Huminsäure und Fulvosäure sind Begriffe, die sich nicht auf eine einzelne chemische Verbindung oder ein Molekül beziehen. Es gibt keine definierte oder spezifische chemische Formel, kein Molekulargewicht und keine Struktur für Fulvosäuren oder Huminsäuren. Daher ist der Plural Fulvosäuren und Huminsäuren die genauere Bezeichnung. Der Begriff Fulvosäure bezieht sich auf eine große Klasse von Hunderten verschiedener Komplexe, die sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften deutlich von Huminsäurekomplexen unterscheiden. Innerhalb der Fulvosäurekomplexe oder Huminsäurekomplexe gibt es eine große Vielfalt an unterschiedlichen Mischungen von Mehrfachmolekülen, Molekulargewichten und funktionellen Gruppen.

Die am weitesten akzeptierte Definition für Fulvosäure ist die Fraktion der Huminstoffe, die sowohl in sauren als auch in alkalischen Bedingungen löslich ist. Huminsäuren hingegen sind die Fraktionen, die nur unter alkalischen Bedingungen löslich sind. Fulvosäuren haben: 1) eine geringere Größe, 2) ein geringeres Molekulargewicht, 3) einen höheren Sauerstoffgehalt, 4) eine höhere chemische Reaktivität und 5) eine größere mikrobielle Aktivität als Huminsäuren.

Es gibt keine direkte Methode zur Charakterisierung oder Quantifizierung von Fulvosäure oder Huminsäure. Alle bisherigen Versuche zur Charakterisierung oder Quantifizierung sind Schätzungen, und als solche war es schwierig, eine Standardmethode zu entwickeln. Frühe Quantifizierungsversuche verwendeten kolorimetrische Methoden (Mehlich, 1984) zur Quantifizierung von Humin- und Fulvosäureprodukten durch Vergleich der Farbintensität mit Standardmengen für Aldrich-Huminsäure. Die Forscher haben gezeigt, dass verschiedene Chargen von Huminsäureproben unterschiedliche kolorimetrische Messwerte aufweisen. Außerdem funktioniert die kolorimetrische Methode

nicht zwischen Fulvic und Huminstoffen unterscheiden. Ein Fulvic-Produkt, das auch nur geringe Mengen an humosen Verunreinigungen enthält, hat daher eine dunklere Farbe und weist daher höhere kolorimetrische Messwerte auf als eine reinere Fulvic-Probe. Andere organische und anorganische Verunreinigungen wirken sich ebenfalls auf die Farbe aus und werden, sofern sie in der Probe vorhanden sind, gemessen und als Huminstoffe oder Fulvine angegeben. Fragmente und Derivate von Lignin, einem sehr häufigen organischen Polymer in Pflanzen, sind ebenfalls dunkelbraun. Lignin wird in der Zellstoff- und Papierindustrie aus Holz und anderer Biomasse herausgelöst und entfernt. Das Abwasser aus der Zellstoff- und Papierindustrie enthält oft hohe Konzentrationen von Lignin und Ligninderivaten, die mit dieser Methode nicht von Huminstoffen unterschieden werden können. Schließlich könnten die Hersteller mit dieser Methode 30% oder mehr Fulvosäurekonzentration in Lösungen angeben, aber bedeutet das überhaupt etwas? Was bekommt der Kunde wirklich? Kann er das ohne eine genauere Analyse wirklich wissen?

Die Kalifornisches Ministerium für Ernährung und Landwirtschaft (CDFA) hat einen Standardtest für die Quantifizierung von Huminsäure entwickelt. Die Methode ist genauer als die kolorimetrische Methode und kann zu einheitlicheren Konzentrationen führen. Bei typischen Proben führte die Quantifizierung mit der CDFA-Methode oft zu Konzentrationen, die weniger als die Hälfte dessen betrugen, was mit der kolorimetrischen Methode gemessen wurde. 1990 veröffentlichten J.M. Verploegh und L.A. Brandvold zusätzliche Schritte zur CDFA-Methode, die auch die Quantifizierung der Fulvosäurefraktion ermöglichen. Die Methode berücksichtigt nicht den Einfluss des Aschegehalts aufgrund des Vorhandenseins von anorganischen Stoffen wie Kalium (K), Natrium (Na) und Kalzium (Ca). Darüber hinaus sind säureunlösliche organische Stoffe wie Klasson-Lignin, das den größten Teil des Lignins in der Biomasse ausmacht, ebenfalls säureunlöslich und tragen zum Huminsäuregehalt bei, der mit der CDFA-Methode bestimmt wird. Andererseits sind die meisten gängigen organischen Verbindungen wie Zucker, Polysaccharide, Aminosäuren, Proteine, Kohlenhydrate und andere organische Säuren in sauren Lösungen löslich und würden daher, wenn sie in der Probe vorhanden sind, mit dieser Methode als Fulvosäure quantifiziert werden.

Die Besorgnis über die Unzulänglichkeiten dieser Methoden führte dazu, dass die Handelsverband für Huminstoffprodukte (HPTA) mit der Entwicklung einer neuen standardisierten Methode zu beginnen. Nach acht Jahren engagierter Forschung durch die HPTA gelang es der Organisation, eine internationale Norm für die Analyse von Huminsäuren und hydrophoben Fulvosäuren in kommerziellen Humusprodukten aufzustellen. Die neue internationale Norm (ISO 19822:2018) wurde veröffentlicht von der Internationale Organisation für Normung (ISO) im August 2018. Ab 2014 wurde die Methode bereits von der Europäischen Kommission genehmigt. Verband amerikanischer Lebensmittelkontrollbeamter (AAPFCO).

Die neue Standardmethode kann immer noch anfällig für das Vorhandensein von Klasson-Lignin oder anderen säureunlöslichen organischen Stoffen für die Quantifizierung von Huminsäure sein, stellt aber eine große Verbesserung dar, da sie den Einfluss von Asche auf die Quantifizierung von Huminsäure beseitigt. Außerdem kann die ISO-Methode nur zur Quantifizierung der 30 - 50% (nach Gewicht) Fulvosäurekomplexe verwendet werden, die hydrophobe Wechselwirkungen aufweisen. Einzelne Fulvosäurekomplexe enthalten sowohl hydrophobe als auch hydrophile Anteile. Folglich ist das Verhalten eines Fulvosäurekomplexes eine Funktion der Wahrscheinlichkeit. Fulvosäurekomplexe, die eine höhere Konzentration an hydrophoben Anteilen aufweisen, neigen eher dazu, hydrophobes Verhalten zu zeigen. Außerdem verhalten sich Lignosulfonate (gängige Ligninderivate, die bei der Zellstoff- und Papierherstellung anfallen) ebenfalls hydrophob und wären mit dieser Methode nicht von Fulvosäuren zu unterscheiden. Aus diesem Grund wird in der neuen ISO-Methode vorgeschlagen, auf das Vorhandensein von Schwefel zu testen, und wenn Schwefelkonzentrationen von mehr als 0,75% festgestellt werden, eine weitere Charakterisierung mittels Fournier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) Analyse, mit der das Nichtvorhandensein von Lignosulfonaten bestätigt werden kann.

Obwohl sie ihre Grenzen hat, ist die neue ISO-Methode die beste Methode, auf die wir bisher gestoßen sind und die sich mit der Inflation der Fulvosäuremenge befasst, die von anorganischen Stoffen sowie den meisten organischen Zusatzstoffen oder Verfälschungsmitteln ohne Fulvosäure angegeben wird. Als Mitglied der Humic Products Trade Association (HPTA) unterstützen wir die Entwicklung einer neuen Standardmethode, die ein genaueres Mittel zur Messung und zum Vergleich von Produkten auf dem Markt ermöglichen soll.

Besuchen Sie http://www.humictrade.org für weitere Informationen.