黃腐酸應用概述及研究課題展望

張萌欣 薛勝平 王曉環 李 康 岳怡彤 房偉進 王龍雨

河北經貿大學生物科學與工程學院 石家莊 050061

黃腐酸是腐殖物質中一組分子質量相對較小的，既能溶于稀堿溶液，又能溶于酸和水，具有芳香族、脂肪族及多種官能團結構特征，稀溶液呈黃色或棕黃色的無定形有機弱酸混合物[1]。根據來源不同，黃腐酸主要分為礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸兩種。礦物源黃腐酸主要從風化煤、褐煤、泥炭、油母頁巖等有機礦物中提??；生物源黃腐酸是以糧食糟渣、植物秸稈、餐廚廢棄物等為原料，通過微生物發酵或化學反應制得[1]。黃腐酸官能團多，成分復雜，結構多樣，良好的生化特性使其在工業、農業、醫療衛生業及畜牧業中發揮了很大的作用[2]。

1 黃腐酸在工業方面應用

黃腐酸分子中有很多的含氧官能團，包括羥基、羧基等等，分子結構復雜多樣，能與重金屬離子發生離子交換、吸附、絡合、螯合作用，可以作為重金屬吸附劑應用到工業中。黃腐酸可以去除Pb、Cr、Ni 等重金屬[3]，與Fe3O4合成性能穩定的納米粒子FA-Fe3O4后，能夠去除水中的Cr3+和Cu2+[4]。有研究表明，黃腐酸的分子量是結合金屬離子能力的主要影響因素，其中酚類基團對Pb的結合能力較強，羧基和含氮基團對Cu 的親和力較強[5，6]。黃腐酸還可用作蓄電池膨脹劑，從而延長電池使用壽命[7，8]。以黃腐酸為碳源，可大大提高鋰電池初始庫侖效率[9]。黃腐酸可以添加到聚乳酸（PLA）復合材料中去，提高聚乳酸復合材料的性能，研究者分別以聚乳酸-黃腐酸接枝聚合物（PLA-FA）[10]、黃腐酸-硫脲酰胺衍生物接枝聚苯乙烯（FA-T-PS）[11]、黃腐酸苯肼（FA-BH）[12]為填料進行實驗，結果顯示黃腐酸增強了聚乳酸復合材料的綜合性能。黃腐酸還可以與融雪性較好的鹽復配，制成環保型復合融雪劑，提高融冰性能，減少對碳鋼腐蝕[13，14]。

2 黃腐酸在農業方面應用

黃腐酸最早是為了防止小麥干熱風害而應用到農業中去。研究表明，黃腐酸是一種廣譜的植物生長調節劑，具有抗蒸騰、促進根系發育、提高葉綠素含量和某些重要酶活性等作用；在改良土壤、促進植物生長、提高肥料利用率、緩釋增效農藥、提高農作物抗逆性等方面有重要的應用價值[15]。

2.1 改良土壤

黃腐酸膠體的吸附特性可使土壤形成穩定的團粒，增大通風量，提高土壤含水量[16]；黃腐酸能夠促進土壤中礦物質溶解，提高土壤中氮、磷、鉀含量；增加有機質，為微生物提供了合適的生存環境，提高了微生物的生態多樣性，提高了土壤肥力[17]。

2.2 刺激植物生長，提高品質

黃腐酸類似于植物內源激素，能刺激植物內生生長素和細胞激肽類含量的增加，促進種子萌發，提高根系活力，提高葉綠素含量和光合強度，促進植物蛋白的合成和細胞的伸長，提高作物品質[18～20]。彭玲等[21]研究表明，黃腐酸可以提高果實硬度及糖酸比，改善果實口感和風味。

2.3 提高肥效和肥料利用率

黃腐酸含羧基、酚羥基等官能團，有較強的絡合、螯合和表面吸附能力，能提高植物對養分轉運和吸收。黃腐酸與尿素混合施用，可以減少氨的揮發[22]，可以有效提高土壤硝態氮、銨態氮的含量，提高養分供應強度[23]；黃腐酸可以抑制土壤對水溶性磷的固定，增加磷在土壤中移動距離，提高有效磷含量，促進根系對磷的吸收；還可以吸收存儲鉀離子，提高有效鉀含量，對鉀肥的增效作用顯著[24～26]。

2.4 增強植物抗逆性

黃腐酸中包含與酚類、苯氧羧酸類農藥有效成分相同的結構，這使得黃腐酸可以作為一種新的植物防御反應激活劑，具有一定的抑菌抗病毒作用，可應用在葡萄灰霉病、蘋果樹腐爛病等多種植物病害的防治中[27～29]。黃腐酸分子量小，易于被植物吸收，能夠調節植物滲透調節系統，質膜系統和保護酶系統[30]，從而提高植物抗倒伏[31]、抗旱[32]、抗連作障礙能力[33]，強植物的抗逆性。

3 黃腐酸在醫藥衛生方面應用

腐植酸類物質在醫藥上的應用，在明朝時期就有記載，黃腐酸的結構與腐植酸相似，分子量更小、溶解度高、生物活性強、易吸收，在醫療衛生業有很多應用。研究發現黃腐酸及其鹽類具有多種藥理活性，在消炎鎮痛、抗瘍止血、抗腫瘤、治療或改善由糖尿病所引起的各種并發癥等方面具有顯著療效[34]。

3.1 消炎鎮痛、抗瘍止血作用

在臨床應用中，黃腐酸鈉可以減輕慢性非特異性結腸炎程度，改善甲皺微循環[35]；黃腐酸藥浴可以治療關節炎，能夠消除腫痛[36]。隨著深入的了解，發現黃腐酸類物質可以影響機體內分泌，抑制前列腺素E 的合成，激發細胞保護機制[37，38]，達到消炎止痛、抗瘍止血的效果，高金崗等[39]、李月梅等[40]、姚發業等[41]動物實驗均證實了這一點。

3.2 抗腫瘤作用

江西省瑞昌市人民醫院用黃腐植酸治療甲狀腺瘤的10 例報告中顯示，黃腐植酸能破壞甲瘤細胞的生長自主性，對甲瘤細胞產生抑制[42]。后續諸多研究結果表明，黃腐酸可以通過刺激免疫調節分子和誘導細胞凋亡實現對腫瘤的防治[43～45]。腐植酸與As2O3聯用作用于人宮頸癌細胞時，可以顯著增強其抗增殖效應和生長抑制作用[46]。用碳水化合物來源的黃腐酸CHD-FA 處理的癌細胞Hep3B、HT29 和PC3 增殖均受到抑制，凋亡基因在mRNA 水平顯著上調[47]。

3.3 治療糖尿病及并發癥

黃腐酸具有降低血糖[48]、抑制由糖尿病引起的視網膜病變[49]、腎臟病變、末梢神經炎[50，51]等并發癥的作用。賈曉佩等[52]對70 例II 型糖尿病患者進行黃腐酸鈉浴療護理，結果顯示對II 型糖尿病及視網膜病變、末梢神經炎等并發癥有顯著改善。袁明霞等[50]、楊光燃等[51]通過糖尿病大鼠等動物實驗得到驗證，表明黃腐酸能夠改善糖尿病鼠視網膜組織超微結構變化，并推斷治療效果與黃腐酸改善神經內膜微循環有關。

3.4 調節免疫及內分泌

首都醫科大學及其附屬同仁醫院和錦州醫學院的動物試驗表明黃腐酸能夠增加胸腺重量，活化淋巴細胞核巨噬細胞[53]，可以通過體液調節抑制甲狀腺吸碘功能，能夠影響環磷酸腺苷含量，調節細胞水平的甲狀腺素，在臨床上可用于治療“甲亢”和“甲低”[54，55]。

作為一種高生物活性的混合物，黃腐酸已經在很多疾病治療的研究中發揮作用，可以代替一些副作用較強的藥物[34]。黃腐酸類藥物屬中藥三類，但是黃腐酸結構和功能之間的作用機制尚未明確，導致黃腐酸類新藥的開發以及注冊受到一定限制[56]。

4 黃腐酸在畜牧養殖方面應用

在畜牧業中，黃腐酸經常被作為飼料添加劑加入到飼料中，可以促進動物生長，提高飼料轉化率[57]，也能夠替代抗生素，達到防治畜禽疾病，提高機體免疫力，抑菌殺菌、消炎等效果[58]。在日糧中添加黃腐酸，可以提高肉雞生長性能及肉質[59]，提高蛋雞產蛋率[60]。王榮海等[61]在檢測黃腐酸復合添加劑對肉羊生產性能中發現，添加黃腐酸的飼料轉化率提高了。楊曉松等[62]用生化黃腐酸喂養泌乳奶牛，對奶牛乳房炎、隱性乳房炎能夠達到100%有效預防，治愈率達到80%。黃腐酸作為飼料添加劑在畜牧行業有很多應用，但是黃腐酸對于不同品種及生理階段的畜禽的最適添加量仍待確定。隨著綠色高效的飼料抗生素替代產品不斷開發，黃腐酸在畜牧業將會有更廣闊的應用前景[63]。

5 討論及展望

迄今為止，國內外很多研究表明黃腐酸能在工業、農業、醫療衛生業和畜牧業發揮多種作用，這說明黃腐酸有很強的應用潛力。但是在很多試驗中，缺少對黃腐酸作用環境的描述，導致容易忽略原有環境中腐殖質的情況，很容易造成所施用的黃腐酸與原有腐殖質二者作用無法區分的情況[64]。同時，黃腐酸原料來源不同，成分各異，影響實驗結果及重現性。所以，為明確黃腐酸成分，我們可按照官能團將黃腐酸分為多個亞類，同一亞類的黃腐酸可提高實驗結果的重現性，同時成為黃腐酸結構和功能研究的一個新思路。

目前，黃腐酸活性部位、作用靶點與作用機制尚未明確，這是影響黃腐酸產業發展的主要因素。因此，明確黃腐酸結構與活性關系十分必要[34]。類比于中藥作用機制的研究，我們可以協調運用網絡藥理學等大數據和分子生物學來探索黃腐酸的活性成分、靶點與作用機制[65]，以期對黃腐酸有更深入的了解，使黃腐酸得到更好的應用。