فصل الهيومات إلى أحماض الهيوميك والفولفيك إلى أجزائها ونشاطها البيولوجي

بناءً على الأبحاث، ثبت بشكل قاطع أن الوحدات الهيكلية الرئيسية لجزيء حمض الهيوميك مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط الأثير البسيطة. يمكن تحليل الأخير.

نتيجة للتحلل المائي، كما هو معتقد الآن على نطاق واسع، يتحلل جزيء حمض الهيوميك إلى العناصر الهيكلية المكونة له. تنتقل المواد من السلسلة الأليفاتية، والتي تمثل الجزء المحيطي من الحمض، والمتصلة بالنواة بواسطة روابط إيثرية بسيطة، إلى المحلول. إن نوى الأحماض الدبالية، وفقًا لغالبية الباحثين، لا تخضع للتحلل المائي وبالتالي، بعد تحريرها من السلاسل الطرفية، يجب أن تبقى في الرواسب.

وفي دراستنا، استفدنا من هذا التوفير وقمنا بعزل أجزاء فردية من الأحماض الهيوميكية وفقًا للمخطط الموضح في الشكل 1.

منهجية البحث

تم الحصول على مستحضر الهيومات الجاف ، والذي خضع بعد ذلك للتحلل المائي، من الخث. تم استخلاص الأحماض الهيوميكية والفولفيكية من الخث بالغليان مع 3% NaOH، وبعد ذلك تم ترسيبها مع 10% HCl. تم جمع هلام حمض الهيوميك على مرشح، وغسله بالماء حتى تم الحصول على اختبار الكلور السلبي، ثم تم إعادة ترسيبه، وتجفيفه عند درجة حرارة 45-60 درجة مئوية، وطحنه إلى مسحوق واستخدامه في التجارب بهذا الشكل.

تم إجراء عملية تحلل حمض الهيوميك بنفس الطريقة المعتادة للبروتينات. تم وضع عينة من الحمض وزنها 1 جرام في أنبوب اختبار مملوء بـ 10 مل من حمض الهيدروكلوريك 6N، تم غلق أنبوب الاختبار ووضعه في فرن تجفيف لمدة 6 ساعات عند درجة حرارة 125-130 درجة مئوية.

تنظيف الكسور

بعد التحلل المائي، تم استخراج منتجات الاضمحلال من الأمبولة. تم فصل أنوية حمض الهيوميك (البقايا بعد التحلل المائي) عن المحلل المائي عن طريق الترشيح. وبما أن كلا الكسرين يحتويان على كمية كبيرة من الكلور وكان من المفترض اختبارهما في تجربة وعاء، فقد كانا يتطلبان تنقية أولية. كانت طريقة التنقية مختلفة بالنسبة للكسور التي تم الحصول عليها.

الفصيل رقم 1

تم غسل البقايا بعد التحلل المائي، والتي كانت، على عكس حمض الهيوميك الأصلي، سوداء اللون تمامًا وضعيفة الذوبان في القلويات، على مرشح حتى تم الحصول على اختبار سلبي للكلور. ومن ثم تم تحضير هومات الصوديوم منه. بالنسبة لـ 100 ملغ من البقايا غير القابلة للتحلل المائي، تم أخذ 2 مل من 0.1 N NaOH. في شكل مثل هذا المركب، تم استخدام هذا الجزء في التجربة، ووفقًا لافتراضنا، تم وصف الخصائص الفسيولوجية لنواة حمض الهيوميك.

الكسور رقم 2 ورقم 3

لقد تبين أن تنقية المحلل المائي من حمض الهيدروكلوريك أكثر صعوبة. لقد قمنا باختبار طريقة معروفة في الأدبيات لتنقية المحلل المائي من الكلور عن طريق التبخر المتكرر تحت الفراغ (الكسر رقم 2). ومع ذلك، بما أن بعض الأملاح المعدنية انتقلت إلى المحلول المائي، مما أدى إلى تكوين الكلوريدات، فقد أصبح من المستحيل التخلص من الكلور تمامًا. ولذلك، تم اختبار طرق تنظيف أخرى أيضًا ووجد أنها أكثر تفضيلًا. ومنها غسيل العينة المحللة في كيس من السيلوفان ضد تيار الماء حتى تختفي عينة الكلور من ماء الغسيل. بعد عملية غسيل الكلى، بقي في الكيس محلول ملون، والذي تم استخدامه في التجربة (الجزء رقم 3)، ورواسب صغيرة، تم إزالتها. كانت الرواسب ملحوظة بشكل خاص عندما تم تحييد المحلل المائي باستخدام هيدروكسيد الصوديوم قبل عملية غسيل الكلى (الجزء رقم 3-أ).

الفصل الكروماتوغرافي

إن الطريقة الأصلية لدراسة تركيب مواد الهيومات هي فصلها الكروماتوغرافي على الكربون المنشط متبوعًا بإحلال المركبات الممتصة بمذيبات مختلفة. تم اقتراح هذه الطريقة لهذه المواد لأول مرة بواسطة فورسيث (1947)، ثم تم استخدامها بنجاح بواسطة دراجونوف وخان.

وفي وقت لاحق، ظهر عمل دروزدوفا، الذي طور طريقة لتنقية أحماض الفولفيك عن طريق التجزئة على الكربون. لقد استخدمنا هذه التقنية، مع الأخذ في الاعتبار أن تنقية أحماض الفولفيك من محلول حمضي وتنقية المحلل المائي الحمضي لديهما الكثير من القواسم المشتركة. يحتوي المحلل المائي، مثل أحماض الفولفيك، على لون برتقالي ويذوب في القلويات والأحماض. أثناء التحييد، عند نقطة انتقال اللون، يشكل الكونجوروت جزئيًا راسبًا، والذي، عند مزيد من القلوية أو الحموضة، ينتقل مرة أخرى إلى المحلول.

الكسور رقم 4 و5 و6

يتم أيضًا نقل المركبات ذات الطبيعة غير العطرية، مثل الأحماض الأمينية والسكريات الأمينية وكحولات السكر والكربوهيدرات والأحماض اليورونيكية وما إلى ذلك، إلى محلل حمض الهيوميك، والتي يلزم أيضًا اختبار نشاطها. وباستخدام طريقة فورسيث المعدلة بواسطة دروزدوفا، كان من الممكن فصل المحلل المائي إلى قسمين على الأقل ودراسة كل منهما على حدة.

وللقيام بذلك، تم تمرير المحلل المائي عبر طبقة من الكربون النشط. كان المحلول المار عبر الفحم عديم اللون ويحتوي، وفقًا لدروزدوفا، على أملاح غير عضوية وحمض الهيدروكلوريك وأحماض أمينية وقواعد نيتروجينية وكربوهيدرات بسيطة وما إلى ذلك. تم تكثيف هذا المحلول وتنقيته من الكلور تحت الفراغ قدر الإمكان ثم إدخاله في التجربة (الكسر رقم 4). تم إزالة المواد الملونة من المحلل المائي الممتص على الكربون باستخدام خليط من الأسيتون والقلويات. ثم تم تقطير الأسيتون من المحلول المذاب، وتم غسيل البقايا في كيس من السيلوفان حتى أصبحت مياه الغسيل سلبية للفينول فثالين وتم استخدامها في التجربة (الكسر رقم 5). كان لهذا الجزء لون أصفر ليموني في بيئة حمضية ولون برتقالي في بيئة قلوية. بالقياس إلى تنقية أحماض الفولفيك، يمكن الافتراض أن الجزء الممتص على الكربون يحتوي على مادة ذات طبيعة كينويدية، لأنه لم يعطي تفاعلًا إيجابيًا مع α-naphthol، كاشف ميلون وكلوريد الحديديك، ولكنه تغير لونه اعتمادًا على تفاعل الوسط وكان له رائحة حادة تشبه الكلور.

تجدر الإشارة إلى أنه لتجنب الخسائر المحتملة أثناء الامتصاص والغسيل الكلوي، تم أيضًا اختبار الجزء المحدد من المحلل المائي مباشرة في الشكل الممتص على الكربون. في هذه الحالة، بعد مرور المحلل المائي من خلاله، تم غسل الكربون النشط من الكلور وتجفيفه وسحقه واستخدامه في التجربة (الجزء رقم 6).

نتائج البحث

تمت دراسة النشاط البيولوجي للكسور التي تم الحصول عليها بالطريقة المذكورة أعلاه وحمض الهيوميك الأصلي على شكل هومات البوتاسيوم في المزارع المائية. تم استخدام الماء المقطر كعنصر تحكم.

تم إضافة 4-6 ملغ من مستحضرات حمض الهيوميك إلى وعاء سعة 0.5 لتر. وعلى نفس الأساس، تم إدخال المواد الممتصة على الكربون المنشط. يوضح الجدول رقم 1 تأثير نسب مختلفة من حمض الهيوميك على نمو جذور الشعير والقمح والطماطم.

تشير هذه البيانات إلى أن أجزاء من جزيئات حمض الهيوميك نشطة بيولوجيًا. لا يعتبر هومات البوتاسيوم المحضر من بقايا غير قابلة للتحلل المائي أقل شأنا من محلول هومات البوتاسيوم القياسي في تحفيز نمو الجذور. لذلك، من الواضح أن حمض الهيوميك يلعب دورًا رائدًا في تحفيز نمو الجذور. وفي الوقت نفسه، تلاحظ التجربة أيضًا تحفيزًا قويًا إلى حد ما بواسطة المواد التي يتم امتصاصها على الكربون بعد التحلل المائي. إذا أخذنا في الاعتبار أن هذه المواد هي مركبات بوليفينولية وكينونية، فإن التأثير الذي تم الحصول عليه في التجربة يمكن تفسيره من خلال تأثيرها المباشر على النبات.

لقد لاحظنا أيضًا أن الكربون المنشط نفسه، باعتباره مادة ماصة، يسبب أيضًا زيادة نمو الجذور. يفسر بعض الباحثين هذا التأثير بقدرة الفحم على امتصاص أيونات الهيدروجين التي يطلقها نظام الجذر، مما يؤدي إلى تعزيز عملية التنفس والتغذية المعدنية للنباتات. على سبيل المثال، يوصي P. A. Vlasyuk بإضافة الفحم البني إلى الصفوف باعتباره مادة ماصة، مما يقلل من تركيز الأملاح في منطقة الجذر ويحسن تغذية المحاصيل.

لذلك في تجربة الطماطم استخدمنا الكربون النشط الذي غسل بحمض الهيدروكلوريك القوي قبل التجربة، ثم غسل من الكلور، واستخدم جزء منه لامتصاص المحلل المائي، والجزء الآخر أدخل إلى التجربة بشكل نقي. وعند مقارنة طول نمو جذور القمح والشعير والطماطم، يتبين أن الكربون المنشط يحتوي على شوائب يمكن أن تؤدي إلى تشويه نتائج الدراسة، حيث أنها تعزز نمو الجذور. في هذه الحالة، يتبين أن المادة الممتصة على الكربون تكون نشطة بيولوجيًا أيضًا.

ومن خلال هذه التجربة يمكننا أيضًا أن نقتنع بأن حمض الهيوميك نفسه في صورة هلام مطحون ناعمًا لا يوفر أي تأثير كمادة ماصة. في الواقع، تمتلك هذه المواد الماصة خصائص مختلفة، لأنها تتمتع بقدرات امتصاص مختلفة (الجدول 2).

تظهر المقارنة بين قدرات الامتصاص للكربون وهلام حمض الهيوميك أنه إذا تم تفسير التأثير الإيجابي للكربون على نمو الجذور في تجاربنا من خلال قدرة الامتصاص، فإن هلام حمض الهيوميك سيكون فعالًا أيضًا، في حين أنه في الواقع يثبط نمو الجذور قليلاً.

فيما يلي (الجدول 3) نتائج تجربة تم فيها اختبار كسور حمض الهيوميك بعد الامتزاز من الكربون المنشط.

الاستنتاجات

ومن خلال هذه التجارب يتبين أن خليط نواتج التحلل المائي (الجزء رقم 2) أكثر نشاطا من جزء المواد التي لا يتم امتصاصها على الكربون والتي من المفترض أنها تشمل السلاسل الطرفية للأحماض الدبالية. وبالتالي، فإن النشاط البيولوجي للأحماض الهيوميكية يعتمد بشكل واضح على الجزء الذي يتم امتصاصه على الكربون والذي، وفقًا لعدد من الخصائص، له بنية بوليفينولية.

يؤدي التحييد المسبق للمحلل المائي بالقلويات قبل غسيل الكلى إلى انخفاض في التأثير المنبه، ويرجع ذلك على ما يبدو إلى حقيقة أنه نتيجة للتحييد، تنتقل المواد الفعالة إلى الرواسب، والتي يتم إزالتها بعد غسيل الكلى.