Ácido húmico: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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Ácido húmico é o nome genérico de uma família de compostos orgânicos que fazem parte das substâncias húmicas. Eles têm vários grupos funcionais, incluindo carboxílicos, fenólicos, anéis semelhantes a açúcar, quinonas e derivados de aminoácidos.

As substâncias húmicas, das quais fazem parte os ácidos húmicos, distribuem-se nos solos, águas naturais e sedimentos, pois são o resultado da decomposição de resíduos vegetais, animais e naturais.

Os ácidos húmicos fazem parte do húmus e têm a capacidade de melhorar o crescimento e a nutrição das plantas, pois permitem que os nutrientes sejam retidos por mais tempo no solo para que fiquem disponíveis às plantas.

São compostos anfifílicos, ou seja, possuem partes que se relacionam com a água e partes que a rejeitam, todas dentro da mesma molécula.

Devido aos seus grupos –OH e –COOH, eles podem formar complexos com íons metálicos ou cátions.

Graças às suas cadeias de hidrocarbonetos ou porções aromáticas, eles podem se solubilizar e bloquear em si moléculas aromáticas policíclicas que são tóxicas. Além disso, eles têm uso potencial na medicina do câncer e na preparação de produtos farmacêuticos mais eficazes.

Estrutura

Os ácidos húmicos contêm diferentes grupos funcionais cujas quantidades dependem da origem geográfica do ácido húmico, da idade, das condições ambientais e biológicas e do clima em que a molécula foi produzida. Por isso, sua caracterização precisa se tornou difícil.

Seus principais grupos funcionais são fenólicos, carboxílicos, enólicos, quinona, éter, açúcares e peptídeos.

Os grupos funcionais que lhe conferem características principais são os grupos fenólicos, carboxílicos e quinona.

A grande estrutura de um ácido húmico é composta por porções hidrofílicas formadas por grupos -OH e porções hidrofóbicas que consistem em cadeias alifáticas e anéis aromáticos.

Nomenclatura

- Ácidos húmicos.

- HA ou HAs (acrônimo do inglês Ácidos húmicos).

Propriedades

Estado físico

Sólidos amorfos.

Peso molecular

Seus pesos moleculares variam de 2,0 a 1300 kDa.

Um Da ou Dalton vale 1,66 x 10^-24 gramas.

Solubilidade

Os ácidos húmicos são a fração das substâncias húmicas solúveis em meio aquoso alcalino. Eles são parcialmente solúveis em água. Insolúvel em meio ácido.

Sua dissolução em água é complexa porque os ácidos húmicos não são um componente individual, mas uma mistura de componentes, onde apenas alguns deles são solúveis em água.

Sua solubilidade pode variar dependendo de sua composição, do pH e da força iônica do solvente.

Propriedades químicas e biológicas

As moléculas de ácido húmico geralmente têm uma parte hidrofílica ou semelhante à água e uma parte hidrofóbica, que rejeita a água. É por isso que se diz que são anfifílicos.

Devido à sua natureza anfifílica, os ácidos húmicos formam, em meio neutro ou ácido, estruturas semelhantes às das micelas, denominadas pseudo-micelas.

Eles são ácidos fracos, que são causados por grupos fenólicos e carboxílicos.

Os grupos do tipo quinonas são responsáveis pela formação de espécies reativas de oxigênio, pois são reduzidas a semiquinonas e depois a hidroquinonas, que são muito estáveis.

A presença de grupos fenólicos e carboxílicos nas moléculas de ácido húmico confere-lhes a capacidade de melhorar o crescimento e a nutrição das plantas. Esses grupos também podem promover a complexação com metais pesados. E também explicam sua atividade antiviral e antiinflamatória.

Por outro lado, a presença dos grupos quinona, fenol e carboxílico está relacionada às suas capacidades antioxidante, fungicida, bactericida e antimutagênica ou demutagênica.

Comportamento em meio aquoso de acordo com o pH

Em meio alcalino, os grupos carboxílico e fenólico sofrem a perda de prótons H⁺, o que deixa a molécula carregada negativamente em cada um desses grupos.

Devido a isso, as cargas negativas são repelidas e a molécula se estica.

À medida que o pH diminui, os grupos fenólicos e carboxílicos são novamente protonados e os efeitos repulsivos cessam, fazendo com que a molécula adote uma estrutura compacta, semelhante à das micelas.

Neste caso, as porções hidrofóbicas são tentadas localizar-se dentro da molécula e as porções hidrofílicas estão em contato com o meio aquoso. Essas estruturas são chamadas de pseudo-micelas.

Devido a esse comportamento, afirma-se que os ácidos húmicos possuem características de detergência.

Além disso, eles formam agregados intramoleculares (dentro de sua própria molécula), seguidos por agregação intermolecular (entre moléculas diferentes) e precipitação.

Solubilização de grandes moléculas não polares

Os ácidos húmicos podem solubilizar hidrocarbonetos aromáticos policíclicos que são tóxicos e cancerígenos e são relativamente insolúveis em água.

Esses hidrocarbonetos são solubilizados no coração hidrofóbico das pseudo-micelas dos ácidos húmicos.

Formação complexa com cátions metálicos

Os ácidos húmicos interagem com os íons metálicos em um ambiente alcalino onde os cátions ou íons positivos atuam para neutralizar as cargas negativas da molécula do ácido húmico.

Quanto maior a carga do cátion, maior sua eficácia na formação de pseudo-micelas. Os cátions estão localizados em locais termodinamicamente preferidos na estrutura.

Esse processo gera complexos de ácido húmico-metal que adquirem forma esférica.

Essa interação depende do metal e da origem, peso molecular e concentração do ácido húmico.

Obtendo

Os ácidos húmicos podem ser obtidos a partir da matéria orgânica do solo. No entanto, as estruturas das várias moléculas de ácido húmico variam de acordo com a localização do solo, sua idade e condições climáticas.

Existem vários métodos de obtenção. Um deles é descrito abaixo.

O solo é tratado com uma solução aquosa de NaOH 0,5 N (0,5 equivalentes por litro) sob uma atmosfera de azoto durante 24 horas à temperatura ambiente. O todo é filtrado.

O extrato alcalino é acidificado com HCl 2N até pH 2 e deixado em repouso por 24 horas em temperatura ambiente. O material coagulado (ácidos húmicos) é separado do sobrenadante por centrifugação.

Formulários

- Na agricultura

O uso de ácidos húmicos na agricultura é conhecido praticamente desde o início da atividade agrícola porque fazem parte do húmus.

Os ácidos húmicos melhoram o crescimento e a nutrição das plantas. Também atuam como bactericidas e fungicidas de solo, protegendo as plantas. Os ácidos húmicos inibem fungos fitopatogênicos e alguns de seus grupos funcionais têm sido correlacionados com essa atividade.

A presença de grupos carbonila de enxofre (S) e C = O na molécula de ácido húmico favorece a atividade fungistática. Ao contrário, um alto teor de oxigênio, grupos C-O aromáticos e certos átomos de carbono pertencentes aos açúcares inibem a força fungistática do ácido húmico.

Recentemente (2019), estudou-se o efeito da aplicação de fertilizantes nitrogenados de liberação lenta na estabilização de ácidos húmicos presentes nos solos e sua influência nas lavouras.

Verificou-se que a uréia revestida com biocarbono melhora a estrutura e estabilidade dos ácidos húmicos presentes no solo, favorecendo a retenção de nitrogênio e carbono pelo solo e melhorando o rendimento das lavouras.

- Na remediação da poluição

Devido à sua capacidade de formar pseudo-micelas em meio neutro ou ácido, sua utilidade na remoção de poluentes de águas residuárias e solos tem sido explorada por muitos anos.

Os metais são um dos poluentes que podem ser removidos pelos ácidos húmicos.

Alguns estudos mostram que a eficiência de sorção de metais de ácidos húmicos em solução aquosa tende a aumentar com o aumento do pH e da concentração de ácidos húmicos e com a diminuição da concentração de metais.

Também foi determinado que os íons metálicos competem pelos sítios ativos da molécula de ácido húmico, que geralmente são os grupos fenólicos –COOH e –OH.

- Na indústria farmacêutica

Provou-se útil no aumento da solubilidade em água de drogas hidrofóbicas.

Foram preparadas nanopartículas de prata (Ag) revestidas com ácidos húmicos, que conseguiram se manter estáveis por pelo menos um ano.

Essas nanopartículas de prata e ácido húmico, aliadas às propriedades antibacterianas deste último, apresentam alto potencial para preparação de medicamentos.

Da mesma forma, complexos de carbamazepina, um medicamento antiepiléptico, com ácidos húmicos foram testados para aumentar sua solubilidade, e descobriu-se que a droga se torna muito mais solúvel e eficaz.

O mesmo efeito de melhorar a solubilidade e a biodisponibilidade foi alcançado com complexos de ácidos húmicos e β-caroteno, um precursor da vitamina A.

- Em medicina

Os ácidos húmicos são fortes aliados no tratamento de diversas doenças.

Contra alguns vírus

A atividade antiviral dos ácidos húmicos foi observada contra o citomegalovírus e os vírus da imunodeficiência humana HIV-1 e HIV-2, entre outros.

As moléculas de ácido húmico podem inibir a replicação do vírus ligando sua carga negativa em meio alcalino a certos locais catiônicos do vírus, que são necessários para que o vírus se ligue à superfície da célula.

Contra o cancer

Foi descoberto que os ácidos húmicos exercem propriedades carcinogênicas de cura de lesões. Isso é atribuído à presença de quinonas em sua estrutura.

As quinonas geram espécies reativas de oxigênio que produzem estresse oxidativo e induzem a apoptose das células cancerosas por meio da fragmentação de seu DNA.

Contra a mutagênese

Os ácidos húmicos são inibidores da mutagênese dentro e fora da célula. Mutagênese é a alteração estável do material genético de uma célula que pode ser transmitida às células-filhas.

Foi descoberto que a capacidade de inibir a mutagênese varia com a composição dos ácidos húmicos e sua concentração.

Por outro lado, exercem efeito desmutagênico sobre substâncias mutagênicas como o benzopireno (hidrocarboneto poliaromático presente em alguns alimentos), 2-nitrofluoreno (hidrocarboneto poliaromático produto da combustão) e 2-aminoantraceno.

O mecanismo desse efeito reside na adsorção do mutagênico, para o qual os ácidos húmicos com estruturas maiores são os mais eficazes. O mutagênico é adsorvido pelo ácido húmico e perde sua atividade mutagênica.

Acredita-se que isso seja importante para a proteção contra a carcinogênese.

- Na indústria cosmética

Devido à sua capacidade de absorver os raios ultravioleta e visíveis, os ácidos húmicos têm sido propostos para uso em bloqueadores solares, cremes anti-envelhecimento e produtos para a pele.

Eles também podem ser usados como conservantes em produtos cosméticos.

- Na indústria de alimentos

Devido às suas propriedades antioxidantes, seu uso tem sido sugerido como conservante de alimentos e como suplementos nutricionais.

Referências

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