حمض عضوي
الحمض العضوي هو مركب عضوي ذو خصائص حمضية . أكثر الأحماض العضوية شيوعًا هي الأحماض الكربوكسيلية ، التي ترتبط حموضتها بمجموعة الكربوكسيل (-COOH). أما الأحماض السلفونية ، التي تحتوي على مجموعة ( -SO₂OH )، فهي أحماض أقوى نسبيًا. يمكن للكحولات، التي تحتوي على مجموعة (-OH )، أن تعمل كأحماض، ولكنها عادةً ما تكون ضعيفة جدًا. يحدد استقرار القاعدة المرافقة للحمض حموضته. كما يمكن لمجموعات أخرى أن تمنح الحمض حموضة، ولكنها عادةً ما تكون ضعيفة: مجموعة الثيول (-SH)، ومجموعة الإينول ، ومجموعة الفينول . في الأنظمة البيولوجية، تُعرف المركبات العضوية التي تحتوي على هذه المجموعات عمومًا بالأحماض العضوية.
تتضمن بعض الأمثلة الشائعة ما يلي:
صفات
بشكل عام، الأحماض العضوية أحماض ضعيفة ولا تتفكك كلياً في الماء، على عكس الأحماض المعدنية القوية التي تتفكك كلياً. الأحماض العضوية ذات الكتلة الجزيئية المنخفضة، مثل حمض الفورميك وحمض اللاكتيك، قابلة للامتزاج بالماء، بينما الأحماض العضوية ذات الكتلة الجزيئية العالية، مثل حمض البنزويك ، غير قابلة للذوبان في الماء في صورتها الجزيئية (المتعادلة).
من جهة أخرى، تتميز معظم الأحماض العضوية بذوبانها العالي في المذيبات العضوية. ويُعد حمض بارا -تولوين سلفونيك حمضاً قوياً نسبياً يُستخدم بكثرة في الكيمياء العضوية لقدرته على الذوبان في مذيب التفاعل العضوي.
توجد استثناءات لخصائص الذوبان هذه في وجود بدائل أخرى تؤثر على قطبية المركب.
التطبيقات
تُستخدم الأحماض العضوية البسيطة، مثل حمض الفورميك وحمض الأسيتيك ، في عمليات تحفيز آبار النفط والغاز. وتتميز هذه الأحماض العضوية بتفاعلها الأقل مع المعادن مقارنةً بالأحماض المعدنية القوية، مثل حمض الهيدروكلوريك (HCl) أو مخاليط حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروفلوريك (HF). ولذلك، تُستخدم الأحماض العضوية في درجات حرارة عالية أو عند الحاجة إلى فترات تلامس طويلة بين الحمض والأنابيب.
تُستخدم القواعد المترافقة للأحماض العضوية مثل السترات واللاكتات بشكل متكرر في محاليل التخزين المؤقت المتوافقة بيولوجيًا .
يُستخدم حمض الستريك وحمض الأكساليك لإزالة الصدأ. وبصفتهما حمضين، فإنهما قادران على إذابة أكاسيد الحديد دون إتلاف المعدن الأساسي كما تفعل الأحماض المعدنية الأقوى. وفي حالتهما المتأينة، قد يتمكنان من الارتباط بأيونات المعدن، مما يُساعد على تسريع عملية الإزالة.
تُنتج الأنظمة البيولوجية العديد من الأحماض العضوية الأكثر تعقيدًا، مثل حمض اللاكتيك- L ، وحمض الستريك ، وحمض الجلوكورونيك- D ، والتي تحتوي على مجموعات هيدروكسيل أو كربوكسيل . يحتوي دم الإنسان وبوله على هذه الأحماض، بالإضافة إلى نواتج تحلل الأحماض العضوية للأحماض الأمينية ، والنواقل العصبية ، وتأثير البكتيريا المعوية على مكونات الطعام. ومن أمثلة هذه الفئات حمض ألفا-كيتوإيزوكابرويك، وحمض الفانيلماندليك، وحمض اللاكتيك- D ، المشتقة من هدم الليوسين- L والإبينفرين (الأدرينالين) بواسطة أنسجة الإنسان، وهدم الكربوهيدرات الغذائية بواسطة البكتيريا المعوية، على التوالي. تنتشر الأحماض العضوية (C1 - C7 ) على نطاق واسع في الطبيعة كمكونات طبيعية للنباتات أو الأنسجة الحيوانية. كما تتكون أيضًا من خلال التخمر الميكروبي للكربوهيدرات، وخاصة في الأمعاء الغليظة. وتوجد أحيانًا في أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم أو الكالسيوم ، أو حتى في أملاح مزدوجة أقوى.
في الطعام
تُستخدم الأحماض العضوية في حفظ الأغذية نظرًا لتأثيرها على البكتيريا. ويتمثل المبدأ الأساسي لآلية عمل الأحماض العضوية على البكتيريا في قدرة الأحماض العضوية غير المتأينة على اختراق جدار الخلية البكتيرية وتعطيل وظائفها الطبيعية، لا سيما في أنواع معينة من البكتيريا الحساسة للأس الهيدروجيني ، أي التي لا تتحمل نطاقًا واسعًا من تدرجات الأس الهيدروجيني الداخلية والخارجية. ومن بين هذه البكتيريا: الإشريكية القولونية ، والسالمونيلا ، والمطثية الحاطمة ، والليستيريا المستوحدة ، وأنواع العطيفة .
عند انتشار الأحماض العضوية بشكل سلبي داخل البكتيريا، حيث يكون الرقم الهيدروجيني قريبًا من التعادل أو أعلى منه، تتفكك هذه الأحماض وترفع الرقم الهيدروجيني الداخلي للبكتيريا، مما يؤدي إلى ظروف لا تعيق نمو البكتيريا ولا توقفه. من ناحية أخرى، يتراكم الجزء الأنيوني من الأحماض العضوية، القادر على الخروج من البكتيريا في صورته المتفككة، داخل البكتيريا ويعطل بعض وظائفها الأيضية، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الأسموزي، وهو أمر غير متوافق مع بقاء البكتيريا.
لقد ثبت بشكل جيد أن حالة الأحماض العضوية (غير المتفككة أو المتفككة) ليست مهمة لتحديد قدرتها على تثبيط نمو البكتيريا، مقارنة بالأحماض غير المتفككة.
يستخدم حمض اللاكتيك وأملاحه لاكتات الصوديوم ولاكتات البوتاسيوم على نطاق واسع كمضادات للميكروبات في المنتجات الغذائية، وخاصة منتجات الألبان والدواجن مثل لحم الخنزير والنقانق. [ 1 ]
في مجال التغذية وأعلاف الحيوانات
استُخدمت الأحماض العضوية بنجاح في إنتاج الخنازير لأكثر من 25 عامًا. وعلى الرغم من قلة الأبحاث التي أُجريت في مجال الدواجن، فقد وُجد أن الأحماض العضوية فعّالة أيضًا في إنتاج الدواجن.
ينبغي حماية الأحماض العضوية المضافة إلى الأعلاف لتجنب تفككها في الحوصلة وفي الأمعاء (الأجزاء ذات الرقم الهيدروجيني العالي) ووصولها إلى عمق الجهاز الهضمي، حيث يوجد الجزء الأكبر من تجمعات البكتيريا.
من المتوقع أن يؤدي استخدام الأحماض العضوية في الدواجن والخنازير إلى تحسين الأداء بشكل مماثل أو أفضل من استخدام المضادات الحيوية المحفزة للنمو، دون أي مخاوف تتعلق بالصحة العامة، فضلاً عن تأثير وقائي على مشاكل الأمعاء مثل التهاب الأمعاء النخري في الدجاج وعدوى الإشريكية القولونية في الخنازير الصغيرة. كما يُتوقع انخفاض في حالات الإصابة ببكتيريا السالمونيلا والعطيفة .
بحث مستمر
بالإضافة إلى الاستخدامات النهائية التي سبق ذكرها، تم اختبار الأحماض العضوية للتطبيقات التالية:
اختبر باربيرو-لوبيز وزملاؤه [ 2 ] في جامعة شرق فنلندا إمكانية استخدام ثلاثة أحماض عضوية، هي حمض الخليك وحمض الفورميك وحمض البروبيونيك، في حفظ الأخشاب. وأظهرت النتائج فعالية عالية كمضاد للفطريات ضد الفطريات المُسببة للتعفن التي تم اختبارها (فطريات التعفن البني: Coniophora puteana و Rhodonia placenta و Gloeophyllum trabeum؛ وفطريات التعفن الأبيض : Trametes versicolor) في أطباق بتري. مع ذلك، عند معالجة الخشب بالأحماض العضوية، تسربت الأحماض من الخشب ولم تمنع تحلله. إضافةً إلى ذلك، يُحتمل أن تكون حموضة الأحماض العضوية قد تسببت في تحلل كيميائي للخشب. علاوةً على ذلك، في دراسة أحدث، تمت مقارنة السمية البيئية لعدة مواد حافظة طبيعية للخشب، وأشارت النتائج إلى سمية منخفضة جدًا لحمض البروبيونيك. [ 3 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ تطبيقات حمض اللاكتيك. http://www.purac.com/purac_com/67cbf5490d83dc478dafbd96cab841b1.php
- ↑ باربيرو-لوبيز، أيتور؛ حسين، مقبول؛ هابالا، أنتي (28-10-2020). "النشاط المضاد للفطريات للأحماض العضوية وتأثيرها على مقاومة تعفن الخشب" . مجلة علوم الخشب والألياف . 52 (4): 410-418 . doi : 10.22382/wfs-2020-039 . ISSN 0735-6161 .
- ^ باربيرو لوبيز، أيتور. أكانين، جاركو؛ لابالاينن، ريجو؛ بيرانييمي، سيربا؛ هابالا ، أنتي (يناير 2021). “المواد الحافظة الخشبية ذات الأساس الحيوي: كفاءتها وترشيحها وسميتها البيئية مقارنة بالمواد الحافظة التجارية للأخشاب”. علم البيئة الشاملة . 753 142013. بيب كود : 2021ScTEn.75342013B . دوى : 10.1016/j.scitotenv.2020.142013 . ISSN 0048-9697 . بميد 32890867 .
للمزيد من القراءة
- ديبنر، جيه جيه؛ بوتين، ب. (2002). "استخدام الأحماض العضوية كنموذج لدراسة تأثير الميكروبات المعوية على التغذية والتمثيل الغذائي" . مجلة أبحاث الدواجن التطبيقية ، 11 (4): 453-463 . doi : 10.1093/japr/11.4.453 . مؤرشف من الأصل بتاريخ 6 مارس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2018 .
- باتانين، ك.هـ؛ مروز، ز. (1999). "الأحماض العضوية للحفظ". في: بلوك، س.س. (محرر). التطهير والتعقيم والحفظ (الطبعة الخامسة ). فيلادلفيا: ليا فيبيجر. ISBN 0-683-30740-1.
- برول، س.؛ كوت، ب. (1999). "المواد الحافظة في الأغذية، آلية عملها وآليات مقاومة الميكروبات". المجلة الدولية لعلم الأحياء الدقيقة الغذائية . 50 ( 1-2 ): 1-17 . doi : 10.1016/s0168-1605(99)00072-0 . PMID 10488839 .
- الأحماض العضوية