1.1.3. Beszerzési folyamat.
A rákfélék héja fehérjékből (20–40%), kalcium- és magnéziumsókból, főleg karbonátból és foszfátból (30–60%), kitinből (20–30%) és lipidekből (0–14%) áll, ezeket az arányokat változtatva. a faj és az évszak.
Ezért a kitin elkülönítése a rákfélék biohulladékától 3 alapvető műveletet foglal magában:
1) A maradék fehérje eliminációja.
2) Szervetlen anyagok eliminálása.
3) A lipid pigmentek (karotinoidok) eliminációja.
Kitozán megszerzése. A kitin erős vizes lúg alatti hőkezelését általában a kitozánnal társított részlegesen dezacetilezett kitin (GA kevesebb, mint 30%) előállítására használják. A kitozán és a kitin megkülönböztetésének fő kritériuma az oldhatóság híg savoldatokban, amikor az acetil maradékfrakciója alacsony.
A kitozánt 2 módon lehet előállítani:
- kémiai (heterogén vagy homogén dezacetilezés)
Oldható termék előállításához a deacetilezési foknak 80 és 85% közötti vagy ennél nagyobbnak kell lennie, és a kitozán olyan termékként ismert, amelynek deacetilezése általában 70 és 85% között van.
1.4. Tulajdonságok.
A kitin és a kitozán tulajdonságai elsősorban a termelés forrásától és az előállítási módtól függenek, és ezek a polimerek eloszlásukban, molekulatömegükben és acetilezési fokukban különböznek egymástól.
1.1.4.1. Az acetilezés mértéke.
Kémiailag a kitin és a kitozán olyan poliglükozamin, amelyet csak az aminocsoportok acetilezési foka különböztet meg. A tipikus kitinek acetilezési foka általában 70-95%, ami 15-20,7% acetil-tartalomnak felel meg, míg a kitozánok acetilezési foka általában 15-25%, ami az acetil-tartalom 3,2-5,3% -ának felel meg. Az acetilezés mértéke valószínűleg a legfontosabb paraméter ezeknek a poliszacharidoknak, és nagymértékben meghatározza azok funkcionális és fiziológiai jellemzőit.
A dezacetilezés mértékét befolyásoló tényezők a következők: alkáli koncentráció, előkezelés, részecskeméret és a kitin sűrűsége. Az utóbbi két tényező befolyásolja a lúg behatolási sebességét az amorf régióban és bizonyos mértékben a polimer kristályos régióiban is, ami szükséges a hidrolízis bekövetkezéséhez. A gyakorlatban az egyetlen lúgos kezeléssel elérhető dezacetilezés maximális szintje körülbelül 75-85%.
Az acetilezés mértéke nagyon fontos az oldható termék előállításához, bár az acetilcsoportok eloszlása is befolyásolja.
1.1.4.2 Molekulatömeg és viszkozitás.
További fontos paraméterek a molekulatömeg és a hozzá tartozó viszkozitás. Mivel a kitozánt kitinből nyerik lúgos dezacetilezéssel, a molekulatömeg alacsonyabb átlagos molekulatömeggel rendelkezik, általában 1x105-3x105 Da tartományban van. A kitozán széles viszkozitási tartományt mutat híg savas közegben, amely elsősorban annak molekulatömegétől függ. A nagy viszkozitású kitozán relatív viszkozitása összehasonlítható a guargumik vagy a tragakant viszkozitásával.
A kitozán nagyon viszkózus termék, hasonló a természetes ínyekhez. A viszkozitás 10 és 5000 cp között lehet. Oldatban polielektrolitikus viselkedése miatt, a közeg ionerősségétől függően, másképp viselkedik, ami jelentősen befolyásolja az oldat viszkozitását.
A kitozán magas viszkozitása miatt a pH 6,0 rendszerekben, és csak savas rendszerekben működik, ezért fontos tulajdonsága az élelmiszerekben való alkalmazásának. A pozitív töltések nagy sűrűsége miatt a kitozán savas vizes oldatokban polikationos molekulaként viselkedik. Ez a viselkedés nem jellemző a kitinre nagyfokú acetilezése miatt.
A kitozán nem oldódik H2S04-ben, és oldhatósága korlátozott a H3P04-ben. Oldható alkohol és víz keverékeiben is.
1.1.4.4. Biológiai lebonthatóság.
Az élelmiszer-rendszerek szempontjából érdekes polimerként a kitin és a biodegradációja a A kitozán fontos szempont, amelyet figyelembe kell venni, mivel számos élelmiszeripari alkalmazás közvetlenül vagy közvetve kapcsolódik az enzimek depolimerizációs képességéhez. Azok az enzimek (vagy enzimkomplexek), amelyekről beszámoltak arról, hogy hidrolitikus aktivitást fejtenek ki a kitinben és a kitozánban: Csak a biológiai lebonthatóság nem releváns jellemzője ezeknek a biopolimereknek, és a termékek lebomlásának nem-toxicitása is a legjelentősebb az orvosbiológiai és az élelmiszeripari alkalmazásoknál.
A kitozán biológiailag felszívódó és biológiailag lebontható, és bebizonyosodott, hogy lassan lebomlik elsősorban a kitozinázok és a lizozimok enzimjei által; az előbbivel a biológiai lebomlás 75% -ig, lizozimoknál pedig 35% -ig fordul elő.
1.1.4.5. Funkcionális tulajdonságok.
A kitozán habokat, emulziókat, géleket képezhet polianionokkal, és megtarthatja a nedvességet a szabad aminocsoportok jelenléte miatt, amelyek savanyított vizes oldatban oldva pozitív töltetet kapnak.
A kitozán habképességével kapcsolatban bebizonyosodott, hogy a kitozán fokozza a tojás habképző képességét és a tojás által képzett hab stabilitását, annak pozitív töltése miatt, amely kölcsönhatásba lép a tojásfehérjék negatív töltésével. Ezenkívül kis molekulatömegű kitozánt dokumentáltak a habzás hatékony elősegítésére.
Tejsavó-izolátum és kitozán keverékeivel végzett vizsgálatban a hab kitozánnal való tulajdonságainak javulását mutatták 0,4 és 0,6% között, és szűk pH-tartományban (5,5–6,0).
Kitozán és lecitin keverékét alkalmazták emulziók előállításához és tulajdonságaik kiértékeléséhez, stabil kis emulziót kapva nagy pozitív töltésű kis zsírgömbökből, a kitozánnak a zsírcseppek felületére történő adszorpciója miatt. Ez megmutatta a kitozán képességét emulziók kialakítására.
Az emulzió stabilitása a kitozán oldat koncentrációjától függ. Egy olyan vizsgálatban, amelyet akkor végeztek, amikor a kitozán-oldat koncentrációja 0,2% volt, a vizsgált dezacetilezési tartomány összes értékének (75-95%) fázisszétválasztása történt.
Az emulzió stabilitása 10% -kal nőtt 0,1% kitozán hozzáadásával a tojássárgája emulgeáló képességére gyakorolt hatásának kimutatására; Emellett növelte a majonéz viszkozitását anélkül, hogy megváltoztatta volna annak érzékszervi tulajdonságait.
Kimutatták, hogy a kitozán kiváló tulajdonságokkal rendelkező oldatokban képes géleket képezni. A kitozán jelenléte vízvisszatartó képessége miatt csökkenti a gél szinézisét, megváltoztatva mechanikai tulajdonságait. A vízveszteség annál kisebb, minél nagyobb a molekula mérete. A kitozán 230–440% vizet adszorbeál, felülmúlva a burgonyakeményítőt és a karboxi-metil-cellulózt (CMC).
További ismertetett tulajdonságok az alacsony toxicitás, a hidrofil affinitás, a rothadással szembeni stabilitás, a formázhatóság és a formázhatóság.
1.1.5 Antimikrobiális tulajdonságok.
A kitozánról beszámoltak arról, hogy szabályozza a baktériumok, gombák és élesztők szaporodását, és ezeket az organizmusokat elnyomják a növényi és élelmiszer-szövetekben.
A kitozán, amelynek amino-bázissal (NH2) pozitív ionja van, vonzza a negatív töltésű molekulákat; antibakteriális aktivitását a polikationos kitozán és a baktérium felszínén található anionok közötti térhálósítással magyarázták, ami változásokat okozott a sejtfal permeabilitásában.
A kitozán ezen tulajdonságát egy majonézzel végzett vizsgálat bizonyította, mivel ez jelentősen csökkentette a romló mikroorganizmusok életképes sejtszámát, mint pl. Lactobacillus fructorans Y Zygosaccharomyces bailií 25 ° C-on történő tárolás közben Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a kitozán élelmiszer-tartósítószerként alkalmazható ezen mikroorganizmusok növekedésének gátlására.
A fogékonyság a Salmonella typhimurum glutamátban és kitozán-laktátban foszfátpufferben (pH = 5,8) 32 ° C-on. Ugyancsak a Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Yersínia enterocolitica, Listeria monocytogenes Y Sacharomyces cerevisiae.
A kitozant hotdogokban is alkalmazták a nitrit helyettesítőjeként a baktériumok gátlására; Megfigyelve, hogy amikor a kolbászokban 0,2% kitozánt (120 KDa molekulatömeggel) és 50% normál nitritszintet alkalmaztak, a tartósító hatás hasonló volt az összes nitritet tartalmazó kolbászokhoz. A legnagyobb baktériumnövekedést 80% -ban 0,01-0,2% kitozán gátolta.
Vizsgálták a kitozán élesztő- és fonalas gombákra gyakorolt hatását, amelyek az almalé romlásával jártak. A kitozán csökkentette a különféle mikroorganizmusok szaporodási sebességét, de a hatást koncentrációja határozta meg. Például 1 g/l kitozán csökkentette a Mucor racemosus és mégis 5 g/l-re volt szükség a növekedés gátlásának teljes befejezéséhez Byssochiamys spp. A legérzékenyebb élesztő az volt Zygosaccharomyces baílii és nem nőtt 0,1 g/l kitozán jelenlétében 32 napig 25 ° C-on történő tárolás közben.
Egy nemrégiben végzett tanulmány kimutatta, hogy a kitozán fokozza az előformált fenolos vegyületek szintézisét az érett mogyorómagokban, ami gátolja a Aspergillus flavus és ezt követően az aflatoxiák előállítása a fogékony szövetek indukálásával.
Vizsgáltuk a kitozán hatását a darált marhahús pogácsák romlásának alakulására 2 napig 30 ° C-on és 10 napig 4 ° C-on. A pseudomonas, staphylococcusok, coliformok, gramm 1–2 logaritmikus ciklusának csökkenését mutatták ki. -negatív baktériumok és mikrokokuszok 1% kitozán jelenlétében. Azonban a húsban jelen lévő életképes organizmusok száma a kísérlet megkezdése előtt általában magasabb volt (> 107 CFU/g), és lehetséges, hogy a kitozán hozzáadása hatékonyabb lehetett volna alacsonyabb kezdeti populációk esetén.
A kitozán merüléseket a friss gyümölcsök és zöldségek betakarítás utáni eltarthatóságának meghosszabbításának egyik lehetséges eszközeként vizsgálták. Például kitozán savas oldataiba mártott friss eperben és kaliforniai paprikában, beoltva Botrytis cinerea vagy Rhizopus stolonifer, beszámoltak a 13 ° C-on történő romlással szembeni ellenálló képességről, ugyanaz, mint a hagyományos kémiai fungiciddel kezelt gyümölcsök.
A kitozánt élelmiszer-tartósítószerként használják Japán élelmiszereiben, olyan termékekben, mint a tészta, a szójaszósz, a kínai káposzta és a szardínia.
1.1.6. Biológiai tulajdonságok. Diétás és anyagcsere hatások.
Megállapítást nyert, hogy a kitozánt az ember nem tudja megemészteni, ezért nulla kalóriatartalmú élelmi rostnak számít. Patkányokon végzett vizsgálat kimutatta, hogy a kitozán csökkenti az epesav felszívódását és csökkenti a vér koleszterinszintjét. A kitozán-étrenddel etetett patkányokban a koleszterin felszívódása alacsonyabb volt, mint a guargumit vagy cellulózot tartalmazó étrendeké.
Egy kicsi emberi tanulmány kimutatta, hogy napi 3-6 g kitozán 2 hétig történő fogyasztása csökkenti a belek rothadásának mutatóit, ez a változás segíthet megelőzni az olyan betegségeket, mint a vastagbélrák.
Az alacsony molekulasúlyú kitozán felszívódva más jótékony hatással van a testre, például a kötőszövet regenerációjára, segíti a csontok kialakulását, megakadályozza a daganatok megjelenését, serkenti többek között az immunrendszert.
A kitozánfelesleget meghaladó (5% feletti) termék lehetséges káros hatásai közé tartoznak az alapvető tápanyagok, például a zsírban oldódó vitaminok, az esszenciális zsírsavak és az ásványi anyagok károsodása. A kitozánfeleslegről azt is megfigyelték, hogy a bélrendszer fizikai rendellenességeihez, például mechanikai kopáshoz vezet.
1.1.7. Alkalmazások.
Kationos jellege miatt savas oldatokban, amely egyedülálló tulajdonságokat ad más poliszacharidokhoz, a kitozániparhoz és néhány származékához képest tudom nemzetközi szinten ösztönözte, az alkalmazások széles univerzumát találta meg.
? Orvosbiológiai alkalmazások.
Ezt az anyagot többféle orvosbiológiai alkalmazásra tesztelték, megkönnyítve a sebek, égési sérülések és a krónikus bőrsérülések gyógyulásának folyamatát; hatása makrofág aktivációval, fibroblaszt stimulációval, mitogén aktivációval és a sejtek közötti adhézió megkönnyítésével függ össze.
? Alkalmazás a mezőgazdaságban és a betakarítás utáni műveletekben.
A mezőgazdaságban potenciális alkalmazása a növekedés gátlásának kettős minőségén alapul in vitro gombák és fitopatogén baktériumok, valamint a védelmi mechanizmusok aktiválása a növényekben, amelyek szorosan összefüggenek a mikroorganizmusok támadásával szembeni szisztémás rezisztencia kiváltásával. Ezek a felhasználások elsősorban a magas amin-tartalomnak köszönhetők, amely a nagy molekulatömeg mellett nagy töltéssűrűségű polikationos jelleget kölcsönöz neki. Kimutatták, hogy a kitozán erőteljes gomba inhibitor, amellett, hogy jobb csírázást és növénytermesztést vált ki a búzában. Ezenkívül a zellerben a sárga Fusarium súlyos indukciójával telepített településeken végzett kísérletek során a betegség előfordulása és súlyossága jelentősen csökkent.
? Szennyvíztisztító.
A kitozán különféle dokumentált alkalmazásai közül gazdasági szempontból a koaguláló vagy pelyhesítő szerként történő használata a szennyvízkezelésben a legfontosabb. A színezékek, a nehézfémek, a radioaktív anyagok és a tanninok eltávolítása szintén kitozán alkalmazásával megvalósítható.
- Kozmetikai ipar.
Hidratáló krémek, tisztítószerek, fogkrémek, fürdőkrémek stb.
- Élelmiszeripar.
Az élelmiszeriparban több alkalmazásról is beszámoltak, többek között:
?> A gyümölcslevek savtalanítása és derítése.
?> Pékipar.
?r Antimikrobiális szerként.
?> Használja diétás ételekben
?> Tartósítószerként
?>? Italok és borok. Részben dezacetilezett kitint változó szintű N-acetilezéssel (GA = 0,49-1,0, savoldatban oldhatatlan) ioncserélő adszorbens anyagként használtak az ultraszűrött ananászlé tisztításához. Az alacsonyabb GA-értékű kitinminták eltávolították a nem kívánt színtesteket, amelyek felelősek a színeződés kialakulásáért. A kitozánt sikeresen alkalmazták az almalé 200 ppm vagy annál nagyobb mértékű festésének megelőzésére is. A barnulás és a fa megváltozásáért felelős fehérborból a fenolos komponensek (katechinek, flavinok, fahéjsavak stb.) Eltávolítása fontos művelet a termék stabilizálásához. Ezt általában adszorbens anyagokkal (tojásalbumin, szilícium-dioxid, bentonit és plivinipirrolidon) végzett tisztítással érik el. Egy nemrégiben készült tanulmányban a kitozán (GA = 0,22-0,4) hatékony adszorbens volt a polifenol-komponensek és a hidroxi-fahéjsav, valamint a kereskedelmi kazeinát és a polivinil-pirrolidon (PVP) között.
?> Élelmiszerenzimek mikrokapszulázása. Az élelmiszeriparban a mikrokapszulázás organoleptikusan elfedheti a keserű ízt és a kellemetlen szagokat alkaloidokban, sókban vagy halolajokban. A kapszulázott anyagnak meg kell felelnie többek között a következő követelményeknek: jó érzékszervi minőség, fizikai kémiai és mikrobiális stabilitás, mérgező maradványoktól mentes, egészségre biztonságos és nem szennyező. A kitozán egy természetes biopolimer, amely megfelel ezeknek a követelményeknek, és amelyet élelmiszer-adalékanyagként és ehető öntetek komponenseként használtak.
?»? Sejtek és enzimek immobilizálása. Az ilyen rendszerek ígéretes kilátásokkal rendelkeznek az élelmiszeripari rendszerek speciális alkalmazási területeinek köszönhetően. Az immobilizált enzimek lehetőséget kínálnak aktivitásuk szerves oldószerekben történő konzerválására. Az enzimek immobilizálásának további lényeges előnye, hogy sokszor újra felhasználhatók. A kitint jól vizsgálták az enzim immobilizálásában, úgy tűnik, hogy magas mechanikai stabilitást, megfelelő sűrűséget és alacsony oldhatóságot kínál sok oldószerben. Az élelmiszeriparban gyakran használt ipari enzimek, amelyek immobilizálva vannak kitinben vagy kitozánban, például a-amiláz és glükoamiláz, D-glükóz izomeráz, a-D-galaktozidáz, p-galaktozidáz, papain, pepszin, alfa-kimotripszin.
A kitozán mint funkcionális komponens (sűrítő, emulgeálószer, élelmiszer-gumi) dózisa általában nem haladja meg a termék tömegének 0,5% -át. Az 1. táblázat az élelmiszerekben különböző célokra használt kitozán koncentrációkat mutatja.
1. táblázat Az élelmiszerekben használt kitozán koncentrációi.