Erica E. López Lizárraga
Biomérnök hallgató
A kitin, amelyet 1811-ben fedezett fel a francia vegyész és gyógyszerész, Henri Braconnot, a gombák sejtfalainak fő alkotóeleme; az ízeltlábúak, például pókfélék, rovarok és rákfélék (garnélarák, rák, garnélarák, homár, ...) rezisztens exoskeletonjai és néhány más biológiai struktúra, például a haj alakú keták az annelidák testében: gerinctelen állatok, mint egy "gyűrűs" féreg, mint a hernyók.
A kitin (a görög kitónból, ami azt jelenti, hogy "borító") a második leggyakoribb biopolimer a természetben (az első a cellulóz, a növények és a fa alkotóeleme). Félelmetes ellenállásának köszönheti azt a tényt, hogy összetett anyag, vagyis egy kitinmátrixból áll, amely bizonyos kalcium-karbonát-kristályokat (kőzetekben bővelkedő ásványi anyagokat) tartalmaz, jól eloszlatva és szétszórva. A kitin és a kristályok egyesülése olyan anyagot eredményez, amelynek mechanikai tulajdonságai jóval meghaladják a kizárólag a kitin és a kalcium-karbonátét. A kitozánt, a mi érdekes anyagunkat, kitinből nyerjük.
Biopolimerek
A biopolimerek olyan makromolekulák, amelyeket minden élőlény szintetizál (előállít). Általában fehérjékbe sorolják, amelyek struktúrát és specifikus funkcionalitást kölcsönöznek az organizmusok szöveteinek; poliszacharidok, például cellulóz, amely az összes növényi sejt része (látható a pamutvirágban); nukleinsavak (DNS, RNS), amelyek makromolekulák, amelyek az élőlények jellemzőit kódolják. Biopolimerek, például természetes kaucsuk és lignin is felhasználhatók. Ez utóbbi a kötőanyag, amely rögzíti a fát eredményező cellulózszálakat.
A kitozánt 1859-ben Charles Rouget francia fiziológus izolálta a kitintől; Érdekes tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek gátolják bizonyos gombák és mikroorganizmusok szaporodását és fejlődését, ezért intenzív kutatások tárgyát képezték technológiai alkalmazásának területén az egészségügy, a mezőgazdaság és az élelmiszeripar területén.
Kitozán megszerzése
A kitozán - más néven kitozán - kiderül, hogy demineralizált állapotban kitin, fehérjék nélkül és acetil típusú kémiai funkciós csoportoktól mentes (lásd a 2. keretet). A kitozán kivonásához rákféléket használnak, mert exoszkeletonjaikban nagyobb mennyiségű kitin található. Az egyik legegyszerűbb előállítási folyamat a következő:
Először a rákfélék exoskeletonjait (általában rákokat vagy garnélákat) bő vízzel mossuk, hogy eltávolítsuk az esetlegesen jelen lévő szerves törmeléket. 65 ° C körül ingadozó hőmérsékleten szárítják. A fejeket, a lábakat és a farokot eltávolítjuk, majd őröljük és szitáljuk, így 0,250 mm-nél kisebb szemcseméretű port kapunk. Ezen a ponton el kell távolítani a kalcium-karbonát és kitin fehérjéket. Az ásványi anyagot úgy távolítják el, hogy a port néhány órán át savas oldatba merítik. Ezután a fehérjék elengedése érdekében a kitin alkalikus kezelésen megy keresztül (bizonyos koncentrációjú nátrium-szódát használva), amelynek során az alkáli oldat súlyos károkat okoz a fehérjékben, és megszakítja azokat a kötéseket, amelyek a biopolimerhez kapcsolódnak. Ugyanakkor a kezelés dezacetilezést eredményez, ahol az acetil típusú kémiai funkciós csoportokat eltávolítják a kitinből (az eljárás hőmérséklete változhat). Végül a lúgos pH-t semleges szintre (7,0) csökkentjük, hogy végül megkapjuk a tisztított kitozánt.
Dezacetilezés
Az acetil kémiai képlete –COCH3, amely kötőjellel jelzi, hogy szénatomjának „párosítatlan” elektronja van (párja nélkül), amely ugyanolyan körülmények között egy molekulához kapcsolódhat egy másik elektronnal, és kovalens kötést képez. két elektron már „párosítva”).
A dezacetilezés pontosan abban áll, hogy megszakad az a kötés, amely megköti az acetilt az érdeklődő molekulával. Az, hogy egy molekulának vannak-e acetilcsoportjai (vagy más funkciós csoportjai), befolyásolja a környezetével való interakciót. A biopolimerek, például a DNS esetében az acetilezés a genetikai transzkripcióhoz való kitágulást eredményezi; ehelyett a dezacetilezés kondenzálja, megakadályozva ezt a folyamatot.
Kitozán tulajdonságok és alkalmazások
A kitozán, mivel kitinből származik, nem mérgező, biológiailag lebontható és biokompatibilis anyag, vagyis érintkezhet biológiai organizmusok szöveteivel anélkül, hogy irritációt vagy elutasítást okozna. És akár bioaktív is lehet, mivel kiderült, hogy elősegítheti az oszteoblasztok (a csontok növekedéséért, fenntartásáért és helyreállításáért felelős sejtek) képződését, másrészt hozzájárulhat bizonyos sebek véráramlásának csökkenéséhez.
Legismertebb tulajdonságait tekintve a kitozán gátolja bizonyos gombák és mikrobák fejlődését és növekedését. Ez a filmek és szálak képződésének plaszticitásával együtt ösztönözte biológiailag lebontható géz- és varrócérnákként való használatát, amelyek leküzdik a sebek fertőzését, másrészt pedig filmekként, amelyek meghosszabbítják a magvak és az élelem élettartamát.
Például a kitozán gombaellenes tulajdonságát ("gombaellenes") kizsákmányolták a mezőgazdaságban, amikor bizonyos kultúrákban a kórokozó gombák, például a Mycosphaerella fijensis Morelet szaporodásának és támadásának megakadályozására használják, amely a Black Sigatoka betegséget okozhatja, amely általában a banánnövény leveleit támadja, amely a világ egyik legkomolyabb; több mint 50% -os veszteséget okozott a banántermelésben.
Az emlősöknél megfigyelt kitozán bizonyos bioaktivitása a növényekben is megfigyelhető volt, mivel olyan stresszhelyzetet generál, amely elősegíti a belső védelmi mechanizmusok aktiválódását, amelyek felkészítik őket a gombás fertőzések önálló küzdelmére. Valójában a NASA tudósai kitozant használtak arra, hogy megvizsgálják, hogyan védi ez a biopolimer a növényeket az űrben, ugyanúgy, mint az orosz MIR űrállomáson 1997-ben nőtt babnövényekkel. A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a kitozán a kútja mellett -bizonyított képessége a mikroorganizmusok szaporodásának gátlására, a növények természetes kórokozókkal szembeni ellenálló képességének növelésére indukálták.
Másrészt a kitozán flokkuláló tulajdonságokkal rendelkezik, vagyis az instabil részecskéket - valamilyen oldatban - agglomerálhatja kör alakú egységekké, amelyeket flokkoknak neveznek, ezért képes szilárd anyagokat megfogni szuszpenzióban, ami elősegíti azok agglutinálódását és kicsapódását. az alsó. Ez a tulajdonság felhasználható a nehéz ásványi anyagok, színezékek vagy olajok tisztítására. Bár a valóságban már használták az italok, például a sör vagy a bor tisztázására, mivel képes az élesztő, a gyümölcs vagy más nem kívánt szennyeződés maradványainak felhúzására és kicsapására.
De vigyázz! Állítólag kitozánt tartalmazó karcsúsító termékeket fejlesztettek ki. A fő érv az, hogy az ételben lévő zsírokhoz kötődik, megakadályozva ezzel a test felszívódását; az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) azonban figyelmeztetett ezekre az állításokra a szűkös tudományos alapokra. Az ügynökség felhívja a fogyasztókat, ne tévesszék meg magukat, és a kereskedőket az általuk hirdetett termékek megbízhatatlansága miatt.
A kitozán itt tárgyalt jellemzői és tulajdonságai olyan forrásokból származnak, ahol a tudósok publikálták kutatásaik eredményeit. Amikor új kitozán alkalmazást fejlesztenek ki, vagy bármilyen más anyagot, fontos megkeresni az eredeti tudományos cikkeket, ahol az alkalmazásokat támogatják. Ha nincs bizonyíték, akkor valószínűleg átverésről van szó. Nagyon tisztában kell lennünk ezzel.
Általánosságban elmondható, hogy a kitozán alkalmazása az említett különböző területeken nagyon ígéretes eredménnyel járt, és mivel a természetben a második legelterjedtebb poliszacharidnak számít, alkalmazása növekszik.
Néhány hivatkozás
Linden, James, C., Stoner, Richard J., YEAH! Elicitor válasz összehasonlítása kitinnel/kitozánnal Mung Bean és Adzuki Bean csírázási kísérletekben (2008).
Kitin és kitozán, http://www.interempresas.net/Horticola/Articulos/66791-Quitina-y-quitosano-como-subproductos-de-la-pesca.html
Shirai K "Kitozán". Iztapalapa egység. Metropolitan Autonóm Egyetem, Iztapalapa, Mexikó, (2011).
Chavez A, Colina M, Valbuena A, López A, Kitozánpapír beszerzése és jellemzése, Ibero-American journal of polymers, 13 (2), 41 (2012)