AntalVali.com

Bevezető

A huminsav alapú termékek iparszerű alkalmazása már a 20-as években elkezdődött. Jelenleg a Nemzetközi Huminsav Társaság (International Humic Substance Society) szakmai felügyelete mellett komoly kutatómunka folyik a világ szinte valamennyi országában a humuszvegyületek kémiájának és hatásmechanizmusának jobb megértése, valamint új alkalmazási területek feltárása érdekében. Számos könyv és publikáció jelent meg e támában az elmúlt évtizedek alatt.

Jelen összeállításunkkal egyrészt segítséget kívánunk nyújtani azon szakemberek számára, akik komolyabban szeretnének megismerkedni ezen izgalmas területtel, másrész emléket kivánunk állítani azon kutatóknak akik úttörő munkája révén a huminsavak ipari felhasználása ma egyre nő, és a jövőben a gyógyászat, a kozmetikai ipar és a környezet védelmének egyik fontos természetes alapanyagává válthatnak. Ezen kutatómunkában a Magyar kutatók úttörő szerepet játszottak.

Külön szeretnék tisztelegni Dr. Jurcsik István munkássága előtt, aki a huminsavak élettani hatásainak kutatásában elévülhetetlen érdemeket szerzett.

Tartalom:

• A huminsavakról
  • Huminsavak a természetben
  • Humifikáció
  • Szénképződés
  • Huminsavak előfordulása
    • Talaj
    • Természetes vizek
    • Szerves trágyák
    • Komposztok
    • Szennyvíziszapok
    • Szapropélek
    • Tőzegek
    • Lignit
    • Barnaszén
  • A huminsavak szerkezete
  • A huminsavak kémiai-biológiai reakciói
    • Vízoldhatóság
    • Biológiai aktivitás
    • Reakciók szerves és szervetlen molekulákkal
    • Komplex- és kelátképző, valamint ioncserélő képesség
    • Antivirális hatás
  • Nevezéktan
• Az immunrendszer problémáiról
• A savasodásról
• A vízről

---

A huminsavakról

Huminsavak a természetben

A humuszanyagok a Földi élet biológiai-kémiai-geológiai bomlástermékei. A Földön található szerves anyag (biomassza) legnagyobb részét a humuszanyagok képezik. A Földi élet egyik legjelentősebb sajátsága, hogy az élő anyag reprodukcióját döntően az élő anyag szilárd bomlástermékei teszik lehetővé. A humusz (talaj-tőzeg-szén) a szárazföldi élet legfontosabb szilárd bomlásterméke, így ez képezi a kontinentális biomassza sokszorosításának legfontosabb közegét.

A mezőgazdasági és gyógyászati gyakorlatban a humuszhordozóknak (tőzeg-leonardite) tulajdonított pozitív hatások hordozói a huminsavak, melyek a kémiai értelemben jól definiálható vegyületcsoportot képeznek, és a szerves anyag bomlásának közbenső termékei.

A Földi biomassza bomlási folyamata két fázisra különíthető el, az un. humifikációra és szénképződésre. A humifikáció során képződnek az un. recens huminanyagok, míg a szénképződés során a fosszilis huminanyagok.

A huminsavak képződésének kiindulási anyagai az elhalt fás növényi részek, melyek kémiai-biológiai oxidációs-redukciós folyamatok során keletkeznek.

Humifikáció

A szervesanyag bomlásának első fázisában aerob majd anaerob biokémiai oxidáció játszódik le. Ebben a dinamikus egyensúlyi folyamatban képződnek a huminsavak alap építőkövei, melyek kiinduló anyagai a nehezen lebomló vegyületek - lignin, tannin, flavonoidok, glycozidok stb. - és ezek származékai. A növényi anyag többi része - proteinek, cellulóz, szénhidrátok - NH3, CO2, H2S, CH4, H2O stb formában eltávozik a biomasszából, illetve egyes származékai a huminsavakhoz kapcsolódva részeivé válnak a humusznak.

A viaszok és gyanták, mint le nem bomló vegyületek alkotják a bitumen anyagok nagy részét. A humifikáció későbbi fázisában a hidroxi-aromás molekulák oxikinon-karboxil csoportokkal gazdagodnak, majd polimerizációs-micelaképződési folyamatokon mennek át.

A humifikáció során tehát a növényi anyagokat alkotó molekulák bomlási folyamatokon mennek keresztül, melynek során a huminsavak alap építőkövei képződnek, ezekből épülnek fel a huminsavak.

Szénképződés

Amikor a bomló szerves anyagot szervetlen ásványi, talaj rétegek borítják be, akkor kezdődik a szénképződés folyamata, melynek során a korábbi oxidatív környezet reduktívvá alakul, megnő a hőmérséklet és nyomás. Ebben a folyamatban a biológiai folyamatok gyakorlatilag megszűnnek, és a jellemző kémiai reakciók a vízkilépés, dekarboxileződés és hidrogén elvonás. A szerves anyag relatív széntartalma növekszik, a molekulákat összekötő aromás C-O-C kötések aromás C-C (antracén) kötésekké alakulnak.

A biomassza bomlása során a vegyületek relatív széntartalma a következők szerint alakul:

• Élő fa: 50%
• Tőzeg: 55-60%
• Lignit: 65-70%
• Feketeszén: 80-90%
• Antracit: 80-98%
• Gyémánt: 100%

A szénképződési folyamat kivételes geológiai körülmények között lelassulhat, visszafordulhat azáltal, hogy levegő és víz kerül a rétegek közé, illetve a réteg a felszínre kerül. Az így képződött szeneket nevezik természetesen oxidált-szeneknek, ásványtani nevükön leonardite-nak (Leonard professzor után). A leonardite ásványok min. 70% huminsavat tartalmaznak!

Meg kell jegyezni, hogy a világon csak néhány ilyen lelőhely létezik. Világviszonylatban is az egyik legjobb minőségű nyersanyag Magyarországon található.

Huminsavak előfordulása

A természetben számos helyen találhatók huminsavakat tartalmazó szerves lerakódások.

• Talaj: Közismert, folytonosan megújuló humuszforrás. A talajok felső 20-30 cm rétegének huminsav tartalma 1-5 %.

• Természetes vizek: A természetes vizek sárgás, barnás színe nagyrészt az oldott ill. kolloid állapotban jelenlévő humuszanyagoknak köszönhető. A gyógyiszapok is részben humifikálódott tőzegek ill. sapropél anyagok.

• Szerves trágyák: A modern állattartási technológiák a szerves trágyákat alkalmatlanná tették közvetlen trágyázásra. Huminsav tartalmuk 5-15 %.

• Komposztok: A humusz termelés népszerű formája. A bio-humusz és humusz nevek alkalmazása megtévesztő, mert huminsav tartalmuk alig haladja meg egy jó minőségű talajét.

• Szennyvíziszapok: A különböző szennyviztisztitási eljárások mellékterméke, nem humifikálódott szerves és szervetlen anyagok keveréke. Huminsavat gyakorlatilag nem tartalmaznak.

• Szapropélek: Tavak és folyók alján felhalmozódó szerves anyag, mely planktonok, algák és növényi maradványok bomlásterméke. Huminsav tartalmuk 10-20 %.

• Tőzegek: A természetes humifikáció első lépése. Huminsav tartalmuk 10-40 %. Mint alapanyag, jelentősége elsősorban balneológiai, gyógyászati alkalmazásokban van - gyógyászati hatásuk nagyrészt huminsav tartalmuknak köszönhető.

• Lignit: A természetes szénülési folyamatban a lignitek huminsav tartalma 10-40 %. A kivételes körülmények között képződött oxidált lignitek, barnaszenek (leonardite) huminsav tartalma 50-70% is lehet!

• Barnaszén: A természetes huminsavak a barnaszenekben már kezdenek elbomlani. Idősebb korú barnaszenekben már gyakorlatilag nincs huminsav. A fekete szenekben pedig már egyáltalán nem található huminsav.

A huminsavak szerkezete

A természetes humifikációs-szénképződési folyamatban a huminsavak különböző kémiai bológiai környezetben találhatók (fémek, bitumen anyagok, proteinek, szénhidrátok stb), ugyanakkor fontos kihangsúlyozni, hogy ezektől függetlenül léteznek kémiailag tiszta állapotban kivonható huminsav molekulák, melyek szerkezete gyakorlatilag azonos, függetlenül az alapanyagtól amiből előállították.

A szorosabb értelemben vett huminanyagok (fulvosav, huminsav, humin) gyakorlatilag ugyanazon építőkövek polimerizált-micella alakja. A különbség köztük tehát a molekulasúlyuk és ebből adódóan bizonyos biológiai-kémiai reakcióik. Köztük az átmenet folyamatos, tehát élesen nem választhatóak el.

A huminsavak kémiai értelemben poli-hidroxi-karbonsavak quinon és szemi-quinon csoportokkal.

Az irodalomban található számos félreértés és nézeteltérés oka legtöbbször éppen az, hogy a huminsav, amit analizálnak, tartalmaz számos zavaró nem huminanyagot is.
A huminsavak szerkezeti modellje alapján sikeresen magyarázhatóak a kémiai, biológiai reakciók és az analitikai mérések eredményei.

A huminsavak kémiai-biológiai reakciói

• Vízoldhatóság: A huminanyagok közül csak a fulvosav vízoldható. Minél nagyobb a molekula, annál nehezebben oldódik vízben. Ennek egyik oka, hogy a molekulaméret növekedésével fajlagosan csökken az akti hidrofil csoportok száma, másik oka pedig a molekulában található lakton gyűrű, amely semleges-savas közegben záródik. Ugyanakkor lúgos közegben ezen gyűrű felnyílik, miáltal megnő a hidrofil (COOH, OH) csoportok száma. Ez okozza a jól ismert lúgoldhatóságát a huminsavaknak. A huminsavak több vegyértékű fémekkel alkotott komplexei a fenti okok miatt szintén nem vízoldhatóak.

• Biológiai aktivitás: A huminsavak biológiai aktivitása régóta ismert tény. Ezen hatás magyarázatát a modellel összhangban az alábbi tényeken keresztül érthetjük meg.
  
  A huminsavak elektron és aktív-oxigén transzfer molekulaként viselkednek biológiai rendszerekben. Ezen képességük lehetővé teszi, hogy mint katalizátorok részt vegyenek a sejtlégzési folyamatokban, hasonlóan a FAD és NADH koenzimekhez.
  
  SUBSTRATE NADH FADH2 H2O
  
  PRODUCT NAD+ FAD O2
  
  A huminsavak elektron transzfer tulajdonsága a quinon-szemiquinon szerkezetnek, valamint a delokalizált elektron szerkezetnek köszönhető.
  
  Ezen mechanizmus bizonyítása nem lehet célja e rövid leírásnak, de számos biológiai és kémiai teszt bizonyította ezen feltevések helyességét.
  
  Ezen biostimulátor hatásnak a következő kiemelendő következményei vannak:
  
  a, A huminsavak, mint katalizátorok felgyorsítják a sejtlégzési folyamatot és ezáltal indirekt módon a citrátkör energiatermelését. Ennek hatásaként több energia válik szabaddá a sejtekben, ami nem specifikus hatás, mint a hormonoké.
  
  b, Ebben a folyamatban a meghatározó kémiai paraméter a szabad elektron (vagy spin) koncentráció és nem a molekulaméret vagy az összsavasság.
  
  c, A huminsavaknak mindig van egy optimális koncentrációjuk, ahol a legnagyobb ez a hatás. A különböző élő szervezetekben ez az optimum különböző lehet de minden esetben megfigyelhető, amiből az következik, hogy a túladagolás nem eredményez jobb hatást.

• Reakciók szerves és szervetlen molekulákkal: A huminsavak kémiai szerkezete lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag a biológiai rendszerekben előforduló valamennyi vegyülettípussal valamilyen reakcióba lépjen.

a, A szervetlen kationok ionos, komplex, kelát és poláris adszorpciós kötésekkel kapcsolódhatnak a huminsavakhoz. A fő reakciópartnerek a savas karboxil, hidroxil csoportok, de a karbonil és szemikinon csoportok is reagálhatnak.

b, A szervetlen anionok közvetlenül gyakorlatilag nem tudnak kötődni a huminsavakhoz, de bizonyos körülmények között (fém-hidak) jó hatásfokkal lehet kötéseket kialakítani.

c, A szerves vegyületek reakciói a molekula szerkezettől függenek (aromás, alifás, ionos). Számos kísérletre alapozva kijelenthető, hogy gyakorlatilag majdnem minden esetben megtalálható a módja annak, hogy a legkülönbözőbb molekulaszerkezetekkel kölcsönhatást lehessen létrehozni (xenobiotikumok, proteinek, enzimek, toxinok, vírusok).

• Komplex- és kelátképző, valamint ioncserélő képesség: A huminsavak kémiai értelemben poli-hidroxi-karbonsavak kinon csoportokkal és micella szerkezettel. A molekulában lévő savas jellegű karboxil és aromás hidroxil csoportok képesek mind kelát, mind komplex kötéseket létrehozni több vegyértékű fémekkel. A teljes savas csoportok száma 6-8 meqv/g. A huminsavak tehát természetes ioncserélőként viselkednek. A huminsavak természetben betöltött különleges szerepét példázza azon két tulajdonságuk is, hogy az élő szervezetek számára fontos tápanyagokkal olyan közepesen erős kötéseket képeznek, melyekből a tápanyagot fel tudják venni. Ugyanakkor a toxikus fémekkel olyan erős komplexet létesítenek, melyet az élő szervezet nem tud megbontani, vagyis inaktiválja azokat.

• Antivirális hatás: A huminsavak antivirális hatása elsősorban a humán gyógyászat terén régóta ismert és régóta kutatott terület. Számos vírusfajtáról bizonyosodott be, hogy a huminsavak direkt virusgátló hatást fejtenek ki rájuk. A kutatók véleménye szerint a huminsavak háromféle módon is kifejtik antivirális hatásukat:
  
  a, egyrészt direkt módon, a vírusok fehérjeburkán megkötődve meggátolják azok adszorpcióját a szöveteken, igy a vírus-huminsav komplex bekerül a keringési rendszerbe, ahol az immunrendszer védekező mechanizmusai inaktiválják a vírust.
  
  b, másrészt indirekt módon a sejtek energiatermelésének gyorsításával erősitik az immunrendszert, ezáltal a szervezet hatékonyabban tudja felvenni a harcot velük szemben.
  
  c, harmadrészt szintén indirekt módon a szervezet méregtelenítésével jelentős energiákat szabadítanak fel, amit a szervezet a vírusok elleni védekezésre fordíthat.

Nevezéktan

A szerves anyagok humifikációjával, szénülésével kapcsolatban kialakult kifejezések és definíciók nem egyértelműek, és számos félreértésre adnak okot. A Nemzetközi Huminsav Társaság ajánlása alapján adjuk közre az alábbi definíciókat:

• Biomassza: Az élő anyag (állati és növényi) szervesanyag tartalma

• Humusz: Az elhalt és humifikálódásnak indult, elsősorban növényi eredetű szerves anyag

• Huminanyagok: Humifikálódott növényi anyag, amelybe nem értendők bele a bitumen anyagok és a még nem humifikálódott szerves anyagok.

• Huminsavak: A humifikálódott növényi anyag lúgokban oldódó része.

• Huminsav: A humifikálódott növényi anyag lúgokban oldódó, de savakban nem oldódó része.

• Humátok: A huminsav sói (pl. Fe-humát)

• Fulvosav: A humifikálódott növényi anyag lúgokban is és savakban is oldódó része.

• Fulvátok: A fulvosav sói (pl Fe-fulvát)

• Humin: A huminanyagok már lúgokban sem oldható huminsav óriásmolekulái.

• Humifikációs index: Olyan kémiai analízissel megállapítható arányszám, amely megmondja, hogy az adott szerves anyag hányad része humifikálódott teljesen, azaz alakult át huminsavakká. Az egyes országokban már létező humifikációs törvény ez alapján engedélyezi a különböző szerves anyagok forgalmazását.

Az immunrendszer problémáiról

Még várjuk az anyagot a gyártó/forgalmazótól

A savasodásról

Még várjuk az anyagot a gyártó/forgalmazótól

A vízről

Még várjuk az anyagot a gyártó/forgalmazótól