AXIT HUMIC: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, SẢN XUẤT, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Axit humic là tên chung của một họ các hợp chất hữu cơ là một phần của các chất humic. Chúng có các nhóm chức khác nhau, bao gồm cacboxylic, phenol, vòng giống đường, quinon và các dẫn xuất axit amin.

Các chất humic, trong đó có axit humic, phân bố trong đất, nước tự nhiên và trầm tích, vì chúng là kết quả của sự phân hủy thực vật, động vật và chất thải tự nhiên.

Vật liệu hữu cơ sẽ biến thành các chất như axit humic. Tác giả: Pisauikan. Nguồn: Pixabay.

Axit humic là một phần của mùn và có khả năng cải thiện sự phát triển và dinh dưỡng của thực vật, vì chúng cho phép các chất dinh dưỡng được giữ lại lâu hơn trong đất để chúng có sẵn cho cây trồng.

Chúng là các hợp chất lưỡng tính, nghĩa là chúng có các phần liên quan đến nước và các phần từ chối nước, tất cả đều nằm trong cùng một phân tử.

Do có nhóm –OH và –COOH, chúng có thể tạo phức với ion hoặc cation kim loại.

Nhờ các chuỗi hydrocacbon hoặc các phần thơm, chúng có thể hòa tan và khóa lại thành các phân tử thơm đa vòng gây độc. Ngoài ra, chúng có thể được sử dụng trong y học ung thư và điều chế các dược phẩm hiệu quả hơn.

Kết cấu

Axit humic chứa các nhóm chức năng khác nhau, số lượng của chúng phụ thuộc vào nguồn gốc địa lý của axit humic, tuổi tác, điều kiện môi trường và sinh học cũng như khí hậu nơi phân tử được tạo ra. Vì lý do này, việc xác định đặc tính chính xác của nó trở nên khó khăn.

Các nhóm chức chính của nó là phenolic, cacboxylic, enolic, quinone, ete, đường và peptit.

Các nhóm chức cung cấp cho nó các đặc điểm chính của nó là phenol, cacboxylic và nhóm quinon.

Cấu trúc lớn của axit humic bao gồm các phần ưa nước được tạo thành bởi các nhóm -OH và phần kỵ nước bao gồm các chuỗi béo và vòng thơm.

Ví dụ về phân tử axit humic, trong đó có thể quan sát thấy các nhóm -OH phenol, -COOH, quinon, gốc đường và peptit (-NH). Yikrazuul. Nguồn: Wikimedia Commons.

Danh pháp

- Axit humic.

- HA hoặc HA (Axit Humic).

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất rắn vô định hình.

Trọng lượng phân tử

Trọng lượng phân tử của chúng nằm trong khoảng từ 2,0 đến 1300 kDa.

Một Da hoặc Dalton có giá trị 1,66 x 10 ^-24 gam.

Độ hòa tan

Axit humic là một phần của các chất humic hòa tan trong môi trường nước kiềm. Chúng hòa tan một phần trong nước. Không tan trong môi trường axit.

Sự hòa tan của nó trong nước rất phức tạp vì axit humic không phải là một thành phần riêng lẻ mà là một hỗn hợp của các thành phần, trong đó chỉ một số trong số chúng hòa tan trong nước.

Độ hòa tan của nó có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần của nó, độ pH và cường độ ion của dung môi.

Tính chất hóa học và sinh học

Các phân tử axit humic thường có một phần ưa nước hoặc liên quan đến nước và một phần kỵ nước, loại bỏ nước. Đó là lý do tại sao chúng được cho là amphiphilic.

Do bản chất lưỡng tính của chúng, axit humic hình thành, trong môi trường trung tính hoặc axit, cấu trúc tương tự như cấu trúc của các mixen, được gọi là giả mixen.

Chúng là những axit yếu, được tạo ra bởi các nhóm phenolic và cacboxylic.

Các nhóm loại quinone chịu trách nhiệm hình thành các loại oxy phản ứng, vì chúng được khử thành bánquinon và sau đó thành hydroquinon, rất bền.

Sự hiện diện của các nhóm phenolic và cacboxylic trong phân tử axit humic mang lại cho chúng khả năng cải thiện sự phát triển và dinh dưỡng của cây trồng. Các nhóm như vậy cũng có thể thúc đẩy sự tạo phức với kim loại nặng. Và họ cũng giải thích hoạt động kháng virus và chống viêm của nó.

Mặt khác, sự hiện diện của các nhóm quinon, phenol và cacboxylic có liên quan đến khả năng chống oxy hóa, diệt nấm, diệt khuẩn và chống suy giảm hoặc giảm béo.

Hành vi trong môi trường nước theo pH

Trong môi trường kiềm, các nhóm cacboxylic và phenolic bị mất proton H ⁺ , khiến phân tử mang điện tích âm trong mỗi nhóm này.

Do đó, các điện tích âm bị đẩy và phân tử dãn ra.

Khi độ pH giảm, các nhóm phenol và cacboxylic lại được proton hóa và tác dụng đẩy chấm dứt, khiến phân tử có cấu trúc nhỏ gọn, tương tự như cấu trúc của mixen.

Trong trường hợp này, các phần kỵ nước được cố gắng xác định vị trí bên trong phân tử và các phần kỵ nước tiếp xúc với môi trường nước. Những cấu trúc này được cho là giả mixen.

Do hành vi này, người ta nói rằng axit humic có đặc tính tẩy rửa.

Hơn nữa, chúng tạo thành các tập hợp nội phân tử (trong phân tử của chính chúng), tiếp theo là tập hợp giữa các phân tử (giữa các phân tử khác nhau) và kết tủa.

Sự hòa tan của các phân tử lớn không phân cực

Axit humic có thể hòa tan các hydrocacbon thơm đa vòng là chất độc và gây ung thư và tương đối không hòa tan trong nước.

Các hydrocacbon này được hòa tan trong lòng kỵ nước của các giả mixen của axit humic.

Tạo phức với cation kim loại

Axit humic tương tác với các ion kim loại trong môi trường kiềm, nơi các cation hoặc ion dương có tác dụng trung hòa các điện tích âm của phân tử axit humic.

Điện tích của cation càng cao thì hiệu quả của nó trong việc hình thành các giả mixen càng lớn. Các cation nằm ở các vị trí được ưu tiên về mặt nhiệt động lực học trong cấu trúc.

Quá trình này tạo ra phức axit humic-kim loại có dạng hình cầu.

Tương tác này phụ thuộc vào kim loại và nguồn gốc, trọng lượng phân tử và nồng độ của axit humic.

Thu được

Axit humic có thể được lấy từ các chất hữu cơ trong đất. Tuy nhiên, cấu trúc của các phân tử axit humic khác nhau thay đổi tùy theo vị trí của đất, tuổi của đất và điều kiện khí hậu.

Có một số phương pháp để có được. Một trong số này được mô tả dưới đây.

Đất được xử lý bằng dung dịch nước 0,5 N NaOH (0,5 đương lượng mỗi lít) trong môi trường nitơ trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng. Toàn bộ được lọc.

Dịch chiết kiềm được axit hóa bằng HCl 2N đến pH 2 và để yên trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng. Vật liệu đông tụ (axit humic) được tách khỏi phần nổi phía trên bằng cách ly tâm.

Các ứng dụng

- Trong nông nghiệp

Việc sử dụng axit humic trong nông nghiệp đã được biết đến trên thực tế ngay từ khi bắt đầu hoạt động nông nghiệp vì chúng là một phần của mùn.

Đất giàu mùn, do đó giàu axit humic, tốt cho cây phát triển. Tác giả: Markus Baumeler. Nguồn: Pixabay.

Axit humic cải thiện sự phát triển và dinh dưỡng của cây trồng. Chúng cũng hoạt động như chất diệt khuẩn và diệt nấm trong đất, bảo vệ thực vật. Axit humic ức chế nấm phytopathogenic và một số nhóm chức năng của chúng có liên quan đến hoạt động này.

Cây bị nhiễm nấm Alternaria solani có thể chống chọi với axit humic. AfroBrazilian. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sự hiện diện của các nhóm cacbonyl lưu huỳnh (S) và C = O trong phân tử axit humic có lợi cho hoạt động chống nấm. Ngược lại, hàm lượng oxy cao, nhóm CO thơm và một số nguyên tử cacbon nhất định thuộc đường sẽ ức chế lực tĩnh điện của axit humic.

Gần đây (2019), tác dụng của việc bón phân đạm tan chậm trong việc ổn định axit humic có trong đất và ảnh hưởng của chúng đối với cây trồng đã được nghiên cứu.

Người ta nhận thấy rằng urê bọc cacbon sinh học cải thiện cấu trúc và độ ổn định của axit humic có trong đất, tạo điều kiện cho việc giữ lại nitơ và cacbon trong đất và cải thiện năng suất cây trồng.

- Trong việc khắc phục ô nhiễm

Do khả năng hình thành giả mixen trong môi trường axit hoặc trung tính, tính hữu ích của nó trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải và đất đã được khám phá trong nhiều năm.

Kim loại là một trong những chất ô nhiễm có thể được loại bỏ bởi axit humic.

Một số nghiên cứu cho thấy hiệu suất hấp phụ kim loại của axit humic trong dung dịch nước có xu hướng tăng khi pH và nồng độ axit humic tăng và khi giảm nồng độ kim loại.

Người ta cũng xác định rằng các ion kim loại cạnh tranh cho các vị trí hoạt động của phân tử axit humic, nói chung là các nhóm –COOH và –OH phenol trong đó.

- Trong ngành dược phẩm

Nó đã được chứng minh là hữu ích trong việc tăng khả năng hòa tan trong nước của các loại thuốc kỵ nước.

Các hạt nano bạc (Ag) được phủ bằng axit humic đã được điều chế, có thể duy trì ổn định trong ít nhất một năm.

Các hạt nano bạc và axit humic này, cùng với các đặc tính kháng khuẩn của chất sau, có tiềm năng cao trong việc điều chế thuốc.

Tương tự như vậy, phức hợp của carbamazepine, một loại thuốc chống động kinh, với axit humic đã được thử để tăng khả năng hòa tan của nó, và kết quả là thuốc trở nên dễ hòa tan và hiệu quả hơn nhiều.

Tác dụng tương tự trong việc cải thiện độ hòa tan và sinh khả dụng cũng đạt được với phức hợp của axit humic và β-caroten, một tiền chất của vitamin A.

- Trong y học

Axit humic là đồng minh mạnh mẽ trong việc điều trị các bệnh khác nhau.

Chống lại một số vi rút

Hoạt động kháng vi-rút của axit humic đã được quan sát thấy chống lại vi-rút cytomegalovirus và vi-rút suy giảm miễn dịch ở người HIV-1 và HIV-2, trong số những vi-rút khác.

Các phân tử axit humic có thể ức chế sự nhân lên của vi rút bằng cách liên kết điện tích âm của chúng trong môi trường kiềm với một số vị trí cation trên vi rút, những vị trí này cần thiết để vi rút liên kết với bề mặt tế bào.

Chống ung thư

Axit humic đã được phát hiện có tác dụng chữa lành các tổn thương gây ung thư. Điều này được cho là do sự hiện diện của quinon trong cấu trúc của nó.

Cấu trúc của quinone, một nhóm có trong phân tử của một số axit humic. Tác giả: Marilú Stea.

Quinones tạo ra các loại oxy phản ứng tạo ra stress oxy hóa và gây ra quá trình chết rụng của tế bào ung thư thông qua sự phân mảnh DNA của chúng.

Chống lại sự đột biến

Axit humic là chất ức chế gây đột biến bên trong và bên ngoài tế bào. Gây đột biến là sự biến đổi ổn định vật chất di truyền của tế bào để có thể truyền cho tế bào con.

Khả năng ức chế sự đột biến được phát hiện là thay đổi theo thành phần của axit humic và nồng độ của chúng.

Mặt khác, chúng có tác dụng khử mặn đối với các chất gây đột biến như benzopyrene (hydrocacbon đa thơm có trong một số thực phẩm), 2-nitrofluorene (sản phẩm hydrocacbon đa thơm của quá trình đốt cháy) và 2-aminoanthracene.

Tác dụng gây đột biến của benzopyrene đối với DNA. Tác giả Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Cấu trúc giải pháp của một sản phẩm cộng mở (10S) -dA của +) - (7S, 8R, 9S, 10R) -7,8-dihydroxy-9,10-epoxy-7,8 , 9,10-tetrahydrobenzopyrene trong một DNA kép. Được sản xuất từ ​​{{PDB-1JDG}}. == Cấp phép == {{GFDL-. Nguồn: Wikimedia Commons.

Cơ chế của hiệu ứng này nằm trong sự hấp phụ của chất gây đột biến, trong đó axit humic có cấu trúc lớn hơn là hiệu quả nhất. Chất gây đột biến bị hấp thụ bởi axit humic và mất hoạt tính gây đột biến.

Người ta tin rằng điều này có thể quan trọng để bảo vệ chống lại chất sinh ung thư.

- Trong ngành mỹ phẩm

Do khả năng hấp thụ tia UV và tia nhìn thấy được, axit humic đã được đề xuất sử dụng trong kem chống nắng, kem chống lão hóa và các sản phẩm chăm sóc da.

Chúng cũng có thể được sử dụng làm chất bảo quản trong các sản phẩm mỹ phẩm.

- Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Do đặc tính chống oxy hóa của nó, việc sử dụng nó làm chất bảo quản thực phẩm và làm chất bổ sung dinh dưỡng đã được đề xuất.

Người giới thiệu

1. Gomes de Melo, BA và cộng sự. (2016). Axit humic: Đặc tính cấu trúc và nhiều chức năng cho những phát triển công nghệ mới. Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu C 62 (2016) 967-974. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
2. Wei, S. và cộng sự. (2018). Hoạt động tĩnh điện của các axit Humic Multiorigin liên quan đến cấu trúc hóa học của chúng. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm 2018, 66, 28, 7514-7521. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
3. Kerndorff, H. và Schnitzer, M. (1980). Hấp thụ kim loại trên axit humic. Geochimica và Cosmochimica Acta Vol 44, trang 1701-1708. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
4. Sato, T. và cộng sự. (Năm 1987). Cơ chế tác dụng khử mặn của axit humic. Nghiên cứu đột biến, 176 (1987) 199-204. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
5. Cheng, M.-L. et al. (2003). Axit Humic gây ra tổn thương DNA oxy hóa, chậm phát triển và quá trình chết trong nguyên bào sợi sơ cấp của con người. Exp Biol Med (Maywood) tháng 4 năm 2003; 228 (4): 413-23. Đã khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
6. Li, M. và cộng sự. (2019). Sự hấp thụ cacbon hữu cơ trong các chất mùn của đất khi bị ảnh hưởng bởi việc bón các loại phân đạm khác nhau trong hệ thống canh tác luân canh rau. Tạp chí Hóa học Nông nghiệp và Thực phẩm, 2019, 67, 11, 3106-3113. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.