CC BY
133
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4/2019
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 57712
С.К. Камбарова
студент 4 курса СФБашГУ, г. Стерлитамак, РФ Е-mail: kambarova-samara@ mail.ru Научный руководитель: Е.В. Казакова Старший преподаватель СФБашГУ, г. Стерлитамак, РФ Е-mail: <kazakova_yelena @ mail.ru>
ХИМИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ХИТИНА И ХИТОЗАНА
Ключевые слова:
хитин, хитозан, биополимер, хитин-глюкановые комплексы.
Актуальность: интерес к хитину и хитозану связан с их уникальными физиологическими и экологическими свойствами, такими как биосовместимость, биодеструкция, физиологическая активность при отсутствии токсичности, способность избирательно связывать тяжелые металлы и органические соединения, способность образовывать волокнистую пленку и др. Целью данной работы является обзор существующих методов выделения хитинсодержащего сырья для изучения возможности его использования в промышленности.
Хитин - природный аминополисахарид. По распространенности в живой природе он занимает второе место после целлюлозы. В организмах членистоногих (крабы, омары, раки, криль и др.), насекомых (пчелы, жуки и др.), грибов и дрожжевых клеток, диатомовых водорослей хитин в сочетании с минералами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Молекулярная структура хитина приведена на рисунке 1.
CH2OH
-O.
N
HO
HO
И
O
CH2OH
CH2OH
H, OH
NH ... 3 NHCCH3
II 3 11 I'
O O O
Рисунок 1 - Молекулярная структура хитина
Биосинтез хитина происходит в специальных клеточных органеллах (хитозомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последовательного переноса остатков п-ацетил-О-глюкозамина из уридинфосфата-^ацетил-О-глюкозамина в растущую полимерную цепь. Несмотря на то, что хитин по своей структуре, физико-химическим свойствам и биологической роли очень похож на целлюлозу, в организмах, образующих целлюлозу, хитина обнаружено не было [1. с, 36].
Биополимеры хитин и хитозан привлекали внимание ученых почти 200 лет назад. Открытие хитина было сделано французским химиком и ботаником Анри Браконно в 1811 году, изучая грибы, он нашел вещество, растворимое в серной кислоте, и назвал его фунгином. Термин "хитин" был предложен гораздо позже, в 1894 году Феликсом Хоппе-Зайлером. Изучение хитина в России началось с 1933 по 1934 гг. под руководством академика АН СССР Павла Шорыгина, а хитозана - в 1859 году С. Руже [2, с. 1761].
Существуют различные способы извлечения хитина из сырья: химическая обработка и
-( '» )-
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4/2019
биотехнологические методы. Наиболее распространенным из них является получение хитина химической переработкой сырья. Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири ракообразных. Поскольку хитин не растворим в воде, его нельзя изолировать непосредственно от оболочки. Для его получения необходимо последовательно отделить белковую и минеральную составляющие панциря, т.е. перевести их в растворимое состояние и удалить. Обобщенная схема получения хитина представлена ниже:
Измельчение хитинсодержащее сырье ^ Депротеинирование^- промывка ^ деминерализация ^ промывка ^ удаление пигментов и липидов ^ промывка ^ хитин.
Преимущества химического способа получения хитина: высокая степень депротеинизации и деминерализации полисахарида; относительная доступность недорогих реагентов; относительно короткое время получения готового продукта. Недостатки: экологическая опасность, обусловленная применением концентрированных реагентов и образованием большого количества кислотно-основных, солевых и органических стоков; необходимость использования достаточно концентрированных растворов химических реагентов, вызывающих ухудшение качества целевых продуктов, вследствие процессов деструкции хитина, гидролиза и химической модификации белка и липидов; использование коррозионно-стойкого оборудования; высокий расход воды на технологические процессы [3, с. 24].
Хитозан является простейшей модификацией хитина, это аминополисахарид 2-амино-2-дезокси-бета-Д-глюкан. Химическая формула хитозана показана ниже:(Рис.2.)
Рисунок 2 - Химическая формула хитозана
Его образование происходит при деацетилировании хитина - удалении ацетильной группы из положения С2 в хитине в результате его обработки в тяжелых условиях раствором щелочи. Появление свободной аминогруппы в каждом элементарном звене макромолекулы придает хитозану свойства полиэлектролита, одним из которых является характерный для растворов полиэлектролитов эффект полиэлектролитного набухания - аномальное увеличение вязкости разбавленных растворов при уменьшении концентрации полимера. Физико-химические и биологические свойства этого полимера и опубликованные результаты клинического применения позволяют рассматривать хитозан и его производные в качестве перспективного сырья для получения препаратов с различными фармакотерапевтическими эффектами [4, с.26].
Хитозан имеет большое количество водородных связей, которые определяют его способность связывать большое количество органических водорастворимых веществ, в том числе бактериальных токсинов, образующихся при переваривании в толстой кишке. Из-за нетоксичности хитина и его модификаций, его применение в медицине и пищевой промышленности является перспективным [4, с. 127]. Подводя итог, следует сказать, что хитин и хитозан - это уникальные материалы. Список использованной литературы:
1. Григорьева Е.В. Обоснование переработки гаммаруса Балтийского моря методами биотехнологии: автореф. дис. ... канд. хим. наук. М.: ВНИРО, 2008. 24 с.
2. Данилов С.Н., Плиско Е.А. Изучение хитина. I. Действие на хитин кислот и щелочей // Журнал общей химии. 1954. Т. 24. 1761-1769 с.
3. Ежова Е. А. Обоснование и разработка технологии пищевого хитозана и препаратов на его основе :дис. канд. техн. наук: 05.18.04: защищена 23.09.2005. М.: ВНИРО, 2005. 127 с.
4. Садов Ф.И., Маркова Г.Б. Хитозан для шлихтования // Промышленность. 1954. № 10, 36-38 с.
© Камбарова С.К., 2019
{ ■ }
