Науковий вісник НГУ

Антиоксидантні властивості буровугільних гумінових речовин

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2024

Останнє оновлення: 08 липня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1349

Authors:

І. В. Єфімова*, orcid.org/0000-0002-4374-2990, Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії імені Л. М. Литвиненка НАН України, м. Київ, Україна,  e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. В. Смирнова, orcid.org/0000-0003-4143-7535, Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії імені Л. М. Литвиненка НАН України, м. Київ, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т. Г. Шендрік, orcid.org/0000-0001-6629-6471, Інститут фізико-органічної хімії та вуглехімії імені Л. М. Литвиненка НАН України, м. Київ, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (3): 116 - 121

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-3/116

Abstract:

Гумінові речовини (ГР) належать до доволі поширеного у природі класу органічних сполук, що є складовою ґрунтів, торфу, бурого вугілля й сапропелів. Деякі властивості гуматів (солей гумінових кислот) дають змогу використовувати їх у різних галузях – рослинництві, тваринництві, при бурінні свердловин і структуруванні ґрунтів. Біологічна й хімічна активність гумінових речовин добре відома. Вона обумовлена наявністю у складі макромолекул ГР таких функціональних груп як карбоксильних, гідроксильних, карбонільних, азот- і сірковмісних. Цей факт також слугує підґрунтям для більш розширеного вивчення інших властивостей ГР, а саме антиоксидантної активності.

Мета. Поглиблення й розширення уявлень про біологічну та антиоксидантну активність буровугільних гумінової (ГК) і гіматомеланової (ГмК) кислот, визначення її природи та оцінка перспектив використання в малодосліджених процесах окиснення органічних і споживчих речовин.

Методика. У роботі використовували фотоколориметричний метод визначення антирадикальної активності (АРА) двох складових гумінових речовин вітчизняного бурого вугілля – гумінових і гіматомеланових кислот. Антиоксидантну активність (АОА) гумінових і гіматомеланових кислот із бурого вугілля визначали за допомогою газоволюмометричного методу, оцінюючи швидкість гальмування реакції на прикладі ініційованого рідинно-фазного окиснення кумолу киснем.

Результати. Встановлено, що гумінові кислоти виявляють більш виражені антиоксидантні властивості у процесах радикально-ланцюгового окислення вуглеводнів порівняно з гіматомелановими кислотами. Загальна АОА ГК становить 1,68 відносних одиниць, що майже втричі перевищує цей показник для ГмК (0,50). Натомість, експериментально доведено, що гіматомеланові кислоти мають більш виражені антирадикальні властивості, ніж гумінові кислоти. Загальна АРА ГмК – 0,90 відносних одиниць, що приблизно втричі більше аналогічної величини для ГК (0,57).

Наукова новизна. Попри те, що наразі розроблена низка методів визначення антирадикальної та антиоксидантної активності низькомолекулярних антиоксидантів і їх сумішей, методика визначення цих показників для високомолекулярних нативних сполук досі не створена. Вперше запропоновано та експериментально апробовано метод визначення антирадикальної дії гумінових речовин за допомогою стабільного радикала ДФПГ. Розроблена методика визначення антиоксидантної активності гумінової та гіматомеланової кислот у процесах окиснення вуглеводнів (на прикладі кумолу). Показана зручність і задовільна відтворюваність розроблених методик.

Практична значимість. Актуальним напрямом стабільного розвитку суспільства є розробка й застосування згідно із принципами «зеленої хімії» препаратів на основі нативних і модифікованих гумінових речовин як полімерів із регульованими окислювально-відновними властивостями (редокс-полімери). Ці речовини є основою для отримання нових лікарських препаратів, засобів захисту рослин, нових сорбентів, препаратів для рекультивації територій, забруднених радіонуклідами, важкими металами, органічними екотоксикантами, нафтопродуктами тощо.

Ключові слова: антирадикальна активність, антиоксидантна активність, інгібітори, гіматомеланові кислоти, гумінові кислоти

References.

1. Lipczynska-Kochany, E. (2018). Humic substances, their microbial interactions and effects on biological transformations of organic pollutants in water and soil. Chemosphere, 202, 420-437. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.03.104.

2. Mignone, R. A., Martin, M. V., Palazzi, V. I., de Mishima, B. L., & Martire, D. O. (2012). Modulation of Optical Properties of Dissolved Humic Substances by their Molecular Complexity. Photochem. Photobiol, 88, 792-800.  https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.2012.01135.x.

3. Trofimova, E. S., Zykova, M. V., Ligacheva, A. A., Sherstoboev, E. Y., Zhdanov, V. V., Belousov, M. V., …, & Dygai, A. M. (2016). Effects of humic acids isolated from peat of various origin on in vitro production of nitric oxide: A screening study. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 161, 687-692. https://doi.org/10.1007/s10517-017-3702-5.

4. Ivanushun, O. Ya., Yaremkevych, O. S., Semeniuk, I., Karpenko, О., Monka, N., & Lubenets, V. (2021). Antioxidant effect of humic acids on rat hepatocytes. Chemistry, technology and application of substances, 4, 64-71. https://doi.org/10.23939/ctas2021.02.064.

5. Buchko, O. M., Salyha, N. O., Svarchevska, O. Z., Maksymo­vych, I. Ia., & Senkiv, O. M. (2013). Immunological and hematological parameters of the blood of piglets under the action of humic additives. Bulletin of ONU, ser.: Biology, 18(3(32)), 73-81. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2013.3(32).45283.

6. Buron, N., Porceddu, M., Roussel, C., Begriche, K., Trak-Smay­ra, V., Gicquel, T., Fromenty, B., & Borgne-Sanchez, A. (2017). Chronic and low exposure to a pharmaceutical cocktail induces mitochondrial dysfunction in liver and hyperglycemia: Differential responses between lean and obese mice. Environmental Toxicology, 32, 1375-1389. https://doi.org/10.1002/tox.22331.

7. Verrillo, M., Cozzolino, V., Spaccini, R., & Piccolo, A. (2021). Humic substances from green compost increase bioactivity and antibacterial properties of essential oils in Basil leaves. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 8, 1-14. https://doi.org/10.1186/s40538-021-00226-7.

8. Wu, Y., Zhou, S., Ye, X., Zhao, R., & Chen, D. (2011). Oxidation and coagulation removal of humic acid using Fenton process. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 379, 151-156. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.11.057.

9. Cozzolino, V., Di Meo, V., Monda, H., Spaccini, R., & Piccolo, A. (2016). The molecular characteristics of compost afect plant growth, arbuscular mycorrhizal fungi, and soil microbial community composition. Biology and Fertility, 52, 15-29. https://doi.org/10.1007/s00374-015-1046-8.

10. Stepchenko, L. M., Dyomshyna, O., & Ushakova, H. (2021). Impact of biologically active additives of humic nature on the metabolic profile of broiler chickens. Achievements of Ukraine and the EU in ecology, biology, chemistry, geography and agricultural sciences, 262-288. https://doi.org/10.30525/978-9934-26-086-5-47.

11. Zykova, M. V., Schepetkin, I. A., Belousov, M. V., Krivoshche­kov, S. V., Logvinova, L. A., Bratishko, K. A., …, & Quinn, M. T. (2018). Physicochemical Characterization and Antioxidant Activity of Humic Acids Isolated from Peat of Various Origins. Molecules (Basel, Switzerland), 23(4), 753. https://doi.org/10.3390/molecules23040753.

12. Horst, C., Sharma, V. K., Baum, J. C., & Sohn, M. (2013). Organic matter source discrimination by humic acid characterization: Synchronous scan fluorescence spectroscopy and Ferrate (VI). Chemosphere, 90, 2013-2019. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere. 2012.10.076.

13. Schumacher, A., Vranken, T., Arts, C., & Habibovic, P. (2018). In vitro antimicrobial susceptibility testing methods: agar dilution to 3D tissue-engineered models. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases, 37, 187-208. https://doi.org/10.1007/s10096-017-3089-2.

14. Canellas, L. P., & Olivares, F. L. (2014). Physiological responses to humic substances as plant growth promoter. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 1, 1186-1196. https://doi.org/10.1186/2196-5641-1-3.

15. Shang, E., Li, Y., Niu, J., Zhou, Y., Wang, T., & Crittenden, J. C. (2017). Relative importance of humic and fulvic acid on ROS generation, dissolution, and toxicity of sulfide nanoparticles. Water Research, 124, 595-604. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.08.001.

16. Kuznetsova, T. Y., Solovyova, N. V., Solovyov, V. V., & Kostenko, V. O. (2017). Antioxidant activity of melatonin and glutathione interacting with hydroxyl and superoxide anion radicals. The Ukrainian Biochemical Journal, 89(6), 22-30. https://doi.org/10.15407/ubj89. 06.022.

17. Aeschbacher, M., Graf, C., Schwarzenbach, R. P., & Sander, M. (2012). Antioxidant properties of humic substances. Environmental Science & Technology, 46, 4916-4925. https://doi.org/10.1021/es 300039h.

18. Shadyro, O., Samovich, S., Edimecheva, I., Novitsky, R., Khru­tskin, V., Ihnatovich, L., ..., & Dubovik, B. (2021). Potential role of free-radical processes in biomolecules damage during COVID-19 and ways of their regulation. Free Radical Research, (just-accepted), 1-27. https://doi.org/10.1080/10715762.2021.1938024.

19. de Melo, B. A., Motta, F. L., & Santana, M. H. (2016). Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments. Materials science & engineering. C, Materials for biological applications, 62, 967-974. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.12.001.

20. Efimova, I. V., Smirnova, O. V., Opeida, I. A., & Vakhitova, L. N. (2020). Effect of ascorbic acid and superoxide anion on the processes of inhibition of chain-radical oxidation in an aprotic medium. Issues of Chemistry and Chemical Technology, (4), 55-59. https://doi.org/10.32434/0321-4095-2020-131-4-55-59.

• < Попередня
• Наступна >