i karboksylowe są ponownie protonowane, a efekty odpychające ustają, powodując, że cząsteczka przyjmuje zwartą strukturę, podobną do miceli..
W tym przypadku części hydrofobowe próbuje się umieścić wewnątrz cząsteczki, a części hydrofilowe są w kontakcie z ośrodkiem wodnym. Mówi się, że struktury te są pseudo-micelami.
Ze względu na to zachowanie stwierdza się, że kwasy humusowe mają właściwości detergencyjne.
Ponadto tworzą agregaty wewnątrzcząsteczkowe (w obrębie własnej cząsteczki), po których następuje agregacja międzycząsteczkowa (między różnymi cząsteczkami) i wytrącanie..
Kwasy huminowe mogą rozpuszczać wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, które są toksyczne i rakotwórcze oraz są stosunkowo nierozpuszczalne w wodzie..
Węglowodory te są rozpuszczane w hydrofobowym sercu pseudo-miceli kwasów humusowych..
Kwasy huminowe oddziałują z jonami metali w środowisku zasadowym, w którym kationy lub jony dodatnie neutralizują ładunki ujemne cząsteczki kwasu humusowego..
Im wyższy ładunek kationu, tym większa jego skuteczność w tworzeniu pseudo-miceli. Kationy znajdują się w preferowanych termodynamicznie miejscach w strukturze.
W procesie tym powstają kompleksy kwas humusowy-metal, które przybierają kulisty kształt..
Ta interakcja zależy od metalu i pochodzenia, masy cząsteczkowej i stężenia kwasu humusowego..
Kwasy huminowe można uzyskać z materii organicznej gleby. Jednak struktura różnych cząsteczek kwasu humusowego różni się w zależności od położenia gleby, jej wieku i warunków klimatycznych..
Istnieje kilka metod uzyskania. Jeden z nich opisano poniżej.
Glebę traktuje się wodnym roztworem 0,5 N NaOH (0,5 równoważnika na litr) w atmosferze azotu przez 24 godziny w temperaturze pokojowej. Całość jest filtrowana.
Ekstrakt alkaliczny zakwaszono 2N HCl do pH 2 i pozostawiono na 24 godziny w temperaturze pokojowej. Skoagulowany materiał (kwasy humusowe) oddziela się od supernatantu przez wirowanie.
Stosowanie kwasów humusowych w rolnictwie było znane praktycznie od początku działalności rolniczej, ponieważ wchodzą one w skład próchnicy.
Kwasy huminowe poprawiają wzrost i odżywianie roślin. Działają również jako środki bakteriobójcze i grzybobójcze w glebie, chroniąc rośliny. Kwasy huminowe hamują działanie fitopatogennych grzybów, a niektóre z ich grup funkcyjnych zostały skorelowane z tą aktywnością.
Obecność grup karbonylowych siarkowych (S) i C = O w cząsteczce kwasu humusowego sprzyja działaniu fungistatycznemu. Wręcz przeciwnie, wysoka zawartość tlenu, aromatycznych grup C-O i niektórych atomów węgla należących do cukrów hamuje fungistatyczne działanie kwasu humusowego..
Ostatnio (2019) badano wpływ stosowania nawozów azotowych o spowolnionym uwalnianiu na stabilizację kwasów humusowych obecnych w glebach i ich wpływ na uprawy..
Stwierdzono, że mocznik pokryty biowęglem poprawia strukturę i stabilność obecnych w glebie kwasów humusowych, sprzyjając retencji azotu i węgla przez glebę oraz poprawiając plonowanie upraw..
Ze względu na zdolność do tworzenia pseudo-miceli w środowisku obojętnym lub kwaśnym, jego przydatność do usuwania zanieczyszczeń ze ścieków i gleb jest badana od wielu lat..
Metale są jednymi z zanieczyszczeń, które mogą zostać usunięte przez kwasy humusowe.
Niektóre badania pokazują, że efektywność sorpcji metali kwasów huminowych w roztworze wodnym ma tendencję do zwiększania się wraz ze wzrostem pH i stężenia kwasu humusowego oraz zmniejszeniem stężenia metali..
Stwierdzono również, że jony metali konkurują o miejsca aktywne cząsteczki kwasu humusowego, którymi są generalnie grupy fenolowe -COOH i -OH w tym.
Udowodniono, że jest przydatny w zwiększaniu rozpuszczalności leków hydrofobowych w wodzie.
Przygotowano nanocząsteczki srebra (Ag) pokryte kwasami humusowymi, które zachowały stabilność przez co najmniej rok..
Te nanocząsteczki srebra i kwasu humusowego, wraz z właściwościami przeciwbakteryjnymi tego ostatniego, mają duży potencjał do wytwarzania leków.
Podobnie przetestowano kompleksy karbamazepiny, leku przeciwpadaczkowego, z kwasami humusowymi w celu zwiększenia jej rozpuszczalności i okazało się, że lek staje się znacznie bardziej rozpuszczalny i skuteczny.
Taki sam efekt zwiększający rozpuszczalność i biodostępność uzyskano w przypadku kompleksów kwasów huminowych i β-karotenu, prekursora witaminy A.
Kwasy huminowe są silnymi sprzymierzeńcami w leczeniu różnych chorób.
Aktywność przeciwwirusową kwasów huminowych zaobserwowano między innymi przeciwko wirusowi cytomegalii i ludzkim wirusom niedoboru odporności HIV-1 i HIV-2..
Cząsteczki kwasu huminowego mogą hamować replikację wirusa, wiążąc swój ładunek ujemny w środowisku zasadowym z określonymi miejscami kationowymi wirusa, które są niezbędne, aby wirus mógł związać się z powierzchnią komórki..
Stwierdzono, że kwasy huminowe mają rakotwórcze właściwości lecznicze. Przypisuje się to obecności chinonów w jego strukturze.
Chinony wytwarzają reaktywne formy tlenu, które wytwarzają stres oksydacyjny i indukują apoptozę komórek rakowych poprzez fragmentację ich DNA.
Kwasy huminowe są inhibitorami mutagenezy wewnątrz i na zewnątrz komórki. Mutageneza to stabilna zmiana materiału genetycznego komórki, która może być przenoszona do komórek potomnych.
Stwierdzono, że zdolność do hamowania mutagenezy różni się w zależności od składu kwasów huminowych i ich stężenia.
Z drugiej strony wywierają działanie desmutagenne na substancje mutagenne, takie jak benzopiren (węglowodór poliaromatyczny obecny w niektórych produktach spożywczych), 2-nitrofluoren (poliaromatyczny produkt spalania węglowodoru) i 2-aminoantracen.
Mechanizm tego działania polega na adsorpcji mutagenu, dlatego najbardziej efektywne są kwasy huminowe o większych strukturach. Mutagen jest adsorbowany przez kwas humusowy i traci swoje działanie mutagenne.
Uważa się, że jest to ważne dla ochrony przed karcynogenezą..
Ze względu na ich zdolność do pochłaniania promieni UV i widzialnych, kwasy huminowe zostały zaproponowane do stosowania w blokerach przeciwsłonecznych, kremach przeciwstarzeniowych i produktach do pielęgnacji skóry..
Mogą być również stosowane jako konserwanty w produktach kosmetycznych.
Ze względu na swoje właściwości przeciwutleniające sugerowano jego stosowanie jako konserwantów żywności i suplementów diety..
Jeszcze bez komentarzy