HUMINO RŪGŠTIS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, GAMYBA, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Humino rūgštis yra bendras organinių junginių, kurie yra huminių medžiagų dalis, šeimos pavadinimas. Jie turi įvairių funkcinių grupių, įskaitant karboksilo, fenolio, žiedus primenančius žiedus, chinonus ir aminorūgščių darinius.

Huminės medžiagos, kurių dalis yra huminės rūgštys, pasiskirsto dirvožemiuose, natūraliuose vandenyse ir nuosėdose, nes jos yra skaidomos augalinės, gyvulinės ir natūralios atliekos.

Organinės medžiagos, kurios virsta tokiomis medžiagomis kaip huminės rūgštys. Autorius: Pisauikan. Šaltinis: „Pixabay“.

Huminės rūgštys yra humuso dalis ir turi savybę pagerinti augalų augimą ir mitybą, nes jos leidžia ilgiau išlaikyti maistines medžiagas dirvožemyje, kad jos būtų prieinamos augalams.

Jie yra amfifiliniai junginiai, tai yra, jie turi su vandeniu susijusių dalių ir dalis, kurios atstumia vandenį, visos toje pačioje molekulėje.

Dėl –OH ir –COOH grupių jie gali sudaryti kompleksus su metalo jonais arba katijonais.

Dėl angliavandenilių grandinių ar aromatinių dalių jie gali ištirpinti ir užsifiksuoti savyje toksiškos policiklinės aromatinės molekulės. Be to, jie gali būti naudojami gydant vėžį ir gaminant efektyvesnius vaistus.

Struktūra

Humino rūgštys turi skirtingas funkcines grupes, kurių kiekis priklauso nuo huminės rūgšties geografinės kilmės, amžiaus, aplinkos ir biologinių sąlygų bei klimato, kuriame molekulė buvo pagaminta. Dėl šios priežasties sunku jį tiksliai apibūdinti.

Pagrindinės jo funkcinės grupės yra fenolio, karboksilo, enolio, chinono, eterio, cukraus ir peptidai.

Funkcinės grupės, kurios suteikia jam pagrindines savybes, yra fenolio, karboksilo ir chinono grupės.

Didžiąją huminės rūgšties struktūrą sudaro hidrofilinės dalys, sudarytos iš -OH grupių, ir hidrofobinės dalys, susidedančios iš alifatinių grandinių ir aromatinių žiedų.

Huminės rūgšties molekulės, kurioje galima pastebėti fenolio -OH grupes, -COOH, chinonas, cukraus liekanos ir peptidai (-NH), pavyzdys. Yikrazuul. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nomenklatūra

- Huminės rūgštys.

- HA arba HA (huminės rūgštys).

Savybės

Fizinė būklė

Amorfinės kietosios medžiagos.

Molekulinė masė

Jų molekulinis svoris svyruoja nuo 2,0 iki 1300 kDa.

Vieno Da arba Daltono vertė yra 1,66 x ^10–24 gramai.

Tirpumas

Huminės rūgštys yra huminių medžiagų dalis, tirpi šarminėje vandeninėje terpėje. Jie iš dalies tirpsta vandenyje. Netirpus rūgščioje terpėje.

Jos tirpinimas vandenyje yra sudėtingas, nes huminės rūgštys nėra atskiras komponentas, o komponentų mišinys, kai tik kai kurios iš jų tirpsta vandenyje.

Jo tirpumas gali skirtis priklausomai nuo jo sudėties, pH ir tirpiklio joninio stiprio.

Cheminės ir biologinės savybės

Humino rūgšties molekulės paprastai turi hidrofilinę arba su vandeniu susijusią dalį ir hidrofobinę dalį, kuri atmeta vandenį. Štai kodėl sakoma, kad jie yra amfifiliniai.

Dėl savo amfifilinio pobūdžio huminės rūgštys neutralioje arba rūgščioje terpėje sudaro struktūras, panašias į micelių, vadinamų pseudomicelėmis.

Jie yra silpnos rūgštys, kurias sukelia fenolio ir karboksilo grupės.

Chinono tipo grupės yra atsakingos už reaktyviųjų deguonies rūšių susidarymą, nes jos yra redukuojamos į puschinonus, o po to į hidrochinonus, kurie yra labai stabilūs.

Fenolio ir karboksilo grupių buvimas humino rūgšties molekulėse suteikia joms galimybę pagerinti augalų augimą ir mitybą. Tokios grupės taip pat gali skatinti kompleksą su sunkiaisiais metalais. Jie taip pat paaiškina jo antivirusinį ir priešuždegiminį poveikį.

Kita vertus, chinono, fenolio ir karboksilo grupių buvimas susijęs su jų antioksidaciniu, fungicidiniu, baktericidiniu ir antimutageniniu ar demutageniniu gebėjimais.

Elgesys vandeninėje terpėje pagal pH

Šarminėje terpėje karboksilo ir fenolio grupės praranda H ⁺ protonus , todėl molekulė neigiamai įkraunama kiekvienoje iš šių grupių.

Dėl šios priežasties neigiami krūviai atmetami ir molekulė ištempiama.

Mažėjant pH, fenolio ir karboksilo grupės vėl yra protonuojamos, o repulsijos poveikis nutrūksta, todėl molekulė įgauna kompaktišką struktūrą, panašią į micelių.

Tokiu atveju hidrofobinės dalys bandomos surasti molekulės viduje, o hidrofilinės dalys liečiasi su vandenine terpe. Sakoma, kad šios struktūros yra pseudomicelės.

Dėl tokio elgesio teigiama, kad huminės rūgštys turi plovimo savybių.

Be to, jie sudaro molekulinius agregatus (savo molekulės viduje), po to seka tarpmolekuliniai agregatai (tarp skirtingų molekulių) ir nusodinami.

Didelių nepolinių molekulių tirpinimas

Huminės rūgštys gali tirpinti policiklinius aromatinius angliavandenilius, kurie yra toksiški ir kancerogeniški bei santykinai netirpūs vandenyje.

Šie angliavandeniliai yra ištirpinti huminių rūgščių pseudomicilų hidrofobinėje širdyje.

Sudėtingas formavimas metaliniais katijonais

Huminės rūgštys sąveikauja su metalų jonais šarminėje aplinkoje, kur katijonai arba teigiami jonai neutralizuoja neigiamus huminės rūgšties molekulės krūvius.

Kuo didesnis katijono krūvis, tuo didesnis jo efektyvumas formuojant pseudomicules. Katijonai yra išdėstyti termodinamiškai tinkamiausiose struktūros vietose.

Šis procesas sukuria humuso rūgšties-metalo kompleksus, įgyjančius sferinę formą.

Ši sąveika priklauso nuo metalo, humino rūgšties kilmės, molekulinio svorio ir koncentracijos.

Gavimas

Humines rūgštis galima gauti iš organinių medžiagų dirvožemyje. Tačiau įvairių humino rūgšties molekulių struktūros skiriasi priklausomai nuo dirvožemio vietos, jo amžiaus ir klimato sąlygų.

Yra keletas gavimo būdų. Vienas iš jų yra aprašytas žemiau.

Dirvožemis azoto atmosferoje 24 valandas kambario temperatūroje valomas vandeniniu 0,5 N NaOH (0,5 ekvivalento litre) tirpalu. Visa filtruojama.

Šarminis ekstraktas parūgštinamas 2N HCl iki pH 2 ir paliekamas stovėti 24 valandas kambario temperatūroje. Koaguliuota medžiaga (huminės rūgštys) atskiriama nuo supernatanto centrifuguojant.

Programos

- Žemės ūkyje

Huminių rūgščių naudojimas žemės ūkyje buvo žinomas praktiškai nuo žemės ūkio veiklos pradžios, nes jos yra humuso dalis.

Dirvožemyje gausu humuso, todėl jame gausu huminių rūgščių, naudinga augalams auginti. Autorius: Markus Baumeler. Šaltinis: „Pixabay“.

Huminės rūgštys gerina augalų augimą ir mitybą. Jie taip pat veikia kaip dirvožemio baktericidai ir fungicidai, saugantys augalus. Humino rūgštys slopina fitopatogeninius grybus, o kai kurios jų funkcinės grupės buvo susietos su šia veikla.

Augalas, užkrėstas Alternaria solani grybeliu, kurį galima kovoti su huminėmis rūgštimis. „AfroBrazilian“. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Sieros (S) ir C = O karbonilo grupių buvimas humino rūgšties molekulėje skatina fungistatinį aktyvumą. Priešingai, didelis deguonies, aromatinių CO grupių ir tam tikrų anglies atomų, priklausančių cukrui, slopina humuso rūgšties fungistatinę jėgą.

Neseniai (2019 m.) Buvo tiriamas lėto atpalaidavimo azoto trąšų taikymo dirvožemyje esančių huminių rūgščių stabilizavimui ir jų įtakos pasėliams poveikis.

Buvo nustatyta, kad karbamidas, padengtas biokarbonatu, pagerina humusinių rūgščių struktūrą ir stabilumą dirvožemyje, sudarydamas palankias sąlygas azoto ir anglies sulaikymui dirvožemyje ir pagerindamas pasėlių derlių.

- Ištaisyti taršą

Dėl gebėjimo formuoti pseudomicules neutralioje arba rūgščioje terpėje, jos naudingumas šalinant teršalus iš nuotekų ir dirvožemio buvo tiriamas daugelį metų.

Metalai yra vienas iš teršalų, kuriuos gali pašalinti huminės rūgštys.

Kai kurie tyrimai rodo, kad huminių rūgščių metalų sorbcijos efektyvumas vandeniniame tirpale paprastai didėja didėjant pH ir humino rūgščių koncentracijai bei mažėjant metalų koncentracijai.

Taip pat nustatyta, kad metalo jonai konkuruoja dėl humuso rūgšties molekulės aktyvių vietų, kurios paprastai yra fenolio –COOH ir –OH grupės joje.

- Farmacijos pramonėje

Įrodyta, kad tai naudinga didinant hidrofobinių vaistų tirpumą vandenyje.

Buvo paruoštos humino rūgštimis padengtos sidabro (Ag) nanodalelės, kurios sugebėjo išlikti stabilios mažiausiai vienerius metus.

Šios sidabro ir humino rūgšties nanodalelės, kaip ir pastarųjų antibakterinės savybės, turi didelę galimybę gaminti vaistus.

Taip pat buvo bandoma padidinti tirpumą karbamazepinu, vaistu nuo epilepsijos, su humino rūgštimis, ir paaiškėjo, kad vaistas tampa daug tirpesnis ir efektyvesnis.

Tas pats tirpumo ir biologinio prieinamumo gerinimo efektas buvo pasiektas su huminių rūgščių ir β-karotino, vitamino A pirmtako, kompleksais.

- Medicinoje

Humino rūgštys yra stiprios sąjungininkės gydant įvairias ligas.

Prieš kai kuriuos virusus

Pastebėtas antivirusinis huminių rūgščių aktyvumas prieš citomegalo virusą ir žmogaus imunodeficito virusus ŽIV-1 ir ŽIV-2.

Humino rūgšties molekulės gali slopinti viruso replikaciją, rišdamos savo neigiamą krūvį šarminėje terpėje prie tam tikrų katijoninių viruso vietų, būtinų virusui prisijungti prie ląstelės paviršiaus.

Prieš vėžį

Buvo nustatyta, kad huminės rūgštys turi kancerogeninių pažeidimų gydomųjų savybių. Tai priskiriama chinonų buvimui jo struktūroje.

Chinono, grupės, esančios kai kurių huminių rūgščių molekulėse, struktūra. Autorius: Marilú Stea.

Chinonai sukuria reaktyviąsias deguonies rūšis, kurios sukelia oksidacinį stresą ir skatina vėžinių ląstelių apoptozę per jų DNR suskaidymą.

Prieš mutagenezę

Huminės rūgštys yra mutagenezės inhibitoriai ląstelėje ir išorėje. Mutagenezė yra stabilus ląstelės genetinės medžiagos, kurią galima perduoti dukterinėms ląstelėms, pakitimas.

Nustatyta, kad gebėjimas slopinti mutagenezę priklauso nuo huminių rūgščių sudėties ir jų koncentracijos.

Kita vertus, jie daro desmutageninį poveikį mutageninėms medžiagoms, tokioms kaip benzopirolis (kai kuriuose maisto produktuose esantis poliaromatinis angliavandenilis), 2-nitrofluorenas (poliaromatinis angliavandenilių degimo produktas) ir 2-aminoantracenas.

Mutageniškas benzopirolio poveikis DNR. Autorius Richardas Wheeleris (Zephyris) 2007. +) - (7S, 8R, 9S, 10R) -7,8-dihidroksi-9,10-epoksi-7,8 transduoto (10S) -dA addukto tirpalo struktūra , 9,10-tetrahidrobenzopirenas dupleksinėje DNR. Pagaminta iš {{PDB-1JDG}}. == Licencijavimas == {{GFDL-. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Šio poveikio mechanizmas yra mutageno adsorbcija, kuriai veiksmingiausios yra didesnių struktūrų huminės rūgštys. Mutageną adsorbuoja humino rūgštis ir praranda mutageninį aktyvumą.

Manoma, kad tai gali būti svarbu apsaugai nuo kancerogenezės.

- Kosmetikos pramonėje

Dėl huminų rūgščių gebėjimo absorbuoti ultravioletinius ir matomus spindulius humino rūgštys buvo pasiūlytos naudoti saulės blokatoriuose, kremuose nuo senėjimo ir odos priežiūros priemonėse.

Jie taip pat gali būti naudojami kaip konservantai kosmetikos gaminiuose.

- Maisto pramonėje

Dėl savo antioksidacinių savybių buvo pasiūlyta jį naudoti kaip maisto konservantus ir kaip maisto papildus.

Nuorodos

1. Gomes de Melo, BA ir kt. (2016). Huminės rūgštys: struktūrinės savybės ir daugialypis funkcionalumas siekiant naujoviškų technologinių pokyčių. Medžiagų mokslas ir inžinerija C 62 (2016) 967-974. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
2. Wei, S. ir kt. (2018 m.). Multiorigininių huminių rūgščių fungistatinis poveikis jų cheminei struktūrai. Žurnalas „Žemės ūkio ir maisto chemija“, 2018, 66, 28, 7514–7521. Atkurta iš pubs.acs.org.
3. Kerndorff, H. ir Schnitzer, M. (1980). Metalų sorbcija humino rūgštyje. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol 44, p. 1701–1708. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
4. Sato, T. et al. (1987). Humuso rūgšties desmutageninio poveikio mechanizmas. Mutation Research, 176 (1987) 199-204. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
5. Chengas, M.-L. et al. (2003). Humino rūgštis skatina pirminių žmogaus fibroblastų oksidacinę DNR žalą, augimo sulėtėjimą ir apoptozę. Exp Biol Med (Maywood) 2003 m. Balandžio mėn .; 228 (4): 413–23. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.
6. Li, M. ir kt. (2019 m.). Organinės anglies sekvestracija dirvožemio huminėse medžiagose, kurias paveikė įvairių azoto trąšų įdėjimas į daržovių sėjomainą. Žurnalas apie žemės ūkio ir maisto chemiją, 2019, 67, 11, 3106-3113. Atkurta iš pubs.acs.org.