1.1. Природные полисахариды хитин и хитозан: строение,

Функции хитин в организме. Хитин, хитозан, апизан

1.1. Природные полисахариды хитин и хитозан: строение,

  • Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина,Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. — М.: Наука, 2002. — 368 с.

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,, полисахариды (сложные) 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):,, 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.

Элементарной частицей (мономером) хитина является N-ацетил-β-D-глюкозамин .Термин глюкозамин означает, что мономер хитина является производным , а точнее, β-D-глюкозы .

Рассмотрим подробнее, что означает β-D-глюкоза . Xимическая формула глюкозы С 6 (Н 2 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).

Хитин печень. Хитин

Хитин представляет собой природное соединение из ряда азотосодержащих полисахаридов. Его также принято называть «шестой элемент». Хитин в достаточно больших количествах содержится в организмах некоторых насекомых, различных ракообразных, в стеблях и листьях растений.

Стоит отметить, что в природе по своим производительным данным он уступает только целлюлозе.На протяжении сотней лет хитин считался отходом, так как он по своему составу не способен растворятся ни в разбавленных щелочах, кислотах и многих других растворителях, ни в воде.

Плюсом хитина является высокая эксплуатационная себестоимость при прямом использовании, в отличие от целлюлозы. Полезные свойства хитина

Научно-технические открытия позволили человеку обнаружить в хитине ряд интересных свойств, которыми целлюлоза не обладает. К примеру, на сегодняшний день данное вещество – единственная съедобная животная целлюлоза во всем мире. Следует отметить, что хитин заряжен исключительно положительными ионами.

Помимо этого, в его состав входят минералы, витамины, жиры, сахар и белки, что дает полное право для того, чтобы считать его шестым жизненно необходимым человеку важным элементом.Попадая в человеческий организм, хитин активно поглощает негативно заряженные жирные кислоты. Таким образом, данное вещество препятствует их всасыванию в кишечник.

Постепенно хитин выводит негативно заряженные жирные кислоты из организма.Волокна хитина беспрерывно активизируют перистальтику пищеварения. Данное воздействие стимулирует употребляемую пищу перемещаться в пищеварительном тракте в ускоренном режиме. Таким образом, хитин – это действенный и безопасный метод похудения.

Помимо этого, волокна хитина обладают свойством связывать холестерин и жирные кислоты, препятствуя при этом всасыванию вредных веществ в кровеносные сосуды.Хитозан, который получен путем дезацетилирования, эффективно активизирует необходимую деятельность клеток организма человека. При этом он значительно налаживает нервную саморегуляцию и гормональную секрецию.

Научные работы показали, что хитозан обладает способностью снижать концентрацию холестерина в крови. Таким образом, он не позволяет оседать ему в печени и препятствует его всасыванию в тонком кишечнике.Помимо этого, данное вещество значительно ограничивает абсорбцию ионов хлора в организме человека, понижая кровяное давление и расширяя сосуды.

Одним словом, хитин существенно замедляет процесс старения организма, укрепляя иммунитет, защищая печень, регулируя функции внутренних органов, активизируя клетки и очищая организм от вредных токсинов и шлаков.

Хитин применение. Хитин и хитозан. Что это такое?

Дары моря хитин и хитозан обратили на себя внимание ученых почти 200 лет назад. Хитин был открыт в 1811 г., а хитозан в 1859 г. Но более интенсивное освоение его начато позже, о чём свидетельствуют материалы международных конференций по хитозану, проводимых с 1977 года.

После 1985 года резко возросло количество сообщений по применению этого замечательного продукта.

В настоящее время интерес к хитозану лавинообразно нарастает с каждым годом – в этой области теперь работают и крупнейшие мировые концерны, ранее не связанные ни с природными соединениями, ни даже вообще с химией.

Что такое хитин?

Хитин(C8H13NO5)n (фр. chitine, от др.-греч.

: хитон — одежда, кожа, оболочка) высокомолекулярный линейный полисахарид, который в комплексе с белками, меланинами и минеральными веществами образует твердый наружный покров и внутренние опорные структуры насекомых, ракообразных, а также входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. Т.е., хитин природное вещество, созданное для защиты живых организмов от вредного воздействия.

Хитин является вторым веществом по распространенности в природе после целлюлозы, а их химическая структура и очень близка.

На сегодняшний день хитин получают в основном из панцирей ракообразных. В России главным источником хитина является камчатский краб, краб стригун и углохвостая креветка, обитающая в Баренцевом море. Основное производное хитина — хитозан.

Что такое хитозан?

Хитозан – это биоактивный катионный полисахарид, мономером которого является N-ацетил-1,4-b-D-глюкопиранозамин, его получают только из хитина, путем жесткой обработки щелочными растворами.

Хитозан обладает антибактериальными, противогрибковыми, антиоксидантными, противодиабетическими, противовоспалительными и противораковыми свойствами, а также он способен снижать уровень холестерина в крови. Ему свойственны такие характеристики как биосовместимость, нетоксичность, низкая аллергенность и биоразлагаемость.

Широкое применение хитозан нашел в следующих сферах человека

  • Медицина
  • Сельское хозяйство
  • Текстильная промышленность
  • Пищевая и молочная промышленность
  • Водоподготовка

Молекула хитозана представляет собой длинную цепочку, состоящую из множества гексозных (мономерных) колец, доходящих до десятков миллионов, поэтому данный биополимер не растворяется в воде и не всасывается в кишечнике, а действует как мощный сорбент.

Благодаря своим сильным сорбционным свойствам хитозан похож на большой товарный поезд, который выводит из кишечника не только вредные, но и полезные вещества, подвергая организм тотальной чистке. В ряде случаев такая «чистка» имеет смысл, но зачастую причиняет организму человека значительный вред.

Таким образом, хитозан – это сорбент, который нерастворим в воде и не участвует в обменных процессах организма в полном объеме.

Что такое олигосахариды хитозана и чем они отличаются от хитозана?

Чтобы активно участвовать в обменных процессах организма, необходимы водорастворимые формы хитозана, которые при внутреннем употреблении легко будут проникать через стенки кишечника в кровеносную систему и активно участвовать в профилактике нарушений обмена веществ. Для получения водорастворимых форм хитозана необходимо разорвать длинную (полимерную, с количеством звеньев n=∞) цепочку хитозана на короткие – олигомеры (малые, n

Олигосахариды хитозана близки по своей структуре к олигосахаридам женского грудного молока. Являясь полностью натуральным продуктом, по своим свойствам олигосахариды хитозана биосовместимы с тканями человеческого организма (соединительной, хрящевой), беспрепятственно проникают через стенку кишечника при внутреннем употреблении или через кожу в случае наружного применения.

Олигосахариды хитозана , обладая хелатными (захватывающими) свойствами являются мощным транспортным средством, способным доставлять в кровоток организма витамины, аминокислоты, лекарственные средства, макро- и микроэлементы, и другие различные необходимые вещества. С помощью олигосахаридов хитозана могут быть доставлены в организм самые трудноусвояемые полезные вещества даже на клеточном уровне.

Японские специалисты считают, что уже через два три десятилетия промышленная цивилизация будет немыслима без хитозана точно также, как без алюминия, полиэтилена или персонального компьютера, а доходность и товарооборот этой отрасли в самое ближайшее время станет выше, чем в целлюлозно-бумажной.

Хитин у кого.

Хитин  — природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов. Это основной материал покроваи одно из наиболее твёрдых веществ биологического происхождения.

Структурная формула звена хитина.

Полное химическое название: поли-N-ацетил-D-глюкозо-2-амин (C8H13O5N). Это полимер (биополимер) из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой b-(1,4)-гликозидными связями — это свидетельствует о том, что вещество прочное, гибкое, устойчиво к воздействию органических веществ. При этом молекула хитина громоздка: егодостигает 260 000 (такая большая потому что полимер.

А у метилового спирта например всего 32, у пропана 44, а у хлорметана 50,5). Хитин нерастворим в воде, устойчив к разбавленным кислотам, щелочам, спирту и другим органическим растворителям; однако растворим в концентрированных растворах некоторых солей (хлорид цинка, тиоцианат лития, соли кальция).

При нагревании с концентрированными растворами минеральных кислот хитин разрушается (гидролизуется).

В естественном виде хитины разных организмов несколько отличаются друг от друга по составу и свойствам.

В природе

Хитин как внешние покровы насекомого.

Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов. Каждый год на Земле в живых организмах образуется и разлагается около 10 гигатонн хитина:

  • Он выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая жёсткость клеток — например, содержится в клеточных стенках грибов.
  • Это главный компонент экзоскелета членистоногих.
  • Также хитин образуется в организмах многих других животных — разнообразных червей , кишечнополостных и так далее.

Во всех организмах, вырабатывающих и использующих хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другим полисахаридами, и очень часто ассоциирован с белками. Несмотря на то, что хитин является веществом очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе, в организмах, образующих целлюлозу (растения, некоторые бактерии) хитин найти не удалось.

В фантастике

Хитин часто появляется в роли материала. В примитивных культурах его добывают с — например, таковы реалии мира выжженной пустыни. Части панцирей могут использоваться в качестве брони. Узнакомых с генной инженерией, хитин может быть основным материалом для любых изделий — например, так устроена собачья цивилизация в романе «».

Хитин является самым распространённым материалом для бронирования и укрепления конструкций у расыв книге Роберта Хайнлайна «Звёздный десант». Он также используется для постройки космических кораблей. Сюжет фильма по книге был значительно переработан, вследствие чего арахниды потеряли часть своих качеств.

У футурологов хитин зачастую рассматривается как строительный материал будущего. Например в книге «Сумма технологии» Станислава Лема хитин считается прекрасным покрытием, сочетающим в себе многие качества, такие как прочность, неисчерпаемость, защита от некоторых видов радиации.

Хитин в аптеке. Характеристика действующего вещества хитозана

В прошлом хитозан добывали переработкой хитина верхних покровов красноногих крабов, используя расщепление карбонатного комплекса, который придаёт твердость внешнему скелету ракообразных.

Данный метод производства хитозана, в промышленных масштабах, оказался дорогостоящим.

Поэтому, пришлось разработать метод добычи хитозана из иных биологических ресурсов, среди которых был хитин мелких ракообразных.

По своему химическому составу хитозан принадлежит к органическим полисахаридам животного происхождения, мономерам хитина. Частица хитозана имеет в своем составе множество аминогрупп, которые позволяют ей взаимодействовать с ионами водорода и приобретать свойства слабого щелочного соединения.

Это разъясняет склонность хитозана захватывать и связывать ионы любых металлов, и положительно заряженных радиоактивных изотопов. Многочисленные аминогруппы молекулы хитозана могут образовывать огромное количество водородных связей.

По этой причине вещество может адсорбировать на своей поверхности много микробных токсинов и вредных веществ, возникающих во время переваривания пищи в кишечнике.

Хитозан может образовывать связи с молекулами жироподобных веществ в просвете тонкого и толстого кишечника человека. Образовавшийся комплекс, не всасывается клетками кишечника и впоследствии выводится естественным путем.

Это свойство хитозана позволяет применять его как средство, способное предотвратить накопление жировых запасов, уменьшить поступление холестерина из съеденных продуктов, улучшить необходимые сокращения стенок кишечника.

Прекращение поступления жиров, из содержимого кишечника, заставляет организм использовать личные запасы жира.

Для получения энергии и синтезирования, требуемых организму соединений, что способно оказать значительное влияние на сокращение жировой прослойки различных частей тела.

 Чрезмерный вес и высокие показатели холестерина в крови, все чаще беспокоят граждан старше тридцатилетнего возраста.

Для поддержания хорошего самочувствия необходимо уделять внимание, уменьшению поступления холестерина из кишечника в кровеносные сосуды, что значительно снижает риск образования холестериновых бляшек во всех сосудах тела.

Хитин это полисахарид. Что такое хитин

Хитин является вторым наиболее распространенным биополимером на планете.

По некоторым оценкам, в природе ежегодно производится ровно столько этого вещества, сколько и целлюлозы. Оно, с химической точки зрения, представляет собой азотсодержащий полисахарид с неразветвленной цепью. В естественных условиях является частью сложных органических и неорганических соединений.

Хитин в качестве натурального биополимера содержится в основном в экзоскелете (внешняя часть скелета) креветок, крабов, омаров, раков. Также есть в грибах, дрожжах, некоторых бактериях и крыльях бабочек.

В человеческом организме необходим для формирования волос и ногтей, а у птиц – оперения. Чистый хитин более хрупкий, чем в сочетании с другими веществами. Экзоскелеты насекомых – это комбинация хитина и белков.

Раковины ракообразных, как правило, состоят из хитина и карбоната кальция.

Хитин имеет много коммерческих аналогов, в том числе пищевых и фармацевтических продуктов. Они обычно используются как загустители пищи и стабилизаторы, также помогают создавать съедобную пленку на продуктах.

В пищевых продуктах хитин представленный в модифицированной и более биодоступной форме хитозана. Хитозан – это производное хитина, образуется в результате воздействия на вещество температурой и щелочью. Как говорят ученые, это вещество по своему составу напоминает ткани человеческого организма. В промышленных целях его получат из панцирей ракообразных.

Источник: https://zdorovecheloveka.com/novosti/funkcii-hitin-v-organizme-hitin-hitozan-apizan

Хитин, хитозан, апизан: свойства, сырьевые источники, приенение, структура

1.1. Природные полисахариды хитин и хитозан: строение,
1 Место хитина в классификации химических соединений 2 Химическая структура хитина и хитозана 2.2 β-D-глюкозамин и N-ацетил-β-D-глюкозамин 3 Сырьевые источники хитина и хитозана 4 Физико-химические свойства и применение хитина и хитoзана 5 Низкомолекулярный хитозан. Апизан

  • Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина,Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. — М.: Наука, 2002. — 368 с.

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.

2.1 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(Н2O)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 образуютмолекулы 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 атомуглерода (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 иβ- 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-аномерылегко 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 присутствуетв 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 CH3CO (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 СН3СО. Поэтому, в отличии от хитина, хитозан может иметь структурную неоднородность обусловленную неполной завершённостью реакции деацетилирования. остаточных ацетильных групп СН3СО (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 нахитозане 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 мировойпотенциал производства 150-200 тыс. т хитина в год.

Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником полученияхитина являются панцири промысловых ракообразных.Возможно также использование гладиуса (скелетной пластинки) кальмаров,сепиона каракатицы , биомассы мицелярных и высших грибов .

Одомашненныеи поддающиеся разведению насекомые вследствие их быстроговоспроизводства могут обеспечить значительную биомассу, содержащую хитин.К таким насекомым относятся тутовый шелкопряд, медоносные пчелы и комнатные мухи.

В России массовым источником хитинсодержащегосырья является камчатский краб и краб-стригун, годовой вылов которых наДальнем Востоке составляет до 80 тыс. т, а также углохвостая креветка вБаренцевом море.

Известно, что панцири ракообразных — достаточно дорогостоящее сырье,и несмотря на то, что разработано более 15 методов получения из ниххитина, был поставлен вопрос о получении хитина и хитозана из другихисточников, среди которых рассматривались мелкие ракообразные и насекомые.

За счет широкого распространения пчеловодства в нашей стране существует возможность получать хитиновое сырье (подмор пчел) в значительныхмасштабах. 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 10тысяч тонн, это дает возможность рассматривать подмор пчел как новыйперспективный источник хитозана насекомых наряду с традиционнымивидами сырья.

Химический состав различных видов хитиносодержащего сырья, % на сухое вещество

Вид сырья Белок Липиды Минеральныевещества Хитин
Панцырь криля сушённый, полученный при производстве изолята белка25-301-320-2225-30
Панцырь баренцевоморской углохвостой креветки сухой43-55

Источник: http://www.salkova.ru/Product_bee/Hitin/description.php

Природные полисахариды хитин и хитозан: строение, физико­химические

1.1. Природные полисахариды хитин и хитозан: строение,

Хитин (поли N-ацетил- D-глюкозамин) — азотосодержащий линейный полисахарид, по химическому строению и структурным характеристикам сходен с целлюлозой, занимает второе место после нее по распространенности в природе (рис.1).

Ежегодно в биосфере образуется

и утилизируется около 10 гигатонн

(1013 кг) хитина. Рис.1 Структура хитина

Хитин встречается в наружном покрове членистоногих (ракообразные, насекомые), скелете морского зоопланктона, клеточной стенке грибов дрожжей, трубках погонофор [1]. Хитин присутствует в стенках цисты инфузории, клетках зеленых водорослей, иглах диатомовых, стеблях золотистых и волокнах гаптофитовых водорослей [2].

Хитин отсутствует у прокариотных организмов и у растений, хотя в состав клеточной стенки бактерий входит муреин, содержащий N-ацетил- D-глюкозамин. В живых организмах хитин образует микрофибриллярный порядок, что обеспечивает линейную конформацию молекул, закрепленную водородными связями.

Эти фибриллы диаметром от 2,5 до 2,8 нм обычно входят в белковую матрицу [3].

Хитин присутствует в трех полимерных модификациях с различной ориентацией хитиновых микрофибрилл: a, (3, у. В природе получила распространение форма а-хитина, в которой цепи полимера антипараллельны и плотно упакованы.

Она присутствует в панцире ракообразных и моллюсков, кутикуле насекомых, клеточной стенке грибов [1]. В p-форме цепочки располагаются параллельно относительно друг друга и направлены в одну сторону.

В {3-форме цепочки обладают более
высокой растворимостью и набуханием за счет более слабых молекулярных водородных связей [4].

Эта форма встречается у каракатицы, в гладиусе кальмара, трубках погонофор, у-форма имеет смешанную систему параллельных и антипараллельных цепочек и присутствует в коконах насекомых [5]. J3- и у-формы хитина под действием концентрированных кислот (муравьиной, азотной и соляной) могут переходить в а- форму, являющейся наиболее стабильной.

Хитин нерастворим в воде, разбавленных кислотах, щелочах, спиртах и других органических растворителях. Он растворим в концентрированных растворах соляной, серной и муравьиной кислот, а также в некоторых солях при нагревании.

Хитин способен образовывать комплексы с органическими веществами (холестерин, белки, пептиды), обладает высокой сорбционной способностью к тяжелым металлам, радионуклидам. Хитин не разлагается под действием ферментов млекопитающих, но разлагается некоторыми ферментами насекомых, грибов и бактерий, отвечающих за распад хитина в природе [6,7].

Среди разнообразных производных этого полимера наиболее доступным является хитозан, получаемый в процессе деацетилирования хитина.

Хитозан (поли — D-глюкозамин) в едді отличие от хитина не встречается

в живых организмах, за исключением некоторых видов грибов (рис. 2).

СН2ОН

NH2

Рис. 2 Структура хитозана

Важной характеристикой полимера является степень ацетилирования: отношение остатков N-ацетил- D-глюкозамина к общему количеству мономерных звеньев в полимере. Общепринято считать, что хитозан — это полимер со степенью ацетилирования ниже 50%.

В присутствии кислот свободные аминогруппы хитозана акцептируют протоны, приобретая положительный заряд, и хитозан образует водорастворимые соли аналогично другим аминам. При этом в первую очередь от степени протонирования его свободных аминогрупп зависит растворимость
хитозанового полимера.

В среднем, хитозан хорошо растворяется, когда протонированы, по крайней мере, половина его свободных аминогрупп, то есть когда pH раствора соответствует значению рК полимера. Для образцов хитозана с молекулярной массой 10-100 кДа и степенью деацетилирования 80-90% величина рК лежит в районе 6,2-6,5 [8].

С увеличением молекулярной массы и степени ацетилирования хитозана значение рК снижается.

Таким образом, для растворения высокомолекулярных образцов с высокой степенью ацетилирования требуются более кислые условия, а снижение молекулярной массы и увеличение степени деацетилирования полимера позволяет им растворяться при нейтральном значении pH. При значениях pH > 7 хитозан теряет положительный заряд и выпадает в осадок, за исключением олигомеров со степенью полимеризации до 10.

За счет положительного заряда хитозан имеет большое сродство к сорбции таких молекул, как белки, пестициды, красители, липиды, хелатированию ионов переходных металлов (Си 2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Pb2+, Cr3+, VO2+, UO2+) и радионуклидов [9-12]. Хитозан и его производные обладают антибактериальными, иммуностимулирующими,

противоопухолевыми, ранозаживляющими и другими свойствами.

1.2.

Источник: https://webdissertation.com/biotehnologiya/prirodnyie-polisaharidyi-hitin-hitozan-114873.html

Scicenter1
Добавить комментарий