Середа, 24 лютого 2010 р

Промислове значення хітину

Промислова діяльність з переробки продуктів рибальства, особливо ракоподібних (омари, павуки, омари, креветки, креветки та краби серед інших) та головоногих молюсків (кальмари), в даний час утворює велику кількість відходів, що становить серйозну проблему. Залишки від переробки морепродуктів зазвичай містять 14-35% хітину, пов'язаного з білками (30-40%), ліпідами, пігментами та відкладеннями кальцію (30-50%), таким чином, оцінюючи щорічне світове виробництво хітину у відходах близько 120 000 тонн. Цей великий обсяг, разом з його повільною здатністю до деградації, стимулював велику дослідницьку діяльність, зосереджену на визначенні можливих застосувань цієї речовини з подвійною метою; з одного боку пошук вигідної економічної експлуатації, а з іншого - усунення екологічної проблеми. В результаті цих досліджень в даний час хітин і хітозан (молекула, отримана з попереднього), успішно використовуються в таких різноманітних галузях, як фармацевтика, лікарі, харчова промисловість та переробна промисловість та сільське господарство, серед багатьох інших.

біохімія

Що таке хітин і хітозан?

Хітин і хітозан - це органічні матеріали, що утворюються прісноводними безхребетними (членистоногими, мохоподібними та зоопланктоном). У солоному середовищі їх виробляють головним чином галопланктонні ракоподібні (копеподи, кладецери, евфазії) та морські пелагічні та бентосні види (у тому числі ракоподібні, гідрозої та мохоподібні). Деякі наземні тварини також мають хітинові покриви (комахи, ракоподібні, кишкоподібні та молюски), тоді як гриби, дріжджі та цвілі також мають хітинові клітинні стінки.

Вперше хітин був виявлений в 1811 році професором Анрі Браконно у грибах. У 1830 році його виділили від комах і дали назву хітин. Відкриття Хитозана в 1859 р. К. Руже поклало початок інтенсивним дослідженням цих сполук.

Хітин - це полімер залишків N-ацетилглюкозаміну та глюкозаміну, який широко розповсюджений у природі, настільки, що становить другий за поширеністю полімер після целюлози. Це нетоксичний і біологічно розкладається полісахарид, який утворює рогову речовину і є основною складовою екзоскелету комах, ракоподібних та павукоподібних. Він також міститься в грибах, дріжджах, коралах, зоопланктоні, метеликах, водоростях і грибах

Хітин - це легкий продукт у порошку або пластівцях білого або жовтуватого кольору, який можна переробити у кілька похідних.

Хитозан - це N-деацетильована форма хітину, з якої він отримується після заміщення аміногруп ацетамідо групами. Це частина стінки тіла більшості грибків, дріжджів та цвілі. Так само він біодеградується в людині під дією лізоциму

Для чого вони використовуються?

Застосування хітину та хітозану дуже широкі, є сектори, в яких його використання є загальновідомим та відомим, та інші, в яких в даний час це цікавий шлях дослідження:

1- Обробка водою

Хітин-хітозан та його похідні виступають як хелатори перехідних металів та забруднювачів навколишнього середовища (ПХБ), як засіб виведення іонів металів (Hg, Cd, Pb, Ag та Ni), як коагулюючі флокулянти та осаджувачі білків, амінокислот, барвників, барвників, водорості, олії, радіоактивні метали (U і Co), зважені частинки та пестициди. З цієї причини вони використовуються для очищення басейнів та ставків, стоків з харчової промисловості та харчових відходів (зменшення ХПК до 80%), стічних вод (нафтопереробні заводи, рибопереробні заводи, пивоварні, бійні тощо) та в лікування питною водою.

2- Харчова промисловість

- Як добавки до їжі: Завдяки своїм властивостям як загусники, гелеутворювачі та емульгатори, їх використовують як підсилювачі текстури, оскільки вони фіксують воду та жир (наприклад, кристалічний хітин). Вони також використовуються як стабілізатори кольору, як засіб, що запобігає випаданню осаду в оцті, як добавки з харчовими властивостями (харчові волокна, функціональний інгредієнт), у печиво та хліб (запобігає зменшенню об’єму тіста), як добавка для харчова тварина (до 10% у курячих кормах) збільшує ріст, бадьорість та збільшення біфідобактерій у шлунку, які блокують розвиток інших мікроорганізмів та утворюють лактазу. Вони також використовуються у стравах з молюсків, які містять білок хітин та астаксантин і використовуються в кормі з лососем.

- Харчова упаковка та захисне покриття: Плівки хітозану міцні, довговічні та гнучкі з механічними властивостями, подібними до комерційних полімерів середньої міцності. Застосування його в їстівних плівках може сприяти захисту дикої природи, оскільки, хоча деякі тварини їх поглинають (30% морських риб мають пластмаси в шлунку), вони можуть легко розщеплюватися ферментами, що існують у шлунку деяких з них. Вони також використовуються разом з іншими елементами у покриттях плодів (N, O-карбоксиметилхітин), затримуючи старіння, зменшуючи окислення, втрати через потовиділення та захищаючи від грибкової атаки.

Його дія як харчового захисника проти мікроорганізмів (концентрації = /> 0,02% захищає від кишкової палички), таких як бактерії, дріжджі та гриби. Це цікаво для отримання мінімально обробленої їжі та для уповільнення появи несмаку в м’ясі. Зокрема, антимікробна дія здійснюється шляхом позбавлення мікроорганізмів життєво важливих іонів (Cu), блокування або руйнування мембрани, фільтрування внутрішньоклітинних складових та утворення поліелектролітичних комплексів з кислотними полімерами та поверхневими клітинами.

- У промислових процесах: при відновленні білка з відходів яєчних продуктів на корм тваринам, як засіб для очищення цукру, освітлювач у виробництві напоїв (вода, вино, яблучний та морквяний соки), не впливаючи на колір (0,7 г/л), як фінішер для соків (розчинний у кислоті та водорозчинний хітозан), коагуляція сиру (2-2,5% pH6, видаляє 90% твердих речовин), сповільнювач ферментативного підрум'янення яблучно-грушевих соків.

3- Медицина.
Хитозан та його похідні форми успішно використовуються в різних галузях медицини, а в інших його застосування вивчається та розробляється.

У насіннєвих оболонках, як добриво та позакореневе обприскування, у збереженні плодів, як нематоцид та інсектицид, у захисті від шкідників та грибкових атак (індукуючи дію хітиназ проти грибів), як віруліцид та стимулятор росту (транспорт поживні речовини).

6- Косметика.
Його застосування різноманітне завдяки зволожуючим властивостям (креми для рук, лосьйони для ванн), абразиву (очищення шкіри), позитивній полярності (закріплення продуктів на шкірі та волоссі) та неалергенності. Він успішно використовується як відповідна матриця для інших інгредієнтів, при догляді за порожниною рота (зубна паста та ополіскувач для рота) та при лікуванні целюліту (запатентована).
7- Паперова промисловість.

Використання у виробництві паперу, збільшення виходу целюлози та здатності утримувати воду (тканинний папір), як клей, обробка поверхні на папері (більша стійкість та краща фіксація чорнил), фотопапір, поділ продукту та відновлення компонентів.

8- Мембранні технології.

Для розділення компонентів (молекулярні фільтри) у хроматографічних колонках, як абсорбенти для інкапсуляції, для контролю проникності, при зворотному осмосі, електродіалізі, ізоляції магнітного хітину та лізоциму.

9- Нутрицевтична їжа.

У функціональних харчових продуктах (напої, їстівні батончики тощо) завдяки його розчинним характеристикам та можливості отримання кількох похідних сполук.

10- Текстильна промисловість.

Хитозан використовується як засіб для запобігання усадці тканин і як закріплювач кольору.

Незважаючи на велику кількість потенційних існуючих застосувань та значний прогрес, досягнутий у дослідженнях хітину та хітозану, необхідно сприяти їх використанню в різних галузях промисловості, які, за винятком галузі охорони здоров'я людини, до цього часу не бажали. Це було пов’язано, з одного боку, з відсутністю впевненості у здатності галузей-постачальників поставляти сировину, а з іншого - з негативною роллю, яку патенти відігравали у сповільненні розвитку ринку. В даний час ринкова тенденція для хітину та хітозану спрямована на їх дієтичне та біомедичне застосування, але найближчим часом слід розглянути можливість їх використання для упаковки харчових та інших продуктів, щоб таким чином зменшити обсяг відходів від обгортки та сприяння захисту дикої природи.

Так само, в рамках поточної динаміки повторного використання та мінімізації відходів отримання цінних сполук, таких як хітин та хітозан із відходів молюсків, представляє цікаву можливість для галузі.