АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ПОЛІСАХАРИДИ ТВАРИННОГО ПОХОДЖЕННЯ

Прочитайте:
  1. Діуретики рослинного походження
  2. І Розділ. Походження українських назв квітів і трав
  3. Інші хронічні лейкемії мієлогенного походження.
  4. Класифікація серцевих глікозидів за походженням
  5. ОРБІТАЛЬНІ ТА ВНУТРІШНЬОЧЕРЕПНІ УСКЛАДНЕННЯ РИНОГЕННОГО ПОХОДЖЕННЯ
  6. ПОЛІСАХАРИДИ З МОРСЬКИХ РОСЛИН
  7. Полісахариди з насіння та інших частин рослин
  8. Полісахариди з червоних морських водоростей
  9. ПОЛІСАХАРИДИ МІКРОБІОЛОГІЧНОГО ПОХОДЖЕННЯ

Хітин (фр. chitine, від грецьк. χιτών: хітон — одяг, шкіра, оболонка) – природна сполука з групи азотовмісних полісахаридів.

Він є компонентом екзоскелету (кутикули) членистоногих і ряду безхребетних, входить до складу клітинної стінки грибів і бактерій та ін.

В 1821 француз Генрі Бракон (Braconnot), директор ботанічного саду в Нансі, виявив в грибах речовину, яка не розчинялася в сірчаній кислоті. Він назвав його фунгін. Чистый хітин вперше выділили із зовнішніх оболонок тарантулів. Термін був запропонований французьким вченим А. Одьє, який досліджував зовнішнє покриття комах, в 1823 році.

Хітин найбільш розповсюджений у природі полісахарид – кожен рік на землі в живих організмах утворююється і розкладається 10 гігатон хітину. Він виконує захисну і опорну функції, придаючи жорсткість.

Хімічна назва хітину: полі-N-ацетил-D-глюкозо-2-амін. Це полимер із остатков N-ацетилглюкозаміну, зв’язаних між собою β-(1,4)-глікозидними зв'язками (рис.31)

 

 

 

Рис.31 Структурная формула молекулы хитина

У всіх організмах, які виробляють і використовують хітин, він знаходиться не в чистому виді, а в комплексі з іншими полісахаридами, і дуже часто асоційований з білками. Незважаючи на те, що хітин я речовиною, дуже близькою за будовою, фізико-хімічними властивостями і біологічною функцією до целюлози, в організмах, що утворюють целюлозу (рослини, деякі бактерії), хітин не виявлено.

В природних умовах хітини різних організмів відрізняються за складом і властивостями. Молекулярна маса хітину досягає 260000.

Хітин нерозчинний у воді, стійкий до дії розведених кислот, лугів, спирту та ін. розчинний в концентрованих розчинах деяких солей (хлорид цинку, тіоцианат літію, солі кальцію). При нагріванні з концентрованими розчинами мінеральних кислот він гідролізується.

Одним з похідних хітину, який отримують промисловим способом є хітозан. Сировиною для його отримання слугують панцирі ракоподібних (криль, камчатський краб та ін.), а також продукти мікробіологічного синтезу. Спрощена схема виробництва хітину і хітозану хімічним способом приведена на рис.32.

Тривалість, температура, кратність і порядок кислотного і лужного оброблення залежать від виду сировини, ступеню її мінералізації і протеїнизації, потрібної якості хітину, вона встановлюється конкретно для кожного процесу. Наприклад, в Японії панцирі крабів промивають у воді, обробляють 5 – 10%-вою соляною кислотою при кімнатній1 температурі і перемішуванні протягом декількох годин.

Димінералізовану масу промивають у воді, обробляють 5 – 8%-вим розчином натрієвого лугу при нагріванні. Отриманий хітин промивають у воді, висушують і подрібнюють. У висушеному вигляді він являє собою сухі волокна, пластівці або порошок від білого або світло-рожевого до кремового кольору. Вміст в ньому вологи повинен бути не більше 10%, а вміст золи – не більше 2%, рН 6,5 – 7,8.

З хітину шляхом проведення реакції деацетилювання отримують хітозан з вмістом азоту не більше 1%. Для проведення реакції деацетилювання хітин обробляють 40 – 590%-вим натрієвим лугом при високотемпературному нагріванні. Використання такого жорсткого режиму проведення реакції сприяє високому ступеню деацетилювання хітину (до 80 – 93%). Але, деструкція, яка при цьому протікає, призводить до зменшення молекулярної маси полімеру, і погіршення його функціональних властивостей як структуроутворювача. Щоб запобігти цьому проводять деацетилювання хітину в атмосфері азоту при пониженій температурі або обробку гідразингідратом при температурі 120 – 1500С протягом 2 – 42 годин. По закінченню деацетилювання хітозан промивають водою до нейтральної реакції і висушують до повітряно-сухого стану.

 

 
 

 

 


Рис.32 Схема виробництва хітину і хітозану

В залежності від призначення отримують хітозан медичний, харчовий, кормовий і технічний, які характеризуються наступними показниками якості (табл.8)

 

 

Таблиця 8

Показники якості хітозану

 

Показники Тип хітозану
харчовий кормовий технічний
Зовнішній вигляд Дрібноволокнисті частинки розміолм не більше 1мм, або порошок Пластівці різних розмірів або порошок Пластівці різних розмірів або порошок
Колір Від білого до кремового або рожевого Від білого до кремового або коричневого Від білого до кремового або коричневого
Смак 1%-вого розчину хітозану в 1%-вому розчині оцтової кислоти Властивий без стороннього присмаку    
Запах Властивий без стороннього запаху Властивий без стороннього запаху Властивий без стороннього запаху
Прозорість 10"^ м, не менше 8,0 5,6 7,0
Вміст (% по масі), не более      
вологи 10,0 14,0 14,0
мінеральних речовин 1,0 - 1,5
речовин, нерозчинних в 2%-вій оцтовій кислоті 0,5 1,0
Кінематична вязкістьь(10'8 м2/с), не менше 800,0 100,0 100,0
Наявність солей важких металів Не допускается Не допускается -

 

Хітин і хітозан утворюються і розкладаються живими організмами, тому є екологічно чистими високомолекулярними природними сполуками. Шляхи господарського використання хітину і хітозану визначаються їх властивостями. Причому хітин в силу своєї інертності менше знаходить практичне використання ніж хітозан. Хімічна реакційна здатність хітозану обумовлена наявністю в його молекулах вільних аміногруп. Цей полімер характеризується слаболужними і аніонобмінними властивостями, і його можна класифікувати як смолу, що спричиняє утворення хелатних сполук.

Властивість хітозану розчиняться в розведених органічних і мінеральних кислотах з утворенням прозорих в’язких розчинів покладено в основу його використання в різних галузях промисловості, насамперед в харчовій в якості структуроутворювача.

Швидкість розчинення хітозану невисока. Тривалість розчинення порошкоподібного хітозану становить 35 – 40 хв., а при перемішуванні і нагріванні – 15 хв. при температурі 800С хітозан розчиняється втричі швидше, ніж при 200С, що пояснюється збільшенням швидкості дифузійних процесів. Попереднє набрякання хітозану у воді дозволяє скоротити тривалість процесу його розчинення. Водопоглинання хітину, мікрокристалічного хітину і хітозану значно вище, ніж мікрокристалічної целюлози.

Внесення хітозану у воду, яка з ним хімічно не взаємодіє, забезпечує швидке набрякання полімеру. Причому, кожна частинка хітозану набрякає окремо від інших і отримана маса (золь) є однорідною (не містить грудочок). При додаванні в цю масу концентрованої кислоти і наступному перемішуванні остання перш за все розчиняється у воді, а отриманий розчин кислоти вже потім взаємодіє з хітозаном і переводить його в сольову форму (відбувається розчинення). При цьому взаємодія між розчинником і хітозаном протікає по всій поверхні кожної частинки полімеру, що й забезпечує збільшення швидкості процесу розчинення хітозану. Загальна тривалість процесу приготування розчинів хітозану з використанням попереднього набрякання становить 7 – 9 хв.

Мінімальна кількість кислот, введення яких забезпечує розчинення хітозану різна: оцтової кислоти – 0,5%; лимонної – 2,5%; щавлевої – 5%. Це пояснюється різною здатністю кислот до утворення іонного зв’язку з аміногрупою полімеру. Для кожної концентрації кислоти характерна визначена кількість хітозану, що здатна до іонного розчинення в ній. Наприклад, отримати 12%-вий розчин хітозану можна, використовуючи розчин оцтової кислоти не менше 2%-вої концентрації. Збільшення вмісту хітозану в розчині змінює рН до значень, характерних для нейтрального середовища, тому що присутня аміногрупа хітозану має властивості слабкого лугу.

Густина розчинів хітозану зростає із збільшенням в них концентрації полімеру. При концентрації хітозану 0,2 – 1,0%, густина розчинів збільшується з 1000 до 1006кг/м3.

В процесі зберігання розчинів хітозану відмирають мікробні клітини, що пояснюється присутністю в розчині оцтової кислоти, а також бактерицидною дією самого хітозану.

В'язкість розчинів хітозану залежить від типу розчинника, концентрації полімеру і розчинника, температури, молекулярної маси хітозану, Рн і присутністю в розчині визначених солей.

В'язкість розчинів хітозану, як і більшості високомолекулярних сполук, збільшується із зростанням концентрації полімеру. Пояснюється це тим, що в області низьких концентрацій макромолекули хітозану переміщуються незалежно одна від одної. При досягненні визначеної концентрації не можуть розглядатися як незалежні кінетичні одиниці, і переміщення однієї з них призводить до зміни просторового положення інших, що пояснює збільшення вязкісних характеристик системи. В'язкість розчинів зростає із збільшенням концентрації кислоти (відповідно із зниженням рН), що пов’язано з розвертанням хітозанових ланцюгів, зростанням числа аміногруп (зниження рН), в результаті чого ланцюги дуже подовжуються і випрямляються.

При зберіганні розчинів хітозану їх в'язкість зменшується, тому в технологічних процесах рекомендовано використовувати свіжоприготовлені розчини. Найбільша швидкість зниження в’язкості (в середньому на 10,6%) спостерігається в перші 4 години зберігання, що пов’язано із зміною форми і розмірів макромолекул, а також утворенням і розпадом їх асоціатів.

В'язкість розчинів хітозану із збільшенням температури зменшується (особливо інтенсивно при температурах 20 – 600С). пояснюється це тим, що кінетична енергія розчинника і розчиненої речовини зростає, в результаті чого збільшується гнучкість ланцюгів і відстань між їх кінцями. Розчини знову набувають вихідної в’язкості після їх охолодження до початкової температури при умовах нагрівання до помірних температур (до 600С).

Розчини хітозану завдяки присутнім в макромолекулах функціональних аміногруп і гідроксильних груп виявляють високу адгезій ну здатність. Липкість розчинів хітозану збільшується із зростанням його концентрації в розчині і в залежності від матеріалу, до якого він прилипає.

За реологічними властивостями хітозани поділяють на:

– низькоконцентровані, з вмістом хітозану до 2%;

– середньої концентрації, з вмістом хітозану від 2 до 5%;

– висококонцентровані, з вмістом хітозану більше 5%.

В якості структуроутворювачів використовують середньо- і низькоконцентровані розчини хітозану.

Розчини хітозану мають здатність утворювати стійкі гелі. Наприклад, хітозанових гель у водному розчині щавлевої кислоти (10%-вої), прозорий, безбарвний, без запаху, жорсткий, здатний до синерезису. Хітозанові гелі мають схожі властивості (особливо міцність) з кальційальгінатними гелями.

Природа співрозчинника суттєво впливає на процес утворення хітозанового гелю. Додавання 1% метанолу або формаліну до 5%-вої оцтової кислоти забезпечує швидке гомогенне гелеутворення. В той же час n-бутанол сприяє утворенню гелю у вигляді грудочок, а при використанні етиленгліколю гель взагалі не утворюється.

Емульгуючу здатність виявляє лише мікрокристалічний хітин. Ця його здатність виявляється лише при визначеній його концентрації, температурі і рН середовища. Встановлено, що емульсії з вмістом хітозану не менше 0,5% стабільні після центрифугування, нагрівання і охолодження, якщо при емульгуванні підтримується температура 90 – 1000С і рН середовища не вище 4. В’язкісні характеристики емульсій зростають із збільшенням в них концентрації хітозану, що свідчить про його здатність до згущення. Виявлення хітозаном властивостей емульгатора пояснюється наявністю в нього функціональних груп, що взаємодіють з жировою фазою емульсії. Розчини хітозану до того ж виявляють вологоутримуючу здатність.

Таким чином можна вважати перспективним використання хітозану:

– в якості структуроутворювача в технології сировини водного походження;

– в якості емульгатора простих (олія/вода) і складних (томатно-олійна заливка та ін.) емульсій;

– в якості згущувача соусів, приправ, паштетів, паст;

– в якості харчового клею для придання продуктам з широким діапазоном вологості (10 – 80%) визначеної форми і заданої структури;

– в якості добавки, що підвищує водостійкість і міцність гранульованих продуктів та ін.

До групи полісахаридів тваринного походження відносяться також глікогени, гепарин, хондроітинсульфати. На відміну від хітозану вони не знайшли широкого застосування в харчовій промисловості, але їх біологічне значення для організму є важливим.

 


Дата добавления: 2015-08-26 | Просмотры: 1847 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.005 сек.)