Хитин и хитозан, важни животински полизахариди (страница 2)
1.1.3. Процес на получаване.
Отпадъците от черупкови ракообразни се състоят от протеини (20-40%), калциеви и магнезиеви соли, най-вече карбонат и фосфат (30-60%), хитин (20-30%) и липиди (0-14%), вариращи тези пропорции с вида и сезона.
Следователно изолирането на хитин от биологичните отпадъци от ракообразни включва 3 основни операции:
1) Елиминиране на остатъчния протеин.
2) Елиминиране на неорганични вещества.
3) Елиминиране на липидните пигменти (каротеноиди).
Получаване на хитозан. Термичната обработка на хитин под силна водна алкала обикновено се използва за получаване на частично деацетилиран хитин (GA по-малък от '= 30%), свързан с хитозан. Основният критерий за разграничаване на хитозана от хитина е разтворимостта в разтвори на разредени киселини, получени, когато остатъчната фракция на ацетил е ниска.
Хитозанът може да се получи по 2 начина:
- химически (хетерогенно или хомогенно деацетилиране)
За да се получи разтворим продукт, той трябва да има степен на деацетилиране между 80 и 85% или по-висока, а хитозанът е известен като продукт, който обикновено има между 70 и 85% деацетилиране.
1.4. Имоти.
Свойствата на хитина и хитозана зависят главно от източника на производство и метода на приготвяне и тези полимери се различават един от друг по тяхното разпределение, молекулна маса и степен на ацетилиране.
1.1.4.1 Степен на ацетилиране.
Химически хитинът и хитозанът са полиглюкозамини, които се отличават само със степента на ацетилиране на аминогрупите. Типичните хитини обикновено имат степен на ацетилиране между 70-95%, което съответства на съдържание на ацетил от 15-20,7%, докато хитозаните обикновено имат степен на ацетилиране между 15-25%, което съответства на 3,2 - 5,3% от съдържанието на ацетил. Степента на ацетилиране е може би най-важният параметър на тези полизахариди и до голяма степен определя техните функционални и физиологични характеристики.
Факторите, които влияят върху степента на деацетилиране, включват: концентрация на алкали, предварителна обработка, размер на частиците и плътност на хитина. Последните два фактора оказват влияние върху скоростта на проникване на алкали в аморфната област и до известна степен и в кристалните области на полимера, необходими за настъпване на хидролиза. На практика максималното ниво на деацетилиране, което може да бъде постигнато при еднократна алкална обработка, е около 75-85%.
Степента на ацетилиране е много важна за получаване на разтворим продукт, въпреки че разпределението на ацетиловите групи също влияе.
1.1.4.2 Молекулно тегло и вискозитет.
Други важни параметри са молекулното тегло и свързаният с тях вискозитет. Тъй като хитозанът се получава от хитин чрез алкално деацетилиране, молекулното тегло има по-ниско средно молекулно тегло, обикновено вариращо между 1x105-3x105 Da. Хитозанът показва широк диапазон от вискозитети в разредена кисела среда, които зависят главно от молекулното му тегло. Относителният вискозитет на високовискозитетния хитозан е сравним с вискозитета на гуаровите гуми или трагаканта.
Хитозанът е силно вискозен продукт, подобен на естествените венци. Вискозитетът може да варира от 10 до 5000 cp. В разтвор, поради полиелектролитичното си поведение, в зависимост от йонната сила на средата, той се държи по различен начин, което значително влияе върху вискозитета на разтвора.
Поради високия вискозитет на хитозана в системи с pH 6,0 и той работи само в киселинни системи, той е подходящо свойство за приложението му в храната. Поради високата плътност на положителните заряди, хитозанът се държи във водни киселинни разтвори като поликатионна молекула. Това поведение не е типично за хитина поради високата му степен на ацетилиране.
Хитозанът е неразтворим в H2S04 и с ограничена разтворимост в H3P04. Също така е разтворим в смеси от алкохол и вода.
1.1.4.4. Биоразградимост.
Като полимер от интерес за хранителните системи, биоразграждането на хитина и на Хитозанът е важно свойство, което трябва да се има предвид, тъй като много от хранителните приложения са пряко или косвено свързани със способността на ензимите да деполимеризират. Сред ензимите (или ензимен комплекс), за които се съобщава, че упражняват хидролитична активност в хитин и хитозан, са: хитиназа, хитозаназа, лизозим, целилаза, хемицелулаза, пектиназа, липаза, декстраназа и подобни протеази като панкреатин, пепсин и папаин. Единствено биоразградимостта не е релевантна характеристика на тези биополимери, също така нетоксичността на разграждането на продуктите е най-значимата за биомедицинските и хранителните приложения.
Хитозанът е биоразбираем и биоразградим и е доказано, че се разгражда бавно главно от хитозиназа и лизозимни ензими; при първите биоразграждането настъпва до 75% и до 35% при лизозимите.
1.1.4.5. Функционални свойства.
Хитозанът може да образува пени, емулсии, гелове с полианиони и да задържа влагата поради наличието на свободни аминогрупи, които при разтваряне в подкислен воден разтвор придобиват положителен заряд.
Във връзка със способността на хитозана да се пени, е показано, че хитозанът повишава способността за образуване на пяна и стабилността на пяната, образувана от яйцето, поради неговия положителен заряд, който взаимодейства с отрицателния заряд на протеините на яйцето. яйце. Освен това е документирано, че хитозанът с ниско молекулно тегло ефективно насърчава образуването на пяна.
В проучване, проведено в смеси от суроватъчен изолат и хитозан, е показано подобрение в свойствата на пяната с хитозан между 0,4 и 0,6% и в тесни граници на рН (5,5-6,0).
Смес от хитозан и лецитин се използва за образуване на емулсии и оценка на техните свойства, като се получава стабилна емулсия на малки мастни глобули с големи положителни заряди, поради адсорбцията на хитозана на повърхността на мастните капчици. Това демонстрира способността на хитозана да образува емулсии.
Стабилността на емулсията зависи от концентрацията на разтвора на хитозан. В проучване, проведено, когато концентрацията на разтвора на хитозан е 0,2%, е имало фазово разделяне за всички изследвани стойности на диапазона на деацетилиране (75-95%).
Стабилността на емулсията се увеличава с 10% при добавяне на 0,1% хитозан в проучвания, проведени, за да се демонстрира ефектът му върху емулгиращата способност на яйчен жълтък; Той също така увеличи вискозитета на майонезата, без да променя сензорните й свойства.
Доказано е, че хитозанът може да образува гелове в разтвор с отлични свойства. Наличието на хитозан намалява синерезиса на гела поради способността му да задържа вода, варирайки неговите механични свойства. Загубата на вода е по-малка, колкото по-голям е размерът на молекулата. Хитозанът адсорбира 230-440% вода, побеждавайки картофено нишесте и карбоксиметил целулоза (CMC).