Применение метода распределительной хроматографии на бумаге при изучении форм азота гумусовых веществ
|
Изучение форм азота почвенного тумуса представляет большой интерес для целей выяснения его химической природы, биохимии процесса гумусообразования, равно как и для суждения о скорости мобилизации азота гумусовых веществ микроорганизмами и превращения его в усвояемые растением формы. Однако в этом важном вопросе имеется много неясных положений, требующих дальнейших исследований.
Еще прежними работами (Дояренко, 1901; Сузуки, 1906—1908; Робинсон, 1911; Келли, 1914; Шмук, 1924, 1930 и др.— см. монографию М. М. Кононовой, 1951) было показано, что азот почвенных гуминовых кислот частично представлен формами, близкими к белковым веществам. Так, при гидролизе гуминовых кислот с помощью 25% Нг504 приблизительно 60% всего азота переходит в гидролизат; в составе последнего обнаружен ряд аминокислот (аспарагиновая, глутаминовая, амино^вале-риановая кислоты, тирозин, аланин, лейцин, пролин, гистидин и другие).
Учитывая, что вещества белковой природы исходных органических остатков в процессе гумификации быстро разлагаются микроорганизмами, есть все основания считать, что присутствующий в гуминовых кислотах азот имеет микробное происхождение. Трансформация азота растительных остатков в микробную плазму впервые была экспериментально доказана Костычевым (6). Концепция о микро-биальном происхождении азота гумусовых веществ почвы развивалась далее Гобсоном и Пейджем и, особенно, Ваксманом.
Однако эта точка зрения находит возражение со стороны некоторых исследователей; так, Маттсон и Кутлер-Андерсон считают, что азот гумуса входит в состав комплексов, образующихся при взаимодействии окисленного лигнина с аммиаком.
С серией интересных работ в области изучения форм азота гумусовых веществ в последние годы выступил Бремнер.
Подвергая гидролизу при помощи 6-п НС), при Т° 105° гуминовые кислоты, выделенные из различных почв и торфов, он обнаружил, что от 40 до 80% общего количества азота препаратов переходит в раствор, причем 31—48% перешедшего в гидролизат азота представлено протеинами.
В своих исследованиях Бремнер использовал метод распределительной хроматографии на бумаге, который, благодаря ряду преимуществ по сравнению с обычными химическими методами, в последние годы находит все более широкое применение. При помощи этого метода в кислых гидролизатах гуминовых кислот Бремнером были обнаружены следующие аминокислоты: фенил-аланин, лейцин, изолейцин, валин, аланин, глицин, треонин, серин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лизин, аргинин, гистидин, пролин, гидроксипролин, а-амино-п-масляная кислота, Р -аланин, аминомасляная кислота, тирозин, цистеиновая кислота и некоторые другие, три из которых остались неидентифицированными.
Было констатировано также присутствие среди продуктов гидролиза аминосахаров и веществ со свойствами пептидов.
Следует указать, что при изучении форм азота гуминовых кислот различных почв и торфов Бремнер не обнаружил резких различий в составе аминокислот полученных гидролизатов. Наиболее четко проявились на хроматограммах лейцины, валин, аланин, глицин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты.
Подобное явление отмечено и в работах чехословацких исследователей (Рауе), Ко1оизек, ЗшаНак, 15), изучавших при помощи двумерной бумажной хроматографии аминокислотный состав гидролизатов гуминовых кислот, выделенных из чернозема, бурозема и подзола. Все эти работы подтверждают положение о протеиновой природе части азота гуминовых кислот. Вместе с тем в свете современных работ едва ли может считаться правильным положение Ваксмана о том, что весь азот гумусовых веществ представлен протеинами. Так, Драгунов и сотрудники (2, 3) на примере гуминовых кислот из торфа,'чернозема и подзола показали, что 40—60% всего азота освобождается в форме моно-аминокислот уже при слабом гидролизе при помощи 5% НС1 в течение 2/г час.
Аналогичные результаты были получены Бремнером. Он обнаружил, что при гидролизе препаратов гумусовых веществ при помощи 2% НС1 в течение четырех часов в раствор переходило от 22 до 40% общего количества азота гуминовых кислот.
Из этих данных следует, что часть гидролизуемого азота гумусовых веществ представлена более простыми формами, легко переходящими в раствор при относительно слабом кислотном гидролизе.
Наряду с указанным явлением быстрого перехода некоторой части азота гумусовых веществ в гидролизат довольно значительная часть его, напротив, очень устойчива и не гидролизуется даже при таком сильном воздействии, как продолжительный гидролиз с 6-га НС1 при 105°. Эта часть азота, по мнению исследователей, представлена сложными циклическими формами, прочно связанными в частицах гумусовых веществ.
В настоящей работе приводятся материалы сравнительного изучения при помощи метода хроматографии природы азота гуминовых кислот и фульвокислот различных почв, а также новообразованных гумусовых веществ, выделяемых из культуральной жидкости плесневого гриба.