Jak huminové kyseliny ovlivňují člověka?

Stav životního prostředí je dnes alarmující. Znečištěný vzduch megaměst nás činí zranitelnými vůči virům a bakteriím, mnozí trpí nedostatkem vitamínů a nedostatkem mikroelementů. Před desítkami let byly půdy úrodnější a lidé zdravější a odolnější vůči patogenním mikroorganismům, a to vše také díky komplexu huminových kyselin – sloučenin složité struktury, které vznikají v důsledku rozkladu organické hmoty v půda. Od poloviny minulého století začalo aktivní studium těchto sloučenin a dnes se huminy používají v rostlinné výrobě, chovu zvířat a medicíně. Jaký mají dopad na člověka vám prozradíme v článku. Obsah článku:

• Povaha a struktura huminových kyselin
• Aplikace huminových látek
• Výhody huminových kyselin pro udržení lidského zdraví
• Závěr

Povaha a struktura huminových kyselin

Huminové látky v půdě byly objeveny v roce 1786, ale začaly se zkoumat až v polovině XNUMX. století. Jedná se o velkou skupinu organických sloučenin, které se účastní přirozeného cyklu uhlovodíků. Objevují se jako výsledek procesu rozkladu živočišných a rostlinných materiálů v zemi v případech, kdy z nedostatečně pochopených důvodů konečným výsledkem rozkladu organické hmoty není oxid uhličitý a voda, ale právě tyto sloučeniny. Huminy přeměňují zbytky flóry a fauny na minerály, tvoří půdní humus a slouží jako přírodní hnojivo pro rostliny.

Nemají stabilní vzorec, jejich struktura se mění v neustálé interakci s jinými organickými sloučeninami. Hlavním zdrojem huminových kyselin jsou odumřelé organické látky a nacházejí se také v živých rostlinách, mase býložravců a dalších potravinářských produktech.

Huminy jsou nasyceny dusíkem, vodíkem a uhlíkem. Obsahují také bohaté složení aminokyselin, minerálů a vitamínů, dále peptidy, mastné kyseliny a polysacharidy. Molekula huminové kyseliny je strukturována jako houba s vycházejícími paprsky, na jejichž koncích jsou fixovány užitečné látky.

Bohaté složení huminových kyselin zajišťuje jejich silný účinek na živé organismy, prospívá zejména lidskému organismu:

• bojuje proti volným radikálům a oxidačnímu stresu;
• má antivirovou aktivitu a je přírodním antibiotikem;
• snižuje zánět a urychluje hojení ran.

Existují dva typy huminů v závislosti na povaze jejich vzniku. Hnědá – tvoří se v lesích a tropech a dává půdě hnědý odstín. Černoši barví půdu do černa a vyskytují se v rašelinných bažinatých oblastech. Přes rozdíl v jejich projevech v přírodě, oba typy sloučenin prospívají všem živým organismům.

Aplikace huminových látek

Lidé se naučili syntetizovat huminové látky a využívat je v různých průmyslových odvětvích.

Pěstování rostlin. Huminové kyseliny jsou nedílnou součástí přírodních organických hnojiv, jejich účinkem je stimulace růstu plodin. Krmení rostlin takovými látkami vede k rozvoji kořenového systému, snižuje výskyt chorob, urychluje dozrávání plodů a zvyšuje produktivitu. Plody pěstované na organických hnojivech s huminovými sloučeninami se vyznačují bohatou chutí a složením bohatým na živiny.

Chov zvířat. Dobytek a drůbež, které přijímají huminy potravou, jsou odolnější vůči infekcím, jejich zdraví a hmotnost jsou větší, jejich vlna a kůže vypadají lépe. Toto přidání do stravy zvyšuje míru přežití potomků a nezpůsobuje alergie.

Zdravotnictví. Huminové kyseliny v lékárně představují doplňky stravy, které lze užívat jako doplňkovou terapii při otravách, poruchách trávicího traktu, k normalizaci metabolismu a překonání zánětlivých procesů. Huminy účinně neutralizují a odstraňují toxické látky z těla.

Kosmetologie. Masky, zábaly, krémy, gely a masti s obsahem huminových látek zlepšují stav pokožky, podporují její detoxikaci a regeneraci. Mají také analgetický a hojivý účinek a zkracují rehabilitační dobu při úrazech.

Výhody huminových kyselin pro udržení lidského zdraví

Dříve se huminové látky používaly pouze jako součást hnojiv a krmiv pro zvířata, ale pak byla prokázána jejich účinnost pro člověka. Dnes se zařazování doplňků stravy a přípravků na bázi huminů praktikuje v komplexní terapii a pro prevenci některých onemocnění.

Huminy jsou schopny udržovat chemickou homeostázu a doplňovat nedostatek živin. Mimo jiné jsou:

• Zablokujte replikaci viru. Antivirový účinek huminových kyselin na živé organismy spočívá v tom, že jsou schopny rozpoznat a zastavit virus a zabránit mu v pronikání do buněk. Tímto způsobem humini bojují s rotaviry, koronaviry, rhinoviry a chřipkou. Doplňky stravy na bázi huminových kyselin lze užívat profylakticky při sezónním nachlazení. Jako lokální terapii lze spreje s huminy použít k ošetření sliznic nosu a krku.
• Antibakteriální působení. Spočívá ve schopnosti vázat patogenní mikroorganismy a odstraňovat je z těla. Huminy obsahují přírodní antimikrobiální látky.
• Výkonný enterosorbent. Huminy působí na principu aktivního uhlí, eliminují příznaky průjmu a otravy, zabraňují vstřebávání toxických látek do krve přes střevní stěnu. Pravidelné užívání doplňků stravy s kyselinou huminovou zlepší trávení a zvýší vstřebávání živin, protože huminy se podílejí na enzymatickém metabolismu.
• Detoxikace. Huminy se podílejí na metabolismu, pomáhají ledvinám a vylučovací soustavě vázat a bezpečně odstraňovat toxiny, jedovaté látky a těžké kovy z těla.
• Aktivujte imunitní systém. Huminové sloučeniny zvyšují efektivní fungování imunitního systému. Jednou z činností huminových kyselin je podílet se na tvorbě glykoproteinů a udržovat optimální poměr T a B lymfocytů.
• Antioxidační vlastnosti. Bohaté složení huminových látek zajišťuje jejich antioxidační vlastnosti. To znamená, že bojují s oxidačním stresem způsobeným volnými radikály a prodlužují mládí buněk.
• Normalizace metabolismu. Huminové kyseliny normalizují střevní mikroflóru a tato vlastnost má pozitivní vliv na látkovou výměnu. Sloučeniny také rozpoznávají, vážou a odstraňují lipoproteiny s vysokou hustotou a cholesterol, což zabraňuje ateroskleróze.
• Udržování nervového systému. Huminy se podílejí na práci nadledvinek. Pokud se hladina kortizolu a adrenalinu v krvi zvýší, blokují přebytek stresových hormonů, to znamená, že udržují normální činnost nervové soustavy.
• Hojení a omlazení pleti. Přípravky s obsahem huminových látek účinně hojí rány a snižují rehabilitaci úrazů a pohmožděnin. V kosmetologii se huminové přísady používají ke spuštění přirozených procesů dermální obnovy.
• Antihistaminová vlastnost. Huminové sloučeniny vážou a odstraňují toxické látky a alergeny, čímž snižují závažnost a trvání alergických reakcí a podporují dlouhodobou remisi.

Výzkum huminových látek pokračuje. Četné přírodní vlastnosti těchto sloučenin jsou předmětem zájmu vědců kvůli jejich přínosu pro zemědělství a farmakologii. Další vědecké studie činí roli huminových kyselin slibnou, a to i pro lidské zdraví.

Navzdory výhodám, které huminová kyselina přináší pro lidské zdraví, je důležité si uvědomit potenciální rizika. Účinná látka může způsobit individuální nesnášenlivost a poškodit. Užívání tohoto typu doplňku by mělo být zahájeno opatrně a pouze po konzultaci s lékařem.

Závěr

Huminové látky jsou přírodní sloučeniny, produkty rozkladu organické hmoty v půdě. Mají velkou molekulovou hmotnost a komplexní a jedinečné složení. Vědecké studium huminů dokazuje jejich prospěšné vlastnosti jako výživa pro rostliny a zvířata, stejně jako široké možnosti použití ve farmaceutickém průmyslu a kosmetologii.

V lékařství se huminové látky používají k detoxikaci a pročištění organismu, k boji s deficitem minerálů a vitamínů, známé jsou i jejich imunomodulační a antivirové vlastnosti. Huminy se používají jako obecné tonikum a antimikrobiální činidlo a k řešení dermatologických problémů. Hlavním unikátním účinkem huminových látek je jejich schopnost vyhledávat, vázat a bezpečně odstraňovat toxické látky, jedy a alergeny z živých organismů.

Studium vlivu huminů ukazuje, že mohou zvířata učinit odolnějšími vůči environmentálním výzvám, zvýšit vytrvalost a zdraví. Dnes věda pokračuje ve studiu vyhlídek využití huminových kyselin v různých oblastech lidského života ve svůj prospěch a ve prospěch životního prostředí.

Pravděpodobně každého z nás nejednou napadlo, jak kdysi vznikla živá hmota z neživé hmoty. Kde je tato čára? Jaký je zásadní rozdíl? Jaké jsou podmínky pro tento přechod? Je možné je vytvořit uměle?

Ukončete režim celé obrazovky

Rozbalte na celou obrazovku

Foto: Yulia Chernova, tisková služba Fakulty chemické Moskevské státní univerzity

Ukazuje se, že možnost takového přechodu uskutečňují huminové systémy, které podporují život v celé jeho rozmanitosti. Co to je, proč je důležité je studovat a jaké nové možnosti nám to dává, říká Irina Perminová, doktorka chemických věd, profesorka, vedoucí Laboratoře přírodních huminových systémů Ústavu lékařské chemie a jemné organické syntézy Chemická fakulta Moskevské státní univerzity.

Věk složitosti

Naší hlavní oblastí zájmu je přírodní organická hmota. Pracujeme na rozhraní živého a neživého. Huminové látky jsou produktem rozkladu veškeré živé organické hmoty, na kterou se rostliny po smrti mění. Hrají velmi důležitou roli při zachování a udržování života přírody, protože dělají neživé věci vhodnými pro živé věci. Když rostliny zemřou, samy zúrodňují půdu. Systémy jako půda mohou existovat pouze díky našim huminovým systémům.

Jean-Marie Lehn, laureát Nobelovy ceny za chemii v roce 1987, poprvé definoval supramolekulární chemii. Díky bohu je stále naživu a studuje chemii složitých systémů na univerzitě ve Štrasburku (Francie). Poslouchal jsem ho v roce 2019 v Paříži, vystoupil na kongresu věnovaném 100. výročí Mezinárodní společnosti čisté a aplikované chemie (IUPAC). Úžasný myslitel, filozof a úžasný chemik. Řekl toto: „Každý ví, jaká je základní otázka biologie. Toto je původ života. Každý zná základní otázku fyziky – původ našeho Vesmíru. Jaká je základní otázka chemie?“

To je otázka, jak složitá látka vznikla. Věří, a já s ním naprosto souhlasím, že 1982. století je stoletím složité hmoty, složitých systémů. Toto je nejlepší hodina pro mou vědu, protože jsem začal pracovat na huminových látkách již v roce 40. A už XNUMX let se snažím odpovědět na otázku, co jsou to huminové systémy. Museli jsme smeknout klobouk před naší látkou a říct, že nás neustále učí. Vzhledem k tomu, že pracujeme s tak složitou látkou, zabýváme se v podstatě veškerou chemií najednou.

Víme, že nic nevíme

Co víme o huminové látce? Víme, že se jedná o složitý systém. O těchto látkách víme hodně, mnohem víc než mnozí. Pracujeme na tom, abychom jim dali chemickou definici. Chemická definice ale neexistuje. Všechny existující definice jsou fenomenologické, čistě popisné nebo operativní. Například huminové látky jsou ty, které se extrahují zásadami z půdy nebo pevných fosilních paliv (rašelina, uhlí). Víme, že pocházejí z rostlin: rostliny umírají, obsahují aromatický skelet, jsou tam sacharidové, peptidové, fenolické a další fragmenty.

Zároveň, jelikož se jedná o produkt rozkladu, vzniká obrovské množství nízkomolekulárních sloučenin, o něco menší oligomery a velmi málo zbytků biomakromolekul-prekurzorů.

Pro studium molekulárního složení huminových systémů pracujeme s hmotnostní spektrometrií s ultravysokým rozlišením, což je náš hlavní nástroj pro pochopení složitosti huminové hmoty. Jen on nám dovolil popsat humusový systém čísly, to už umíme. V jejich složení vidíme asi statisíce molekulárních složení.

Nyní zkuste sto tisíc molekulárních složení vynásobených 107 počtem izomerů – to je velikost chemického prostoru obsaženého v kapce jakékoli huminové látky, kterou extrahujeme z půdy, vody, uhlí. kolik to bude?

Chraňte živé věci

Přesně takhle funguje příroda. Jeho distribuce jsou složité. Proč takové potíže, zdá se? To je jeden z hlavních nástrojů, jak se příroda přizpůsobuje antropogenním, klimatickým a dalším vlivům. To jsou velmi tvrdé dopady. Úkolem živých je chránit se.

Vytváří si pro sebe prostředí, aby v něm mohla existovat. Živé bytosti neexistují izolovaně od prostředí, toto je jejich stanoviště. A huminové látky jsou produktem živých tvorů, které vytvářejí podmínky pro jeho přežití.

Anglicky to zní moc hezky – life sustaining functions, rusky říkáme “life support functions”. Obsahují huminové látky. Rostlinám zpřístupňují biogenní prvky, vážou například toxické kovy do nepřístupných komplexů a vytvářejí půdní strukturu – to je nanostruktura. Dodávají hrudkám půdy hydrofobnost, čímž vytvářejí vodotěsnou strukturu půdy, která se při kontaktu s vodou nedrolí.

Existuje živý organismus – jak existuje? Má procesy anabolismu, tedy syntézy organické hmoty, a katabolismu, rozkladu organické hmoty. Anabolismus a katabolismus vám zajistí metabolismus. Zároveň, když analyzujete metabolity, řeknou vám hodně: zdravé tělo, nezdravé tělo, co je nemocné. Na druhou stranu jsou to produkty, které zajišťují vaše životní funkce.

Nyní si vezmeme zeměkouli. Má pouze jeden anabolický proces akumulace primární biomasy – fotosyntézu. Veškerá energie pochází odtud. Rostliny tuto energii odebírají a produkují biomasu. Poté se biomasa rozkládá a produkuje metabolity. Jedná se o huminové látky. Jedná se o systémový metabolit. Jsou citlivé například na globální oteplování. Na lidském chování, na všem, co se děje v přírodě.

Molekulární kuchyně

Studujeme molekulární organizaci, studujeme funkce toho, jak se huminové látky v přírodě stávají markery pro různé procesy. Nejdůležitější je momentálně Arktida, protože je to klimatická kuchyně, kde dochází k velmi prudkým změnám ve všem na světě. Letos budeme obhajovat disertační práci o arktické organické hmotě. Naše Anya Khreptugova se tři roky po sobě vydala na expedice po Severní mořské cestě z Archangelska do Východosibiřského moře, přivezla vzorky a my jsme je analyzovali.

Jasně vidíme zřejmý, jasný trend změny organické hmoty z oxidované aromatické na redukovanou alifatickou ze západu na východ, protože permafrost nyní doslova proudí na východě. Organická hmota permafrostu se zásadně liší od té, která se tvoří v půdě středních zeměpisných šířek. Jedná se o mírně zvlhčenou (nerozloženou) organickou hmotu. A vidíme, že se rychle rozkládá, protože neměl čas na zpracování mikroorganismy a byl pohřben. Zároveň dochází ke kolosálnímu uvolňování metanu a oxidu uhličitého.

Máme jen velmi málo způsobů a nástrojů, jak se podívat na klimatické procesy na molekulární úrovni. Tady máme vlastně celou molekulární kuchyni přímo před očima. Pracoval jsem pět let v Ústavu globálního klimatu a ekologie a vím, jak těžké je dělat takový výzkum, propojovat molekulární vědu a makroprocesy. Obvykle pracují pouze s toky uhlíku. Ale tok uhlíku je jedna věc, kvalita uhlíku druhá. Ukazujeme, že tyto látky mohou být nejen indikátory globálního oteplování, ale také například stopovačem vodních mas.

Toto je náš velmi vážný směr. Účastníme se projektu vedeného členem korespondentem Ruské akademie věd Igorem Semiletovem. Jde o megagrant, který obdržel Tichomoský oceánologický institut pobočky Dálného východu Ruské akademie věd. My tam poskytujeme molekulární chemii, oni dělají zbytek.

Přírodní nárazník

Studujeme také interakci huminových látek s různými druhy ekotoxických látek: těžkými kovy, pesticidy, polyaromatickými uhlovodíky. Ukázali jsme, že tyto interakce vedou ke snížení toxicity. Naše látky fungují jako přirozený nárazník, který nám umožňuje chránit živé organismy před náhlým únikem nebo náhlými změnami životních podmínek.

Dalším úkolem je využít vlastnosti snižování toxicity k vytvoření sanačních technologií. Zvláštní pozornost věnujeme interakci huminových látek a minerálních složek půdy. Jedná se především o hliněné komponenty. Jíl je v podstatě přírodní nanomateriál, menší než 0,2 mikronu. A spolu s huminovými látkami vytváří jedinečné útvary.

Stejný druh designu je implementován, když se oceán čistí od ropných uhlovodíků. Když se vyplaví na břeh, je tam film. Pak přichází vlna lámání, vše je emulgováno a rozbito. Poté jsou kapky obaleny jílovými částicemi modifikovanými organickou hmotou. Výsledkem je tzv. Pickering emulze. Pouze půda je reverzní emulzí (voda ve vzduchu), ale zde je to přímá emulze (olej ve vodě). Kapky oleje stabilizované jílovými částicemi získávají negativní vztlak a začínají klesat ke dnu. Celá tato jílová složka je dokonale osídlena mikroorganismy a kapka oleje je sežrána. Takhle funguje příroda.

Jarní úklid

A naším hlavním směrem je adaptivní chemie. Chceme vytvářet materiály a technologie, které jsou založeny na přírodních procesech. Nejedná se o „zelenou“ chemii, kterou vytvořili chemici a chemičtí technologové k získávání tradičních chemikálií pomocí nových, bezpečných metod. Ekoadaptivní chemie vytváří nové přírodě podobné látky a procesy. Hlavními oblastmi použití těchto látek a procesů jsou ekologie, lékařství a zemědělství.

Máme mnoho patentů, které popisují aplikační možnosti. Ještě více nápadů. Implementovaných technologií ale není tolik, kolik bychom si přáli. Zavedli jsme technologii pro in situ mytí zemin kontaminovaných motorovou naftou.

Naše technologie je reakcí na katastrofu v Norilsku v roce 2020, kdy uniklo 20 tisíc tun nafty. Byl jsem členem meziresortní komise k této nehodě a pozoroval jsem na vlastní oči, co se děje. Navrhli jsme technologii povrchového mytí, jak odstranit film motorové nafty na břehu řeky bez uvolnění paliva ve volné formě.

Jde o toto: vezmeme naše huminové prostředky, bentonit, bezpečný emulgátor a vyrobíme Pickeringovu emulzi – na břeh naneseme naše prací prostředky, chvíli počkáme a pak vše smyjeme. Nabízeli jsme v podstatě přípravek na „jarní úklid“, aby nic nezapáchalo a vše se lesklo.

V loňském roce byl doručen závěr státního hodnocení životního prostředí, který otevírá možnosti využití technologie. Provedeny implementační testy technologie. Nyní bude moci náš vývoj v případě potřeby využít jakákoli organizace.

Pryč s rezistencí na antibiotika

Mezi naše nejdůležitější plány patří ty lékařské. V současné době pracujeme na bionanomateriálech pro hojení ran. Složení nanočástic stříbra a huminových látek má nejen hojení ran, ale také antibakteriální účinek. Tato práce je vyvíjena v rámci komplexního projektu Ruské vědecké nadace v chemii a medicíně, kde vyvíjíme kompozice v oblasti chemie.

Lékaři jsou ze Sibiřské státní lékařské univerzity (Tomsk), testují naše skladby. Nyní jsme dosáhli poslední, konečné fáze, jsme v posledním roce práce na projektu. Vojenská lékařská akademie pojmenovaná po V.V. se o tuto práci velmi zajímala a připojila se k našemu týmu. S. M. Kirov. V tuto chvíli je nejzajímavější výsledek, kterého jsme dosáhli, obnovení citlivosti na antibiotika.

Základem antibakteriálního působení našich kompozic je stříbro. Jaká je výhoda naší metody syntézy nanočástic stříbra – nepotřebujeme žádná redukční činidla, nanočástice se tvoří samy z iontového stříbra v prostředí huminových látek.

Spolupracujeme se skupinou Mariny Zykové. Studují biologickou aktivitu našich látek, ukazují, že nemají cytotoxicitu, prooxidační vlastnosti a mohou být dobrými farmakologickými látkami.

Víme, že jedním z nejsmutnějších trendů naší doby je rezistence na antibiotika, a měli jsme představu, že kombinatorická povaha, stochasticita naší látky, by mohla narušit rozpoznání našich antibiotik bakteriemi.

Fungovalo to, ale pouze v přítomnosti stříbra. Je to systém, kombinace, která funguje. Molekulární mechanismus není pro nás zcela objasněn. Ano, vidíme, že se vodivost zvyšuje. Ale kvůli jakým molekulárním mechanismům, to zatím nevíme.

Doufáme, že projekt bude pokračovat. Letos ji musíme prodloužit a veškeré úsilí budeme věnovat překonání antibiotické rezistence pomocí různých kombinací.

Připravila Natalia Lesková

• Časopis „Kommersant Science“ č. 29 ze dne 07.12.2023. října 36, strana XNUMX