Humins\u00e4ure und Fulvos\u00e4ure sind Begriffe, die sich nicht auf eine einzelne chemische Verbindung oder ein Molek\u00fcl beziehen. Es gibt keine definierte oder spezifische chemische Formel, kein Molekulargewicht und keine Struktur f\u00fcr Fulvos\u00e4uren oder Humins\u00e4uren. Daher ist der Plural Fulvos\u00e4uren und Humins\u00e4uren die genauere Bezeichnung. Der Begriff Fulvos\u00e4ure bezieht sich auf eine gro\u00dfe Klasse von Hunderten verschiedener Komplexe, die sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften deutlich von Humins\u00e4urekomplexen unterscheiden. Innerhalb der Fulvos\u00e4urekomplexe oder Humins\u00e4urekomplexe gibt es eine gro\u00dfe Vielfalt an unterschiedlichen Mischungen von Mehrfachmolek\u00fclen, Molekulargewichten und funktionellen Gruppen.<\/p>\n
Die am weitesten akzeptierte Definition f\u00fcr Fulvos\u00e4ure ist die Fraktion der Huminstoffe, die sowohl in sauren als auch in alkalischen Bedingungen l\u00f6slich ist. Humins\u00e4uren hingegen sind die Fraktionen, die nur unter alkalischen Bedingungen l\u00f6slich sind. Fulvos\u00e4uren haben: 1) eine geringere Gr\u00f6\u00dfe, 2) ein geringeres Molekulargewicht, 3) einen h\u00f6heren Sauerstoffgehalt, 4) eine h\u00f6here chemische Reaktivit\u00e4t und 5) eine gr\u00f6\u00dfere mikrobielle Aktivit\u00e4t als Humins\u00e4uren.<\/p>\n
Es gibt keine direkte Methode zur Charakterisierung oder Quantifizierung von Fulvos\u00e4ure oder Humins\u00e4ure. Alle bisherigen Versuche zur Charakterisierung oder Quantifizierung sind Sch\u00e4tzungen, und als solche war es schwierig, eine Standardmethode zu entwickeln. Fr\u00fche Quantifizierungsversuche verwendeten kolorimetrische Methoden (Mehlich, 1984) zur Quantifizierung von Humin- und Fulvos\u00e4ureprodukten durch Vergleich der Farbintensit\u00e4t mit Standardmengen f\u00fcr Aldrich-Humins\u00e4ure. Die Forscher haben gezeigt, dass verschiedene Chargen von Humins\u00e4ureproben unterschiedliche kolorimetrische Messwerte aufweisen. Au\u00dferdem funktioniert die kolorimetrische Methode<\/p>\n
nicht zwischen Fulvic und Huminstoffen unterscheiden. Ein Fulvic-Produkt, das auch nur geringe Mengen an humosen Verunreinigungen enth\u00e4lt, hat daher eine dunklere Farbe und weist daher h\u00f6here 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 h\u00e4ufigen organischen Polymer in Pflanzen, sind ebenfalls dunkelbraun. Lignin wird in der Zellstoff- und Papierindustrie aus Holz und anderer Biomasse herausgel\u00f6st und entfernt. Das Abwasser aus der Zellstoff- und Papierindustrie enth\u00e4lt oft hohe Konzentrationen von Lignin und Ligninderivaten, die mit dieser Methode nicht von Huminstoffen unterschieden werden k\u00f6nnen. Schlie\u00dflich k\u00f6nnten die Hersteller mit dieser Methode 30% oder mehr Fulvos\u00e4urekonzentration in L\u00f6sungen angeben, aber bedeutet das \u00fcberhaupt etwas? Was bekommt der Kunde wirklich? Kann er das ohne eine genauere Analyse wirklich wissen?<\/p>\n
Die Kalifornisches Ministerium f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft (CDFA)<\/i><\/b><\/a> hat einen Standardtest f\u00fcr die Quantifizierung von Humins\u00e4ure entwickelt. Die Methode ist genauer als die kolorimetrische Methode und kann zu einheitlicheren Konzentrationen f\u00fchren. Bei typischen Proben f\u00fchrte die Quantifizierung mit der CDFA-Methode oft zu Konzentrationen, die weniger als die H\u00e4lfte dessen betrugen, was mit der kolorimetrischen Methode gemessen wurde. 1990 ver\u00f6ffentlichten J.M. Verploegh und L.A. Brandvold zus\u00e4tzliche Schritte zur CDFA-Methode, die auch die Quantifizierung der Fulvos\u00e4urefraktion erm\u00f6glichen. Die Methode ber\u00fccksichtigt nicht den Einfluss des Aschegehalts aufgrund des Vorhandenseins von anorganischen Stoffen wie Kalium (K), Natrium (Na) und Kalzium (Ca). Dar\u00fcber hinaus sind s\u00e4ureunl\u00f6sliche organische Stoffe wie Klasson-Lignin, das den gr\u00f6\u00dften Teil des Lignins in der Biomasse ausmacht, ebenfalls s\u00e4ureunl\u00f6slich und tragen zum Humins\u00e4uregehalt bei, der mit der CDFA-Methode bestimmt wird. Andererseits sind die meisten g\u00e4ngigen organischen Verbindungen wie Zucker, Polysaccharide, Aminos\u00e4uren, Proteine, Kohlenhydrate und andere organische S\u00e4uren in sauren L\u00f6sungen l\u00f6slich und w\u00fcrden daher, wenn sie in der Probe vorhanden sind, mit dieser Methode als Fulvos\u00e4ure quantifiziert werden.<\/p>\n Die Besorgnis \u00fcber die Unzul\u00e4nglichkeiten dieser Methoden f\u00fchrte dazu, dass die Handelsverband f\u00fcr Huminstoffprodukte (HPTA)<\/i><\/b><\/a> mit der Entwicklung einer neuen standardisierten Methode zu beginnen. Nach acht Jahren engagierter Forschung durch die HPTA gelang es der Organisation, eine internationale Norm f\u00fcr die Analyse von Humins\u00e4uren und hydrophoben Fulvos\u00e4uren in kommerziellen Humusprodukten aufzustellen. Die neue internationale Norm (ISO 19822:2018<\/i><\/b><\/a>) wurde ver\u00f6ffentlicht von der Internationale Organisation f\u00fcr Normung (ISO)<\/i><\/b><\/a> im August 2018. Ab 2014 wurde die Methode bereits von der Europ\u00e4ischen Kommission genehmigt. Verband amerikanischer Lebensmittelkontrollbeamter (AAPFCO)<\/i><\/b><\/a>.<\/p>\n Die neue Standardmethode kann immer noch anf\u00e4llig f\u00fcr das Vorhandensein von Klasson-Lignin oder anderen s\u00e4ureunl\u00f6slichen organischen Stoffen f\u00fcr die Quantifizierung von Humins\u00e4ure sein, stellt aber eine gro\u00dfe Verbesserung dar, da sie den Einfluss von Asche auf die Quantifizierung von Humins\u00e4ure beseitigt. Au\u00dferdem kann die ISO-Methode nur zur Quantifizierung der 30 - 50% (nach Gewicht) Fulvos\u00e4urekomplexe verwendet werden, die hydrophobe Wechselwirkungen aufweisen. Einzelne Fulvos\u00e4urekomplexe enthalten sowohl hydrophobe als auch hydrophile Anteile. Folglich ist das Verhalten eines Fulvos\u00e4urekomplexes eine Funktion der Wahrscheinlichkeit. Fulvos\u00e4urekomplexe, die eine h\u00f6here Konzentration an hydrophoben Anteilen aufweisen, neigen eher dazu, hydrophobes Verhalten zu zeigen. Au\u00dferdem verhalten sich Lignosulfonate (g\u00e4ngige Ligninderivate, die bei der Zellstoff- und Papierherstellung anfallen) ebenfalls hydrophob und w\u00e4ren mit dieser Methode nicht von Fulvos\u00e4uren 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)<\/i><\/b><\/a> Analyse, mit der das Nichtvorhandensein von Lignosulfonaten best\u00e4tigt werden kann.<\/p>\n Obwohl sie ihre Grenzen hat, ist die neue ISO-Methode die beste Methode, auf die wir bisher gesto\u00dfen sind und die sich mit der Inflation der Fulvos\u00e4uremenge befasst, die von anorganischen Stoffen sowie den meisten organischen Zusatzstoffen oder Verf\u00e4lschungsmitteln ohne Fulvos\u00e4ure angegeben wird. Als Mitglied der Humic Products Trade Association (HPTA) unterst\u00fctzen wir die Entwicklung einer neuen Standardmethode, die ein genaueres Mittel zur Messung und zum Vergleich von Produkten auf dem Markt erm\u00f6glichen soll.<\/p>\n