PRZEWODNIK PO AMONIAKU

WSTĘP

Żywy organizm to cud, który balansuje między pięknem a przerażeniem. Nasz organizm jest pełen substancji, które same w sobie mogą mu przynieść niewiarygodne szkody. Jednak te substancje są nam niezbędne do życia. W niektórych reakcjach są one produktami ubocznymi, a w innych są substratami dla substancji, które przynoszą korzyść organizmowi. Jedną z tych substancji jest amoniak, neurotoksyna, która wpływa na wiele procesów, jest syntetyzowana, przekształcana, resyntetyzowana i utylizowana.

Ta książka jest przewodnikiem po cyklu amoniakowym. Jak może dostać się do organizmu? Jak jest tam produkowany? Co sprzyja jego nadmiarowej produkcji? Na jakie procesy może wpłynąć jego nadmiar? Jakie są pochodne amoniaku i ich właściwości? Jak jest utylizowany? Które geny uczestniczą w procesie utylizacji?

Podążając za skomplikowaną trasą amoniaku, ta książka opisuje wiele procesów biochemicznych i biologicznych w naszym organizmie.

Zaczynajmy naszą podróż!

Pamiętaj! Ta książka nie jest zaleceniem medycznym! Nasz organizm jest wyjątkowy, dlatego wybierając terapię, zawsze należy skonsultować się ze swoim lekarzem, aby uwzględnić wszelkie możliwe ryzyka i zapobiec niepożądanym reakcjom. Materiał ten zawiera zbiór moich osobistych praktycznych doświadczeń, najnowsze badania i odkrycia społeczności naukowej oraz wiedzę zdobytą w trakcie lat nauki, a także doświadczenie kolegów. Ta książka ma na celu poszerzenie wiedzy czytelnika w dziedzinie naukowej.

OGÓLNA INFORMACJA O AMONIAKU

Amoniak to cząsteczka sygnalizacyjna, metabolit, który w nadmiarze staje się neurotoksyną. W zależności od warunków ciśnienia i temperatury, amoniak może występować w postaci ciekłej lub gazowej. Jest bezbarwny i posiada charakterystyczny ostry i nieprzyjemny zapach. Strukturalna formula amoniaku, NH3 (1 atom azotu i 3 atomy wodoru), wygląda następująco.

Bez azotu nie byłoby życia. Azot to jeden z kluczowych składników organizmów żywych. Atomy azotu znajdują się we wszystkich białkach i DNA.

Wszystkie formy życia potrzebują azotu. Większość atomów azotu, stanowiących 78% atmosfery, jest ściśle związanych w cząsteczki azotu (N2). Aby rośliny mogły rosnąć, a zwierzęta żyć, potrzebują one formy azotu związanego z węglem, wodorem lub tlenem, najczęściej w formie organicznych związków azotu (aminokwasy), amoniaku/amoniaku (NH4+, NH3) oraz azotanów/azotynów. Podczas gdy zwierzęta pozyskują reaktywny azot ze źródeł roślinnych i innych zwierząt w wyniku łańcucha pokarmowego, rośliny pobierają reaktywny azot z gleby lub wody.

Azot występuje w atmosferze w postaci gazu. W procesie wiązania azotu bakterie przekształcają go w amoniak - formę azotu, którą rośliny mogą wykorzystywać.

Podczas nawożenia gleby na potrzeby rolnictwa, zawarte w nawozach azot i fosfor dostają się do jezior i rzek, co prowadzi do zakwitania glonów (eutrofizacji). Ten proces powoduje pojawienie się w wodzie sinic, które podczas kwitnienia wydzielają toksyny (alkaloidy i niskocząsteczkowe peptydy), zdolne do zatrucia ludzi i zwierząt. Eutrofizacja prowadzi również do niedoboru tlenu, co skutkuje masowym wymieraniem ryb i innych organizmów wodnych.

Amoniak występuje naturalnie we wszystkim otaczającej środowisku: w powietrzu, glebie, wodzie, roślinach i zwierzętach, włączając w to ludzkie organizmy.

Ma on właściwości alkaliczne. Kontakt z czystym amoniakiem może prowadzić do:

• podrażnienia dróg oddechowych,

• oparzeń,

• wymiotów i nudności,

• omdlenia,

• bólu i perforacji dróg oddechowych i pokarmowych.

Ludzki organizm rozkłada produkty białkowe na aminokwasy i amoniak, a następnie przekształca amoniak w mocznik. Ponieważ amoniak jest produktem ubocznym metabolizmu, organizm musi go przetwarzać i usuwać. Zazwyczaj amoniak jest skutecznie przekształcany w mocznik, kwas moczowy lub glutaminę. Jednak nie zawsze proces ten przebiega pomyślnie. U osób z defektami w mechanizmach przekształcania amoniaku może wystąpić szereg zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu, począwszy od hiperamonemii, encefalopatii wątrobowej, aż do śpiączki, a w najgorszych przypadkach nawet śmierci.

Mimo że amoniak może być niebezpieczny i toksyczny, a w niektórych przypadkach nawet śmiertelny, ma szerokie zastosowanie. Na całym świecie amoniak jest używany w różnych dziedzinach, głównie w przemyśle i medycynie.

• Aby nawozić pola uprawne, rolnicy używają nawozów - około 90% amoniaku przemysłowego jest używane w nawozach. (Ten temat zostanie bardziej szczegółowo omówiony w następnym rozdziale).

• Amoniak jest szeroko stosowany w chemii gospodarczej - w środkach do czyszczenia łazienek, blatów, płytek, okien i innych powierzchni.

• Jest używany do produkcji kosmetyków, na przykład w farbach do włosów.

• Jest również wykorzystywany w produkcji farmaceutycznych leków.

• Jako czynnik chłodzący w urządzeniach klimatyzacyjnych, lodówkach, zamrażarkach.

• Stosowany w pirotechnice, przemyśle gumowym, celulozowym.

• Jako stabilizator w żywności i napojach.

AMONIAK W ŚRODOWISKU

Globalny cykl azotowy ma kluczowe znaczenie dla biogeochemii Ziemi. Duże naturalne przepływy azotu dostają się z atmosfery do ekosystemów lądowych. Następnie fiksowany azot jest przetwarzany przez mikroorganizmy w szeroki zakres aminokwasów i związków utlenionych, a ostatecznie wraca do atmosfery w postaci cząsteczkowego azotu poprzez denitryfikację mikroorganizmów w glebach, wodach i osadach.

Sposoby wydalania amoniaku przez zwierzęta obejmują:

• Amonioteliczny: wodne zwierzęta wydalają amoniak bezpośrednio do wody w postaci NH3.

• Urikoteliczny: ptaki i gady wydalają amoniak w postaci kwasu moczowego.

• Ureoteliczny: ssaki, w tym ludzie, oraz rekiny przekształcają amoniak w mocznik.

Tlenki azotu, powstające z amoniaku po procesach denitryfikacji, odgrywają kluczową rolę w radiacyjnym równowadze Ziemi oraz w chemii warstwy ozonowej w stratosferze. Jeśli wykluczymy wpływ ludzi na przyrodę i ich działalność jako producentów związków azotu, produkcja tlenków azotu przez wyładowania atmosferyczne byłaby jedynym źródłem nowego puli azotu w środowisku. Ludzkie ingerencje w globalny cykl azotowy Ziemi prowadzą z jednej strony do zwiększenia produkcji żywności, ale z drugiej strony powodują niezrównoważenie azotu w przyrodzie, mają negatywny wpływ na zdrowie ludzi i wpływają na zmiany klimatyczne. Emisje amoniaku do środowiska naturalnego rosną z powodu wysoce efektywnego rolnictwa. Roślinność uprawiana z użyciem nawozów azotowych w uprawach rolnych jest albo używana bezpośrednio jako żywność dla ludzi, albo jako żywność dla zwierząt, które stają się później źródłem pożywienia dla ludzi.

Redukcja obszarów zielonych prowadzi do tego, że nieorganiczny azot w glebie przekształca się w gaz (NO, N2O, N2). Ten proces zachodzi w zależności od warunków fizycznych i chemicznych gleby. Niestety te związki odgrywają istotną rolę w chemii atmosfery i wpływają na inne związki, równie ważne jak ozon.

Ochrona przyrody wymaga, aby globalne emisje azotowych związków były równoważne z globalnym odnowieniem lasów na naszej planecie.

Badacze ostrzegają, że gleby nasycone azotem nie są w stanie zatrzymać i przetwarzać nadmiaru związków azotu z otoczenia. W miarę wzrostu populacji i spożycia żywności (szczególnie pochodzenia zwierzęcego) w przyszłości coraz więcej związków azotu będzie przekształcanych z form niereaktywnych w formy reaktywne.

PRZEMYSŁ SPOŻYWCZY

Azot, zgodnie z jego cyklem w przyrodzie, występuje w różnych formach, przekształcając się w jedną lub inną formę w zależności od okoliczności. Możemy go spotkać jako:

• cząsteczkowy azot,

• amoniak,

• tlenki azotu: azotany i azotyny.

Hydroksydu amonu stosuje się w przemyśle spożywczym - to jedna z najczęściej używanych substancji konserwujących w przemyśle spożywczym. Zapewnia ona producentom pewność braku wzrostu niepożądanych bakterii i patogennych mikroorganizmów (między innymi atakuje bakterie E. coli, zapobiegając ich rozmnażaniu się i rozprzestrzenianiu). W latach 70. po długich debatach uznano, że hydroksyd amonu jest całkowicie bezpiecznym i skutecznym środkiem. Jest on obecnie używany przez tysiące producentów - najczęściej w produkcji mięsa i innych produktów spożywczych wymagających konserwacji. Do dzisiaj jest to jedna z najczęściej używanych substancji konserwujących w produktach spożywczych. Producentom zależy na tym, aby podkreślić, że dopóki spożywasz amoniak w niewielkich ilościach, nie stanowi to zagrożenia dla Twojego zdrowia.

Więc jakie produkty mogą zawierać dużą ilość amoniaku? Obejmuje to:

• mięso,

• czekolada,

• sery,

• jogurty,

• pączki, ciasta, ciasteczka,

• masło orzechowe,

• produkty z dodatkiem E150с i E150d. Dodatki E150с i E150d są używane do nadawania karmelowego koloru (ciasto, piwo, czekolada, ciasteczka, napoje alkoholowe i likiery, kremy, chipsy, itp.),

• produkty z dodatkiem E503 (węglan amonu). Dodatek E503 jest używany zamiast sody i drożdży (ciastka, słodkie bułeczki, ciasta i inne wyroby piekarnicze).

Obecnie skala stosowania dodatków w produkcji żywności jest ogromna, a dokładna ilość pozostaje dla nas, zwykłych konsumentów, nieodgadnioną tajemnicą.