Huminsäure ist der generische Name einer Familie organischer Verbindungen, die Teil von Huminsubstanzen sind. Sie haben verschiedene funktionelle Gruppen, einschließlich Carboxyl-, Phenol-, zuckerähnliche Ringe, Chinone und Aminosäurederivate..
Huminsubstanzen, zu denen Huminsäuren gehören, sind in Böden, natürlichen Gewässern und Sedimenten verteilt, da sie auf die Zersetzung pflanzlicher, tierischer und natürlicher Rückstände zurückzuführen sind.
Huminsäuren sind Teil des Humus und können das Pflanzenwachstum und die Ernährung verbessern, da sie es ermöglichen, dass Nährstoffe länger im Boden verbleiben, so dass sie den Pflanzen zur Verfügung stehen.
Sie sind amphiphile Verbindungen, dh sie haben Teile, die mit Wasser verwandt sind, und Teile, die Wasser abweisen, alle innerhalb desselben Moleküls.
Aufgrund ihrer -OH- und -COOH-Gruppen können sie mit Metallionen oder Kationen Komplexe bilden.
Dank ihrer Kohlenwasserstoffketten oder aromatischen Anteile können sie polycyclische aromatische Moleküle, die toxisch sind, solubilisieren und in sich selbst einschließen. Darüber hinaus können sie in der Krebsmedizin und bei der Herstellung wirksamerer pharmazeutischer Produkte eingesetzt werden..
Artikelverzeichnis
Huminsäuren enthalten verschiedene funktionelle Gruppen, deren Mengen von der geografischen Herkunft der Huminsäure, dem Alter, den Umwelt- und biologischen Bedingungen und dem Klima abhängen, in dem das Molekül hergestellt wurde. Aus diesem Grund ist seine genaue Charakterisierung schwierig geworden.
Seine Hauptfunktionsgruppen sind Phenol, Carbonsäure, Enol, Chinon, Ether, Zucker und Peptide.
Die funktionellen Gruppen, die ihm seine Haupteigenschaften verleihen, sind die Phenol-, Carbonsäure- und Chinongruppen..
Die große Struktur einer Huminsäure besteht aus hydrophilen Teilen, die aus -OH-Gruppen bestehen, und hydrophoben Teilen, die aus aliphatischen Ketten und aromatischen Ringen bestehen..
- Huminsäuren.
- HA oder HAs Huminsäuren).
Amorphe Feststoffe.
Ihre Molekulargewichte reichen von 2,0 bis 1300 kDa.
Ein Da oder Dalton ist 1,66 x 10 wert-24 Gramm.
Huminsäuren sind der Anteil an Huminsubstanzen, der in alkalischem wässrigem Medium löslich ist. Sie sind teilweise wasserlöslich. Unlöslich in saurem Medium.
Seine Auflösung in Wasser ist komplex, da Huminsäuren keine einzelne Komponente, sondern eine Mischung von Komponenten sind, von denen nur einige wasserlöslich sind..
Seine Löslichkeit kann in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung, dem pH-Wert und der Ionenstärke des Lösungsmittels variieren..
Huminsäuremoleküle haben im Allgemeinen einen hydrophilen oder wasserähnlichen Teil und einen hydrophoben Teil, der Wasser zurückweist. Deshalb wird gesagt, dass sie amphiphil sind.
Aufgrund ihres amphiphilen Charakters bilden Huminsäuren in einem neutralen oder sauren Medium ähnliche Strukturen wie Mizellen, sogenannte Pseudomizellen..
Es sind schwache Säuren, die durch Phenol- und Carbonsäuregruppen verursacht werden.
Die Gruppen vom Chinontyp sind für die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies verantwortlich, da sie zu Semichinonen und dann zu Hydrochinonen reduziert werden, die sehr stabil sind.
Das Vorhandensein von Phenol- und Carbonsäuregruppen in Huminsäuremolekülen gibt ihnen die Möglichkeit, das Pflanzenwachstum und die Ernährung zu verbessern. Solche Gruppen können auch die Bildung von Komplexen mit Schwermetallen begünstigen. Und sie erklären auch seine antivirale und entzündungshemmende Wirkung.
Andererseits hängt das Vorhandensein von Chinon-, Phenol- und Carboxylgruppen mit ihren antioxidativen, fungiziden, bakteriziden und antimutagenen oder demutagenen Fähigkeiten zusammen..
In alkalischem Medium erleiden die Carbonsäure- und Phenolgruppen den Verlust von Protonen H.+, was das Molekül in jeder dieser Gruppen negativ geladen lässt.
Aufgrund dessen werden negative Ladungen abgestoßen und das Molekül dehnt sich aus..
Wenn der pH-Wert abnimmt, werden die Phenol- und Carboxylgruppen erneut protoniert und die Abstoßungseffekte hören auf, wodurch das Molekül eine kompakte Struktur annimmt, ähnlich der von Mizellen..
In diesem Fall wird versucht, die hydrophoben Teile innerhalb des Moleküls zu lokalisieren, und die hydrophilen Teile stehen in Kontakt mit dem wässrigen Medium. Diese Strukturen sollen Pseudomizellen sein.
Aufgrund dieses Verhaltens wird angegeben, dass Huminsäuren Waschmitteleigenschaften aufweisen.
Darüber hinaus bilden sie intramolekulare Aggregate (innerhalb ihres eigenen Moleküls), gefolgt von intermolekularer Aggregation (zwischen verschiedenen Molekülen) und Ausfällung..
Huminsäuren können polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe solubilisieren, die toxisch und krebserregend sind und in Wasser relativ unlöslich sind..
Diese Kohlenwasserstoffe werden im hydrophoben Herzen der Pseudomizellen von Huminsäuren gelöst..
Huminsäuren interagieren mit Metallionen in einer alkalischen Umgebung, in der Kationen oder positive Ionen die negativen Ladungen des Huminsäuremoleküls neutralisieren..
Je höher die Ladung des Kations ist, desto größer ist seine Wirksamkeit bei der Bildung von Pseudomizellen. Die Kationen befinden sich an thermodynamisch bevorzugten Stellen in der Struktur.
Dieser Prozess erzeugt Huminsäure-Metall-Komplexe, die eine Kugelform annehmen..
Diese Wechselwirkung hängt vom Metall und der Herkunft, dem Molekulargewicht und der Konzentration der Huminsäure ab..
Huminsäuren können aus organischen Stoffen im Boden gewonnen werden. Die Strukturen der verschiedenen Huminsäuremoleküle variieren jedoch je nach Standort des Bodens, Alter und klimatischen Bedingungen..
Es gibt verschiedene Methoden, um zu erhalten. Eine davon wird unten beschrieben.
Der Boden wird mit einer wässrigen Lösung von 0,5 N NaOH (0,5 Äquivalente pro Liter) unter einer Stickstoffatmosphäre 24 Stunden lang bei Raumtemperatur behandelt. Das Ganze wird gefiltert.
Der alkalische Extrakt wird mit 2 N HCl auf pH 2 angesäuert und 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen. Das koagulierte Material (Huminsäuren) wird durch Zentrifugation vom Überstand abgetrennt.
Die Verwendung von Huminsäuren in der Landwirtschaft ist seit Beginn der landwirtschaftlichen Tätigkeit praktisch bekannt, da sie Teil des Humus sind.
Huminsäuren verbessern das Pflanzenwachstum und die Ernährung. Sie wirken auch als Bodenbakterizide und Fungizide und schützen Pflanzen. Huminsäuren hemmen phytopathogene Pilze und einige ihrer funktionellen Gruppen wurden mit dieser Aktivität korreliert.
Das Vorhandensein von Schwefel (S) - und C = O-Carbonylgruppen im Huminsäuremolekül begünstigt die fungistatische Aktivität. Im Gegenteil, ein hoher Gehalt an Sauerstoff, aromatischen C-O-Gruppen und bestimmten Kohlenstoffatomen, die zu Zuckern gehören, hemmt die fungistatische Kraft von Huminsäure..
Kürzlich (2019) wurde die Auswirkung der Anwendung von Stickstoffdüngern mit langsamer Freisetzung auf die Stabilisierung der in Böden vorhandenen Huminsäuren und deren Einfluss auf Nutzpflanzen untersucht..
Es wurde festgestellt, dass der mit Biokohlenstoff beschichtete Harnstoff die Struktur und Stabilität der im Boden vorhandenen Huminsäuren verbessert, die Rückhaltung von Stickstoff und Kohlenstoff im Boden begünstigt und den Ernteertrag verbessert..
Aufgrund seiner Fähigkeit, Pseudomizellen in einem neutralen oder sauren Medium zu bilden, wird seine Nützlichkeit bei der Entfernung von Schadstoffen aus Abwasser und Böden seit vielen Jahren untersucht..
Metalle sind einer der Schadstoffe, die durch Huminsäuren entfernt werden können.
Einige Studien zeigen, dass die Metallsorptionseffizienz von Huminsäuren in wässriger Lösung mit zunehmendem pH-Wert und Huminsäurekonzentration sowie mit abnehmender Metallkonzentration tendenziell zunimmt..
Es wurde auch festgestellt, dass die Metallionen um die aktiven Stellen des Huminsäuremoleküls konkurrieren, bei denen es sich im Allgemeinen um die phenolischen -COOH- und -OH-Gruppen handelt.
Es hat sich als nützlich erwiesen, um die Wasserlöslichkeit von hydrophoben Arzneimitteln zu erhöhen.
Mit Huminsäuren beschichtete Silbernanopartikel (Ag) wurden hergestellt, die mindestens ein Jahr lang stabil blieben..
Diese Nanopartikel aus Silber und Huminsäure haben zusammen mit ihren antibakteriellen Eigenschaften ein hohes Potenzial für die Herstellung von Arzneimitteln.
Ebenso wurden Komplexe von Carbamazepin, einem Antiepileptikum, mit Huminsäuren getestet, um seine Löslichkeit zu erhöhen, und es hat sich herausgestellt, dass das Arzneimittel viel löslicher und wirksamer wird.
Die gleiche löslichkeits- und bioverfügbarkeitssteigernde Wirkung wurde mit Komplexen aus Huminsäuren und β-Carotin, einem Vorläufer von Vitamin A, erzielt.
Huminsäuren sind starke Verbündete bei der Behandlung verschiedener Krankheiten.
Eine antivirale Aktivität von Huminsäuren wurde unter anderem gegen das Cytomegalievirus und die humanen Immundefizienzviren HIV-1 und HIV-2 beobachtet..
Huminsäuremoleküle können die Virusreplikation hemmen, indem sie ihre negative Ladung in alkalischem Medium an bestimmte kationische Stellen des Virus binden, die erforderlich sind, damit das Virus an die Zelloberfläche bindet..
Es wurde gefunden, dass Huminsäuren krebserzeugende Läsionsheilungseigenschaften ausüben. Dies wird auf das Vorhandensein von Chinonen in seiner Struktur zurückgeführt.
Chinone erzeugen reaktive Sauerstoffspezies, die oxidativen Stress erzeugen und durch Fragmentierung ihrer DNA die Apoptose von Krebszellen induzieren.
Huminsäuren hemmen die Mutagenese innerhalb und außerhalb der Zelle. Mutagenese ist die stabile Veränderung des genetischen Materials einer Zelle, die auf Tochterzellen übertragen werden kann.
Es wurde festgestellt, dass die Fähigkeit zur Hemmung der Mutagenese mit der Zusammensetzung der Huminsäuren und ihrer Konzentration variiert.
Andererseits üben sie eine desmutagene Wirkung auf mutagene Substanzen wie Benzopyren (in einigen Lebensmitteln vorhandener polyaromatischer Kohlenwasserstoff), 2-Nitrofluoren (polyaromatisches Kohlenwasserstoffprodukt der Verbrennung) und 2-Aminoanthracen aus.
Der Mechanismus dieses Effekts liegt in der Adsorption von Mutagen, weshalb Huminsäuren mit größeren Strukturen am effektivsten sind. Mutagen wird von Huminsäure adsorbiert und verliert seine mutagene Aktivität.
Dies wird als wichtig für den Schutz vor Karzinogenese angesehen..
Aufgrund ihrer Fähigkeit, UV- und sichtbare Strahlen zu absorbieren, wurden Huminsäuren zur Verwendung in Sonnenschutzmitteln, Anti-Aging-Cremes und Hautpflegeprodukten vorgeschlagen..
Sie können auch als Konservierungsmittel in kosmetischen Produkten verwendet werden.
Aufgrund seiner antioxidativen Eigenschaften wurde seine Verwendung als Lebensmittelkonservierungsmittel und als Nahrungsergänzungsmittel vorgeschlagen..
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.