Сулейманова Л.Р., Наставшева А.В., Махмудова А.Р., ГаббасоваИ.И., Решетник О.А.
ПРИМЕНЕНИЕ ХИТОЗАНА В ПИЩЕВОЙ И ДРУГИХ ПРОМЫШЛЕННОСТЯХ *
Аннотация:
в статье рассматривается применение хитозана в пищевой и других промышленностях
Ключевые слова:
промышленность, хитозан, пищевая промышленность
Введение За последние три десятилетия интерес к природным полимерам значительно возрос . Хитин, второй по распространенности после целлюлозы биополимер на Земле, может быть получен из многих источников, включая отходы морских ракообразных, насекомых и экзоскелет беспозвоночных. Ожидается, что мировой рынок хитозана и его производных вырастет со среднегодовым темпом роста примерно на 6,3% в ближайшие 5 лет и достигнет 53 млн. долларов США в 2024 году по сравнению с 36 млн. долларов США в 2019 году. Это обусловлено растущими инвестициями в разработку новых лекарств, появлением новых биомедицинских применений и расширением немедицинских применений, таких как детоксикация воды и сточных вод. Существует также повышенный интерес к органическому земледелию и сертификации биодеградируемых хитозановых продуктов и удобрений. Исследования этих биополимеров сосредоточены, среди прочего, на поиске новых и улучшенных методов производства. В последние годы растет интерес к защите окружающей среды и здоровья людей. В настоящее время возрастает склонность к заботе о мире, в котором мы живем, и поиску самых безопасных и менее модифицированных продуктов. В поисках как биоразлагаемых, так и возобновляемых материалов, многие биополимеры привлекают внимание, и среди них полисахариды являются одними из наиболее используемых. В частности, хитин выделяется благодаря своей биодоступности, поскольку он является вторым наиболее распространенным полимером в природе после целлюлозы . Хитин и его деацетилированная форма, хитозан, вызвали значительный интерес в связи с предложенными новыми применениями . Использование этих двух функциональных полимеров, в частности хитозана, легко увидеть в широком спектре прикладных научных областей, включая применения в биомедицинской , пищевой и различных химических отраслях промышленности . Хитин широко используется во многих областях применения, таких как хелатирующий агент, добавка для очистки воды, лекарственное средство носитель, биоразлагаемый чувствительный к давлению клейкий скотч, ранозаживляющие агенты, в мембранах и имеет другие преимущества для многочисленных важных применений. Из-за этих преимуществ большое внимание уделяется этому характерному биоматериалу.За прошедшие годы было разработано множество технологий приготовления хитина и хитозана. Некоторые из них составляют основу химических процессов промышленного производства хитозана из отходов ракообразных. Панцири крабов, креветок, омаров или раков является самым богатым источником хитина (в основном 20-30% в пересчете на сухое вещество), а также единственным источником хитина, доступным в настоящее время в количествах, достаточных для промышленности хитина / хитозана . Физические и химические характеристики хитина и хитозана соответственно различаются в зависимости от вида и способа их приготовления . Исследования с отходами ракообразных четко продемонстрировали, что специфические свойства этих продуктов, то есть молекулярная масса и степень деацетилирования, варьируются в зависимости от различных условий процесса Хитин или поли (β- (1 → 4) -N- ацетил-D-глюкозамин) представляет собой природный полисахарид. Название «хитин» происходит от греческого слова «хитон», что означает «одежда». Французский химик Анри Браконно впервые описал использование хитина в 1811 году. Этот биополимер синтезируется живыми организмами и является вторым по распространенности природным полимером после целлюлозы и классифицируется как производное целлюлозы, даже если он не продуцируется синтезирующим целлюлозу организмом . По своей структуре он похож на целлюлозу, но в положении C2 он имеет ацетамидную группу (NHCOCH3), которая играет главную роль в изменении своих свойств и превращении в универсальное соединение, Хитин, который встречается в природе как упорядоченные макрофибриллы, является основным структурным компонентом, который присутствует в экзоскелетах ракообразных, крабов и креветок, а также в клеточных стенках грибов . Крабовые раковины и раковины креветок в основном используются в коммерческих целях. Хитинсинтаза, фермент, встречающийся в природе, катализирует биосинтез хитина. В промышленности экстракция хитина осуществляется кислотной обработкой для растворения карбоната кальция, а затем щелочным раствором для растворения белков. После этого добавлением обесцвечивающих агентов для удаления пигментов, таким образом, получают бесцветный чистый хитин, этот этап называется этапом обесцвечивания. Универсальные свойства хитина, такие как биосовместимость, биоразлагаемость, способность к биологическому возобновлению, нетоксичность, экологичность и биофункциональность, делают его многообещающим кандидатом для дальнейшего использования. Тем не менее, в настоящее время хитин редко используется в фармацевтической промышленности. Из-за своей слабой растворимости он имеет ограниченное применение. Хитин нерастворим в обычных органических растворителях и разбавленных водных растворителях, поскольку он обладает высокой гидрофобностью из-за сильно расширенной поликристаллической структуры. Хитозан является деацетилированной формой хитина (которая может иметь разную степень деацетилирования), и он растворим в кислых растворах (иногда с трудом). Превращение хитина в хитозан возможно либо с помощью ферментных препаратов, либо с помощью химического гидролиза. Производство хитина в мире оценивается примерно в 10-11 тонн в год . Хитин обычно представляет собой белый и твердый азотистый полисахарид, который неэластичен. Он также считается основным источником загрязнения пляжей в прибрежных районах. В некоторых организмах (например, улитке) хитин находится в нижней челюсти, а также в качестве источника разрушающего хитин фермента хитиназа присутствует в кишечнике. Широкое распространение хитина и хитозана у этих существ делает их хорошими природными источниками этих биополимеров . Не было сообщений о значительном долгосрочном накоплении хитина в природе, что означает, что его синтез, распад и оборот должны быть эффективно сбалансированы. Наряду с обилием и повсеместным распространением хитина у многих организмов были обнаружены ферменты, разрушающие хитин. Хитин обязан своей биоразлагаемостью действием фермента хитиназы, который широко распространен в природе. Нет общепринятой номенклатуры в отношении степени N-деацетилирования хитина и его производных. Хитин и хитозан имеют высокий процент азота (6,89%) по сравнению с синтетически замещенными производными целлюлозы, которые могут быть получены только с более низким содержанием азота (1,25%) . Большинство встречающихся в природе полисахаридов, например целлюлоза, декстран, пектин, альгиновая кислота, агар, агароза и каррагинан, являются нейтральными или кислыми по природе, тогда как хитозан является примером высокоосновного полисахарида. Другие уникальные свойства хитина и хитозана включают образование полиоксисолей, способность образовывать пленки, биосовместимость, биоразлагаемость, нетоксичность, свойства молекулярной адсорбции и т.д. Несмотря на несколько сообщений, описывающих получение функционализированных производных хитозана путем химической модификации аминогрупп, очень немногие из них имеют приемлемую растворимость в обычных органических растворителях или системах бинарных растворителей.
Номер журнала Вестник науки №1 (22) том 1
Ссылка для цитирования:
Сулейманова Л.Р., Наставшева А.В., Махмудова А.Р., ГаббасоваИ.И., Решетник О.А. ПРИМЕНЕНИЕ ХИТОЗАНА В ПИЩЕВОЙ И ДРУГИХ ПРОМЫШЛЕННОСТЯХ // Вестник науки №1 (22) том 1. С. 197 - 211. 2020 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/2582 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2020. 16+