ASAM HUMAT: STRUKTUR, SIFAT, PRODUKSI, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

Asam humat adalah nama generik dari suatu keluarga senyawa organik yang merupakan bagian dari zat humat. Mereka memiliki berbagai gugus fungsi, di antaranya kita dapat menyebutkan karboksilat, fenolat, cincin mirip gula, kuinon dan turunan asam amino.

Zat humat, dimana asam humat merupakan bagiannya, tersebar di tanah, perairan alami dan sedimen, sebagai hasil penguraian tumbuhan, hewan, dan limbah alam.

Bahan organik itu akan berubah menjadi zat seperti asam humat. Penulis: Pisauikan. Sumber: Pixabay.

Asam humat adalah bagian dari humus dan memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan dan nutrisi tanaman, karena memungkinkan nutrisi dipertahankan lebih lama di dalam tanah sehingga tersedia untuk tanaman.

Mereka adalah senyawa amfifilik, yaitu, mereka memiliki bagian-bagian yang berhubungan dengan air dan bagian-bagian yang menolak air, semuanya dalam molekul yang sama.

Karena gugus –OH dan –COOH-nya, mereka dapat membentuk kompleks dengan ion atau kation logam.

Berkat rantai hidrokarbon atau bagian aromatiknya, mereka dapat melarutkan dan mengunci molekul aromatik polisiklik yang beracun itu sendiri. Selain itu, mereka memiliki potensi untuk digunakan dalam pengobatan kanker dan dalam pembuatan obat-obatan yang lebih efektif.

Struktur

Asam humat mengandung gugus fungsi berbeda yang jumlahnya bergantung pada asal geografis asam humat, usia, kondisi lingkungan dan biologis serta iklim tempat molekul itu diproduksi. Karena alasan ini, karakterisasi tepatnya menjadi sulit.

Gugus fungsi utamanya adalah fenolik, karboksilat, enolik, kuinon, eter, gula, dan peptida.

Gugus fungsi yang memberikan ciri utamanya adalah gugus fenolik, karboksilat dan kuinon.

Struktur besar asam humat terdiri dari bagian hidrofilik yang dibentuk oleh gugus -OH dan bagian hidrofobik yang terdiri dari rantai alifatik dan cincin aromatik.

Contoh molekul asam humat, dimana gugus fenolik -OH, -COOH, kuinon, residu gula dan peptida (-NH) dapat diamati. Yikrazuul. Sumber: Wikimedia Commons.

Tata nama

- Asam humat.

- HA atau HAs (Humic Acids).

Properti

Keadaan fisik

Padatan amorf.

Berat molekul

Berat molekulnya berkisar dari 2,0 hingga 1300 kDa.

Satu Da atau Dalton bernilai 1,66 x 10 ^-24 gram.

Kelarutan

Asam humat adalah pecahan dari zat humat yang larut dalam media air alkali. Mereka sebagian larut dalam air. Tidak larut dalam media asam.

Pelarutannya dalam air bersifat kompleks karena asam humat bukan merupakan komponen individu melainkan merupakan campuran beberapa komponen, dimana hanya sebagian yang larut dalam air.

Kelarutannya dapat bervariasi tergantung pada komposisi, pH, dan kekuatan ion pelarutnya.

Sifat kimia dan biologi

Molekul asam humat umumnya memiliki bagian hidrofilik, atau yang berhubungan dengan air, dan bagian hidrofobik, yang menolak air. Itulah mengapa mereka dikatakan amfifilik.

Karena sifat amfifiliknya, asam humat terbentuk, dalam medium netral atau asam, struktur yang mirip dengan misel, yang disebut misel semu.

Mereka adalah asam lemah, yang disebabkan oleh gugus fenolik dan karboksilat.

Gugus tipe kuinon bertanggung jawab untuk pembentukan spesies oksigen reaktif, karena mereka direduksi menjadi semikuinon dan kemudian menjadi hidrokuinon, yang sangat stabil.

Kehadiran gugus fenolik dan karboksilat dalam molekul asam humat memberi mereka kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan dan nutrisi tanaman. Kelompok semacam itu juga dapat meningkatkan pengompleksan dengan logam berat. Dan mereka juga menjelaskan aktivitas antivirus dan antiradangnya.

Di sisi lain, keberadaan kelompok kuinon, fenol dan karboksilat terkait dengan kapasitas antioksidan, fungisida, bakterisidal dan antimutagenik atau demutageniknya.

Perilaku dalam media berair menurut pH

Dalam medium basa, gugus karboksilat dan fenolik mengalami kehilangan proton H ⁺ , yang membuat molekul bermuatan negatif di masing-masing gugus ini.

Karena ini, muatan negatif ditolak dan molekulnya meregang.

Ketika pH menurun, gugus fenolik dan karboksilat kembali terprotonasi dan efek tolaknya berhenti, menyebabkan molekul mengadopsi struktur kompak, mirip dengan misel.

Dalam hal ini, bagian hidrofobik dicoba ditempatkan di dalam molekul dan bagian hidrofilik berhubungan dengan media berair. Struktur ini dikatakan sebagai misel semu.

Karena perilaku ini dinyatakan bahwa asam humat memiliki sifat detergensi.

Selanjutnya, mereka membentuk agregat intramolekuler (dalam molekulnya sendiri), diikuti oleh agregasi antarmolekul (antara molekul yang berbeda) dan presipitasi.

Pelarutan molekul non-polar besar

Asam humat dapat melarutkan hidrokarbon aromatik polisiklik yang bersifat toksik dan karsinogenik serta relatif tidak larut dalam air.

Hidrokarbon ini dilarutkan di jantung hidrofobik pseudo-misel asam humat.

Pembentukan kompleks dengan kation logam

Asam humat berinteraksi dengan ion logam dalam lingkungan basa di mana kation atau ion positif bertindak untuk menetralkan muatan negatif molekul asam humat.

Semakin tinggi muatan kationnya, semakin besar keefektifannya dalam membentuk pseudo-misel. Kation ditempatkan di lokasi yang disukai secara termodinamika dalam struktur.

Proses ini menghasilkan kompleks logam asam humat yang memperoleh bentuk bulat.

Interaksi ini bergantung pada logam dan asal, berat molekul, dan konsentrasi asam humat.

Memperoleh

Asam humat bisa didapatkan dari bahan organik di dalam tanah. Akan tetapi, struktur berbagai molekul asam humat berbeda-beda sesuai dengan lokasi tanah, umurnya, dan kondisi iklimnya.

Ada beberapa metode untuk mendapatkannya. Salah satunya dijelaskan di bawah ini.

Tanah diolah dengan larutan air 0,5 N NaOH (0,5 ekuivalen per liter) di bawah atmosfer nitrogen selama 24 jam pada suhu kamar. Seluruhnya disaring.

Ekstrak basa diasamkan dengan HCl 2N sampai pH 2 dan didiamkan selama 24 jam pada suhu kamar. Bahan koagulasi (asam humat) dipisahkan dari supernatan dengan sentrifugasi.

Aplikasi

- Di bidang pertanian

Penggunaan asam humat dalam pertanian sudah dikenal praktis sejak awal kegiatan pertanian karena merupakan bagian dari humus.

Tanah kaya akan humus, oleh karena itu kaya asam humat, baik untuk pertumbuhan tanaman. Penulis: Markus Baumeler. Sumber: Pixabay.

Asam humat meningkatkan pertumbuhan dan nutrisi tanaman. Mereka juga bertindak sebagai bakterisida dan fungisida tanah, melindungi tanaman. Asam humat menghambat jamur fitopatogenik dan beberapa kelompok fungsionalnya telah berkorelasi dengan aktivitas ini.

Tanaman yang terinfeksi jamur Alternaria solani yang dapat melawan asam humat. AfroBrazilian. Sumber: Wikimedia Commons.

Adanya gugus karbonil sulfur (S) dan C = O dalam molekul asam humat mendukung aktivitas fungistatik. Sebaliknya, kandungan oksigen yang tinggi, gugus CO aromatik dan atom karbon tertentu yang termasuk dalam gula menghambat kekuatan fungistatik asam humat.

Baru-baru ini (2019), pengaruh penerapan pupuk nitrogen slow release terhadap stabilisasi asam humat yang ada di tanah dan pengaruhnya terhadap tanaman telah dipelajari.

Ditemukan bahwa urea berlapis biokarbon meningkatkan struktur dan stabilitas asam humat yang ada di dalam tanah, mendukung retensi nitrogen dan karbon oleh tanah dan meningkatkan hasil tanaman.

- Dalam remediasi polusi

Karena kemampuannya membentuk pseudo-misel dalam medium netral atau asam, kegunaannya dalam menghilangkan kontaminan dari air limbah dan tanah telah dieksplorasi selama bertahun-tahun.

Logam merupakan salah satu polutan yang dapat dibuang oleh asam humat.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa efisiensi penyerapan logam asam humat dalam larutan air cenderung meningkat dengan meningkatnya pH dan konsentrasi asam humat serta dengan penurunan konsentrasi logam.

Juga ditentukan bahwa ion logam bersaing untuk situs aktif dari molekul asam humat, yang umumnya merupakan gugus fenolik -COOH dan -OH di dalamnya.

- Di industri farmasi

Telah terbukti bermanfaat dalam meningkatkan kelarutan air obat-obatan hidrofobik.

Nanopartikel perak (Ag) yang dilapisi dengan asam humat disiapkan, yang berhasil tetap stabil selama setidaknya satu tahun.

Nanopartikel perak dan asam humat ini, bersama dengan sifat antibakteri dari asam humat, memiliki potensi tinggi untuk pembuatan obat.

Demikian pula, kompleks karbamazepin, obat antiepilepsi, dengan asam humat telah dicoba untuk meningkatkan kelarutannya, dan ternyata obat tersebut menjadi jauh lebih mudah larut dan efektif.

Efek yang sama untuk meningkatkan kelarutan dan ketersediaan hayati dicapai dengan kompleks asam humat dan β-karoten, prekursor vitamin A.

- Dalam pengobatan

Asam humat adalah sekutu kuat dalam pengobatan berbagai penyakit.

Melawan beberapa virus

Aktivitas antivirus dari asam humat telah diamati melawan sitomegalovirus dan virus human immunodeficiency HIV-1 dan HIV-2, antara lain.

Molekul asam humat dapat menghambat replikasi virus dengan mengikat muatan negatifnya di media alkali ke situs kationik tertentu pada virus, yang diperlukan virus untuk mengikat permukaan sel.

Melawan kanker

Asam humat telah ditemukan memiliki sifat penyembuhan lesi karsinogenik. Ini dikaitkan dengan keberadaan kuinon dalam strukturnya.

Struktur kuinon, kelompok yang ada dalam molekul beberapa asam humat. Penulis: Marilú Stea.

Kuinon menghasilkan spesies oksigen reaktif yang menghasilkan stres oksidatif dan menginduksi apoptosis sel kanker melalui fragmentasi DNA mereka.

Melawan mutagenesis

Asam humat adalah penghambat mutagenesis di dalam dan di luar sel. Mutagenesis adalah perubahan stabil materi genetik sel yang dapat ditularkan ke sel anak.

Kemampuan untuk menghambat mutagenesis telah ditemukan bervariasi dengan komposisi asam humat dan konsentrasinya.

Di sisi lain, mereka memberikan efek desmutagenik pada zat mutagenik seperti benzopyrene (hidrokarbon polyaromatik yang ada di beberapa makanan), 2-nitrofluorene (produk hidrokarbon polyaromatik dari pembakaran) dan 2-aminoantrasen.

Efek mutagenik benzopyrene pada DNA. Oleh Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Struktur larutan aduk trans-open (10S) -dA dari +) - (7S, 8R, 9S, 10R) -7,8-dihydroxy-9,10-epoxy-7,8 , 9,10-tetrahydrobenzopyrene dalam DNA dupleks. Diproduksi dari {{PDB-1JDG}}. == Perizinan == {{GFDL-. Sumber: Wikimedia Commons.

Mekanisme efek ini terletak pada adsorpsi mutagen, di mana asam humat dengan struktur lebih besar paling efektif. Mutagen diserap oleh asam humat dan kehilangan aktivitas mutageniknya.

Diyakini bahwa ini mungkin penting untuk perlindungan terhadap karsinogenesis.

- Di industri kosmetik

Karena kemampuannya untuk menyerap UV dan sinar tampak, asam humat telah diusulkan untuk digunakan dalam tabir surya, krim anti penuaan, dan produk perawatan kulit.

Mereka juga bisa digunakan sebagai pengawet dalam produk kosmetik.

- Di industri makanan

Karena sifat antioksidannya, penggunaannya sebagai pengawet makanan dan sebagai suplemen nutrisi telah disarankan.

Referensi

1. Gomes de Melo, BA dkk. (2016). Asam humat: Sifat struktural dan berbagai fungsi untuk perkembangan teknologi baru. Ilmu dan Teknik Material C 62 (2016) 967-974. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
2. Wei, S. dkk. (2018). Aktivitas Fungistatik Asam Humat Multiorigin Sehubungan dengan Struktur Kimiawinya. Jurnal Kimia Pertanian dan Pangan 2018, 66, 28, 7514-7521. Dipulihkan dari pubs.acs.org.
3. Kerndorff, H. dan Schnitzer, M. (1980). Penyerapan logam pada asam humat. Geochimica et Cosmochimica Acta Vol 44, hlm.1701-1708. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
4. Sato, T. et al. (1987). Mekanisme efek desmutagenik asam humat. Riset Mutasi, 176 (1987) 199-204. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
5. Cheng, M.-L. dkk. (2003). Asam Humat Menginduksi Kerusakan DNA Oksidatif, Retardasi Pertumbuhan, dan Apoptosis pada Fibroblas Primer Manusia. Exp berbagai Med (Maywood) 2003 April; 228 (4): 413-23. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
6. Li, M. et al. (2019). Penangkapan karbon organik dalam substansi humat tanah yang dipengaruhi oleh aplikasi pupuk nitrogen yang berbeda dalam sistem tanam rotasi sayuran. Jurnal Kimia Pertanian dan Pangan, 2019, 67, 11, 3106-3113. Dipulihkan dari pubs.acs.org.