Глава I. Гумусовые вещества, гуминовые кислоты и гуматы

1.1. Гумусовые вещества

Гумусовые (гуминовые) вещества (ГВ) – это сложные смеси устойчи­вых к биодеструкции высокомолекулярных темноокрашенных органи­ческих соединений природного происхождения, образующихся при раз­ложении растительных, микробных и животных остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды. ГВ представляют собой макрокомпоненту органического вещества почвенных и водных экосистем, а также твердых горючих ископаемых. ГВ – уникальные природные соедине­ния – высокомолекулярные органические компоненты почвы, торфа, бурого угля, озерного, речного и болотного ила, которые обусловливают такие их характеристики, как коричнево-черный цвет, гидрофильность, молекуляр­ную гибкость, свойства полиэлектолитов.

Гумусовые вещества являются продуктами и источниками пищевых от­ношений между микробным сообществом и высшими растениями и живот­ными, созданными природой в качестве ключевого фактора обеспечения устойчивости жизни на Земле. Они, по мнению одного из ведущих почво­ведов России Дмитрия Орлова, не случайный продукт в цепи раститель­ных и животных органических остатков, а необходимое связующее звено в эволюции живой и неживой материи, важнейший фактор устойчиво­сти жизненных процессов.

Гумусовые вещества – один из фундаментальных органических продуктов природы, который оказывает огромное влияние на поддержание и развитие жизни на нашей планете. В биосфере они выполняют разнообразные функ­ции, важнейшими из которых являются аккумулятивная, транспортная, регуляторная, протекторная и физиологическая (Дружинина С.Л., 2002).

Сложность, разнообразие и непостоянство гуминовых веществ обуслов­ливает наличие множества попыток описания их химической структуры. Насчитывается не один десяток формул, часть которых имеет характер блок-схем, и только часть более или менее реально отражает их состав и свойства (Gorin D.A.I., 1968, Гравитис Я.А., 1987, Shulten Н.-R., Schnitzer М.А., 1993). Точных описаний структурных формул гуминовых кислот не существует, а все предложенные варианты являются гипотетическими, поскольку учи­тывают только состав и некоторые их свойства, тогда как взаимное располо­жение атомов и атомных групп точно не установлено (рис. 1).

Рис.1. Структурная формула фрагмента гуминовой кислоты

Гуминовые вещества, не имея строго определенной химической струк­туры, по строению и содержанию элементов стохастичны. Они представля­ют собой уникальную стабилизированную форму органического материа­ла, непосредственно не контролируемую генетическим кодом (в отличие от всех известных биомакромолекул, синтезируемых в живом организме), а согласуемую, по-видимому, только с законами термодинамики, равнове­сием текущих отношений между живой и неживой природной материей и вероятностными условиями образования данных соединений. Некоторые авторы относят гуминовые вещества к особой форме соединений, занимаю­щих промежуточное положение между живой и неживой материей. Много­численными экспериментами установлено, что гумусовые вещества оказы­вают огромное системное влияние на рост, развитие и защитные свойства растений, микроорганизмов и животного мира.

На современном этапе гуминовые вещества считаются малоразработан­ным, но достаточно перспективным сырьем для получения разнообразных лекарственных препаратов. Уже неоспоримым является факт, что природа заложила в гуминовые кислоты механизм мощного защитного и оздоро­вительного действия на высшие живые организмы. Спектр фармакологи­ческой активности гуминовых веществ включает дезинтоксикационные и энтеросорбирующие свойства, влияние на систему крови и иммунную систему, антиоксидантное, антигипоксантное, общеметаболическое и биостимулирующее действие. Очевидно, что отмеченное разнообразие биологиче­ских эффектов сложно свести к единому механизму.

Полифункциональность гуминовых препаратов обусловлена содер­жанием в них разнообразных функциональных групп, их пространственных конфигураций, энергетическим уровнем свободных электронов, числом не­замещенных связей. Это позволяет предположить наличие сложного механизма действия, обусловленного как суммой проявлений активности элементар­ных составляющих, так и комплексного эффекта всех компонентов, каждый из которых в отдельности оказывается неэффективным.

Гуминовые вещества в результате специфической обработки, зависящей от особенностей технологического процесса, вида сырья, содержания мик­роэлементов, зольности, степени окисления и иных характеристик, могут служить источниками новых различных биологически активных соедине­ний, применяемых в медицине, ветеринарии, животноводстве, растениевод­стве, почвоведении, с различными профилактическими и терапевтическими целями. Так, например, щелочные соли гуминовых кислот (гуматы) хорошо растворимы в воде и обладают широким спектром биологической активно­сти. Источниками для получения такого рода препаратов могут являться почвы‚ торф, сапропели, бурые угли и другие вещества.