Выделение хитина и хитозана с использованием микроволнового излучения

Введение 2
Глава 1 Характеристика исследуемого сырья 4
1.1 Основные источники хитина и хитозана 4
1.2 Камчатский краб (Paralithodes camtschaticus) 9
1.2.1 Химический состав панциря краба 9
1.2.2 Фармакологическое действие хитина и хитозана 11
1.3.1 Химическое строение и свойства хитина 14
1.3.2 Химическое строение и свойства хитозана 17
1.4.1 Выделение хитина 20
1.4.2 Выделение хитозана 24
Глава 2 Методики получения и исследование свойств хитина и хитозана 27
2.1 Выделение хитина 27
2.2 Выделение хитозана 27
2.3 Методика регистрации ИК-спектров 28
2.4 Потенциометрическое определение степени дезацетилирования хитозана 29
2.5 Определение характеристической вязкости и расчет молекулярной массы хитозана 30
2.6 Техника безопасности 31
2.6.1 Общее положение 31
2.6.2 Техника безопасности при работе со стеклянной посудой 32
2.6.3 Техника безопасности при работе с электроприборами 32
2.6.4 Правила безопасности при работе с легковоспламеняющимися жидкостями 33
2.6.5. Правила работы с концентрированными кислотами и щелочами 34
Глава 3 Изучение влияния условий выделения на свойства хитозана 37
3.1 Влияние мощности МВИ 38
3.2 Влияние продолжительности обработки 40% раствором гидроксида натрия при параметре мощности 240 Вт 38
3.3 Влияние продолжительности обработки 50% раствором гидроксида натрия при параметре мощности 240 Вт 39
3.4 Спектральные характеристики 40
Заключение 45
Список литературы 47
Приложение А 56

Весь текст будет доступен после покупки

Хитозан – уникальный биополимер, получаемый дезацетилированием природного биополимера – хитина, основными источниками которого являются ракообразные, грибы и насекомые. В целом углеводные биополимеры в живой клетке выполняют роль конструкционного материала (целлюлоза, хитин) и энергетического резерва (крахмал, гликоген), а также осуществляют многочисленные биологические функции с высокой специфичностью. Сюда следует отнести участие этих биополимеров в процессах, связанных с взаимодействием клетки с внешней средой, другими клетками, различными внеклеточными соединениями и комплексами. К настоящему времени доказана и широко изучается роль углеводсодержащих биополимеров в межклеточных взаимодействиях, в дифференциации клеток, в формировании многоклеточных систем, в развитии злокачественных новообразований, в процессах оплодотворения и т.д. Следует подчеркнуть, что и практическое использование природных полисахаридов неуклонно растет, и особо следует отметить простейшее производное хитина – хитозан, а также его разнообразные модификации и композиты.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Основные источники хитина и хитозана
Хитин присутствует в экзоскелете членистоногих (ракообразные, насекомые), скелетных элементах морского зоопланктона, клеточной стенке грибов и дрожжей, трубках погонофор [8]. Данный полимер также представлен в стенках цист инфузорий, иглах диатомовых, клетках зеленых, золотистых и гаптофитовых водорослей [9]. Он отсутствует у прокариотических организмов и растений.
Ракообразные (Crustacea)
В настоящее время основным источником для получения хитина и хитозана являются членистоногие, а именно ракообразные. Наиболее доступными промышленными сырьевыми объектами для получения хитозана являются отходы переработки панцирьсодержащих морских гидробионтов: крабов, креветок, лобстеров и др. Главной особенностью такого сырья является отсутствие затрат на разведение и выращивание [10].
В панцирях ракообразных присутствует в ?-форма хитина, который образует нанофибриллы диаметром 3 нм, содержащие по 19 молекулярных цепочек длиной около 0,3 мкм [11]. Хитин образует комплексы с белками (до 50%), взаимодействуя с аспарагиновой кислотой и/или остатками гистидина, минералами (аморфные карбонаты и фосфаты кальция) и пигментами (лютеин, ?-каротин, астаксантин), придающими механическую прочностью и упругость [12].
Крабодобывающие предприятия Дальнего Востока России в качестве сырья для производства хитина и хитозана заготавливают панцири головогруди и конечностей следующих видов крабов: камчатского (Paralithodes camtschaticus), синего (Paralithodes platypus), равношипого (Lithodes aequispina), а также крабов-стригунов опилио (Chionoecetes opilio) и бэрди (Chionoecetes bairdi). Природный хитин крабов не бывает полностью ацетилированным и содержит до 82,5% ацетилглюкозоамина, 12,4% глюкозоамина и 5% воды [13]. Химический состав панцирей крабов и других ракообразных представлен в таблице 1.
Таблица 1 – Химический состав панцирей морских и пресноводных ракообразных [8, 10]

Вид сырья
Влага, % Содержание, в пересчете на сухое вещество, %
общий азот липиды минеральные вещества хитин
Панцири крабов 9,7 5,9 0,9 33,8 32,4
Панцирь креветки 9,8 6,7 13,9 24,8 9,7
Панцири речных раков 8,0 5,8 9,0 42,0 35,0
Гаммарус сушеный 10,0 8,7 7,7 26,1 6,6
Гаммарус мороженый 77,2 9,04 14,1 20,9 6,2
Антарктический криль 73–77 до 45 2,0–3,2 2,6–3,0 2,8– 4,5
Гладиус кальмара – – 2-5 0,5-2 28–35
Другим наиболее массовым и легко добываемым объектом является рачок-бокоплав Gammarus (Rivulogammarus) lacustris. Его запасы исчисляются тысячами тонн, а вылов не сопряжен с нарушением биологического равновесия в водоемах. Относительно высокое содержание хитина (25–30%) и малая толщина панциря (100–500 мкм) облегчают процесс его переработки для получения хитина и хитозана [14].
Еще одним из перспективных источников может служить антарктический криль (Euphausia superba), массовый в Атлантическом, Тихоокеанском и Индоокеанском секторах Антарктики. По некоторым оценкам его запасы составляют до 50 млн т, выход хитина после обработки криля-сырца – около 1%.
Сегодня мировой вылов криля оценивается в 100 тыс. т., а его настоящее время сырьевая база могла бы обеспечить почти круглогодичный промысел [15].
Грибы (Fungi)
Доступным источником получения хитина и хитозана являются грибы. Клеточная стенка почти всех грибов, за исключением Acrasiales, содержит хитин. Содержание хитина различно у грибов разных таксонов и подвержено значительным колебаниям в зависимости от условий культивирования и систематического положения организма, составляют 0,2% до 26% от сухой массы. К примеру, содержание хитина на грамм сухой биомассы у Aspergillaсеае составляет 20–22%, у Penicillium – 4–5,5%, высших грибов – от 3 до 5%, в плодовых телах белого гриба – 6,7%. Содержание хитина неодинаково даже у грибов, относящихся к одному роду. Например, среди микромицетов семейства Aspergillaсеае содержание хитина у A. flavus содержит до 22% от сухой массы, у A. niger – 7,2%, а у A. parasiticus – 15,7%. Относительное содержание хитина у некоторых грибов значительно варьирует в пределах вида, составляя у разных штаммов A. niger от 11,7% до 24% от сухой массы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Гальбрайх А.С. Хитин, хитозан: строение, свойства, применение. Том 7, №1, с. 51-56 (2001).
2. Muzzarelli, R.A.A. Chitin, Oxford Pergamon Press, 309 p (1987).
3. Ravi Kumar, M.N.V. A review of chitin and chitosan applications, Reactive and Functional Polymers, 46, 1-27 p. (2000).
4. Rinaudo, M. Chitin and chitosan: properties and applications, Progress in Polymer Science, 31, 603-632 p. (2006).
5. Kumar M.R., Muzzarelli R.A.A., Muzzarelli C., Sashiva H., Domb A.J. Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives, Chemical Reviews, 104, 6017-6084 p. (2004).
6. Хитозан. Под ред. Скрябина К.Г., Михайлова С.Н., Варламова В.П. М.: Изд. Центр «Биоинженерия РАН», 593 с (2013).
7. Wasko A., Bulak P., Polak-Berecka M., Nowak K., Polakowski C., Bieganowski A. The first report of the physicochemical structure of chitin isolated from Hermetia illucens, International Journal of Biological Macromolecules, 92, 316-320 (2016).
8. Muzzarelli R.A.A. Chitin. Oxford: Pergamon Press., 1977. - P.309.
9. Cauchie H-M. Chitin production by arthropods in the hydrosphere. H-M. Cauchie. Hydrobiologia. – 2002. – Vol. 470, N. 1/3. – P. 63–95.
10. Красавцев, В.Е. Технико-экономические перспективы производства хитина и хитозана из антарктического криля. Краcавцев В.Е. Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана: материалы VII Международной конференции, Москва: ВНИРО, 2003. – C. 7–9.

Весь текст будет доступен после покупки