Struktura huminske kisline, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Huminska kislina To je splošno ime družine organskih spojin, ki so del huminskih snovi. Imajo različne funkcionalne skupine, med katerimi lahko omenjamo karboksilne, fenolne, sladkorje, kinone in aminokislinske derivate.

Humične snovi, med katerimi so del huminske kisline, se porazdelijo v tla, naravne vode in usedline, saj so posledica razpadanja rastlinskih, živalskih in naravnih odpadkov.

Organski material, ki bo postal snovi, kot so huminske kisline. Avtor: Pisauikan. Vir: Pixabay.

Mokre kisline so del humusa in imajo možnost izboljšati rast rastlin in njihovo prehrano, saj omogočajo zadrževanje hranil za dlje v tleh, tako da so na voljo za rastline.

So amfifilne spojine, to pomeni, da imajo dele, povezane z vodo in deli, ki zavračajo vodo, vse znotraj iste molekule.

Za svoje skupine -OH in -Cooh lahko tvorijo komplekse s kovinskimi ioni ali kationi.

Zahvaljujoč njihovim ogljikovodikovim verigam ali aromatskim deležem lahko solubilizirajo in zapišejo policiklične aromatične molekule, ki so strupene. Poleg tega imajo potencialno uporabo v medicini raka in pri pripravi učinkovitejših farmacevtskih izdelkov.

[TOC]

Struktura

Mokre kisline vsebujejo različne funkcionalne skupine, katerih količine so odvisne od geografskega izvora huminske kisline, starosti, okoljskih in bioloških razmer ter podnebja, v katerih se je pojavila molekula. Zaradi tega je njegova natančna karakterizacija postala težka.

Njegove glavne funkcionalne skupine so fenolne, karboksilne, enolične, kinon, eter, sladkor in peptidi.

Funkcionalne skupine, ki ji dajejo glavne značilnosti, so fenolna, karboksilna in Quinonas skupina.

Velika struktura huminske kisline je sestavljena iz hidrofilnih delov, ki jih tvorijo skupine -OH in hidrofobne dele, ki jih sestavljajo alifatske verige in aromatični obroči.

Primer molekule huminske kisline, kjer si lahko ogledate skupine -OH fenol, -Hoh, kinon, ostanki sladkorjev in peptidov (-NH). Yikrazuul [javna domena]. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Huminske kisline.

- Ha ali imajo (kratica za angleščino Huminske kisline).

Lastnosti

Fizično stanje

Amorfne trdne snovi.

Molekularna teža

Njegove molekulske teže se gibljejo od 2,0 do 1300 kDa.

DA ali Dalton je vreden 1,66 x 10^{-24. 24} grams.

Topnost

Mokre kisline so delež huminskih snovi, ki so topne v alkalnem vodnem mediju. Delno so topni v vodi. Netopen v kislem mediju.

Njegovo raztapljanje vode je zapleteno, ker huminske kisline niso posamezna sestavina, ampak mešanica sestavnih delov, kjer so le nekatere topne v vodi.

Njegova topnost se lahko razlikuje glede na njegovo sestavo, pH in ionsko silo topila.

Kemične in biološke lastnosti

Molekule huminskih kislin imajo na splošno hidrofilni del ali povezane z vodo in hidrofobni del, ki zavrača vodo. Zato se reče, da so amfifilični.

Vam lahko služi: Putrescina: struktura, lastnosti, sinteza, uporaba

Zaradi svojega amfifilnega značaja se v nevtralnem ali kislem okolju tvorijo huminske kisline, struktur, podobnih miceli, imenovane psevdo-mys.

So šibke kisline, ki jih povzročajo fenolne in karboksilne skupine.

Skupine tipa Quinona so odgovorne za nastajanje reaktivnih kisikovih vrst, saj se zmanjšajo na pol -half in nato na hidrokinone, ki so zelo stabilni.

Prisotnost fenolnih in karboksilnih skupin v molekulah huminske kisline jim daje sposobnost izboljšanja rasti rastlin in njihove prehrane. Takšne skupine lahko dajejo prednost tudi oblikovanju kompleksa s težkimi kovinami. In pojasnjujejo tudi svojo protivirusno in protivnetno delovanje.

Po drugi strani je prisotnost kinonskih, fenolnih in karboksilnih skupin povezana z njihovimi antioksidativnimi, fungicidnimi, baktericidnimi in protimingogenci ali demutagenimi sposobnostmi.

Obnašanje v vodnem mediju glede na pH

V alkalnem mediju karboksilne in fenolne skupine utrpijo izgubo H protonov⁺, Kaj molekula negativno pušča v vsaki od teh skupin.

Zaradi tega se pojavi odboj negativnih nabojev in molekula se razteza.

Z zmanjšanjem pH se fenolne in karboksilne skupine znova protonirajo in učinki odbojnosti prenehajo, zaradi česar molekula sprejme kompaktno strukturo, podobno kot pri Myclesu.

V tem primeru so hidrofobni deli namestitev znotraj molekule, hidrofilni dele pa so v stiku z vodnim okoljem. Govori se, da so te strukture psevdo-mys.

To vedenje potrjuje, da imajo huminske kisline značilnosti določanja.

Poleg tega tvorijo intramolekularne agregate (znotraj lastne molekule), ki jim sledi intermolekularna agregacija (med različnimi molekulami) in padavinami.

Solubilizacija velikih nepolarnih molekul

Mokre kisline lahko solubilizirajo policiklične aromatične ogljikovodike, ki so strupeni in rakotvorni in so v vodi razmeroma netopni.

Ti ogljikovodiki so solubilizirani v hidrofobnem srcu psevdo-psihelov huminskih kislin.

Usposabljanje kompleksov s kovinskimi kationi

Mokre kisline delujejo s kovinskimi ioni v alkalnem mediju, kjer pozitivni kationi ali ioni delujejo z nevtralizacijo negativnih obremenitev molekule huminske kisline.

Večja kot je kationska obremenitev, večja je njegova učinkovitost oblikovanja psevdo-micelas. Kationi se nahajajo v termodinamično prednostnih mestih v strukturi.

Ta postopek ustvarja huminsko kovinsko kislinsko komplekse, ki pridobijo sferično obliko.

Ta interakcija je odvisna od kovine in izvora, molekulske mase in koncentracije vlažne kisline.

Pridobivanje

Mokre kisline lahko dobimo iz organske snovi v tleh. Vendar se strukture različnih molekul huminskih kislin razlikujejo glede na lokacijo tal, njihovo starost in podnebne razmere.

Obstajajo različni načini pridobivanja. Spodaj enega od teh.

To je tla z vodno raztopino NaOH 0,5 N (0,5 ekvivalenta na liter) pod dušikovo atmosfero 24 ur pri sobni temperaturi. Nabor je filtriran.

Lahko vam služi: kakšni so zakoni o teži kemije? (Primeri)

Alkalni ekstrakt zakisimo s HCl 2 N na pH 2 in pustimo stati 24 ur pri sobni temperaturi. Koagulirani material (huminske kisline) se loči od supernatanta s centrifugiranjem.

Prijave

- V kmetijstvu

Uporaba huminskih kislin v kmetijstvu je praktično znana od začetka kmetijske dejavnosti, ker so del humusa.

Zemlja, bogata s humusom, torej bogata s huminskimi kislinami, dobra za gojenje rastlin. Avtor: Markus Baumeler. Vir: Pixabay.

Humine kisline izboljšajo rast in prehrano rastlin. Delujejo tudi kot talni baktericidi in fungicidi, ki ščitijo rastline. Mokre kisline zavirajo fitopatogene glive in nekatere njegove funkcionalne skupine s to aktivnostjo so povezane.

Rastlina, okužena z glivico Alternaria Solani, ki se je mogoče boriti s huminskimi kislinami. Afrozilijan [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)]. Vir: Wikimedia Commons.

Prisotnost žveplov in karbonilnih skupin C = O v molekuli huminske kisline daje prednost glivistični aktivnosti. Nasprotno, visoka vsebnost kisika, aromatične skupine C-O in nekateri ogljikovi atomi, ki pripadajo sladkorjem, zavirajo glistično silo huminske kisline.

Pred kratkim (2019) je bil pri stabilizaciji huminskih kislin, prisotnih v tleh, preučevali učinek uporabe dušikovih gnojil s počasnim sproščanjem dušikovih gnojil in njihov vpliv na pridelke.

Ugotovljeno je bilo, da sečnina, pokrita z biokarbonom.

- Pri sanaciji onesnaževanja

Zaradi sposobnosti tvorjenja psevdo-medicalnih v nevtralni ali kislini.

Kovine so nekatera onesnaževala, ki jih lahko odstranijo s huminskimi kislinami.

Nekatere študije kažejo, da se učinkovitost sorpcije kovin s huminskimi kislinami v vodni raztopini ponavadi povečuje, ko pH in koncentracija huminske kisline ter z zmanjšanjem koncentracije kovin.

Ugotovljeno je bilo tudi, da kovinski ioni tekmujejo za aktivna mesta molekule huminske kisline, ki so v tem na splošno fenolne skupine -COOH in -OH.

- V farmacevtski industriji

Njegova uporabnost je bila testirana za povečanje topnosti vode hidrofobnih zdravil.

Srebrni nanodelci (AG) so bili pripravljeni pokriti s huminskimi kislinami, ki jim je uspelo ostati stabilno vsaj eno leto.

Ti srebrni nanodelci in huminska kislina, skupaj z antibakterijskimi lastnostmi slednjih, imajo velik potencial za pripravo zdravil.

Prav tako so bili testirani karbamazepinski kompleksi, antiepileptično zdravilo, s huminskimi kislinami, da bi povečali njeno topnost, in izkazalo se je, da zdravilo postane veliko bolj topno in učinkovito.

Vam lahko služi: rodio: zgodovina, lastnosti, struktura, uporabe, tveganje

Isti učinek izboljšanja topnosti in biološke uporabnosti je bil dosežen s kompleksi huminske kisline in β-karotena, predhodnikom vitamina A.

- V medicini

Mokre kisline so močni zavezniki pri zdravljenju več bolezni.

Proti nekaterim virusom

Protivirusna aktivnost huminskih kislin proti citomegalovirusu in virusu človeške imunske pomanjkljivosti HIV-1 in HIV-2 in HIV-2 in HIV-2.

Molekule huminskih kislin lahko zavirajo razmnoževanje virusa tako, da se v alkalnem mediju združijo z negativno obremenitvijo z določenimi kationskimi kraji virusa, ki so potrebni, da se virus pridruži površini celice.

Proti raku

Ugotovljeno je bilo, da mokre kisline izvajajo zdravilne lastnosti rakotvornih lezij. To se pripisuje prisotnosti kinonov v njegovi strukturi.

Struktura kinona, skupine, ki je prisotna v molekulah nekaterih huminskih kislin. Avtor: Marilú Stea.

Kinoni ustvarjajo reaktivne kisikove vrste, ki proizvajajo oksidativni stres in inducirajo apoptozo rakavih celic z fragmentacijo njihove DNK.

Proti mutagenezi

Mokre kisline so zaviralci mutageneze v celici in zunaj tega. Mutageneza je stabilna sprememba genetskega materiala celice, ki se lahko prenaša na hčerinske celice.

Ugotovljeno je bilo, da se sposobnost zaviranja mutageneze razlikuje glede na sestavo huminskih kislin in njihovo koncentracijo.

Po drugi strani imajo demutageni vpliv na mutagene snovi, kot je benzopiren (poliaromatični ogljikovodik, prisoten v nekaterih živilih), 2-nitrofluoreno (poliaromatični ogljikovodični produkt zgorevanja) in 2-aminoantracen.

Mutageni učinek benzopirena v DNK. Avtor Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Raztopina Strupture predelanega (10s) -da adukta +)-(7s, 8r, 9s, 10r) -7,8-dihidroksi-9,10-epoksi-7,8,9,10-tetrahidrobenzo [a] pyrene V DNK dupleksu. Proizveden iz pdb | 1Jdg. == licenciranje == gfdl-. Vir: Wikimedia Commons.

Mehanizem tega učinka je v adsorpciji mutagena, zato so huminske kisline z večjimi strukturami najučinkovitejše. Mutagen se adsorbira s huminsko kislino in izgubi mutageno aktivnost.

Ocenjuje se, da je to lahko pomembno za zaščito pred rakotvorbo.

- V kozmetični industriji

Zaradi svoje sposobnosti absorpcije UV in vidnih žarkov so bile predlagane huminske kisline, ki jih je treba uporabiti pri sončnih zaviralcih, kremah za boj proti koži in izdelki za nego kože.

Uporabljajo se lahko tudi kot konzervansi kozmetičnih izdelkov.

- V živilski industriji

Za svoje antioksidativne lastnosti je bila njegova uporaba predlagana kot konzervansi hrane in kot prehranska dopolnila.

Reference

1. Gomes de Melo, b.Do. et al. (2016). Huminske kisline: strukturne lastnosti in več funkcionalnosti za nov tehnološki razvoj. Znanost materialov in inženiring C 62 (2016) 967-974. Okrevano od Scientirect.com.
2. Wei, s. et al. (2018). Glivistična aktivnost multioriginskih huminskih kislin glede na njihovo kemijsko strukturo. Časopis za kmetijsko in prehransko kemijo 2018, 66, 28, 7514-7521. Okrevani iz lokalov.Acs.org.
3. Kerndorff, h. in Schnitzer, m. (1980). Sorpcija kovin na huminski kislini. Geochimica et cosmochimica acta vol 44, pp.1701-1708. Okrevano od Scientirect.com.
4. Sato, t. et al. (1987). Mehanizem demutagenega učinka huminske kisline. Mutacijske raziskave, 176 (1987) 199–204. Okrevano od Scientirect.com.
5. Cheng, m.-L. et al. (2003). Huminska kislina povzroči oksidativno poškodbo DNK, zaostalost rasti in apoptozo v primarnih fibroblastih pri ljudeh. Exp Biol Med (Maywood) 2003 AP; 228 (4): 413-23. NCBI si je opomogel.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov.
6. Li, m. et al. (2019). Organsko sekvestracijo ogljika v zemlji Humic Snjons. Časopis za kmetijsko in prehransko kemijo, 2019, 67, 11, 3106-3113. Okrevani iz lokalov.Acs.org.