Хитин – природный аминополисахарид. По распространенности в живой природе занимает второе место после целлюлозы. В организмах членистоногих (крабов, омаров, раков, криля и т.п.), насекомых (пчел, жуков и т.п.), клетках грибов и дрожжей, диатомовых водорослях хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Биосинтез хитина происходит в особых клеточных органеллах (хитосомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последовательного переноса остатковN -ацетил-D -глюкозамина из уридинфосфат-N -ацетил-D -глюкозамина на растущую полимерную цепь.
Получение
Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири промысловых ракообразных. Поскольку хитин не растворим в воде, то не поддается выделению из панциря напрямую. Для его получения необходимо последовательно отделить белковую и минеральную составляющие панциря, т.е. перевести их в растворимое состояние и удалить. Обобщенная схема получения хитина приведена на рис.1.
Рис.1. Этапы процесса получения хитина.
Существует несколько способов извлечения хитина из хитинсодержащего сырья: химический, биотехнологический, электрохимический.
Химический способ выделения хитина из панцирьсодержащего сырья заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и депигментации с помощью химических реагентов – кислот, щелочей, перекисей, поверхностно-активных веществ и т.д.
Достоинства химического способа получения хитина: высокая степень депротеинирования и деминерализации полисахарида; относительная доступность недорогих реагентов; сравнительно небольшое время получения готового продукта. Недостатки: экологическая опасность из-за использования концентрированных реагентов и образования больших объемов кислотно-щелочных, солевых и органических стоков; необходимость использования достаточно концентрированных растворов химических реагентов, вызывающих ухудшение качества целевых продуктов, что обусловлено процессами деструкции хитина, гидролиза и химической модификации белка и липидов; использование коррозионно-стойкого оборудования; большой расход воды на технологические нужды и многократные промывки.
Биотехнологический способ заключается в использовании ферментов для удаления остаточного белка и минеральных веществ. Используютсяферменты и ферментные препараты микробиологического и животного происхождения. Достоинства биотехнологических способов депротеинирования и деминерализации хитина: используются "щадящие" условия, что позволяет сохранить в наибольшей степени нативные свойства хитина и белка, получаемые при этом белковые продукты практически не содержат хлорида натрия, присутствие которого неизбежно в случае применения кислотно-щелочных растворов; использование ряда ферментных препаратов делает возможным совмещение нескольких операций, что упрощает процесс; уменьшение, по сравнению с кислотно-щелочным способом, агрессивности реакционной среды, что, в свою очередь, снижает затраты на оборудование и увеличивает срок его службы; возможность осуществления производства хитина в судовых условиях непосредственно вместе вылова сырья.
Однако биометоды не лишены существенных недостатков. Это невысокая степень депротеинирования хитина даже при применении нескольких последовательных обработок в свежеинокулированных ферментах, что связано с присутствием части белка в недоступной для протеолитических ферментов форме. Многостадийность и длительность обработки. Использование дорогостоящих ферментов или штаммов бактерий. Наконец, необходимость обеспечения стерильности производства.
Электрохимический способ является альтернативой химическому и биотехнологическому способам, и позволяет в одном технологическом процессе получать хитин достаточно высокой степени очистки и ценные в пищевом отношении белок и липиды.
Сущность технологии получения хитина заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и обесцвечивания панцирьсодержащего сырья в виде водно-солевой суспензии в электролизерах оригинальной конструкции под действием электромагнитного поля, направленного потока ионов и образующихся в результате электролиза воды Н + - и ОН - - ионов и ряда низкомолекулярных продуктов, обусловливающих кислую и щелочную реакцию среды и ее окислительно-восстановительный потенциал соответственно.
К преимуществам электрохимической технологии получения хитина относятся: возможность получения в одном технологическом цикле всех ценных компонентов сырья с максимальным выходом при сохранении их биологических и функциональных свойств за счет щадящих условий обработки; исключение необходимости использования кислот, щелочей и ферментов, и, соответственно, снижение экологических нагрузок на окружающую среду; сокращение расхода пресной воды на промывки; интенсификация процесса; повышение износостойкости оборудования из-за отсутствия агрессивных сред; возможность оперативного изменения производительности и технологической схемы процесса; возможность получения широкого спектра производных хитина.
Основной источник информации:
- Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с.
1 Место хитина в классификации химических соединений
Хитин (поли-N-ацетил-D-глюкозамин) является широко распространенным в природе биополимером. Полимеры (от греч. polymeros - состоящий из многих частей, многообразный) -это вещества, молекулы которых состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев - мономеров. По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (напр. натуральный каучук) и синтетические (напр., полиэтилен). Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и другим свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы.
Биополимерами являются многие природные высокомолекулярные соединения из которых построены клетки живых организмов и межклеточное вещество, связывающее их между собой. К биополимерам относятся белки , нуклеиновые кислоты , полисахариды (сложные углеводы) и так называемые смешанные биополимеры , например, липопротеины (комплексы содержащие белки и липиды) и т.д. Хитин - это азотосодержащий полисахарид (аминополисахарид) . Мономерами полисахаридов являются моносахариды (монозы): глюкоза , фруктоза , галактоза др.
В связи с биологической функцией полисахариды делятся на резервные и структурные . Большинство резервных полисахаридов (крахмал, гликоген, инулин) являются важнейшими компонентами пищевых продуктов, выполняя в организме человека функцию источника углерода и энергии. Структурные полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза) в клеточных стенках растений образуют протяженные цепи, которые, в свою очередь, укладываются в прочные волокна или пластины и служат своего рода каркасом в живом организме. Самый распространенный в мире биополимер это структурный полисахарид растений - целлюлоза. Хитин является вторым после целлюлозы по распространённости структурным полисахаридом . По химическому строению, физико-химическим свойствам и выполняемым функциям хитин близок к целлюлозе. Хитин - это аналог целлюлозы в животном мире.
2 Химическая структура хитина и хитозана
2.1 β-D-глюкоза
Элементарной частицей (мономером) хитина является N-ацетил-β-D-глюкозамин . Термин глюкозамин означает, что мономер хитина является производным глюкозы , а точнее, β-D-глюкозы .
Рассмотрим подробнее, что означает β-D-глюкоза . Xимическая формула глюкозы С6 (Н2 O)6 . Из органической химии хорошо извест, что заданной формуле могут соответствовать разные вещества. Такие вещества , имеющие одинаковую химическую формулу, молекулярную массу, последовательность соединения атомов, но различные свойства называют стереоизомерами. В стереоизомерах различие в свойствах возникает из-за различного расположения атомов в пространстве. В моносахаридах стереоизомеры образуются из-за различной конфигурации гидроксильной группы ОН и атома водорода Н относите атома углерода С. Упрощённо это можно представить размещением ОН и Н справа или слева от С. В молекуле глюкозы имеется 4 таких атома углерода (обведены синим цветом). В биохимии их называют ассиметричными или хиральными. Меняя местами ОН и Н теоретически можно получить 16 стереоизомеров. Наиболее важные изомеры глюкозы: D-глюкоза и L-глюкоза. Не только глюкоза, но и другие моносахариды относятся либо к В- либо к L- изомерам. Отнесение моносахаридов к D- или L- изомерам производится по расположению группы ОН у атома углерода С , дальше всех отстоящего от карбонильной группы С=О (для глюкозы эти группы С=Н и ОН обведены красным цветом).
В природе (фрукты, овощи, мёд и т.д.) встречается только D-глюкоза. L-глюкоза получена синтетически.
Моносахара склонны к образованию циклических структур. Именно циклические молекулы моносахаров соединяясь между собой образуют молекулы полисахаридов. В кристаллическом состоянии моносахариды находятся только в циклической форме. Глюкоза образует циклическую структуру с 5-ю атомами углерода и одним атомом кислорода в кольце. При образовании циклической структуры глюкозы к 4 имеющемся хиральным атомам углерода добавляется ещё один 5-й хиральный атом углерода (обведён чёрным цветом). В линейной структуре это атом углерода входил в карбонильную группу С=О. Это приводит к образованию 2-х стереоизомеров D-глюкозы: α- когда ОН 5-го хирального атома углерода размещается выше плоскости кольца и β- ниже. Этот дополнительный хиральный атом называют аномальным, а α- и β-стереоизомеры D-глюкозы аномерами. По физико-химическим свойствам α- и β-аномеры существенно отличаются друг от друга. Входя в полисахариды в качестве строительных блоков они образуют совершенно разные углеводы (так,α-D-глюкоза образует амилозу; β-D- целлюлозу). В водных растворах α- и β-аномеры легко переходят друг в друга и между ними устанавливается равновесие: 64% β-D-глюкозы и 36% α-D-глюкозы.
2.2 β-D-глюкозамин и N-ацетил-β-D-глюкозамин
По классификации производных моносахаридов глюкозамин относится к аминосахарам. Аминосахара - это производные моносахаридов, гидроксильная группа которых -ОН замещена аминогруппой -NH2 (чаще всего у 2 атома углерода - см. рис.). По номенклатуре ИЮПАК названия аминосахаров образуют прибавлением к названию "исходного" моносахарида названия аминогруппы, замещающей гидроксил (с указанием ее положения), и префикса "дезокси", указывающего на замещение. По этой номенклатуре полное название β-D-глюкозамина: 2-амино-2-дезокси-D-глюкопираноза (D-глюкозамин) . 2-амино ознаяает, что аминогруппа присоединена ко 2-му атому углерода; 2-дезокси означает, что у 2 атома углерода отсутствует гидроксильная группа; окончание пираноза присутствует в моносахаридах циклической структуры. Упрощённое название исходит из корня соответствующего моносахарида, к которому добавляется слово «амин», например глюкозамин. Аминосахара, в отличие от других моносахаридов идут не на получение энергии, а на формирование соединительных тканей организма.
N-ацетил-β-D-глюкозамин - это ацетилированный β-D-глюкозамин. Ацетилирование - это замещение атомов водорода в органических соединениях остатком уксусной кислоты CH3 CO (ацетильной группой). N-ацетил-β-D-глюкозамин - это мономер (элементарная, повторяющаяся структура) хитина, а β-D-глюкозамин - хитозана.
2.3 Хитин и хитозан
Молекула хитина состоит из N-ацетил- β-D-глюкозаминовых звеньев. В живых в природе организмах может образовываться только хитин, а хитозан является производным хитина. Молекула хитозана состоит из β-D-глюкозаминовых звеньев. Хитозан получают из хитина деацетилированием с помощью щелочей. Деацетилирование - это реакция обратная ацетилированию, т.е. замещение атомом водорода ацетильной группы СН3 СО. Поэтому, в отличии от хитина, хитозан может иметь структурную неоднородность обусловленную неполной завершённостью реакции деацетилирования. Содержание остаточных ацетильных групп СН3 СО (на рис. обведена серым) может достигать 30% и характер распределения этих групп может заметно влиять на некоторые физико-химические свойства хитозана. Таким образом, при неполном ацетилировании молекула хитозана состоит из случайно-связанных N-ацетил-β-D-глюкозаминовых звеньев (основные звенья) и β-D-глюкозаминовых звеньев (остаточные звенья) .
Хитин, как и целлюлоза, обладает двумя гидроксильными группами, одна из которых у С-3 вторичная, а вторая у С-6 - первичная. По этим функциональным группам может быть осуществлено получение производных, аналогичным соответствующим производным целлюлозы. Среди них можно отметить простые (например, карбоксиметиловые) и сложные эфиры. Хитозан имеет дополнительную реакционноспособную функциональную группу (аминогруппа NH2 ) , поэтому кроме простых и сложных эфиров на хитозане возможно получение N-производных различного типа. Наличие реакционноспособных функциональных групп в структуре молекул хитина и хитозана обеспечивает возможность получения разнообразных химических модификаций пригодных для использования в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине и т.п.
Хитин является опорным компонентом:
- клеточной ткани большинства грибов и некоторых водорослей;
- наружной оболочки членистоногих (кутикула у насекомых, панцирь у ракообразных) и червей;
- некоторых органов моллюсков.
В организмах насекомых и ракообразных, клетках грибов и диатомовых водорослей хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меламинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры.
Меланины (от греч. melas, родительный падеж melanos - чёрный), коричневые и чёрные (эумеланины) или жёлтые (феомеланины) высокомолекулярные водонерастворимые пигменты. Широко распространены в растительных и животных организмах; определяют окраску покровов и их производных (волос, перьев, чешуи) у позвоночных, кутикулы у насекомых, кожуры некоторых плодов и т.д.
Потенциальные источники хитина многообразны и широко распространены в природе. Общая репродукция хитина в мировом океане оценивается в 2.3 млрд. т в год, что может обеспечить мировой потенциал производства 150-200 тыс. т хитина в год.
Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири промысловых ракообразных. Возможно также использование гладиуса (скелетной пластинки) кальмаров, сепиона каракатицы, биомассы мицелярных и высших грибов. Одомашненные и поддающиеся разведению насекомые вследствие их быстрого воспроизводства могут обеспечить значительную биомассу, содержащую хитин. К таким насекомым относятся тутовый шелкопряд, медоносные пчелы и комнатные мухи. В России массовым источником хитинсодержащего сырья является камчатский краб и краб-стригун, годовой вылов которых на Дальнем Востоке составляет до 80 тыс. т, а также углохвостая креветка в Баренцевом море.
Известно, что панцири ракообразных - достаточно дорогостоящее сырье, и несмотря на то, что разработано более 15 методов получения из них хитина, был поставлен вопрос о получении хитина и хитозана из других источников, среди которых рассматривались мелкие ракообразные и насекомые.
За счет широкого распространения пчеловодства в нашей стране существует возможность получать хитиновое сырье (подмор пчел) в значительных масштабах. По состоянию на 2004 г. в Российской Федерации во всех категориях хозяйств имеется 3,29 млн пчелиных семей. Сила пчелиной семьи (масса находящихся в пчелиной семье рабочих пчел, измеряемая в кг) равна в среднем 3,5-4 кг. Летом в период активного медосбора и весной после зимовки пчелиная семья обновляется почти на 60-80 %. Таким образом, ежегодная сырьевая база подмора пчел может составить от 6 до 10 тысяч тонн, это дает возможность рассматривать подмор пчел как новый перспективный источник хитозана насекомых наряду с традиционными видами сырья.
Химический состав различных видов хитиносодержащего сырья, % на сухое вещество
Хитин, входящий в состав панциря ракообразных, образует волокнистую структуру. У ракообразных сразу после линьки панцирь мягкий, эластичный, состоящий только из хитин-белкового комплекса, но с течением времени происходит его упрочнение за счет минерализации структуры в основном карбонатом кальция. Таким образом, панцирь ракообразных построен из трех основных элементов - хитина, играющего роль каркаса, минеральной части, придающей панцирю необходимую прочность и белков, делающих его живой тканью. В состав панциря входят также липиды, меланины и другие пигменты.
В кутикуле взрослых насекомых хитин также ковалентно связан с белками типа артраподина и склеротина, а также большим количеством меланиновых соединений, которые могут составлять до 40% массы кутикулы. Кутикула насекомых отличается большой прочностью и в то же время гибкостью благодаря хитину. Преимуществом пчелиного подмора является минимальное содержание минеральных веществ, так как кутикула насекомых практически не минерализована. В связи с этим отпадает необходимость проводить сложную процедуру деминерализации.
Массовые источники ПСС имеются во многих странах, но промышленное производство хитина и хитозана освоено преимущественно в Японии, где суммарно по данным на 1998 г. выпускается до 2500 т хитина и хитозана в год. В США выпускается около 1000 т хитозана и других модификаций хитина в год. Европейские страны (Италия, Норвегия, Польша) выпускают до 100 т хитозана в год. В последние годы развитие промышленного производства хитина и его производных развивается в Индии, Китае и Таиланде. В качестве сырья для получения полимеров, в Японии и Китае используются ПСС от переработки крабов и креветок, а в США - ПСС крабов и омаров. Отечественная промышленность начала осваивать производство хитина и хитозана в 1970-1980 гг. и к настоящему времени общий объем их выпуска достигает 80 т в год. (Апитерапия. / Хисматуллина Н.3. - Пермь: Мобиле, 2005. - 296 с.)
4 Физико-химические свойства и применение хитина и хитoзана
Хитин и его дезацетилированное производное хитозан привлекли внимание широкого круга исследователей и практиков благодаря комплексу химических, физико-химических и биологических свойств и неограниченной воспроизводимой сырьевой базой. Полисахаридная природа этих полимеров обусловливает их сродство к живым организмам, а наличие реакционноспособных функциональных групп (гидроксильные группы, аминогруппа) обеспечивает возможность разнообразных химических модификаций, позволяющих усиливать присущие им свойства или придавать новые в соответствии с предъявляемыми требованиями.
Интерес к хитину и хитозану связан с их уникальными физиологическими и экологическими свойствами такими как биосовместимость, биодеструкция (полное разложение под действием природных микроорганизмов), физиологическая активность при отсутствии токсичности, способность к селективному связыванию тяжелых металлов и органических соединений, способность к волокно- и пленкообразованию и др.
Процесс получения хитина заключается в удалении из сырья последнего минеральных солей, белков, липидов, пигментов поэтому качество хитина и хитозана зависит во многом от способа и степени удаления этих веществ, а также от условий проведения реакции деацетилирования. Требования к свойствам хитина и хитозана определяются областями их практического использования, которые весьма разнообразны. В России, как и в других странах, нет единого стандарта, но существует деление на хитин и хитозан технический, промышленный, пищевой и медицинский.
На сайте компании «Хитин и хитозан» производящей хитин и хитозан в промышленных масштабах перечислены следующие направления их применения:
- атомная промышленность: для локализации радиоактивности и концентрации радиоактивных отходов;
- медицина: в качестве шовных материалов, рано- и ожогозаживляющих повязок. В составе мазей, различных лечебных препаратов, как энтеросорбент;
- сельское хозяйство: для производства удобрений, защиты семенного материала и сельскохозяйственных культур;
- текстильная промышленность: при шлихтовке и противоусадочной или водоотталкивающей обработке тканей;
- бумажная и фотографическая промышленность: для производства высококачественных и специальных сортов бумаги, а также для улучшения свойств фотоматериалов;
- в пищевой промышленности выполняет роль консерванта, осветлителя соков и вин, диетического волокна, эмульгатора;
- в качестве пищевой добавки показывает уникальные результаты как энтеросорбент;
- в парфюмерии и косметике входит в состав увлажняющих кремов, лосьонов, гелей, лаков для волос, шампуней;
- при очистке воды служит как сорбент и флокулянт.
По химической структуре хитин близок к целлюлозе. Как и молекулы целлюлозы, молекулы хитина обладают большой жёсткостью и склонностью к образованию надмолекулярных структур (так называемые фибрилярные структуры). В фибрилярных структурах молекулы хитина, скреплённые водородными связями, располагаясь почти параллельными пучками образуют структуры регулярные в 3-х измерениях, что характерно для кристаллов. Известны несколько типов таких кристаллических образований (α-,β-,γ-хитины), которые различаются степенью упорядоченности и взаимной ориентацией полимерных молекул (полиморфизм).
Одним из важнейших свойств полимеров, определяющих во многих случаях возможность их переработки и применения, является их растворимость. Хитин нерастворим в воде, растворах органических кислот, щелочах, спиртах и других органических растворителях. Он растворим в концентрированных растворах соляной, серной и муравьиной кислот, а также в некоторых солевых растворах при нагревании, но при растворении он заметно деполимеризуется. В смеси диметилацетамида, N-метил-2-пирролидона и хлористого лития хитин растворяется без разрушения полимерной структуры. Низкая растворимость затрудняет переработку и применение хитина.
Получаемый из хитина хитозан растворяется в растворах как органических так и неорганических кислот (кроме серной). В отличие от практически нерастворимого хитина, хитозан, растворимый даже в растворах органических кислот, имеет более широкие возможности для применения в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве и других отраслях.
Также важными важными свойствами хитозана являются гигроскопичность, сорбционные свойства, способность к набуханию. Из-за того, что в молекуле хитозана содержится много гидроксильных, аминных и других крайних групп, её гигроскопичность очень велика (2-5 молекул на одно мономерное звено, которое находится в аморфных областях полимеров). По этому показателю хитозан уступает только глицерину и превосходит полиэтиленгликоль и каллериоль (высокополимерный спирт из груши). Хитозан хорошо набухает и прочно удерживает в своей структуре растворитель, а также растворенные и взвешенные в нем вещества. Поэтому в растворенном виде хитозан обладает намного большими сорбционными свойствами, чем в нерастворенном.
Хитозан может подвергаться биологическому разложению под воздействием хитиназы и лизоцима. Хитиназы - это ферменты, каталицирующие разложения хитина. Вырабатываются в организмах животных, содержащих хитин. Лизоцим вырабатывается в организме животных и человека. Лизоцим - фермент, разрушающий стенку бактериальной клетки в результате чего происходит её растворение. Создаёт антибактериальный барьер в местах контакта с внешней средой. Содержится в слюне, слёзах, слизистой оболочке носа. Полностью разлагающиеся под действием природных микроорганизмов изделия из хитозана не загрязняют окружающую среду .
По внешнему виду хитозан представляет собой чешуйки размером менее 10 мм или порошки различной тонины помола, от белого до кремового цвета, часто с желтоватым, сероватым или розоватым оттенком, без запаха. Другими свойствами сухого хитозана являются электризуемость и вяжущий вкус. По токсичности хитозан относится к 4-му классу и считается безопасным.
Хитозан показал себя как эффективный радиопротектор, сорбент токсинов и тяжелых металлов в организме, элемент лечебно-профилактического питания, средство защиты растений, иммуномодулятор в ветеринарии, а также в других областях. На сегодняшний день известно более 70 направлений применения хитозана.
Японские специалисты назвали хитозан веществом ХХI века. По их мнению, уже через два – три десятилетия промышленная цивилизация будет немыслима без него точно также, как без алюминия, полиэтилена или персонального компьютера.
5 Низкомолекулярный хитозан. Апизан
Для расширения сферы применения хитозана в медицине большое значение имеет его растворимость при нейтральных значениях рН, что может быть обеспечено снижением его молекулярной массы. Как показывает практика, молекулярная масса хитозанов, получаемых из панциря ракообразных химическими и ферментативными способами, высока и составляет до 103 кДа. Такие хитозаны растворимы только в водных растворах органических и минеральных кислот, что не всегда удобно. Для получения хитозана, растворимого в нейтральных растворах (при рН = 7), исходный хитозан подвергают гидролизу с помощью химических реагентов или ферментов.
В качестве гидролизующего реагента чаще всего применяется пергидроль в виде 3-10%-ного водного раствора при умеренном нагревании до 30-50 °С . Гидролиз снижает молекулярную массу хитозана и улучшает его растворимость в слабокислых водных растворах. При этом получается полидисперсный по молекулярной массе продукт, растворимый в разбавленных растворах кислот при рН > 5.
В качестве ферментных препаратов для деградации хитина и хитозана применяют комплексы ферментов различного происхождения. Это могут быть ферментные комплексы гепатопанкреаса краба или криля, а также панкреатин из поджелудочной железы крупного рогатого скота. Но чаще для этой цели применяют ферментные комплексы с хитинолитической активностью микробиологического происхождения. Применение ферментных препаратов для деградации хитозана позволяет получать низкомолекулярные хитозаны, растворимые в воде и обладающие при этом на порядок более высокой биологической активностью по сравнению с высокомолекулярными хитозанами. Такие свойства низкомолекулярных хитозанов существенно расширяют сферу их применения в качестве медицинских полимеров. Например, на основе низкомолекулярных хитозанов разработаны эффективные радиопротекторы, хиральные селекторы различных субстанций медицинского назначения, антикоагулянты с высокой гепариновой активностью.
Выделенный из хитинового покрова пчёл хитозан для придания ему водорастворимости также подвергается гидролизу комплексом ферментов микробного происхождения. В результате получается продукт, названный апизаном (пчелозаном). Апизан в конце технологической цепочки его получения, после лиофильной сушки, представляет собой тонкий порошок светло-коричневого цвета, растворимый в кислой среде при рН=5.5, имеет влажность 8-10%, содержание золы 1-2%, степень деацетилирования - 80-85% (Практическая апитерапия. / Хисматуллина Н.3. - Пермь: ЭксЛибрум, 2009. - 336 с. ).
Часто на сайтах о пчелопродуктах можно встретить, например, такое нелепое утверждение о преимуществах пчелозана: "...Низкомолекулярный хитозан, полученный из кутикулы пчёл усваивается полностью, в отличие от высокомолекулярного хитозана полученного из панциря ракообразных, который усваивается частично." Во-первых, в конце технологической цепочки получения и тот и другой хитозаны низкомолекулярные. Во-вторых, и это самое главное, по своей биологической природе хитозан относится к пищевым волокнам, которые не усваиваются совсем или усваиваются очень слабо. Глвное их достоинство - способность проходить через ЖКТ не усваиваясь "механически" его очищая (см. страницу
Кира Столетова
Хитин входит в состав раковин моллюсков, содержится в крабах, креветках, омарах, кораллах, медузах, а также можно найти хитин в грибах, дрожжах, некоторых растениях, грибковых микроорганизмах, крыльях бабочек и божьих коровок.
Что это такое
Хитин — это розоватое прозрачное вещество, которое связано с целлюлозой и обозначается, как азотосодержащий полисахарид. Такой элемент является сильным природным сорбентом, выступает основой скелета и наружных покровов насекомых, паукообразных и ракообразных.
Свойства вещества крайне разнообразны — от применения в медицине до использования в сельском хозяйстве.
Применение в сельском хозяйстве
Хитин широко используется в сельском хозяйстве и помогает в борьбе с корневыми нематодами. Это органическое соединение состоит из полисахаридов, которые используются растениями для питания и построения клеточных стенок. За счет подобных свойств хитин используется для создания съедобных пленок питательных кормов и подкормок растений. Такое применение объясняется и противогрибковыми свойствами, которые дают возможность применять его в сельскохозяйственном и экологическом отраслях.
Вещество эффективно против корневых нематод, а также используется для устранения проблем с почвой, предотвращает поражение корневых систем бобовых культур грибковыми микроорганизмами, которые вызывают корневую гниль и приводят к гибели бобов.
Внесение хитина в почву вместе с гемицеллюлозой обеспечивает снижение токсичности пестицидов в почве.
Эффективность против корневых нематод достигается за счет усиления активности бактерий и актиномицетов в составе почвы, которые разрушают яйцевые оболочки.
Вещество подходит и для борьбы с грибковыми микроорганизмами в составе почвы. Хитозан защищает растения от химических реакций, обладает антивирусной активностью, подавляет развитие спор грибов, стимулирует прорастание семян в почве, помогает интенсивному росту растений.
Недостатки вещества
Минусом является большой расход чистого вещества. Для сокращения популяции нематод нужно ввести более 10 тонн на гектар посадок. Таким образом, лучше всего использовать препараты, в которые входит это вещество.
В сельскохозяйственной практике распространены следующие препараты на основе хитина — «Нарцисс», «Хитозары», «Агрохит». Отличие препаратов от чистого вещества заключается в глубоком проникновении полисахаридов в почву и корневую систему.
Использование в промышленности
В сельском хозяйстве Нового Орлеана хитозан используют для консервирования говядины и сохранения её свежести. К тому же вещество усиливает вкус продуктов питания натуральным способов, не меняя структуру.
Также входит в состав пищевых пленок для обертывания экологических продуктов. За счет подобного покрытия продукты портятся намного медленнее. Подобная упаковка предотвращает развитие гнили и грибковых микроорганизмов.
Влияние на организм
Из-за того что вещество глубоко проникает в корневую систему многих растений, часто возникает вопрос — вреден ли хитин для человеческого организма?
Вещество абсолютно безопасно и ни в коем случае не нарушает естественные процессы организма.
Оно есть в грибах, морепродуктах и многих медицинских препаратах. Полисахарид в составе в лекарственных средств помогает при атеросклерозе, ожирении, интоксикации организма.
Хитин, который входит в состав грибов, обладает следующими свойствами:
- нормализует липидный обмен;
- излечивает дерматологические недуги;
- помогает при аллергии;
- излечивает дерматиты;
- помогает при артрите;
- снижает давление;
- устраняет высокое содержание холестерина.
Преимуществом содержания вещества в составе растений является и прирост бифидобактерий, укрепление слизистой кишечника, противоопухолевый эффект, устранение из тела токсинов, шлаковых масс, патогенных ферментов.
Углеводы
Справочник грибника. Азы грибника. Гриб мацутаке.
ЧТО НЕЛЬЗЯ ЕСТЬ ГОДОВАЛОМУ МАЛЫШУ. СПИСОК ЗАПРЕТНЫХ ПРОДУКТОВ
Заключение
Хитин является незаменимым веществом для здоровья организма людей и животных. Полисахарид эффективен против многих болезней, помогает сохранить свежесть и вкусовые качества продуктов, улучшает вкус мяса.
Хитин
(физ.) - вещество, из которого состоит главным образом верхний кутикулярный покров членистоногих, называемый хитиновым, или даже иногда просто X., что, конечно, не совсем точно. X. представляет собой азотистое вещество, но обнаруживающее некоторые черты углеводов. Зундвик полагает, что X. представляет аминовое производное углевода общей формулы n(C 12
H20
O10
), a по Кирху, X. является продуктом расщепления белковых тел, при котором, как побочный продукт, образуется гликоген. Формула X. по Зундвику такая: H 100
N8
O38
+ n(H2
O), где n колеблется между 1 и 4. Сходство с углеводами, по Цандеру, выражается в одинаковой реакции при действии йода в присутствии хлористого цинка, причем более глубокие слои X. окрашиваются в фиолетовый цвет. Чистый X. имеет вид бесцветного аморфного вещества, не растворимого в кипящей воде, алкоголе, эфире, в щелочах и кислотах. В концентрированных минеральных кислотах он растворяется, но при этом происходит его разложение. X., кроме членистоногих, встречается и у других беспозвоночных, напр. у брахиопод, кольчатых и круглых червей, простейших. Впрочем, во многих случаях сходство веществ, описываемых за хитиновые, сомнительно. У грибов клеточные оболочки, оказывается, содержат азот и по составу близки к X. Хитиновый слой членистоногих и др. является производным хитинородного (см.), под ним лежащего, но он не является жидким, потом затвердевающим выделением хитинородного слоя. По наблюдениям Гольмгрена над насекомыми, а главным образом Тульберга над омаром, молодой хитиновый слой представляет явственное палочкообразное или столбчатое строение. Эти палочки представляют продолжение волокон, на которые распадаются наружные части протоплазмы хитиногенных клеток и которые сравнивают теперь с мерцательными волосками ресничного эпителия, а между этими палочками уже отлагается (у омара) слоистое вещество, заполняющее промежутки между ними и придающее X.
его обычную слоистую структуру. Таким образом, надо думать, что хитиновый слой есть результат видоизменения протоплазмы хитинородных клеток. На поверхности хитинового слоя можно заметить тонкий слой кутикулы, ранее всего образующийся и, вероятно, соответствующий кутикулярному покрову первичнотрахейных (см.). На поверхности хитинового слоя замечаются также различные скульптурные узоры, чаще всего представляющие собой отпечаток клеток хитинородного слоя, а также бугорки, шипики, ребрышки, складочки, волоски, чешуйки и т. п. Твердость хитинового покрова различна и не зависит от его толщины. В сочленениях двух хитиновых сегментов очень часто хитиновый слой весьма утолщен, но он более мягок и гибок, что и делает сочленение подвижным. Этот гибкий слой получил название артродиальной, или сочленовной перепонки. Иногда сочленовная перепонка чрезвычайно разрастается и утолщается, как это имеет место у разбухающих вследствие различных условий членистоногих, напр. у самки термитов, у разбухающих при насасывании блох (Sarcopsylla, Vermipsylla), y клещей и др. Иногда хитиновый покров пропитывается известковыми отложениями, как, напр., у многих ракообразных (см.), и благодаря этому получает особую твердость и хрупкость, что в то же время делает линьку более затруднительной и более болезненной, так как молодой хитиновый покров является лишенным извести и мягким, а след., животное должно переболеть и переждать в убежище, покуда покров не примет обычной твердости.
Δ.
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. - С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890-1907 .
Синонимы :Смотреть что такое "Хитин" в других словарях:
- (ново лат., от греч. chiton хитон). Вещество, содержащееся во внешних покровах членистых животных, а также вообще в роговых частях тела. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ХИТИН главная составная часть … Словарь иностранных слов русского языка
Опорный полисахарид беспозвоночных (составляет основу наруж. скелета членистоногих) и компонент клеточной стенки грибов и нек рых зелёных водорослей. Линейный полимер из остатков N ацетил О глюкозамина, соединённых (? 1,4 гликозидными связями; в… … Биологический энциклопедический словарь
ХИТИН, твердое, жесткое вещество, широко распространенное в природе; в частности, из него сделаны твердые панцири (ЭКЗОСКЕЛЕТЫ) ЧЛЕНИСТОНОГИХ, таких как крабы, насекомые, пауки и родственные им виды. Стенки ГИФ микроскопических трубочек грибов… … Научно-технический энциклопедический словарь
Полисахарид, образованный остатками аминосахара ацетилглюкозамина. Основной компонент наружного скелета (кутикулы) насекомых, ракообразных и других членистоногих. У грибов заменяет целлюлозу, с которой сходен по химическим и физическим свойствам… … Большой Энциклопедический словарь
ХИТИН, хитина, муж. (от греч. chiton хитон) (зоол.). Вещество, из которого состоит твердый наружный покров членистоногих животных (насекомых, раков и т.д.). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ЦИГЕЛЬНИКОВ Отчество от именования отца по его профессии: цигельник рабочий кирпичного завода (из нем. Ziegel кирпич). (Н). (Источник: «Словарь русских фамилий». («Ономастикон»)) … Русские фамилии
Опорный полисахарид беспозвоночных (наружный скелет членистоногих) и компонент клеточной стенки грибов и некоторых зеленых водорослей. Линейный полимер из остатков N–ацетил–О–глюкозамина в клеточной стенке, образует (подобно целлюлозе, муреину)… … Словарь микробиологии
Сущ., кол во синонимов: 1 полисахарид (36) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
- [χιτών (υитон) одежда, оболочка, скорлупа] единственный известный в природе азотсодер. полисахарид (см. Углеводы), аналог клетчатки. X. входит в состав наружных покровов многих беспозвоночных членистоногих, моллюсков … Геологическая энциклопедия
хитин - Водонерастворимый полисахаридный полимер, состоящий из N ацетил D глюкозоаминовых молекулярных единиц, формирующий экзоскелет насекомых, ракообразных и клеточную стенку грибов Тематики… … Справочник технического переводчика
Структурная формула молекулы хитина Хитин (C8H13 … Википедия
Книги
- Научные основы химической технологии углеводов , . Предлагаемая читателю коллективная монография обобщает научные достижения последнего десятилетия в области химии углеводов. Впервые во взаимосвязи рассматриваются особенности структуры,…
Общая характеристика
Когда речь заходит о хитине, сразу вспоминаются школьные уроки биологии. Членистоногие, ракообразные и все что с ними связано…
Но, несмотря на это, хитин оказался также очень полезен для человека.
Хитин является полисахаридом, который относится к группе трудноусваиваемых углеводов. По своим физико-химическим свойствам, а также биологической роли он близок к растительной клетчатке.
Хитин входит в состав клеточной оболочки грибов, а также некоторых бактерий.
Образованный остатками аминосахара ацетилглюкозамина, хитин является одним из самых распространенных полисахаридов в природе.
Это вещество, находящийся в грибах, бактериях, членистоногих. Было выделено несколько видов хитина различающегося по своему химическим составу и свойствам.
Открытие
Впервые хитин был обнаружен в 1821 году директором ботанического сада Генри Браконом. В процессе химических опытов им было выявлено вещество, неподдающееся растворению в серной кислоте. А два года спустя хитин был извлечен из оболочек тарантула. Тогда же был предложен термин «хитин» французским ученым Одье, исследовавшим вещество с помощью внешних оболочек (наружного скелета) насекомых.
Полезные свойства хитина и его влияние на организм
По материалам некоторых медицинских исследований были сделаны выводы о пользе хитина для человеческого организма. Хитин используется при гипертонии, ожирении, сахарном диабете, как имуномодулирующее вещество, препятствующее раннему старению организма. Также как и клетчатка, хитин улучшает функционирование кишечника, облегчая эвакуацию содержимого, хорошо очищает ворсинки кишечника. Чистит сосуды от вредного холестерина.
Новейшие медицинские исследования свидетельствуют о пользе хитина в профилактике и лечении многих онкологических заболеваний.
Продукты с максимальным содержанием хитина
Обозначено приблизительное количество (гр) в 100 г продукта
- Гладиус кальмара 35
- Лобстеры 8
- Грузди 3.7
- Раки 35
- Белоснежный гриб 6.7
- Антарктический криль 3
- Крабы (панцирь) 32.4
- Гамарус 6.2
- Сыроежки 3
- Моховик (польский гриб) 15.7
- Японский гриб 5
- Шампиньоны 2
- Креветки 9.7
- Рыжики 5
- Дрожжи пекарские 2
Суточная потребность в хитине
Употребление более 3000мг в день может привести к проблемам с функционированием желудочно-кишечного тракта. Поэтому желательно в применении любых компонентов питания соблюдать золотую середину.
Потребность в хитине возрастает:
- при избыточной массе тела;
- нарушении обмена жиров в организме;
- высоком уровне холестерина в крови;
- стеатозе печени;
- при избытке жиров в рационе питания;
- частых запорах;
- сахарном диабете;
- аллергиях и интоксикации организма.
Потребность в хитине снижается:
- при избыточном газообразовании;
- дисбактериозе;
- гастрите, панкреатите и других воспалительных заболеваниях ЖКТ.
Усваиваемость хитина
Хитин является твердым прозрачным веществом, которое не переваривается в организме человека. Как и целлюлоза, хитин улучшает моторику желудочно-кишечного тракта, а также имеет другие полезные для организма свойства.
Взаимодействие с другими элементами
Хитин взаимодействует с полисахаридами, белками. Нерастворим в воде и других органических растворителях, хотя способен удерживает влагу в организме. При нагревании, взаимодействуя с некоторыми солями, он гидролизируется, то есть разрушается. Сокращает всасывание ионов хлора в кровеносную систему, тем самым корректирует водно-солевой баланс в организме.
Признаки нехватки хитина в организме:
- ожирение, избыточный вес;
- вялая работа желудочно-кишечного тракта (ЖКТ);
- неприятный запах тела (избыток шлаков и токсинов);
- частые аллергические заболевания;
- проблемы с хрящами и суставами.
Признаки избытка хитина в организме:
- нарушения в работе желудка (тошнота);
- метеоризм, вздутие живота;
- неприятные ощущения в области поджелудочной железы;
- аллергические реакции на хитин.
Факторы, влияющие на содержание хитина в организме
Организм человека самостоятельно не вырабатывает хитин, поэтому содержание его в организме целиком и полностью зависит от наличия в рационе питания. Исходя из этого следует, что если вы хотите быть здоровы, необходимо регулярное употребление хитина в виде его мономера – хитозана.
Хитин для красоты и здоровья
В последнее время косметологи всем чаще пишут о положительном эффекте, обнаруженном от применения лечебно-косметических средств с хитином. Его добавляют в шампуни для увеличения объема и эластичности волос, используют в лосьонах, добавляют в кремы, гели для душа, выпускаются средства для личной гигиены (гелевые зубные пасты). Он входит в состав различных спреев и лаков для укладки.
Хитин используют в качестве биологически-активных добавок в рационе питания для улучшения эластичности кожи, как противовоспалительное и увлажняющее средство. Создает защитную пленку на коже и волосах, облегчая тем самым процесс расчесывания, препятствует потере кожей влаги и хрупкости ногтей.
Аргентинские ученые выявили особенность хитина как помощника регенератора скорейшего заживления кожных покровов при их повреждениях. Кроме того, хитин путем нагревания трансформируется в новое водорастворимое вещество хитозан, которое входит в состав антивозрастной косметики. Благодаря косметическим средствам «анти-эйдж» кожа быстрее разглаживается, морщины становятся менее заметны. Кожа приобретает более свежий и молодой вид, благодаря свойству хитина снимать спазм мельчайших капилляров кожи.
Что касается пользы хитина для стройности вашей фигуры, то она очевидна. Хитозан еще называют животной клетчаткой, которая связывает в организме и выводит лишние жиры, помогает при переедании, увеличивает количество бифидобактерий в кишечнике и мягко способствует снижению лишнего веса. Кроме того, он отвечает за адсорбцию загрязняющих веществ, после эвакуации которых, наш организм чувствует себя легко и свободно.
Хитиновая диета
Хитиновая диета основана на употреблении продуктов, в состав которых и входит этот самый хитин. Но это совсем не значит, что на протяжении всей диеты вам придется употреблять жуков или жареных кузнечиков, ведь это вещество встречается и во многих приправах.
Хитиновая диета относится к разряду низкокалорийных диет. Дело в том, что продукты, богатые хитином, содержат небольшое количество жиров, так, например, на 100 г кузнечиков, содержится 20,6 % белков и всего 6,1% жиров, тогда как в 100 г говядины содержится примерно столько же белков, а жиров 2-3 раза больше. Насытиться насекомыми трудно, но если правильно их приготовить, то можно получить различные диетические блюда, которые будут способствовать снижению веса.
Хитин и фотография
В фотографических процессах, связанных с быстрым проявлением изображения, используют такие важные характеристики хитозана, как его пленкообразующие свойства, поведение в системах, содержащих желатин и комплексы серебра, обеспечивающее отсутствие поперечной (в слоях пленки) диффузии красителя, оптические характеристики полимера.
Современные исследования
И в наши дни продолжаются исследования хитозана и хитина. В России ими занимаются ученые, которые являются членами Российского хитинового общества, созданного в 2000 году. В его состав входят не только те исследователи, которые изучают непосредственно эти вещества, но и представители других областей науки, а также сельского хозяйства, медицины и промышленности. Лучшим хитинологам на Западе вручается специальная Браконновская премия. Она получила свое название в честь Браконно, который был первооткрывателем хитина. В нашей стране подобная премия называется в честь Павла Шорыгина. Этот академик является энтузиастом исследований хитина.