Ерика Е. Лопес Лисарага
Студент по биоинженерство
Хитинът, открит през 1811 г. от френския химик и фармацевт Анри Браконно, е основният компонент на клетъчните стени на гъбичките; на устойчивия екзоскелет на членестоноги, като паякообразни, насекоми и ракообразни (скариди, раци, скариди, омари, ...), както и на някои други биологични структури като кети - които са с форма на коса - в тялото на анелидите: безгръбначни животни, оформени като „пръстеновиден“ червей, като гъсеници.
Хитинът (от гръцки kitón, което означава „покривка“) е вторият най-разпространен биополимер в природата (първият е целулозата, компонент на растенията и дървесината). Той дължи страховитата си устойчивост на факта, че е композитен материал, тоест, той се състои от хитинова матрица, която съхранява някои кристали калциев карбонат (минерал, богат на скали), добре разпределени и диспергирани вътре. Съединението на хитина с кристалите произвежда материал с механични свойства далеч по-добри от тези на хитина и калциевия карбонат сам. Хитозанът, нашето интересно вещество, се получава от хитин.
Биополимери
Биополимерите са макромолекули, които се синтезират (произвеждат) от всички живи същества. Те обикновено се класифицират на протеини, които придават структура и специфична функционалност на тъканите на организмите; полизахариди, като целулоза, която е част от всички растителни клетки (тя се вижда в памучното цвете); нуклеинови киселини (ДНК, РНК), които са макромолекули, кодиращи характеристиките на живите същества. Биополимери като естествен каучук и лигнин също могат да бъдат включени. Последното е свързващото вещество, което фиксира целулозните влакна, които водят до дърво.
Хитозанът е изолиран от хитин през 1859 г. от френския физиолог Шарл Руже; Притежава интересни свойства, които възпрепятстват растежа и развитието на определени гъби и микроорганизми, поради което е обект на интензивни изследвания за технологичното му приложение в области, свързани със здравето, селското стопанство и храните.
Получаване на хитозан
Хитозанът - наричан още хитозан - се оказва хитин в деминерализирано състояние, без протеини и без химически функционални групи от ацетилов тип (вж. Каре 2). За извличане на хитозан се използват ракообразни, тъй като те имат по-голямо количество хитин в екзоскелетите си. Един от най-простите процеси за получаване е следният:
Първо екзоскелетите на ракообразните (обикновено раци или скариди) се измиват с много вода, за да се отстранят всички органични отпадъци, които могат да присъстват. Те се сушат при температура, която се колебае около 65 ° C. Главите, краката и опашката се отстраняват и се подлагат на смилане и пресяване, за да се получи прах с размер на частиците под 0,250 mm. В този момент калциевият карбонат и хитиновите протеини трябва да бъдат премахнати. Минералът се отстранява чрез потапяне на праха в киселинен разтвор за няколко часа. След това, за да се освободи от протеините, хитинът се подлага на алкална обработка (като се използва сода каустик с определена концентрация), където алкалният разтвор причинява сериозни увреждания на протеините и разкъсва връзките, които ги свързват с биополимера. В същото време обработката води до деацетилиране, при което химичните функционални групи от ацетилов тип се отстраняват от хитина (температурата на процеса може да варира). Накрая, алкалното рН се понижава до неутрално ниво (7.0), за да се получи окончателно пречистеният хитозан.
Деацетилиране
Химичната формула на ацетил е –COCH3, което показва чрез тирето, че неговият въглероден атом има „несдвоен“ електрон (без неговата двойка), който би могъл да се присъедини към молекула с друг електрон при същото обстоятелство, за да образува ковалентна връзка. (Състоящ се от от два електрона, сега "сдвоени").
Деацетилирането се състои именно в разкъсване на връзката, която свързва ацетила с молекулата, която ни интересува. Дали една молекула има ацетилови групи (или други функционални групи) влияе върху начина, по който взаимодейства със средата си. В случай на биополимери, като ДНК, ацетилирането го кара да се разширява за генна транскрипция; вместо това деацетилирането го кондензира, предотвратявайки този процес.
Свойства и приложения на хитозана
Хитозанът, тъй като идва от хитин, е нетоксично, биоразградимо и биосъвместимо вещество, т.е.може да е в контакт с тъкани на биологични организми, без да причинява дразнене или отхвърляне. И дори може да бъде биоактивен, тъй като е установено, че може да насърчи образуването на остеобласти (клетки, отговорни за растежа, поддържането и възстановяването на костите), а от друга страна, да допринесе за намаляване на притока на кръв в някои рани.
По отношение на най-известните си свойства, хитозанът инхибира развитието и растежа на някои гъбички и микроби. Това, заедно със своята пластичност за образуване на филми и влакна, насърчава използването му като биоразградима марля и конци за конци, които се борят с инфекциите в раните, а от друга страна, като филми, които удължават живота на семената и храната.
Например противогъбичното свойство ("противогъбично") на хитозана е било използвано в селското стопанство, когато се използва в определени култури, за да се предотврати размножаването и атаката на патогенни гъби, като Mycosphaerella fijensis Morelet, което може да причини болестта черен сигатока, която обикновено атакува листата на банановото растение, което е едно от най-сериозните в света; е причинил загуби от над 50% в производството на банани.
Известна биоактивност на хитозан, наблюдавана при бозайници, е наблюдавана и при растенията, тъй като генерира стресова ситуация, която благоприятства активирането на вътрешните защитни механизми, които ги подготвят да се борят сами срещу гъбичните инфекции. Всъщност учените от НАСА са използвали хитозан, за да направят проучвания за това как този биополимер защитава растенията в космоса, точно както го правят с растенията фасул, израснали на руската космическа станция MIR през 1997 г. Учените стигат до заключението, че хитозанът, освен добре -доказана способност да инхибират растежа на микроорганизми, индуцирани растения да повишават естествената си устойчивост срещу патогени.
От друга страна, хитозанът има флокулиращи свойства, т.е.може да агломерира нестабилни частици - в някакъв разтвор - в кръгли единици, наречени флокули, поради което има способността да улавя твърди вещества в суспензия, което им благоприятства да се слепват и утаяват при дъното. Това свойство може да се използва за почистване на водата от тежки минерали, оцветители или масла. Въпреки че в действителност той вече е бил използван за изясняване на напитки, като бира или вино, тъй като има способността да влачи и утаява остатъците от мая, плодове или други нежелани примеси.
Но внимавайте! Предполага се, че са разработени продукти за отслабване, съдържащи хитозан. Основният аргумент е, че той се свързва с мазнините в храната, като по този начин пречи на тялото да ги абсорбира; обаче Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) предупреди за оскъдната научна основа за тези твърдения. Агенцията призовава потребителите да не се заблуждават и търговците относно ненадеждността на продуктите, които рекламират.
Характеристиките и свойствата на хитозана, които бяха обсъдени тук, идват от източници, където учените публикуват резултати от своите изследвания. Винаги, когато се разработва ново приложение на хитозан или друг материал, е важно да се търсят оригиналните научни статии, където приложенията се поддържат. Ако няма доказателство, най-вероятно това е измама. Трябва да сме наясно с това.
Най-общо, приложението на хитозан в различните споменати области е имало много обещаващи резултати и тъй като той се счита за втория най-разпространен полизахарид в природата, неговите приложения се увеличават.
Някои препратки
Linden, James, C., Stoner, Richard J., YEAH! Сравнение на отговора на Elicitor с експерименти с покълване на хитин/хитозан в екстракти от Mung Bean и Adzuki Bean (2008).
Хитин и хитозан, http://www.interempresas.net/Horticola/Articulos/66791-Quitina-y-quitosano-como-subproductos-de-la-pesca.html
Ширай К "Хитозан". Звено Изтапалапа. Метрополитен автономен университет, Изтапалапа, Мексико, (2011).
Chavez A, Colina M, Valbuena A, López A, Получаване и характеризиране на хитозанова хартия, Иберо-американско списание за полимери, 13 (2), 41 (2012)