Acido umico è il nome generico di una famiglia di composti organici che fanno parte di sostanze umiche. Hanno vari gruppi funzionali, inclusi carbossilici, fenolici, anelli simili allo zucchero, chinoni e derivati degli amminoacidi..
Le sostanze umiche, di cui fanno parte gli acidi umici, si distribuiscono nei suoli, nelle acque naturali e nei sedimenti, in quanto sono il risultato della decomposizione di residui vegetali, animali e naturali.
Gli acidi umici fanno parte dell'humus e hanno la capacità di migliorare la crescita e la nutrizione delle piante, poiché consentono di trattenere i nutrienti più a lungo nel terreno in modo che siano disponibili per le piante.
Sono composti anfifilici, cioè hanno parti che sono legate all'acqua e parti che rifiutano l'acqua, tutte all'interno della stessa molecola.
A causa dei loro gruppi -OH e -COOH possono formare complessi con ioni metallici o cationi.
Grazie alle loro catene idrocarburiche o porzioni aromatiche, possono solubilizzare e bloccare in se stesse molecole aromatiche policicliche tossiche. Inoltre, hanno un potenziale utilizzo nella medicina del cancro e nella preparazione di prodotti farmaceutici più efficaci..
Indice articolo
Gli acidi umici contengono diversi gruppi funzionali le cui quantità dipendono dall'origine geografica dell'acido umico, dall'età, dalle condizioni ambientali e biologiche e dal clima in cui la molecola è stata prodotta. Per questo la sua precisa caratterizzazione è diventata difficile.
I suoi principali gruppi funzionali sono fenolico, carbossilico, enolico, chinone, etere, zuccheri e peptidi.
I gruppi funzionali che gli conferiscono le sue caratteristiche principali sono i gruppi fenolico, carbossilico e chinonico..
La grande struttura di un acido umico è costituita da porzioni idrofile costituite da gruppi -OH e da porzioni idrofobe costituite da catene alifatiche e anelli aromatici..
- Acidi umici.
- HA o HA Acidi umici).
Solidi amorfi.
Il loro peso molecolare varia da 2,0 a 1300 kDa.
Un Da o Dalton vale 1,66 x 10-24 grammi.
Gli acidi umici sono la frazione di sostanze umiche che è solubile in mezzo acquoso alcalino. Sono parzialmente solubili in acqua. Insolubile in mezzo acido.
La sua dissoluzione in acqua è complessa perché gli acidi umici non sono un singolo componente ma una miscela di componenti, di cui solo alcuni sono solubili in acqua..
La sua solubilità può variare a seconda della sua composizione, del pH e della forza ionica del solvente..
Le molecole di acido umico hanno generalmente una parte idrofila, o simile all'acqua, e una parte idrofobica, che respinge l'acqua. Ecco perché si dice che siano anfifilici.
A causa del loro carattere anfifilico, gli acidi umici formano, in un mezzo neutro o acido, strutture simili a quelle delle micelle, chiamate pseudo-micelle..
Sono acidi deboli, causati da gruppi fenolici e carbossilici.
I gruppi di tipo chinone sono responsabili della formazione di specie reattive dell'ossigeno, in quanto ridotti a semichinoni e quindi ad idrochinoni molto stabili.
La presenza di gruppi fenolici e carbossilici nelle molecole di acido umico conferisce loro la capacità di migliorare la crescita e la nutrizione delle piante. Tali gruppi possono anche favorire la formazione di complessi con metalli pesanti. E spiegano anche la sua attività antivirale e antinfiammatoria.
D'altra parte, la presenza di gruppi chinone, fenolo e carbossilico è correlata alle loro capacità antiossidanti, fungicide, battericide e antimutagene o demutagene..
In ambiente alcalino i gruppi carbossilici e fenolici subiscono la perdita dei protoni H.+, ciò che lascia la molecola caricata negativamente in ciascuno di quei gruppi.
A causa di ciò, le cariche negative vengono respinte e la molecola si allunga..
Al diminuire del pH, i gruppi fenolico e carbossilico vengono nuovamente protonati e gli effetti repulsivi cessano, facendo assumere alla molecola una struttura compatta, simile a quella delle micelle..
In questo caso, si cerca di posizionare le porzioni idrofobe all'interno della molecola e le porzioni idrofile sono a contatto con il mezzo acquoso. Si dice che queste strutture siano pseudo-micelle.
A causa di questo comportamento, si afferma che gli acidi umici hanno caratteristiche detergenti.
Inoltre, formano aggregati intramolecolari (all'interno della propria molecola), seguiti da aggregazione intermolecolare (tra diverse molecole) e precipitazione..
Gli acidi umici possono solubilizzare idrocarburi aromatici policiclici che sono tossici e cancerogeni e sono relativamente insolubili in acqua..
Questi idrocarburi sono solubilizzati nel cuore idrofobo delle pseudo-micelle degli acidi umici..
Gli acidi umici interagiscono con gli ioni metallici in un ambiente alcalino dove i cationi o gli ioni positivi agiscono per neutralizzare le cariche negative della molecola di acido umico..
Maggiore è la carica del catione, maggiore è la sua efficacia nel formare pseudo-micelle. I cationi si trovano in luoghi termodinamicamente preferiti nella struttura.
Questo processo genera complessi acido-metallo umico che acquisiscono una forma sferica..
Questa interazione dipende dal metallo e dall'origine, dal peso molecolare e dalla concentrazione dell'acido umico..
Gli acidi umici possono essere ottenuti dalla materia organica nel terreno. Tuttavia, le strutture delle varie molecole di acido umico variano a seconda della posizione del suolo, della sua età e delle condizioni climatiche..
Esistono diversi metodi per ottenerlo. Uno di questi è descritto di seguito.
Il terreno viene trattato con una soluzione acquosa di 0,5 N NaOH (0,5 equivalenti per litro) in atmosfera di azoto per 24 ore a temperatura ambiente. Il tutto viene filtrato.
L'estratto alcalino viene acidificato con HCl 2N a pH 2 e lasciato riposare per 24 ore a temperatura ambiente. Il materiale coagulato (acidi umici) viene separato dal surnatante mediante centrifugazione.
L'uso degli acidi umici in agricoltura è noto praticamente dall'inizio dell'attività agricola perché fanno parte dell'humus.
Gli acidi umici migliorano la crescita e la nutrizione delle piante. Agiscono anche come battericidi e fungicidi del suolo, proteggendo le piante. Gli acidi umici inibiscono i funghi fitopatogeni e alcuni dei loro gruppi funzionali sono stati correlati a questa attività.
La presenza di gruppi carbonilici solforati (S) e C = O nella molecola di acido umico favoriscono l'attività fungistatica. Al contrario, un alto contenuto di ossigeno, gruppi C-O aromatici e alcuni atomi di carbonio appartenenti agli zuccheri inibiscono la forza fungistatica dell'acido umico..
Recentemente (2019), è stato studiato l'effetto dell'applicazione di fertilizzanti azotati a lenta cessione sulla stabilizzazione degli acidi umici presenti nei suoli e la loro influenza sulle colture..
Si è riscontrato che l'urea rivestita in biocarbonio migliora la struttura e la stabilità degli acidi umici presenti nel suolo, favorendo la ritenzione di azoto e carbonio da parte del suolo e migliorando la resa delle colture..
Grazie alla sua capacità di formare pseudo-micelle in un mezzo neutro o acido, la sua utilità nella rimozione di inquinanti dalle acque reflue e dal suolo è stata esplorata per molti anni..
I metalli sono uno degli inquinanti che possono essere rimossi dagli acidi umici.
Alcuni studi dimostrano che l'efficienza di assorbimento del metallo degli acidi umici in soluzione acquosa tende ad aumentare con l'aumento del pH e della concentrazione di acido umico e con la diminuzione della concentrazione del metallo..
È stato anche determinato che gli ioni metallici competono per i siti attivi della molecola di acido umico, che sono generalmente i gruppi fenolici -COOH e -OH in questo.
Si è dimostrato utile per aumentare la solubilità in acqua dei farmaci idrofobici.
Sono state preparate nanoparticelle d'argento (Ag) rivestite con acidi umici, che sono riuscite a rimanere stabili per almeno un anno..
Queste nanoparticelle di argento e acido umico, insieme alle proprietà antibatteriche di quest'ultimo, hanno un alto potenziale per la preparazione di farmaci.
Allo stesso modo, sono stati testati complessi di carbamazepina, un medicinale antiepilettico, con acidi umici per aumentarne la solubilità, e si è scoperto che il farmaco diventa molto più solubile ed efficace.
Lo stesso effetto di miglioramento della solubilità e della biodisponibilità è stato ottenuto con complessi di acidi umici e β-carotene, un precursore della vitamina A.
Gli acidi umici sono forti alleati nel trattamento di varie malattie.
L'attività antivirale degli acidi umici è stata osservata contro il citomegalovirus e i virus dell'immunodeficienza umana HIV-1 e HIV-2, tra gli altri..
Le molecole di acido umico possono inibire la replicazione del virus legando la loro carica negativa in mezzo alcalino a determinati siti cationici sul virus, che sono necessari affinché il virus si leghi alla superficie cellulare..
È stato scoperto che gli acidi umici esercitano proprietà cancerogene per la guarigione delle lesioni. Ciò è attribuito alla presenza di chinoni nella sua struttura.
I chinoni generano specie reattive dell'ossigeno che producono stress ossidativo e inducono l'apoptosi delle cellule tumorali attraverso la frammentazione del loro DNA.
Gli acidi umici sono inibitori della mutagenesi all'interno e all'esterno della cellula. La mutagenesi è l'alterazione stabile del materiale genetico di una cellula che può essere trasmessa alle cellule figlie.
È stato riscontrato che la capacità di inibire la mutagenesi varia con la composizione degli acidi umici e la loro concentrazione.
D'altra parte, esercitano un effetto desmutageno su sostanze mutagene come il benzopirene (idrocarburo poliaromatico presente in alcuni alimenti), 2-nitrofluorene (prodotto idrocarburico poliaromatico di combustione) e 2-amminoantracene.
Il meccanismo di questo effetto risiede nell'adsorbimento del mutageno, motivo per cui gli acidi umici con strutture più grandi sono i più efficaci. Il mutageno è adsorbito dall'acido umico e perde la sua attività mutagena.
Si ritiene che questo sia importante per la protezione contro la cancerogenesi..
Per la loro capacità di assorbire i raggi UV e visibili, gli acidi umici sono stati proposti per l'uso in creme solari, creme antietà e prodotti per la cura della pelle..
Possono anche essere usati come conservanti nei prodotti cosmetici.
Per le sue proprietà antiossidanti è stato suggerito il suo utilizzo come conservanti alimentari e come integratori alimentari..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.