Сряда, 24 февруари 2010 г.

Промишлено значение на хитина

Понастоящем промишлената дейност по преработка на риболовни продукти, особено ракообразни (омари, паяци, норвежки омари, скариди, скариди и раци) и главоноги (калмари), в момента генерира голямо количество отпадъци, което представлява сериозен проблем. Остатъците от преработка на морски дарове обикновено съдържат 14-35% хитин, свързан с протеини (30-40%), липиди, пигменти и калциеви отлагания (30-50%), поради което се оценява годишното световно производство на хитин в отпадъци от около 120 000 тона. Този голям обем, заедно с неговата способност за бавно разграждане, стимулира голяма изследователска дейност, фокусирана върху определянето на възможните употреби на това вещество с двойна цел; от една страна търсенето на изгодна икономическа експлоатация, а от друга елиминирането на екологичния проблем. В резултат на тези проучвания понастоящем хитинът и хитозанът (молекула, получена от предишната), се използват успешно в области, различни като фармацевтиката, лекарите, хранителната промишленост и преработващата промишленост и селското стопанство, наред с много други.

биохимия

Какво представляват хитинът и хитозанът?

Хитинът и хитозанът са органични материали, произведени от сладководни безгръбначни (членестоноги, бриозои и зоопланктон). В солената среда те се произвеждат главно от халопланктонни ракообразни (копеподи, кладецери, евфазии) и от пелагични и бентосни морски видове (включително ракообразни, хидрозои и бриозои). Някои сухоземни животни също имат хитинови обвивки (насекоми, ракообразни, анелиди и мекотели), докато гъбите, дрождите и плесените също имат хитинови клетъчни стени.

Хитинът е открит за първи път през 1811 г. от професор Анри Браконно при гъбички. През 1830 г. е изолиран от насекоми и е получил името хитин. Откриването на хитозан през 1859 г. от К. Rouget поставя началото на интензивни изследвания върху тези съединения.

Хитинът е полимер на N-ацетилглюкозамин и остатъци от глюкозамин, който е широко разпространен в природата, до такава степен, че представлява вторият най-разпространен полимер след целулозата. Това е нетоксичен и биоразградим полизахарид, който образува рогово вещество и е основната съставка на екзоскелета на насекоми, ракообразни и паякообразни. Също така се среща в гъби, дрожди, корали, зоопланктон, пеперуди, водорасли и гъби

Хитинът е лек продукт, прах или люспи с бял или жълтеникав цвят, които могат да бъдат преработени в множество производни.

Хитозанът е N-деацетилираната форма на хитин, от който се получава след заместване на аминогрупите с ацетамидо групи. Той е част от телесната стена на повечето гъби, дрожди и плесени. По същия начин той се разгражда биологично при човека чрез действието на лизозим

За какво се използват?

Приложенията на хитина и хитозана са много широки, има сектори, в които употребата му е често срещана и известна, и други, в които понастоящем е интересно място за изследване:

1- Пречистване на вода

Хитин-хитозанът и неговите производни действат като хелатори на преходни метали и замърсители на околната среда (ПХБ), като отстраняващи метални йони (Hg, Cd, Pb, Ag и Ni), като коагулиращи флокуланти и утаители на протеини, аминокиселини, оцветители, водорасли, масла, радиоактивни метали (U и Co), суспендирани частици и пестициди. Поради тази причина те се използват за пречистване на басейни и езера, отпадъчни води от хранителната промишленост и хранителни отпадъци (намаляване на ХПК с до 80%), отпадъчни води (петролни рафинерии, рибопреработвателни предприятия, пивоварни, кланици и др.) И в лечение с питейна вода.

2- Хранителна промишленост

- Като добавки в храната: Поради свойствата си като сгъстители, желиращи агенти и емулгатори, те се използват като подобрители на текстурата, тъй като фиксират вода и мазнини (например кристален хитин). Те се използват и като стабилизатори на цвета, като средство, което предотвратява утаяването в оцет, като добавки с хранителни характеристики (диетични фибри, функционална съставка), в бисквитки и хляб (предотвратява намаляването на обема на тестото), като добавка за хранително животно (до 10% в пилешките фуражи) увеличава растежа, енергичността и увеличаването на бифидобактериите в стомаха, които блокират развитието на други микроорганизми и генерират лактаза. Те се използват и в ястия от черупчести мекотели, които съдържат хитин и астаксантин протеини и се използват в храната със сьомга.

- Хранителна обвивка и защитно покритие: Хитозановите филми са здрави, издръжливи и гъвкави с механични свойства, подобни на търговските полимери със средна якост. Използването му в годни за консумация филми може да благоприятства защитата на дивата природа, тъй като въпреки че те са погълнати от някои животни (30% от морските риби имат пластмаси в стомаха), те могат лесно да бъдат разградени от ензимите, съществуващи в стомаха на някои от тях. Те също се използват заедно с други елементи в плодовите покрития (N, O-карбоксиметилхитин), забавяйки стареенето, намалявайки окисляването, загубите чрез изпотяване и предпазвайки от гъбична атака.

Действието му като хранителен протектор срещу микроорганизми (концентрации = /> 0,02% предпазват от Е. Coli) като бактерии, дрожди и гъбички. Интересно е за получаване на минимално преработени храни и за забавяне появата на неприятен вкус в месото. По-конкретно, антимикробното действие се извършва чрез лишаване на микроорганизмите от жизненоважни йони (Cu), блокиране или унищожаване на мембраната, филтриране на вътреклетъчните съставки и образуване на полиелектролитични комплекси с киселинни полимери и повърхностни клетки.

- При промишлени процеси: При оползотворяване на протеини от отпадъчни яйчни продукти за храна на животни, като пречистващо средство за захар, избистрящо средство в индустриите за напитки (вода, вино, ябълков и морковен сок), без да се влияе на цвета (0,7 g/l), като финишър за сокове (разтворим в киселина и водоразтворим хитозан), коагулация на сирене (2-2,5% pH6, отстранява 90% твърди вещества), забавител на ензимното покафеняване на ябълкови и крушови сокове.

3- Медицина.
Хитозанът и неговите производни форми се използват успешно в различни области на медицината, а в други неговото приложение се проучва и разработва.

В покритията на семената, като тор и листен спрей, при запазване на плодовете, като нематоцид и инсектицид, при защита срещу вредители и гъбични атаки (предизвикващи действието на хитинази срещу гъбички), като вирусид и стимулатор на растежа (транспорт на хранителни вещества).

6- Козметика.
Има няколко приложения поради хидратиращите му свойства (кремове за ръце, лосиони за вана), абразив (почистване на кожата), положителната му полярност (фиксиране на продуктите върху кожата и косата) и неалергенност. Използва се успешно като подходяща матрица за други съставки, при грижа за устната кухина (паста за зъби и вода за уста) и при лечение на целулит (патентована).
7- Хартиена индустрия.

Използване при производството на хартия, повишен добив на целулоза и капацитет за задържане на вода (хартиена хартия), като лепило, повърхностна обработка върху хартия (по-голяма устойчивост и по-добро фиксиране на мастилото), фотохартия, отделяне на продукти и възстановяване на компоненти.

8- Мембранни технологии.

За разделяне на компоненти (молекулни филтри), в хроматографски колони, като капсулационни абсорбенти, за контрол на пропускливостта, при обратна осмоза, електродиализа, изолиране на магнитен хитин и лизозим.

9- Хранителни храни.

Във функционални храни (напитки, годни за консумация барове и др.) Поради характеристиките на разтворимост и възможността за получаване на множество производни съединения.

10- Текстилна индустрия.

Хитозанът се използва като средство за предотвратяване свиването на тъканите и като оцветител.

Въпреки големия брой потенциални съществуващи приложения и значителния напредък, постигнат в изследванията на хитина и хитозана, е необходимо да се насърчава тяхното използване в различни индустриални сектори, които, с изключение на областта на човешкото здраве, до момента не са склонни. Това се дължи, от една страна, на липсата на доверие в способността на индустриите доставчици да доставят суровини и, от друга, на отрицателната роля, която патентите изиграха при забавяне на развитието на пазара. Понастоящем пазарната тенденция за хитин и продукти от хитозан е насочена към тяхното диетично и биомедицинско приложение, но в близко бъдеще трябва да се разгледа възможността за тяхното използване за опаковане на храни и други продукти, за да се намали по този начин обемът на отпадъците от опаковки и благоприятстващи защитата на дивата природа.

По същия начин, в рамките на настоящата динамика на повторната употреба и минимизиране на отпадъците, получаването на висококачествени съединения като хитин и хитозан от отпадъци от черупчести мекотели представлява интересна възможност за индустрията.