Применение хитозана в пищевой промышленности: Хитозан в молочной промышленности и других пищевых производствах

Содержание

Хитозановые комплексы для молочной промышленности

История исследования хитина и хитозана насчитывает около 200 лет. Хитин был открыт в 1811 г., а хитозан – в 1850 г. В первой половине XX в. к хи-тину и его производным был проявлен заслуженный интерес, в частности к нему имели непосредственное отношение три Нобелевских лауреата: Герман Эмиль Фишер синтезировал глюкозамин (1903), Пауль Каррер провел деградацию хитина с помощью хитиназ (1929) и, наконец, Уолтер Норман Хоуорс установил абсолютную конфигурацию глюкозамина (1939). До 1970 г. по всем странам было опубликовано 78 патентов (кроме этого, есть большое количество закрытых патентов), связанных с хитином и хитозаном. Сегодня количество патентов, полученных по данной теме в ми-ре, достигает 5000. Такое внимание к практическому использованию хитина и его производных обусловлено их уникальными свойствами, дающими
большой положительный эффект в самых различных отраслях. Это подтверждают следующие факты:

Исследованиями хитозана занимаются в 14 странах, и в настоящее время известно более 70 направлений его практического применения.
Вложения в хитозановые технологии исчисляются сотнями миллионов долларов и продолжают возрастать.
Все, что связано с хитозаном, в Японии уже более 10 лет составляет государственную программу особой важности (по данным проф. Хирано, в 1996 г. Япония потребляла 800 тонн хитозана при его мировом производстве 1800 тонн в год. Сегодня объем производства хитозана в мире достигает 3500 тонн в год).
Японские специалисты назвали хитозан веществом XXI в. По их мнению, уже через два-три десятилетия промышленная цивилизация будет немыслима без него точно так же, как без алюминия, полиэтилена или персонального компьютера. А доходность и товарооборот этой отрасли в самое ближайшее время станут выше, чем в целлюлозно-бумажной.
В США, Европе и Тихоокеанском регионе активно действуют хитиновые общества, организующие регулярное проведение европейских, азиатских и мировых хитинхитозановых конгрессов. По мнению американских экспертов, мировой рынок продукции на основе хитозана в ближайшее время будет носить глобальный характер, хотя в настоящее время хитиновой проблемой занимаются в разной степени не более 15 стран, главным образом связанных с морским рыболовством,
а мировой рынок продукции из хитозана в ближайшей перспективе составит около 2 млрд долл. в год, в том числе американский – 740 млн долл.

Хитозан имеет необычное сочетание ценных свойств, включая биологическую активность, био-деградируемость, радиационную устойчивость, способность к волокно- и пено-образованию, что обуславливает его широкое применение. Наиболее важны-ми из направлений практического применения хитозана признаны биотехнология и экология, пищевая промышленность, медицина, косметика, сельское хозяйство, ветеринария.

В пищевой промышленности хитозан находит применение в качестве диетического волокна, эмульгатора, загустителя и др. Он также используется для очистки растительных соков, в качестве биофлокулянта для извлечения белков из растворов и эмульсий (в том числе из молочной сыворотки) и в других процессах.

Применение хитозана в сельском хозяйстве представляет особый интерес, так как его биологическая активность при действии на клетки растений и грибов обусловлена наличием в его молекулах положительно заряженных реакционноспособных групп, относительное содержание которых за-висит от степени деацетилирования. Хитозан используется для гранулирования удобрений, усиления действия инсектицидов и пестицидов, борьбы с вирусными заболеваниями растений, а также как добавка к корму птиц
в целях увеличения их привеса. Хитозан безопасен для человека, сельскохозяйственных животных и окружающей среды, в природных условиях он распадается с образованием простого, совершенно безвредного моносахарида D-глюкозамина. Все это свидетельствует о высокой перспективности применения хитозана, его производных и хитозановых технологий в различных отраслях промышленности и, что особенно важно, в деле оздоровления населения.

В начале XXI столетия внимание компаний, инвестирующих в развитие биотехнологий, привлекли исследования уникальных взаимодействий хитозано содержащих компонентов с различны-ми материалами – от лекарственных средств до продуктов питания и даже текстильных изделий и удобрений.

Практическими плодами этих исследований явилось появление на рынке целого ряда товаров с содержанием хитозана, обладающих принципиально новыми полезными качествами.

В результате исследовательской ра-боты специалистами ООО «СОНАТ» (г. Н. Новгород) разработан универсальный «Хитозановый комплекс из природного сырья», запатентованный под товарным знаком DOCTOR NEPTUNO (свидетельство № 358931).

В его состав входят:

мономеры хитозана (N-ацетил-D-глюкозамин), которые выступают строительным материалом структур-ной основы соединительной ткани суставов;
хитозан с длиной цепочки 6–8 звеньев, который обладает выраженной противо-ВИЧ активностью;
олигомеры хитозана с длиной цепочки от 2 до 20 звеньев являются «сигнальными молекулами» и, обладая высокими пенетрирующими (проникающими) способностями за счет своих хелатных (захватывающих) свойств, представляют собой универсальное транспортное средство, доставляющее в кровоток (лимфоток) витамины, микроэлементы, биофлавоноиды и тем самым обеспечивающее усиление усвоения (синергизм) витаминов и микроэлементов;
хитозан низкой и средней молекулярной массы обладает хорошими ранозаживляющими и бактериостатическими свойствами;
хитозан с высокой молекулярной массой – прекрасный сорбент, «чистильщик» ЖКТ.

Применение хитозанового комплекса DOCTOR NEPTUNO обеспечивает следующие преимущества:

Обогащение кисломолочной продукции пребиотическими свойствами.
Безотходное производство: альбуминнохитозановая паста с пребиотическими свойствами из творожной/под сырной сыворотки, а так-же вторичная осветленная сыворотка с пребиотическими свойствами как самостоятельный обогащенный продукт. Очистка пищевых пром стоков (либо разделение сред).
Увеличение сроков хранения продукта за счет бактериостатических свойств хитозана в 2–2,5 раза.
Простую технологию внесения в готовый продукт.
Отсутствие в готовой продукции посторонних привкусов и запахов.
Актуальность применения для производства продукции халяль, эко, биопродукции, производства с LEAN-технологиями, а также для поставщиков в дальние регионы.
Технологическую поддержку – бесплатно предоставляются ТУ на кисломолочные обогащенные хитозановым комплексом продукты, декларации, оказывается помощь по
ускоренной разработке и получению необходимой технической документации в компаниях-партнерах.
Рекламно-информационную поддержку на точках продаж: стикеры на этикетках/упаковках с NEW-ХИТ-компонентом обогащения, перечнем оздоравливающих эффектов на со-стояние здоровья человека.

Комплексная синергетическая пребиотическая пищевая добавка на основе хитозана КСП-1 (ТМ DOСTOR NEPTUNO)

Первые широкие научные исследования по применению хитозана и его производных (олигосахаридов хитозана) в производстве функциональных кисломолочных продуктов, про веденные на кафедре «прикладной биотехнологии» Северо-Кавказского ГТУ (зав. кафедрой проф., д. т. н. И.А. Евдокимов) в 2006 г., а также многочисленные результаты клинических испытаний и послужили поводом для создания инновационных продуктов на основе хитозана и его производных. Сотрудниками компании ООО «Сонат» (г. Нижний Новгород) в результате исследований и разработок создана инновационная формула на основе хитозана в виде готовых добавок на конечной стадии производства функциональных кисломолочных продуктов питания: комплексные синергетические пребиотические добавки на основе хитозана (КСП-1) для повышения пищевой ценности молочных продуктов и увеличения сроков годности и КФП для производства альбуминной пасты из творожной (под сырной) сыворотки в рамках безотходного производства.

КСП-1 представляет собой 15%-ный раствор от коричневого до темно-коричневого цвета. Поставляется в пищевых канистрах по 20 л. Срок годности – 6 мес с даты изготовления. Вносится КСП-1 (дозировка: 0,3 % от массы смеси) на последней технологической стадии в уже готовый продукт, перемешивается без подогрева, и продукт готов.Добавление 3 л 15%-ного раствора комплексной синергетической пребиотической добавки на 1 т кисломолочной продукции за счет бактериостатических свойств хитозана позволяет в 2–2,5 раза увеличить сроки хранения, сохранив при этом живыми кисломолочные бактерии, сама же продукция при этом приобретает лечебно-про филактические
свойства

INVESTIGATION OF QUANTUM CHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE PORTION OF THE MOLECULE BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVE OF CHITOSAN

Research article

Sadovoy V.V.

Shchedrina T.V.

DOI:

https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.46.190

Issue: № 4 (46), 2016

Published:

2016/04/18

Садовой В. В.¹, Щедрина Т.В.²

¹ORCID: 0000-0002-1825-0097, Доктор технических наук, Ставропольский институт кооперации (филиал) БУКЭП, Северо-Кавказский федеральный университет (филиал) в г. Пятигорске, ²ORCID: 0000-0002-1825-0023, Кандидат технических наук, Северо-Кавказский федеральный университет (филиал) в г. Пятигорске

ИССЛЕДОВАНИЕ КВАНТОВО ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФРАГМЕНТА МОЛЕКУЛЫ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ ХИТОЗАНА

Аннотация

Приведены технологические и лечебно-профилактические свойства хитозана. С использованием компьютерной химии разработана модель и рассчитана поверхность потенциальной энергии участка молекулы хитозана. Подтверждено наличие в области атома азота зоны для присоединения протона. Теоретические исследования квантово-химических характеристик подтверждены результатами изучения активной кислотности растворов хитозана в подсырной сыворотке. Установлено, что при растворении хитозана в присутствии органических кислот повышается рН среды.

Результаты исследований эмульгирующей способности белковых суспензий показали, что хитозан является высокоэффективным эмульгатором.

Ключевые слова: хитозан, растворимость, компьютерная химия, молекулярные свойства, активная кислотность, потенциальная энергия.

Sadovoy V. V.¹, Shchedrina T. V.²

¹ORCID: 0000-0002-1825-0097, PhD in Engineering, Stavropol Institute of Cooperation (branch) BUKEP, North- Caucasian Federal University (branch) in Pyatigorsk,

2ORCID: 0000-0002-1825-0023, PhD in Engineering, North- Caucasian Federal University (branch) in Pyatigorsk

INVESTIGATION OF QUANTUM CHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE PORTION OF THE MOLECULE BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVE OF CHITOSAN

Abstract

The technological and therapeutic and prophylactic properties of chitosan are shown. Using computational chemistry developed a model and calculated the potential energy surface area of chitosan molecule. It confirmed the presence of a proton in an area zone joining the nitrogen atom. Theoretical quantum chemical study confirmed the results of the study of active acidity chitosan solutions in cheese whey. It is found that by dissolving chitosan in the presence of organic acids, the pH is increased. The results of studies of protein suspensions emulsifying ability showed that chitosan is highly emulsifier.

Keywords: chitosan, solubility, Computational Chemistry, Molecular Properties, active acidity, potential energy.

Имеется много сведений и накоплен опыт использования в различных отраслях пищевой промышленности природных полисахаридов. Одним из представителей высокоэффективных эмульгаторов и гелеобразователей является хитозан.

Хитозан способен образовывать более стабильные и более текучие гели чем другие полисахариды. Неоспоримым достоинством является безвредность хитозана, он экологически чист и может длительно применяться по всем направлениям, в природных условиях этот полисахарид полностью распадается [1].

В мире наиболее важными направлениями использования производных хитина являются пищевая промышленность и медицина. Известно, что хитозан способствует активации перистальтики и снижению давления в кишечнике, сокращает усвоение токсичных компонентов пищи, оказывает профилактическое действие при возникновении рака. Этот полисахарид восстанавливает лимфатические клетки, которые способствуют ликвидации онкологических новообразований [2]. Хитозан широко применяют для лечения ожогов, ран и язв; при производстве хирургических нитей и искусственной кожи; лекарственных форм антисклеротического и антиартрозного действия. Как энтеросорбент хитозан в пищеварительном тракте поглощает холестерин и жир в 10–12 раз больше молекулярного веса полисахарида.

В пищевой промышленности производные хитина используют в качестве эмульгатора, загустителя и структурообразователя, при производстве продуктов функционального питания, способных выводить радионуклиды из организма [3, 4].

Хитозан – это катионный полиамин.

Такая структурная формула довольно редко встречается среди природных полисахаридов. Хитозан по строению молекулы является полисахаридом (химическая формула – β-(1-4)-2-амино-2-дезокси-D-гликополисахарид) (рис. 1).

Рисунок 1 – Структурная формула хитозана

В пакетах прикладных программ HyperChem и ChemOffice разработаны модели участков полимерной молекулы. Выполнена геометрическая оптимизация (рис. 2) исследуемого фрагмента. Оптимизацию геометрии осуществляют для поиска устойчивых молекулярных структур и перед началом молекулярно-динамических экспериментов. С помощью полуэмпирического и квантово-химического методов рассчитана поверхность потенциальной энергии фрагмента молекулы хитозана, состоящего из шестнадцати фрагментов (рис. 3).

Рисунок 2 – Фрагмент молекулы хитозана

Рисунок 3 – Распределение потенциальной энергии на поверхности фрагмента молекулы хитозана

Поверхность потенциальной энергии фрагмента молекулы хитозана является потенциалом взаимодействия в изолированной молекуле атомных ядер.

В минимумах на поверхности потенциальная энергия имеет только положительное значение. Результаты моделирования (рис. 3) позволили установить участок в молекулярной структуре в области атомов азота с наибольшей плотностью отрицательного заряда. Это позволяет сделать вывод о возможности присоединения протона к атому азота и обосновывает способность хитозана образовывать коллоидные растворы в органических кислотах для использования их при производстве пищевых продуктов.

Наиболее целесообразно использовать для растворения хитозана с целью получения коллоидных растворов подсырную сыворотку. Подсырная сыворотка является натуральным продуктом, обладает высокой биологической ценностью и имеется в достаточных количествах на предприятиях молочной промышленности.

Растворимость хитозана зависит в первую очередь от степени дезацетилирования, которая характеризует заряд системы, а также зависит и от условий термообработки и размера частиц. Чем выше температура подсырной сыворотки, тем быстрее растворяется хитозан.

Это обусловлено диффузионными процессами, которые ускоряют тепловое движение молекул и степень гидратации.

Присоединение протона способствует повышению активной кислотности коллоидного раствора, в связи с этим изучено влияние количественного содержания хитозана на изменение величины рН смеси (табл. 1). При проведении анализа динамических изменений активной кислотности была использована сыворотка с исходным значением рН равным 4,51. Подготовленную смесь хитозана (степень дезацетилирования 75%) и сыворотки подогревали до 80^оС и выдерживали при этой температуре в течение 10 минут с целью пастеризации и наиболее полного растворения хитозана. Приготовленный раствор охлаждали до 20

оС и измеряли активную кислотность.

Таблица 1 – Влияние концентрации хитозана на динамику изменения рН подсырной сыворотки

Полного растворения хитозана сразу после нагревания не наблюдалось ни в одном из образцов. В результате охлаждения образовались вязкие полупрозрачные растворы с частицами набухшего хитозана. Полученные данные свидетельствуют о том, что добавление хитозана в подсырную сыворотку приводит к довольно значительному изменению активной кислотности (с 4,51 до 6,04 – 6,34), с увеличением концентрации хитозана возрастает рН раствора. Это явление подтверждает результаты анализа молекулярных свойств хитозана и, по всей вероятности, обусловлено увеличением количества набухших частиц, способных присоединять протон и изменять энергетический заряд системы.

Из литературных источников известно, что хитозан хороший гелеобразователь и эмульгатор. Доказана способность хитозана образовывать комплексные соединения с протеинами и липидами. Наличие гидроксильных групп высокой электронной плотности с неподеленными электронными парами вдоль молекулы приводит к образованию водородных связей с другими биополимерными соединениями [5], в первую очередь формируются прочные комплексы с липидами и белками, в которых хитозан выполняет роль ядра. Исследована эмульгирующая способность смесей хитозана и 1%-ых по белку суспензий.

В качестве модельных белковых растворов использовался соевый концентрат (марки Arcon S) с 3%-ми растворами хитозана в подсырной сыворотке (в соотношении 0,2 % хитозана к массе соевого концентрата) [4]. Максимальный показатель эмульгирующей способности имел образец суспензии, содержащий жировой фазы 80 объемных процентов.

Опытные образцы белковых суспензий с растворами хитозана обладали высокой эмульгирующей способностью по сравнению с контролем (образец без добавления хитозана). В результате проведенных исследований установлено, что 1 г исходного количества белка, содержащегося в концентрате Arcon S способен связать 150 г жира (при объемной доле масла 80 %), введение сывороточных растворов хитозана в систему повышает этот показатель более, чем в 2,5 раза. Полученные результаты свидетельствуют о том, что аминополисахарид хитозан, так же, как и белки играет существенную роль в образовании стабильных эмульсий.

Таким образом, теоретические исследования квантово-химических характеристик хитозана и проведенные экспериментальные исследования подтвердили способность данного полисахарида растворяться в растворах подсырной сыворотки и изменять в сторону повышения активную кислотность смеси. Доказана целесообразность применения хитозана в качестве высокоэффективного эмульгатора в белковых суспензиях. Установленные полезные свойства хитозана предполагают его использование в пищевой промышленности в качестве регулятора функционально-технологических свойств готовых изделий.

Литература

Моргунова А.В. Использование хитозана в технологии мясопродуктов: Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. 2015. Т. 1. №8. С. 771–773.
Моргунова А.В. Использование хитозана для получения пленкообразующего покрытия колбасных изделий // Вестник АПК Ставрополья. – 2015. №4 (20). С. 55–58.
Ким Г.Н. Барьерные технологии в производстве пресервов высокого качества: Материалы Шестой международной конференции «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана».– М. : Издательство ВНИРО, 2001. –С. 176–177.
Шепило Е. А. Разработка технологии вареных колбасных изделий с использованием гидроколлоидов с модифицированными функциональными свойствами: Диссертация на соискание ученой степени к. т.н. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2005.– 159 с.
Моргунова А.В. Производство колбасных изделий без оболочки с использованием активированных растворов хитозана // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. – 2015. №12-1. С. 136–138.

References

Morgunova A.V. Ispolzovanie hitozana v tehnologii myasoproduktov: Sbornik nauchnyih trudov Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta ovtsevodstva i kozovodstva. 2015. T. 1. #8. S. 771–773.
Morgunova A.V. Ispolzovanie hitozana dlya polucheniya plenkoobrazuyuschego pokryitiya kolbasnyih izdeliy // Vestnik APK Stavropolya. – 2015. #4 (20). S. 55–58.
Kim G.N. Baryernyye tekhnologii v proizvodstve preservov vysokogo kachestva: Materialy Shestoy mezhdunarodnoy konferentsii «Novyye perspektivy v issledovanii khitina i khitozana».– M. : Izdatelstvo VNIRO. 2001. –S. 176–177.
Shepilo E. A. Razrabotka tekhnologii varenykh kolbasnykh izdeliy s ispolzovaniyem gidrokolloidov s modifitsirovannymi funktsionalnymi svoystvami: Dissertatsiya na soiskaniye uchenoy stepeni k. t.n. – Stavropol: SevKavGTU. 2005.– 159 s.
Morgunova A.V. Proizvodstvo kolbasnyih izdeliy bez obolochki s ispolzovaniem aktivirovannyih rastvorov hitozana // Fundamentalnyie i prikladnyie issledovaniya v sovremennom mire. – 2015. #12-1. S. 136–138.

ПОЛУЧЕНИЕ ХИТОЗАНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ НА ОСНОВЕ APIS MELLIFERA

АННОТАЦИЯ

В последнее время практическое применение природных полисахаридов неуклонно растет, к которым относится простейшее производное хитина – хитозан. Лекарственные препараты полученные на основе хитозана нашли применение в таких областях как, средства доставки лекарств, средства обработки раневых покрытий и шовных материалов для медицины, ветеринарии, косметологии, лечебном питании, производстве БАДов и т.д. [1]. Целью настоящей работы является получение хитина из Apis mellifera, получение хитозана из хитина, синтез основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом, полученные его комплекса с ионами Ag, исследование состава и индивидуальность полученных продуктов с помощью методов ИК-спектроскопии и СЭМ анализа.

ABSTRACT

Recently, the practical use of natural polysaccharides has been steadily growing, including the simplest chitin derivative, chitosan. Medicines obtained on the basis of chitosan have found application in such areas as drug delivery devices, means for treating wound dressings and suture materials for medicine, veterinary medicine, cosmetology, medical nutrition, production of dietary supplements, etc.[1]. The aim of this work is to obtain chitin from Apis mellifera, obtain chitosan from chitin, synthesize the Schiff base of chitosan with salicylic aldehyde, obtained its complex with Ag ions, study the composition and individuality of the obtained products using IR spectroscopy and SEM analysis.

Ключевые слово: Apis mellifera, хитин, хитозан, Основание Шиффа, салициловый альдегид, ИК-спектр, СЕМ (сканирующий электронный микроскоп).

Keywords: Apis mellifera, chitin, chitosan, Schiff base, Salicylic aldehyde, IR spectrum, CEM (Scanner Electronic Microscope).

Хитозан (-(14)-2-амино-дезокси-D-глюкопираноза) является продуктом гидролиза природного аминополисахарида — хитина. Хитин широко встречается в клеточных стенках моллюсков, чешуе рыб, растениях или грибах. Хитозан широко используется в биомедицине, фармацевтике, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, охране окружающей среды и многих других областях благодаря своей биомеханической, биоразлагаемой, высокой биологической активности и физико-химическим свойствам против бактерий а также грибов. При деацетилировании хитозана сохраняются реактивные аминогруппы в углероде-2 (C-2) и гидроксильные группы в ацилированной (GLcNAc) и деацетилированной (GLcN) частях C-3 и C-6. В свою очередь эти реакционноспособные функциональные группы легко химически модифицируются для изменения механических, физических и химических свойств хитозана [2]. Первичные аминогруппы в полимерной цепи могут взаимодействовать с альдегидами и кетонами образую основания Шиффа (–RC = N–) [3]. Полученные основания Шиффа хитозана проявляли более высокую антибактериальную, противовоспалительную и противовирусную активность [4]. Основания Шиффа координируются с ионами металлов за счет увеличения адсорбционных комплексообразующих свойств биополимера. Реакции образования основания Шиффа между альдегидной группой и аминогруппами повышают стабильность биополимера. При этом также было обнаружено, что каталитическая активность металлокомплексов, полученных на основе оснований Шиффа, намного выше [5]. Было обнаружено, что комплексы Co (II) и Pd (II) оснований Шиффа хитозана обладали высокой каталитической эффективностью при аэробном окислении циклогексана без восстановителей или растворителей. Кроме того, селективность этих типов катализаторов намного выше, а их комплексы очень эффективны при окислении линейных алканов и циклических алканов большого объема [6]. Учитывая широкий спектр применения и высокую биологическую активность этих соединений.

Обсуждение полученных результатов

ИК-спектральные исследования

Ниже приведены ИК-спектры веществ, полученные в ходе этого исследования (хитин, хитозан, основание Шиффа хитозана с салициловым альдегидом, и его металлокомплекс ионами Ag) и их анализ:

Рисунок 1. ИК-спектр хитина, полученного из Apis mellifera

В ИК-спектре хитина, полученного из Apis mellifera, наблюдаются следующие характерные сигналы поглощения, см^-1: в области 3433 за счет валентных колебаний межмолекулярных и внутримолекулярных связанных ОН-групп, 3260,2–3102,3 за счет валентных колебаний N-H связи. Сигнал тройного поглощения в области 3000–2800 принадлежит метиленовой группе пиранозного кольца. Область 1700-800 — «область отпечатка пальца» характерна для мономера хитина. 1653–1620,61 — амидная связь I, 1553,15 — амидная связь II. Сигналы поглощения в области 900–1100 принадлежат гликозидной связи между эфирными связями и пиранозными кольцами, а изменения сигналов, происходящие в этих областьях, указывают на уменьшение длины полимерной цепи и молекулярной массы [7,8]. Схематическое уравнение реакции деацетилирования хитина можно представит следующим образом:

хитин хитозан

Рисунок 2. Схема реакции деацетилирования хитина

Рисунок 3. ИК-спектр хитозана полученного из хитина

При исследовании ИК-спектра хитозана полученного при деацетилировании хитина были обнаружены следующие характерные сигналы поглощения, см^-1: в области 3353–3291, обусловлены валентными колебаниями первичных аминогрупп и -ОН-групп, присоединенных к пиранозному кольцу, сигнал в области 2918-2872 за счет валентных колебаний пиранозного кольца и присоединенного к нему –CH₂OH, вызванного валентными колебаниями метиленовых групп. Сигналы поглощения в области 1649-1588.3 обусловлены валентными колебаниями амидных I и амидных связей II, уменьшение сигнала поглощения в этом области указывает на процесс деацетилирования. Изменения интенсивности сигналов поглощения в диапазоне 900-1100 указывали на уменьшение длины и молекулярной массы полимерной цепи при деацетилировании [7].

Рисунок 4. ИК-спектр основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом

При исследовании ИК-спектра синтезированного основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом, уменьшение и сдвиг интенсивности сигналов поглощения в областях 3000–3601 см^-1 свидетельствовал образовании основания Шиффа за счет свободных аминогрупп. Валентные колебания групп ОН, образующих внутримолекулярную водородную связь проявлялись в области 3447,9 см^-1, сигнал поглощения в областях 2876,7 и 1627,5 см^-1, обусловлены симметричными колебаниями связи С = О в СН и амидах (амидная связь I) в метиленовой группе. В ИК-спектре также присутствуют следующие характерные сигналы поглощения, см^-1: 1460,3 и 893,25 — деформационные колебания группы ОН; 1151.2 деформационные колебания связи C-H у CH₃; 1051,3 связи C-O-C, 1274,6 колебания связей C = C ароматического кольца. Интенсивный сигнал поглощения в области 1627,5 указывает на образование азометиновой связи C = N синтезированного основания Шиффа [9,10,11].

Рисунок 5. ИК-спектр комплекса Ag и основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом

Из приведенного выше спектра (рис.5.) видно, что образующаяся азометиновая связь сдвигается и при этом уменьшается интенсивность сигнала поглощения в области 1629 см^-1, также уменьшается интенсивность сигналов поглощения в области отпечатка пальца которые указывает на образование комплекса Ag с основанием Шиффа. В связи с этим примерную структуру полученного комплекса Ag с основанием Шиффа можно изобразит следующим образом:

Рисунок 6. Строение комплекса ионов Ag и основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом

Рисунок 7. СЭМ-изображение комплекса ионов Ag основанием Шиффа хитозана с салициловым альдегидом

Как видна из полученных СЭМ-изображение (рис.7.), в составе полученного металлокомплекса ионов Ag и основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом присутствует ионы металла, при этом массовая доля ионов Ag равна 10,4%. Полученные данные полностью соответствует теоретическим расчетам.

Экспериментальная часть

Полученные соединения были охарактеризованы с помощью ИК-спектроскопии (Perkin Elmer Spectrum IR, версия 4000-650 см^-1) и сканирующим электронным микроскопом (EVO MA10 ZEISS).

Извлечение хитина и хитозана

10 г высушенного и измельченного Apis mellifera взвешивали, для удаления примесей нагревали, промывали и сушили в дистиллированной воде при 70-80ºC в течении 1 ч. Полученное вещество (8 г) добавляли к 80 мл водного раствора 0,1 н. HCl, нагревали при 70-80ºC в течении 1 ч, фильтровали, для удаления ионов металлов промывали до нейтральной среды и сушили (7 г). Деминерализованное вещество добавляли к 70 мл водного раствора 0,1 н. NaOH, нагревали при 70-80ºC в течение 1 ч, фильтровали, для удаления белка промывали до нейтральной среды и сушили. На следующем этапе к неочищенному продукту (1,2 г) прибавляя 30% раствор H₂O₂_{объемом_{20 мл удерживали в течение суток, фильтровали и несколько раз промывали водой. В результате получили беловатые хитиновые пластинки с выходом 10%. Для получения хитозана определенной молекулярной массой, хитин (1,0 г) нагревали с 10 мл 40% водного раствора NaOH в течение 7 часов при 70-80ºC. При этом получили хитозан (рисунок 2) с выходом 6%.}}

Синтез оснований Шиффа хитозана

0,1 г хитозана растворяли в 10 мл метанола и перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем к смеси добавляли 2 мл салицилового альдегида. Смесь перемешивали и нагревали при 60°C в течение 24 часов. После охлаждения осадок промывали горячим этанолом и диэтиловым эфиром до образования бесцветного фильтрата и сушили при 60°C в вакууме в течение 24 часов. Получен желтый порошок (0,115 гр).

Синтез комплекса ионов Ag основанием Шиффа хитозана с салициловым альдегидом

0,1 г основания Шиффа хитозана с салициловым альдегидом растворяли в 10 мл метанола и смесь непрерывно перемешивали при комнатной температуре до полной диффузии, затем добавили 0,2 г Ag(OAc)₂. После перемешивания при 35ºC в течение 6 часов смесь конденсировали выпариванием в вакууме. Осадок фильтровали и трижды промывали диэтиловым эфиром. Нано-хитозановый комплекс серебра на основе основания Шиффа получали в виде черного порошка (0,11 г). На рисунке-6 показана примерная структура полученного комплекса.

Заключение

Таким образом, можно прийти к следующим заключениям: получен биополимер хитин из Apis mellifera выходом 10%; из хитина с помощью соответствующих химических процессов получен хитозан выходом 6%; синтезирован основание Шиффа хитозана с салициловым альдегидом; получен металлокомплекс ионов Ag основанием Шиффа хитозана с салициловым альдегидом; состав и индивидуальность полученных продуктов исследована методами ИК-спектроскопии и СЭМ-анализа.

Список литературы:

Хитозан (2013) / Под ред. Скрябина К.Г., Михайлова С.Н., Варламова В.П. М.: Изд. Центр «Биоинженерия» РАН, 593 с.
Ti Feng Jiao, Juan Zhou, JingXin Zhou, LiHua Gao, YuanYuan Xing, and XuHui Li // Synthesis and Characterization of Chitosan-based Schiff Base Compounds with Aromatic Substituent Groups // Iranian Polymer Journal 20 (2), 2011, 123-136.
T. Noushad, P. Alikutty, H. Basila, V.K. Rajan, K. Muraleedharan, V.M. Abdul Mujeeb, A comparative study on the druggability of Schiff bases and dithiocarbamate derivatives of chitosan, Polym. Bull. 73 (2016) 2165-2177.
M. S. Mohy Eldin1, 2, A. I. Hashem3, A. M. Omer1, T. M. Tamer // Preparation, characterization and antimicrobial evaluation of novel cinnamyl chitosan Schiff base // International Journal of Advanced Research (2015), Volume 3, Issue 3, 741-755.
S. Sashikala and S. Syed Shafi // Synthesis and characterization of chitosan Schiff base derivatives // Der Pharmacia Lettre, 2014, 6 (2):90-97.
Tong JH, Li Z, Xia CG, Highly efficient catalysts of chitosan-Schiff base Co(II) and Pd(II) complexes for aerobic oxidation of cyclohexane in the absence of reductants and solvents, J Mol Catal A Chem, 231, 197-203, 2005.
Н.Г. Габрук, И.И. Олейникова, А.В. Метелев, А.В. Давиденко, Хуинь Тхи Тхуи Чанг // Ик спектроскопия в изучении состава композитов, полученных из растительного и животного сырья // научные ведомости |Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Выпуск 16
Khabibullaeva N., Khaitbaev A. // Synthesis Of Schiff Bases From Glucosamine On The Basis Of Apis Mellifera // The American Journal of Applied Sciences (ISSN – 2689-0992).
S. Sashikala and S. Syed Shafi // Synthesis and characterization of chitosan Schiff base derivatives // Der Pharmacia Lettre, 2014, 6 (2):90-97.
J.E. Santos, E.R. Dockal, É.T.G. Cavalheiro, Synthesis and characterization of Schiff bases from chitosan and salicylaldehyde derivatives, Carbohydr. Polym. 60 (2005) 277-282.
Khabibullaeva N.F., Makhkamova N.O., Khaitbaev A.Kh. // Extraction method of aminopolysacharides from apis mellifera // Cutting-edge science – 2020. Volume 10.

Взаимодействие хитозана с анионным ПАВ природного происхождения в водных средах

Авторы
Руководители
Файлы работы
Наградные документы

Силахина А. В. 1

1МБОУ «СОШ№112»

Миргалеева Н.В. 1Шилова С.В. 2

1МБОУ «СОШ№112»

2КНИТУ (КХТИ)

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия предметом интенсивных исследований являются полимеры природного происхождения. Среди них особо выделяется хитозан. Это обусловлено комплексом его уникальных свойств – способности к биодеструкции, гипоаллергенностью, совместимостью с тканями живых организмов. Указанные свойства определяют широкое применение хитозана в косметической, медицинской, пищевой, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и водоочистке. Полиэлектролитная природа хитозана обеспечивает растворимость хитозана в воде и возможность его комплексообразования с противоположно заряженными полиэлектролитами и поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Цель настоящей работы заключалась в исследовании ассоциации хитозана с анионным ПАВ природного происхождения в водных растворах.

Задачи:

-изучение взаимодействия хитозана с анионным ПАВ природного происхождения в водных растворах;

— исследование фазового поведения комплексов хитозан — ПАВ;

— изучение коллоидно-химических свойств комплексов хитозан — ПАВ.

Объектами исследования являлись хитозан и природный анионный ПАВ — кокоил натрия пшеничной аминокислоты (КНПА).

Для проведения исследования применяли методыдинамического светорассеяния, турбидиметрии и тензиометрии.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Принципиально новым направлением в получении материалов является получение высокоорганизованных надмолекулярных структур, образующихся за счет соединения двух и более индивидуальных химических частиц. Такие структуры часто демонстрируют синергетические эффекты или обладают новыми свойствами, которые отсутствуют у отдельных компонентов системы. Полимер-коллоидные комплексы (ПКК), образованные полиэлектролитами с противоположно заряженными поверхностно-активными веществами (ПАВ), являются примером таких надмолекулярных структур [1-6].

Обширные возможности для направленного изменения свойств ПКК путем вариации химической природы полиэлектролитов и ПАВ, а также условий их получения определяют применение комполексов в качестве моделей биологических систем, компонентов лекарственных и косметических средств, флокулянтов, сорбентов, селективных катализаторов, стабилизаторов дисперсий. На современном этапе развития науки на передний план выходят новые быстроразвивающиеся области использования ПКК, например, биоинкапсулирование — получение полимерных систем в виде нано- и микрокапсул с целью адресной доставки, хранения, защиты и контролируемого высвобождения биологически активных веществ [7-10].

Новые области применения ПКК предъявляют повышенные требования к компонентам комплексов. В последние десятилетия предметом наиболее интенсивных исследований являются природные полиэлектролиты, которые отличаются от синтетических биодоступностью, биосовместимостью и неограниченно воспроизводимой сырьевой базой. Среди таких полимеров своими ценными свойствами выделяется хитозан [11, 12].

В ранее проведенных исследованиях было установлено, что комплексы хитозана с синтетическими ПАВ (алкилсульфатами натрия) характеризуются высокой межфазной активностью и стабилизирующей способностью по отношению к дисперсным системам [13, 14].

Строение, получение и применение хитозана

Хитозан – это сополимер 2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюкопиранозы (N-ацетил-D-глюкозамина) и 2-амино-2-дезокси-D-глюкопиранозы (D-глюкозамина). Основным источником получения хитозана является хитин, второй по распространенности в природе полисахарид после целлюлозы. В основе получения хитозана лежит реакция отщепления от структурной единицы хитина — N-ацетил-D-глюкозамина ацетильной группировки или реакция деацетилирования (ДА) (рисунок 1):

Рисунок 1 – Получение хитозана путем деацетилирования хитина

Транс-расположение в элементарном звене макромолекулы хитина заместителей (ацетамидной и гидроксильной групп) у С₂ и С₃ обуславливает значительную гидролитическую устойчивость ацетамидных групп, в том числе и в условиях щелочного гидролиза. Поэтому отщепление ацетамидных групп удается осуществить лишь в сравнительно жестких условиях — при обработке 40-49%-ным водным раствором NaOH при температуре 110-140⁰С в течение 4-6 часов.

Глубину реакции деацетилирования принято оценивать по величине степени ацетилирования (СА)или по величине степени деацетилирования (СД=1-СА) – доли отщепившихся ацетамидных групп в расчете на одно элементарное звено. В зависимости от условий реакции получаются хитозаны, существенно различающиеся величиной СД (рисунок 2).

Рисунок 2 – Структурная формула хитозана (СД – степень деацетилирования)

Реакция деацетилирования сопровождается одновременным разрывом гликозидных связей полимера, т. е. уменьшением молекулярной массы (ММ), изменением надмолекулярной структуры, степени кристалличности и т.д. Таким образом, хитозан представляет собой полидисперсный по ММ и по СД полимер D-глюкозамина, содержащий 5-15% ацетамидных групп, а также до 1% групп, соединенных с аминокислотами и пептидами. Обычно хитозаном называют хитин с СД > 0,5 [3].

После ДА и отмывки до нейтрального значения рН хитозан представляет собой сильно гидратированный, набухший продукт с содержанием воды более 70%. Для предотвращения ороговения хитозан сушат при 50-55⁰С. При сушке в условиях более высоких температур хитозан уплотняется, темнеет и теряет растворимость, что снижает возможность его использования. Наилучшим образом показывает себя сушка хитозана в псевдокипящем слое при 50⁰С. Низкомолекулярный водорастворимый хитозан и олигосахариды сушат на распылительных и лиофильных сушилках. Воздушно-сухой хитозан содержит 8-10% воды.

В зависимости от производственного процесса, свойства одних и тех же образцов хитозана могут существенно меняться. В общем, недостаточная характеристика полимера усложняет процесс сравнения результатов и установления взаимосвязи между физиологическим поведением хитозана и его свойств. Ниже мы рассмотрим общие рекомендации относительно свойств хитозана для конкретного применения.

Из всех областей применения хитозана на первом месте стоит здравоохранение [4]. Это связано, в частности, с его высокой биологической активностью. Обнаружено, что хитозан обладает кровоостанавливающими, бактерицидными, фунгицидными, противоопухолевыми, антихолестериновыми и иммуномодулирующими свойствами, также он оказывает успокаивающее действие на центральную нервную систему.

Было изучено влияние хитозана на процесс заживление ран [5]. Олигомеры хитозана обладают ранозаживляющим свойством, что обусловлено их способностью стимулировать выработку фибробласта путем влияния на фактор роста фибробластов.

Хитозан широко используется в производстве лекарственных средств для снижения веса [6], поскольку он связывает жиры, которые содержатся в пище, и выводит их из организма. Адсорбционные слои комплексов хитозана с жирными кислотами способствуют ингибированию гидролиза жира под действием ферментов, тем самым затрудняя его усваивание в организме.

Однако наиболее важным является применение этого полимера в качестве носителя лекарственных средств [7,8]. Положительный заряд хитозана способствует его проникновению через клеточные мембраны (рисунок 3) и плотные слои эпителия, обеспечивает хорошую адгезию к слизистым оболочкам и противомикробные свойства.

Рисунок 3 – А-микросферы высокомолекулярного хитозана (640 кДа), сшитые 0,2% трифенилфосфатом, полученные путем распылительной сушки. (В)-подробное изображение микросферы

В процессах доставки лекарственных средств, выбор образца хитозана с определенными характеристиками необходим для разработки устойчивой системы доставки лекарственных средств, увеличения длительности активности препарата, повышения терапевтической эффективности и снижения побочных эффектов. Исследования показали, что степень деацетилирования и молекулярная масса хитозана существенно влияют на его роль в терапевтических системах доставки лекарственных средств (таблица 1).

Таблица 1

Влияние степени деацетилирования (СА) и молекулярной массы (ММ) хитозана на свойства микросфер

Физико-химические свойства	Влияние на свойства микросфер
СА	к овалентное сшивание
	р азмер
	ч истота поверхности
	н абухание
	п лотность и гидрофобность
	н есущая способность
ММ	с феричность
	о днородность
	с шивание
	н абухание
	с тепень высвобождения
	к оэффициент диффузии D

Благодаря своей способности связывать противоположно заряженную ДНК хитозан также может быть использован для доставки генов [8]. Это свойство впервые было использовано Мампером для приготовления невирусного вектора для систем доставки генов в 1995 году. М хитозана является ключевым параметром при подготовке
хитозан / ДНК комплексов, поскольку эффективность трансфекции
сильно коррелирует с молекулярной массой хитозана.

В пищевой промышленности хитозан применяется в качестве загустителя и структурообразователя продуктов диетического питания [7], а также в качестве биологически активной добавки [7], уничтожающей патогенную микрофлору и связывающей и выводящей из организма жиры, токсины, ионы тяжелых металлов и радионуклидов.

Как универсальный биополимер природного происхождения хитозан
применим для консервирования пищевых продуктов благодаря своему антимикробному и антиоксидантному действию против микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов. Результаты экспериментов показали, что, в целом, низко- (5-27 кДа) и среднемолекулярный (48-78 кДа) хитозаны эффективно подавляют рост как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий [8].

Покрытия из хитозана могут задерживать процессы поспевания овощей и фруктов, потери воды, дольше сохраняют сроки годности продукта, а также могут изменить вкус. Использование полупроницаемых покрытий позволяет поддерживать необходимую для хранения продуктов среду, сокращаяпри это затраты [7].

В косметической промышленности хитозан, эффективно адсорбирующийся на отрицательно заряженной поверхности волос с образованием защитной пленки, используется в качестве антистатика и кондиционера в производстве шампуней [6]. Он широко применяется в косметике благодаря своим структурообразующим свойствам, совместимости с организмом и способности удерживать влагу. Хорошо фиксируется на волосах, не отшелушивается и не скатывается, делает волосы более эластичными без ощущения утяжеления и липкости, препятствует спутыванию волос за счет формирования на их поверхности покровной пленки. Кроме того, хитозан удобен с точки зрения производственного процесса. Он прекрасно совместим с другими ингредиентами рецептуры косметических средств, не обладает токсичностью и аллергенностью, биодеградируем, хорошо проникает через кожу, не имеет цвета и запаха, поэтому его можно считать сырьем для косметической продукции с высокой степенью безопасности [6].

В сельском хозяйстве благодаря своей противомикробной активности хитозан применяется для борьбы с нематодами почв в закрытых грунтах, стеблевой и корневой гнилью, а также в качестве биостимулятора, обеспечивающего повышение урожайности на 25–40% [6].

Хитозан является практически единственным поликатионом природного происхождения, полиэлектролитные свойства которого обусловлены наличием протонированных аминогрупп в кислых средах. Наличие функционально-активных групп в макромолекуле хитозана и растворимость в воде обеспечивают его способность к комплексообразованию с противоположно заряженными синтетическими и природными полиэлектролитами, ПАВ, металлами [5].

Взаимодействие хитозана с полианионами (например, пектином) приводит к образованию полиэлектролитных комплексов.

2. Свойства и применение анионного ПАВ природного происхождения

Одним из примеров ПАВ природного происхождения является овсяный ПАВ (Sodium Lauroyl Oat Aminoacids,PROTEOL OAT PF). Овсяный ПАВ — это натуральное пеннообразующее анионное поверхностно-активное вещество, получаемое из аминокислот овсяного зерна. Нежный сурфактант, в несколько раз менее агрессивный по сравнению с привычными анионными ПАВ. Растворим в воде при pH=7 и выше.
По внешнему виду представляет собой светло-желтую немного мутную жидкость с легким характерным запахом. Основным направлением применения данного ПАВ является парфюмерно-косметическая промышленность.

Среди основных свойств можно выделить следующее: высокий уровень мягкости для кожи и волос; превосходный пенный агент даже при сложных условиях, таких как жесткая вода; не раздражает слизистую оболочку; даёт мягкую кремовую пену; низкий порог цветности и запаха.

Образует обильную густую и ультра-мягкую сливочную пену для мягкого очищения кожи и волос. Является превосходным пенообразующим агентом в сложных условиях (жесткая вода, сильно загрязненные волосы). Даже при использовании в качестве со-ПАВ в данных условиях, он сохраняет свои отличные вспенивающие свойства. Как показало наблюдение под микроскопом, плотность пены объясняется особой плотной структурой пузырьков. Эта плотная пена обладает очень хорошей стабильностью во времени, что, например, позволяет при помощи овсяного ПАВ создавать пышную пену для ванн.

Благодаря незначительному обезжиривающему эффекту овсяного ПАВ, при его применении сохраняется целостность барьера кожи. По этой причине он является идеальным моющим агентом для всех типов моющих композиций, где требуется мягкость. Наряду с мягкостью, овсяный ПАВ обладает высокой смачивающей способностью, что обеспечивает достаточный очищающий эффект. Овсяный ПАВ прост и удобен в использовании, не уменьшает вязкость продукта и позволяет получить гипоаллергенные низкоокрашенные продукты без запаха.
Основными направлениями применения в косметической промышленности являются: средства для интимной гигиены; мягкие шампуни для частого использования; гель для душа с кремовой текстурой; очищающие салфетки для снятия макияжа для чувствительной кожи; детские средства для купания; очищающие средства для лица.

3. Комплексообразование хитозана с поверхностно-активными веществами

Для полномасштабного использования производных хитозана необходимо иметь представление о коллоидных свойствах этого биополимера в смешанных растворах с другими компонентами (например, с ПАВ). К коллоидным свойствам полимеров относят, прежде всего, их способность к адсорбции на межфазных поверхностях различной природы, стабилизирующую способность по отношению к дисперсным системам (эмульсиям, пенам, суспензиям), а также структурообразование (агрегирование, мицеллообразование, гелеобразование) в различных физико-химических условиях [11].

Процесс образования полимер-коллоидных комплексов (ПКК) в смешанных растворах противоположно заряженных макроионов полиэлектролита и ионов ПАВ является кооперативным (рисунок 4). Связывание анионных ПАВ полиэлектролитами инициируется электростатическими взаимодействиями между анионами ПАВ и положительно заряженными группами полиэлектролита, что сопровождается повышением концентрации ПАВ в микрообъеме макромолекулярного клубка. Дополнительной стабилизации образующихся ПКК способствуют гидрофобные взаимодействия объемных углеводородных радикалов ПАВ, приводящие к формированию мицелл ПАВ внутри макромолекулярного клубка [11].

Рисунок 4 — Комплексообразование в смешанных растворах ПАВ и полиэлектролита

Многие амфифильные соединения и ПАВ образуют мицеллы. Концентрация, при которой начинается мицеллообразование, а также растворимость мицелл являются двумя важнейшими характеристиками ПАВ. Аналогично критической концентрации мицеллообразования (ККМ) в индивидуальных растворах ПАВ, агрегирование в смешанных растворах полиэлектролитов и ПАВ с образованием стехиометричных по заряду комплексов происходит при критической концентрации агрегации (ККА) [12]. Критическая концентрация агрегации ПАВ в смеси растворов с противоположно заряженными полиэлектролитами на два порядка ниже ККМ чистых ПАВ в растворе, что является одной из наиболее интересных особенностей данных комплексов.

В настоящее время на основе хитозана получают различные ПКК, спектр применения которых очень широк. Они активно используются в качестве носителей лекарственных веществ, невирусных векторов переноса генов, биоспецифических сорбентов, пленок, гелей.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Объекты исследования

В работе применяли водорастворимый образец хитозана (ЗАО «Биопрогресс», г. Щелково) с молекулярной массой М_η 38700 и степенью деацетилирования 80 %.

В качестве природного анионного ПАВ применяли овсяный ПАВ (Sodium Lauroyl Oat Aminoacids,PROTEOL OAT PF).

Для приготовления растворов использовали бидистиллированную воду. Чистоту воды контролировали по величине удельной электропроводимости, равной 3 мкСм/см.

Для получения полимер-коллоидных комплексов раствор ПАВ заданной концентрации приливали по каплям к раствору хитозана при постоянном перемешивании на магнитной мешалке. Концентрацию хитозана в экспериментах с ПАВ поддерживали постоянной и равной 0,05 г/дл (2,4·10^–3осново-моль/л), что соответствовало области полиэлектролитного набухания. Относительное содержание ПАВ и полиэлектролита в растворе (Z) выражали в виде отношения молярной концентрации ионов ПАВ к концентрации ионогенных звеньев хитозана: Z = с_ПАВ/с_ХТЗ.

Методы исследования

Для проведения исследования применяли методыдинамического светорассеяния, турбидиметрии и тензиометрии.

1. Динамическое светорассеяние.

Величину электрокинетического потенциала комплексов определяли методом динамического светорассеяния на анализаторе размера частиц и дзета-потенциала серии «ZetasizerNanoZS» (MalvernInstrumentsLtd, Великобритания). Анализатор оснащен He-Ne лазером мощностью 4 мВт с длиной волны 633 нм. Угол светорассеяния составлял 173°. Графическую интерпретацию результатов измерения получали с помощью программного обеспечения «DTS ApplicationSoftware» компании MalvernInstruments для работы под управлением операционной системы Windows^. Перед выполнением измерений образцы фильтровали через фильтры Millipore с мембраной DuraporePVDF и диаметром пор 0,45 мкм.

2. Турбидиметрическое титрование.

Фазовое состояние системы ХТЗ–ПАВ–вода исследовали методом турбидиметрического титрования. Измерения оптической плотности выполняли на цифровом спектрофотометре «PD-303» (Apel, Япония) при длине волны 490 нм.

Тензиометрия

Для получения равновесных значений поверхностного натяжения растворов ПАВ, ХТЗ и ХТЗ–ПАВ на границе с воздухом использовали метод отрыва кольца Дю-Нуи. Точность измерения составляла ±0,3 мH/м. Измерения проводили в термостатируемой ячейке при 298К.

Поверхностную активность G находили по формуле:

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Формирование полимер-коллоидного комплекса (ПКК) происходит в результате электростатического взаимодействия ионогенных звеньев полиэлектролита с противоположно заряженными ионами ПАВ. Дополнительной стабилизации комплексов способствуют гидрофобные взаимодействия углеводородных радикалов ПАВ, приводящие к формированию мицелл ПАВ в микрообъеме макромолекулярного клубка [1, 3, 4].

Для оценки вклада электростатических взаимодействий в связывание ПАВ хитозаном были получены зависимости электрокинетического потенциала комплекса ХТЗ–ПАВ от соотношения концентраций ПАВ и хитозана в растворе Z (рисунок 5).Точки на оси ординат (Z=0) характеризуют заряд макроиона в отсутствие ПАВ. Добавление ПАВ в водный раствор хитозана сопровождается уменьшением дзета-потенциала вплоть до полной нейтрализации заряда при стехиометрическом соотношении концентраций компонентов в растворе Z=1. Дальнейший рост концентрации ПАВ в системе сопровождается перезарядкой комплексов, что свидетельствует о сверхэквивалентном связывании ионов ПАВ хитозаном.

Рисунок 5 – Зависимость электрокинетического потенциала комплексов хитозан–ПАВ от Z

Гидрофобизация комплекса в процессе электростатического связывания ПАВ хитозаном приводит к изменению фазового состояния системы ХТЗ–ПАВ–вода. Исследование оптической плотности раствора комплекса показало, что уже при малых концентрациях ПАВ в растворе наблюдается фазовое разделение, связанное с образованием нерастворимых в воде комплексов (рисунок 6).

Рисунок 6 – Зависимость оптической плотности растворов хитозан–ПАВ от относительного содержания ПАВ и полиэлектролита Z

Это соответствует появлению опалесценции и резкому увеличению мутности раствора. После достижения максимума оптической плотности при стехиометрическом соотношении концентраций компонентов (Z_пред=1) комплекс представляет собой устойчивую дисперсию

Для практического применения комплексов хитозана необходимо иметь представление об их коллоидно-химических свойствах. С этой целью были получены изотермы поверхностного натяжения водных растворов ПАВ, ХТЗ и комплекса ХТЗ–ПАВ на границе с воздухом (рисунок 7). Анализ изотерм показал синергетическое понижение поверхностного натяжения раствора ПКК при концентрациях ПАВ ниже ККМ. Самой высокой поверхностной активностью, превышающей активность хитозана и ПАВ, характеризуется комплекс ХТЗ–ПАВ (таблица 1). Эффект синергизма в понижении поверхностного натяжения можно отнести к существенному увеличению гидрофобности макромолекул хитозана за счет электростатических взаимодействий противоположно заряженных ионогенных групп хитозана и ПАВ.

Рисунок 7 – Изотермы поверхностного натяжения: хитозан (1), ПАВ (2) и ПКК(3) на границе водный раствор – воздух

Таблица 1 – Поверхностная активность хитозана, ПАВ и ПКК ХТЗ–ПАВ

Компонент	G∙10³, Дж∙м/моль
ПАВ	250
ХТЗ	65
ПКК	520

ВЫВОД:

Показано, что в водных растворах хитозана и анионного ПАВ природного происхождения при достижении критической концентрации ассоциации формируется нерастворимый комплекс стехиометрического состава, обладающий высокой поверхностной активностью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Хитин и хитозан: природа, получение и применение / Под ред. В.П. Варламова, С.В. Немцева, В.Е. Тихонова. М.: Российское хитиновое общество, 2010. – 292 c.

2.Получение хитозана и изучение его фракционного состава / Л.А.Нудьга, Е.А. Плиско, С.Н. Данило // Журнал органической химии. – 1971. – Т. 41. – С. 2555.

3.Быкова В.М., Немцев С.В. // Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / Под ред.К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова.М.: Наука, 2002. – С. 237.

4.Гальбрайх Л.С. // Соросовский образовательный журн. – 2001. – Т. 7. – № 1. – С. 51.

5.Симонова Л.В. Хитозан в косметике / Л. К. Пашук, А.И. Албулов, А.С. Форменко // Тез. докл. междунар. науч.-прак. конф. «Биологически активные вещества и новые продукты в косметике». – М.: РПКА, 1996. – С. 31.

6.Самуйлова Л.В. Косметическая химия: учеб.издание: в 2 ч. Ч. 1: Ингредиенты / Л.В. Самуйлова, Т.В. Пучкова. – М.: Школа косметических химиков, 2005. – 336 с.

7.БыковаВ.М., КривошеинаЛ.И., ГлазуновО.И.,ЕжоваЕ.А. // Тез. VI Всерос. конф. “Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана”. Щелково, 2001. – C. 147.

8.Симонова Л.В. Хитин и хитозан / Л.В. Симонова, Л.К. Пашук // Косметика и медицина. – 1998. – №1. – С. 15-18.

9.http://cosmetic.ua/natriya_kokoil_glutamat, https://www. livemaster.ru/topic/1424589-iz—chego—sostoit—shampun

10.Меркович Е.А. Строение и свойства продуктов модификации производных хитина поверхностно-активными веществами и композиции на их основе: дис. канд. хим. наук / Е.А. Меркович. – М., 2000. – 150 с.

11. Работа агрегации и форма молекулярных агрегатов при переходе от сферических к глобулярным и цилиндрическим мицеллам / М.С. Кшевецкий, А.К. Щёкин // Коллоидный журнал. – 2005. – Т. 67, №3. – С. 363-376

12. Практические работы по физической химии / под ред. К.П. Мищенко. – Л.: Химия, 1982. – 400 с.

Просмотров работы: 98

Приморские ученые получили правительственную премию за хитозан

Ученая ДВО РАН Светлана Братская в составе коллектива авторов получила Премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

Премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2013 год в составе коллектива авторов получила наша землячка Светлана БРАТСКАЯ, заведующая лабораторией сорбционных процессов Института химии ДВО РАН – за получение производных хитина и препаратов на их основе для применения в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и биотехнологии.

Корреспондент «Золотого Рога» побывал в Институте химии и встретился с лауреатом правительственной премии, чтобы выяснить, каким в этой комплексной работе было участие дальневосточного ученого.

Как рассказала Светлана Братская, работа была выдвинута на премию Центром «Биоинженерия» РАН и Российским хитиновым обществом, которое объединило результаты нескольких научных учреждений страны в области применения хитозана – полимера, получаемого из панцирей морских членистоногих (креветки, краба и т.п.).

— Этот природный полимер, открытый 200 лет назад, может использоваться в очень разных областях: это и регенеративная медицина, тканевая инженерия, и сельское хозяйство, и биоэкология. Интересные результаты, вошедшие в коллективную работу, представили научные учреждения Москвы, Санкт-Петербурга, Щелково, Красноярска и Владивостока, – рассказывает Светлана Братская. – Причем за каждым из членов авторского коллектива, получившего столь высокую оценку, стоит коллектив его коллег и единомышленников. Мы (лаборатория сорбционных процессов) вошли в этот проект со своими работами по использованию хитозана в качестве флокулянта.

Иными словами, хитозан можно применять в питьевом водоснабжении, для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, а также переработки отдельных типов жидких радиоактивных отходов. Эти разработки недавно были апробированы дальневосточными учеными на Чернобыльской АЭС, где Светлане Братской не раз пришлось побывать лично.

– В обобщенном виде наше направление можно назвать «применение хитозана в экологии», – поясняет зав. лабораторией. – То, что этот полимер можно использовать для осаждения коллоидных загрязнений из природной воды и промышленных стоков, для осветления соков и сывороток, известно давно. Но до нас в питьевом водоснабжении в России хитозан никем не применялся, хотя попытки такие были. Нам удалось не только оптимизировать условия его применения для различных типов вод, разработать приемлемые для этого водорастворимые формы, но и пройти сложную и дорогостоящую процедуру сертификации.

Если до получения сертификата предложенный учеными Института химии флокулянт мог использоваться только для очистки технической воды, то после сертификации появилась возможность его применения в пищевом производстве. Сейчас специалисты института помогают решить проблему водоподготовки нескольким приморским предприятиям пищевой индустрии. Сотрудник лаборатории Денис ЧЕРВОНЕЦКИЙ, один из основных разработчиков флокулянтов на основе хитозана, оказывает техническую поддержку молокозаводу и пивзаводу, для которых очистка поступающей в производство воды имеет особое значение. В зоне его ответственности и создание мобильных установок, в которых применяются данные флокулянты, оптимизация технологии под требования конкретного производства.

Надо заметить, что учреждения Дальневосточного отделения РАН стали первыми потребителями флокулянта для очистки питьевой воды. Исследования приморских ученых показали значительные преимущества полученного ими материала над традиционно используемыми синтетическими полимерами. Но при всем этом нельзя сказать, что они широко востребованы, даже получив столь высокую оценку на государственном уровне. В силу своей более высокой стоимости, во всем мире природные флокулянты используются преимущественно для тех задач, где требуется обеспечить высокую безопасность и гарантировать отсутствие в воде или осаждаемых шламах токсичных веществ, всегда привносимых с синтетическими флокулянтами.

– Думаю, что на внедрение влияет главным образом общеэкономическая ситуация, а также санитарно-гигиенические и экологические требования, которые устанавливаются в стране для того или иного производства. Повысятся, например, требования к очистке сточных вод, как это происходит, скажем, в Германии, появится у производителя необходимость применять биоразлагаемые препараты, тогда спрос на нашу продукцию может вырасти, – размышляет Светлана Братская о перспективах. – Важно, что мы можем производить флокулянты в количествах, достаточных для их использования в промышленных масштабах. Реагенты на основе хитозана могут использоваться в любой технологической схеме, где применяются синтетические полимеры, т.е. специального оборудования для этого не требуется.

Впрочем, это лишь одно из нескольких, не менее актуальных направлений работы лаборатории, считает ее руководитель. В их числе – сорбция радионуклидов и сорбенты для этого. Эти работы осуществляются под руководством член-корреспондента РАН Валентина АВРАМЕНКО, и в этой области также достигнуты серьезные результаты. Достаточно сказать, что уже через месяц после аварии на АЭС в Фукусиме приморские специалисты были приглашены в Японию.

– У нас есть сорбенты, испытания которых с привлечением специалистов разных стран доказали, что они лучше, чем все, что на сегодняшний день предложено японцам, – рассказывает Светлана Братская. – Когда мы были в Японии в первый раз, еще в 2011 году сразу после аварии, нам дали для тестирования те материалы, которые японцы собирались применять для переработки жидких радиоактивных отходов. Естественно, мы провели исследования и показали, что никакого сравнения с нашими и быть не может, наши эффективнее. Но… пока в Японии готовятся к применению материалов финского производства, которые и по характеристикам хуже и существенно дороже.

Наши сорбенты и технологии японскими специалистами для внедрения пока не востребованы, хотя интерес сохраняется. Между тем проблем на АЭС «Фукусима» остается немало, и позитивный градус рапортов о ситуации на аварийной станции несколько снижается.

До недавнего времени сотрудники Института химии ДВО РАН сотрудничали и с Чернобыльской АЭС, именно при их непосредственном участии на станции были сформулированы технические требования к установке для переработки проблемных вод.

– Самое главное, что своей работой мы показали те пути, с помощью которых можно решать проблему, – рассказывает Светлана Братская. – Мы там тоже с хитозаном поработали, хотя, учитывая, что это другое государство, исследовали очень широкий спектр синтетических полимеров. Но из всего многообразия коммерческих продуктов лучше хитозана для этого типа жидких отходов ничего не нашли. Сейчас Чернобыльской станцией объявлен тендер на создание установки и технологию переработки проблемных вод. Мы планировали принять участие в качестве консультантов, но боюсь, что текущие события на Украине могут вообще приостановить эту работу.

– Мы все-таки не прикладной институт, – подчеркивает она, – у нас ведутся в первую очередь фундаментальные исследования. Например, группа молодого ученого Евгения ПАПЫНОВА занимается пористыми неорганическими материалами, одно из применений которых – катализ гидротермального окисления. Это тоже переработка радиоактивных отходов, но другого типа, образующихся на атомных станциях.

Еще один проект лаборатории в области радиоэкологии поддержан двухлетним грантом в рамках 7-й рамочной программы Россия и Евросоюз. В нем, наряду с Институтом химии ДВО РАН, участвует два института из Германии и университет из Финляндии, но координатором проекта является доктор химических наук Светлана Братская.

– В рамках этого проекта разрабатываются материалы для дезактивации грунтов и предотвращения распространения радионуклидов после аварийных выбросов, – рассказывает она. – Фукусима показала, что таких материалов на рынке практически нет. Мы столкнулись с этим и на Чернобыльской станции: они используют стандартные пылеподавители, которые не позволяют решить проблему кардинально, не допуская миграции радионуклидов с водой. Материалы, которые мы пытаемся создать, позволят значительно снизить миграцию радионуклидов с грунтовыми водами и атмосферными осадками. Защитная пленка за счет свойств полимера будет предотвращать вынос радионуклидов с пылью, а за счет внедряемых наносорбентов блокировать вынос радионуклидов в жидкие среды. Это совершенно новый подход, новая концепция, поэтому, возможно, мы и вошли в число победителей конкурса.

До практического применения ученые пока не дошли, но есть уверенность, что новый материал будет совмещать свойства полимера и неорганического сорбента. Часть работ по его созданию ведется во Владивостоке, нанокристаллические сорбенты синтезирует финская сторона, а над разработкой протоколов международная команда работает вместе, решая, как получить устойчивый композит. Здесь руководителю проекта приходится проявлять не только знания химических процессов, английского и немецкого языков, но и дипломатического протокола вкупе с юридическими тонкостями.

Впрочем, Светлана Братская как-то не очень расположена говорить о себе, все больше – о коллегах из лаборатории. Из 20 человек четверо здесь имеют звание доктора химических наук, есть и молодое перспективное пополнение – только в прошлом году диссертации кандидата наук защитили три человека.

– Одна из основ характеристик нашей лаборатории – динамичность, быстрая смена направлений, хотя в этом есть и плюсы, и минусы, – размышляет она, с удовлетворением замечая, что средний возраст коллектива – чуть больше сорока. А это по нынешним временам просто замечательный показатель.

Издательство «Пищевая промышленность» — Пищевая промышленность №4/2019

Итоги работы предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности России

ТЕМА НОМЕРА: ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ И БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И КОРМОВ

Абрамова И. М., Серба Е.М. Биотехнологические процессы в производстве продуктов питания и кормов

Абрамова И.М., Медриш М.Э., Савельева В.Б., Гаврилова Д.А. Влияние микроэлементного состава на качество спиртных напитков, полученных с применением растительного сырья

Агаркова Е.Ю., Кручинин А.Г. Разработка процесса биокаталитической конверсии компонентов молочной сыворотки

Албулов А.И., Фролова М.А., Варламов В.П., Еремец В.И., Елисеев А.К., Ковалева Э.И. Применение ферментного препарата Целловиридин Г20Х в технологии получения низкомолекулярного хитозана

Антипова Т.А., Фелик С.В., Симоненко С.В., Сидорова Е.В. Низколактозные продукты в питании детей

Афанасьев Д.А., Машенцева Н.Г., Чернуха И.М. Биологически активные пептиды как продукт микробной ферментации мясного сырья и готовых мясных продуктов

Бабурина М.И., Иванкин А.И., Горбунова Н.А. Оценка гидролиза коллагенсодержащего мясного сырья как кинетического процесса

Беляева Л. И., Остапенко А.В., Лабузова В.Н. Использование ферментных препаратов — актуальное направление в современной технологии сахара

Волкова Г.С., Куксова Е.В., Фурсова Н.А., Веремьев Д.Н. Возможности повышения продуктивности кур-несушек при использовании в рационе пробиотической кормовой добавки и ферментного препарата

Гайворонская И.С., Колпакова В.В. Белковые композиции из зерновых культур с повышенной биологической ценностью, синтезированные с ферментом трансглютаминазой

Головач Т.Н., Романович Р.В., Курченко В.П., Тарун Е.И. Антиоксидантный потенциал коровьего молозива, ферментированного ацидофильной палочкой

Головачева Н.Е., Абрамова И.М., Морозова С.С., Галлямова Л.П., Шубина Н.А., Мартиросян А.С. Производство виски по ускоренной технологии

Гернет М.В, Грибкова И.Н., Кобелев К.В. Биотехнологические аспекты получения напитков брожения на растительном сырье с повышенным сроком хранения

Горлов И. Ф., Сложенкина М.И., Федотова Г.В., Григорян Л.Ф. Исследование качества белково-углеводного комплекса в технологии мясных продуктов

Добриян Е.И., Ильина А.М., Горлова А.И. Получение функциональных продуктов на основе ферментативного гидролиза лактозы

Долматова О.И., Дошина А.В., Печенкина И.Н., Выклинец Л.В. Современные технологии кисломолочного продукта со вкусовыми компонентами

Елисеев М.Н., Емельянова Л.К., Белкин Ю.Д., Алексеева О.М. Исследование качества полуферментированных улунских чаев

Зорин С.Н., Петров Н.А., Борисов А.Ю. Ферментолизаты белка молочной сыворотки: получение, физико-химическая и иммунохимическая характеристика

Иванова В.В., Ключникова Д.В. Использование фермента микробного происхождения в технологии мягких сыров

Иванова Л.А., Машенцева Н.Г., Чурмасова Л.А., Гаскарова Е.Ф. Технология дрожжевой липазы и ее применение

Игорянова Н. А., Политуха О.В., Яицких А.В., Степаненко Д.С. Биотехнологическая трансформация побочных продуктов шелушения ячменя — путь получения ингредиентов со свойствами стабилизаторов пищевых систем

Корягина А.О., Тойменцева А.А, Шарипова М.Р. Подбор оптимального штамма-продуцента сериновой протеиназы B. Pumilus

Куликов Д.С., Гулакова В.А., Колпакова В.В., Уланова Р.В. Получение белковых концентратов и кормовой микробной биомассы из экстракта тритикале и гороховой муки с использованием ферментов

Костылева Е.В., Цурикова Н.В., Середа А.С., Великорецкая И.А., Айсина А.М. Применение индуцированного мутагенеза для повышения активности грибных продуцентов ферментов для пищевой промышленности

Кривченко В.А., Туршатов М.В., Соловьев А.О., Абрамова И.М. Спиртовое производство — технологическая основа комплексной переработки зерна с получением пищевых продуктов

Кудряшов В.Л., Алексеев В. В., Погоржельская Н.С., Борщева Ю.А., Соколова Е.Н. Биотехнологические, баромембранные и ультразвуковые процессы — основа создания технологий производства пищевых и кормовых ингредиентов

Курбатова Е.И. Биотехнологические основы переработки растительного и микробного сырья на основе направленной биокаталитической деструкции полимеров клеточных стенок

Курченко В.П., Головач Т.Н., Сушинская Н.В., Березуева Е.В., Алиева Л.Р., Лодыгин А.Д., Евдокимов И.А., Шрамко М.И. Использование хитозана для увеличения срока годности кисломолочных продуктов

Медриш М.Э., Абрамова И.М., Савельева В.Б., Гаврилова Д.А., Павленко С.В. Контроль качества спиртных напитков, полученных методом дистилляции

Мельникова Е.И., Богданова Е.В. Применение ферментного препарата NOLA Fit в технологии безлактозного мороженого

Минаев М.Ю., Махова А.А. Возможность использования рекомбинантной металлопептидазы М9 для тендеризации мяса

Моргунова Е. М., Пусовская Ю.С., Пушкарь А.А. Разработка технологических основ переработки смеси инулин и крахмалсодержащего сырья с использованием различных рас дрожжей

Морозова С.А., Пономарев В.Я., Юнусов Э.Ш., Ежкова Г.О. Использование биотехнологической обработки коллагенсодержащего сырья для получения белковых гидролизатов

Морозова С.С., Абрамова И.М., Головачева Н.Е., Галлямова Л.П., Шубина Н.А., Мартиросян А.С. Перспективный способ обработки древесины дуба для выдержки висковых дистиллятов

Нелюбина Е.В., Урбанчик Е.Н., Каминская О.С., Сапунова Л.И., Ерхова Л.В., Павлюк А.Н. Разработка технологии изготовления хлеба на основе продукта ферментированного горохового безглютенового

Неприятель А.А. Способ ферментного гидролиза пантов маралов

Нечаев А.П., Тарасова В.В., Николаева Ю.В. Влияние различных видов пищевых волокон на белки хлеба

Носова М.В., Дремучева Г. Ф., Костюченко М.Н., Зуева А.Г., Цурикова Н.В. Технологические свойства мультэнзимной композиции на основе отечественных ферментных препаратов в технологии хлеба из пшеничной муки с различными хлебопекарными свойствами

Папахин А.А., Бородина З.М. О свойствах ферментативно-модифицированного пористого кукурузного крахмала

Пименова В.В. Фаг-опосредованный биопроцессинг продуктов убоя перепелов

Пожидаева Е.А., Парамонова М.А., Хорпякова А.М. Применение ферментов и ферментных препаратов в энергоэффективной технологии производства сыров с чеддеризацией сырной массы

Римарева Л.В., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Кривова А.Ю., Серба Е.М. Генерация спиртовых дрожжей на средах, приготовленных из зерновых культур с различным содержанием фитата

Сафина В.Р., Мелентьев А.И., Актуганов Г.Э. Влияние субстратной индукции и условий культивирования на синтез хитозаназ штаммом Bacillus thuringiensis B-387

Серба Е. М., Оверченко М.Б., Игнатова Н.И., Таджибова П.Ю., Римарева Л.В. К вопросу о контроле качества ферментных препаратов для пищевой промышленности

Середа А.С., Великорецкая И.А., Костылева Е.В., Цурикова Н.В., Хабибулина Н.В., Бикбов Т.М. Использование биологически активного продукта «БиоАксель» для индукции биосинтеза ксиланазы и эндоглюканазы штаммом Trichoderma reesei

Симоненко Е.С., Симоненко С.В., Золотин А.Ю., Покровская В.А., Копытко М.С. Мировой опыт в использовании ингредиентов растительного происхождения

Симоненко С.В., Симоненко Е.С., Антипова Т.А., Фелик С.В. Методы идентификации молока и молочной продукции

Соколова О.В., Юшина Ю.К. Исследование биопленко-образующей способности Listeria monocytogenes

Соколова Е.Н., Курбатова Е.И., Борщева Ю.А., Римарева Л.В., Серба Е.М. Биотехнология получения напитков с повышенным содержанием биологически ценных компонентов на основе ферментолизатов растительного сырья

Солдатова Е. А., Мистенева С.Ю., Савенкова Т.В. Функции и применение ферментных препаратов при производстве затяжного печенья

Сложенкина М.И., Стародубова Ю.В. Новый сорт нута (Волжанин 50) — перспективное сырье для текстурирования колбасных изделий

Степанов В.И., Иванов В.В., Шариков А.Ю., Амелякина М.В., Поливановская Д.В., Серба Е.М. Управляемая система непрерывной переработки растительного сырья на основе термомеханических и биокаталитических процессов

Сторублевцев С.А., Антипова Л.В., До Ле Хыу Нам, Акимбай Д.А. Применение ферментов для получения желатина из прудовых рыб

Тананайко Т.М., Пушкарь А.А., Соловей В.И. Совершенствование процесса биосинтеза этилового спирта при производстве зерновых дистиллятов

Трошагина Д.С., Шарипова М.Р. Сравнительная характеристика свойств рекомбинантной фитазы 5.1 Pantoea sp. 3, полученной в различных экспрессионных системах

Туршатов М. В., Кривченко В.А., Соловьев А.О., Абрамова И.М. О микробиологической чистоте и безопасности продуктов спиртового производства

Фелик С.В., Антипова Т.А., Симоненко С.В., Сидорова Е.В. Продукты геродиетического питания. Перспективные исследования

Хозиев А.М., Цугкиев Б.Г., Цугкиева В.Б., Петрукович А.Г. Эффективность использования биомассы дрожжей при выращивании перепелов породы Фараон

Шарова Н.Ю., Принцева А.А., Манжиева Б.С., Выборнова Т.В., Муста О.Н. Ферменты гидролитического действия в технологиях переработки некондиционного крахмалсодержащего сырья

Шелехова Н.В., Шелехова Т.М., Скворцова Л.И., Полтавская Н.В. Современное состояние и перспективы развития контроля качества алкогольной продукции

Шелехова Н.В., Абрамова И.М., Шелехова Т.М. Онтология как основа для цифровизации производства этанола

Юраскина Т.В., Курбатова Е.И., Погоржельская Н. С., Серба Е.М. Биотехнология получения ферментативно-модифицированных ингредиентов из растительного сырья

Применение хитозана для улучшения качества и срока хранения пищевых продуктов: обзор

Обзор

. 2007 г., июнь; 72 (5): R87-100.

doi: 10.1111/j.1750-3841.2007.00383.x.

HK № ¹ , С. П. Мейерс, В. Принявиваткул, З. Сюй

принадлежность

¹ Кафедра пищевых наук и технологий, Католический унив. Тэгу, Хаян 712-702, Южная Корея. [email protected]

PMID: 17995743
DOI: 10. 1111/j.1750-3841.2007.00383.x

Обзор

HK Нет и др. Дж. Пищевая наука. 2007 июнь

. 2007 г., июнь; 72 (5): R87-100.

doi: 10.1111/j.1750-3841.2007.00383.x.

Авторы

НК № ¹ , С. П. Мейерс, В. Принявиваткул, З. Сюй

принадлежность

¹ Кафедра пищевых наук и технологий, Католический унив. Тэгу, Хаян 712-702, Южная Корея. [email protected]

PMID: 17995743
DOI: 10. 1111/j.1750-3841.2007.00383.x

Абстрактный

Хитозан представляет собой модифицированный природный биополимер, полученный путем деацетилирования хитина, основного компонента панцирей ракообразных. В последнее время хитозан привлек повышенное внимание в связи с его коммерческим применением в биомедицинской, пищевой и химической промышленности. Использование хитозана в пищевой промышленности легко увидеть благодаря его нескольким отличительным биологическим активностям и функциональным свойствам. Антимикробная активность и пленкообразующее свойство хитозана делают его потенциальным источником пищевых консервантов или материала для покрытия природного происхождения. Этот обзор посвящен применению хитозана для улучшения качества и срока хранения различных пищевых продуктов из сельского хозяйства, птицы и морепродуктов.

Цитируется

Покупать местное дешевле? Развенчание мифа об оценке ценовой конкурентоспособности местных продуктов питания в Канаде.
Шарлебуа С., Хилл А., Моррисон М., Везо Дж., Мьюзик Дж., Мэйхью К. Шарлебуа С. и др. Еда. 2022 12 июля; 11 (14): 2059. doi: 10.3390/foods11142059. Еда. 2022. PMID: 35885306 Бесплатная статья ЧВК.
Применение недавно разработанного пищевого покрытия из хитозана/олеиновой кислоты для продления срока годности свежей свинины.
Хоа В.Б., Сон Д. Х., Сеол К.Х., Кан С.М., Ким Х.В., Ким Дж.Х., Мун С.С., Чо С.Х. Хоа В.Б. и соавт. Еда. 2022 июль 4;11(13):1978. doi: 10.3390/foods11131978. Еда. 2022. PMID: 35804793 Бесплатная статья ЧВК.
Пищевые полимеры и вторичные биоактивные соединения для упаковки пищевых продуктов: антимикробные, механические и газонепроницаемые свойства.
Моейни А., Педрам П., Фаттахи Э., Черрути П., Сантагата Г. Мойни А. и др. Полимеры (Базель). 2022 13 июня; 14 (12): 2395. doi: 10.3390/polym14122395. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 35745971 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Совместное влияние хитозанового покрытия и эфирного масла лавра ( Laurus nobilis ) на микробиологические, химические и органолептические характеристики мяса водяного буйвола.
Каракоста Л.К., Ватавали К.А., Косма И.С., Бадека А.В., Контоминас М.Г. Каракоста Л.К. и соавт. Еда. 2022 6 июня; 11 (11): 1664. doi: 10.3390/foods11111664. Еда. 2022. PMID: 35681413 Бесплатная статья ЧВК.
Применение биотехнологии к специфическим организмам, вызывающим порчу продуктов водного промысла.
Донг Х., Гай Ю., Фу С., Чжан Д. Донг Х и др. Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022 28 апр;10:895283. doi: 10.3389/fbioe.2022.895283. Электронная коллекция 2022. Фронт Биоэнг Биотехнолог. 2022. PMID: 35573247 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Хитозан для защиты пищевых продуктов

Вход в панель авторов

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы представляем собой сообщество из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах мира, включая лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление предпочтениями

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:

Карьера:

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Глава в открытом доступе, рецензируемая экспертами

Под редакцией Мохаммеда Беррада 160 глав загрузок

Посмотреть полные показатели

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

Рекламное объявление

Реферат

Хитозан — собирательное название, используемое для группы соединений различной молекулярной массы, которые получают из хитина путем частичного или полного деацетилирования и получают из β-1,4-связанного глюкозамина, деацетилированного форма хитина, полученная от грибов и/или ракообразных. Благодаря своей гидрофильной, катионной и биоразлагаемой природе, хитозан используется в качестве биоматериала, медицинского, фармацевтического, лекарственного, текстильного, сельскохозяйственного, пищевой добавки для консервирования, очистки сточных вод, растительных пестицидов и для заживления ран. Как соединение, полученное с использованием различных методов, наиболее характерные особенности хитозана связаны с его антимикробными и антиоксидантными свойствами. Среди всех антибактериальных соединений из ракообразных хитозан и его производные широко используются для обеспечения безопасности пищевых продуктов (особенно пищевых продуктов на основе морепродуктов) и продления срока их хранения. В данном исследовании представлены сведения об антибактериальной активности хитозана, способе его действия на микроорганизмы, факторах, влияющих на его антимикробные свойства, и его применении в пищевой промышленности и для здравоохранения.

Ключевые слова

Антимикробная активность
Хитозан
Безопасность пищевых продуктов

₂

Хитозан представляет собой природный и биоразлагаемый биополимер, используемый в различных промышленных целях в качестве агента для флокуляции и хелатирования, контроля проницаемости, а также в качестве противомикробного средства среди других процессов. В настоящее время хитозан преимущественно производится путем деацетилирования хитина в промышленных масштабах и содержится в экзоскелете ракообразных и насекомых, а также в клеточных стенках многих грибов и некоторых водорослей. Хотя основным источником хитина являются крабы, креветки, раки и остатки креветок, важность хитозана насекомых зависит от той роли, которую насекомые играют как устойчивый источник белка. Насекомые рассматриваются как альтернатива традиционно потребляемым белкам, полученным преимущественно из традиционного домашнего скота (в основном коров, кур и свиней) и рыбы. Кроме того, использование насекомых в качестве источника белка дает два побочных продукта, представляющих интерес для промышленности: липиды, которые можно использовать в качестве биотоплива (30–40% от общего сухого веса), а также остаточный материал из хитина с некоторыми биологически активными свойствами. из которых можно получить хитозан [5].

2. Антимикробная активность

Хитин и хитозан обладают интересными физико-химическими, биологическими и механическими свойствами. Одно из таких свойств хитозана связано с его антимикробной активностью. Существует несколько исследований, демонстрирующих противомикробные и противогрибковые свойства хитозана и многих его производных [6, 7, 8, 9, 10, 11]. Недавно было изучено влияние физической формы хитозана на его антибактериальную активность в отношении патогенных бактерий. Исследователи изучили хитозановое покрытие в качестве ингибитора Listeria monocytogenes на филе свинины в вакуумной упаковке и свежем сыре. Сообщается, что антибактериальный эффект обычно быстрый, уничтожая бактерии в течение нескольких часов. Что касается физических свойств хитозана, то они в основном определяются двумя факторами: степенью деацетилирования (DD) и молекулярной массой (MW). Природное происхождение, а также изменчивость химического состава могут повлиять на свойства хитозана и повлиять на его промышленное использование. Некоторые исследования показали, что DD коррелирует с антимикробной активностью хитозана. Изучено действие хитозана как антимикробного средства в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Согласно этим исследованиям, противомикробная активность хитозана зависит от нескольких внешних и внутренних факторов, а также ряда факторов окружающей среды. Влияющими факторами являются тип микроорганизма, физиологическое состояние, рН, температура, ионная сила, ионы металлов, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), наличие органического вещества, молекулярная масса, сдд, растворитель и концентрация [12].

Хитозан представляет собой коммерческий биополимер, получаемый преимущественно из остатков крабов и креветок. Физико-химические свойства хитозана влияют на функциональные свойства, которые различаются в зависимости от вида ракообразных и способов приготовления. Хитозан был изучен для сравнения функциональности коммерческих продуктов, полученных из хитозана ракообразных и насекомых, в качестве противомикробных препаратов. Результаты показали различия между коммерческим хитозаном насекомых и хитозаном ракообразных в отношении их антимикробной способности. Вообще говоря, хитозан ракообразных с рН 5,0 в течение 49Час инкубации показал большую антимикробную способность, чем хитозан насекомых при том же рН. Такое поведение наблюдалось в основном в случаях Salmonella, когда хитозан ракообразных приводил к более чем 4-кратному логарифмическому уменьшению, тогда как хитозан насекомых был только бактериостатическим, приводя к примерно 1-логарифмическому уменьшению. Аналогичное поведение было отмечено для Escherichia coli , несмотря на меньшие различия в антимикробном влиянии на случаи Salmonella. Как уже отмечалось, некоторые исследования указывают на потенциальные различия между функциями и физическими свойствами хитозана у разных видов ракообразных. Это может быть еще более выражено среди хитозана, полученного из различных источников, таких как ракообразные и насекомые [6].

На антимикробную активность может неблагоприятно влиять pH, поэтому pH играет важную роль в антимикробной способности хитозана. Хитозан с низким рН, по-видимому, обладает большей противомикробной активностью, чем хитозан с высоким рН [13]. Было проведено исследование для определения влияния двух различных концентраций хитозана при рН 6,5 и 5,5 на различные патогенные микроорганизмы, в том числе Salmonella Typhimurium, E. coli и L. monocytogenes . Автор пришел к выводу, что хитозан с рН 6,5 достаточно слабо действует на патогенные микроорганизмы и не может ингибировать L. monocytogenes . При рН 5,5; наблюдалось ингибирование протестированных микроорганизмов при хранении от 24 до 72 часов при 30°C. Исследователь пришел к выводу, что хитозан лучше действует при рН 5,5, чем при рН 6,5 [14]. Другой исследователь изучил антибактериальную активность хитозана с различной молекулярной массой при различных уровнях pH (pH 4, 4,5 и 5) на штаммах L. monocytogenes . Результаты также показали, что, за исключением двух штаммов L. monocytogenes , хитозан с рН 5 оказывал наибольший бактерицидный эффект в течение 24-часового инкубационного периода [15]. В другом исследовании были протестированы два уровня pH при концентрации хитозана 0,15% (масса/объем). После 8-часовой инкубации было обнаружено, что антибактериальный эффект выше при рН 5,0, чем при рН 6,2 в течение S. Typhimurium, но наоборот для E. coli и Listeria monocytogenes , где антимикробный эффект хитозана при рН 6,2 был сильнее, чем при рН 5,0. Эффект хитозана при обоих уровнях рН, по-видимому, зависел от микроорганизма. Различия наблюдались в хитозане при обоих уровнях рН уксусной кислоты по сравнению с контролем. Хитозан проявлял выраженную антимикробную активность при обоих значениях pH, особенно в отношении 90–123 L. monocytogenes 90–124. Хитозан, полученный из обоих источников, ракообразных и насекомых, был бактериостатическим или бактерицидным в отношении трех патогенных микроорганизмов при рН 5,0 [6].

Было предложено несколько гипотез об антимикробной функции хитозана. Ионные взаимодействия, возникающие между положительными зарядами аминогрупп и отрицательными поверхностными молекулами бактерий в кислых условиях, изменяют проницаемость мембран, что приводит к лизису клеток. Взаимодействие с необходимыми питательными веществами для бактерий может быть другим механизмом. На бактерицидный эффект хитозана также может влиять размер инокулята для роста бактерий [6]. В некоторых исследованиях все соединения тестировали после 4 часов инкубации при размере инокулята 10 ^{3 900 10 клеток/мл были бактерицидными при любой тестируемой концентрации хитозана. Напротив, при более высокой исходной концентрации инокулята 0,1% (вес/объем) хитозана оказывали только бактериостатическое действие. Независимо от уровня инокулята, любой смеси хитоолигосахаридов в концентрации 0,25% (масса/объем) было достаточно для уменьшения исходной популяции E. coli по меньшей мере на 3 логарифмических цикла. Однако результаты, касающиеся влияния размера инокулята, не являются окончательными, поскольку они зависят от pH и типа микроорганизма. Поэтому не во всех случаях можно предсказать более высокую противомикробную активность при заданном размере инокулята [16, 17].}

Тейхоевая кислота, входящая в состав пептидогликанового слоя на поверхности клеток, необходима для роста грамположительных бактерий, а также для деления клеток. Хитозан и его производные могут нековалентно связываться с тейхоевой кислотой на поверхности грамположительных бактерий. Влияние хитозана на клеточную мембрану еще не изучено; однако хорошо известно, что он влияет на клеточную мембрану, поскольку имеет больший гидродинамический диаметр, чем размер пор пептидогликана. Как ни странно, хитозан с молекулярной массой 5 кДа подавляет синтез ДНК и способствует Bacillus megaterium , что позволяет предположить, что молекулярная масса хитозана играет роль в его способности влиять на проницаемость клеточной мембраны [18]. Кроме того, влияние хитозана на тейхоевую кислоту было продемонстрировано при тестировании мутантных штаммов Staphylococcus aureus , у которых отсутствуют гены, необходимые для биосинтеза тейхоевой кислоты [19]. Установлено, что мутантные штаммы более устойчивы к условиям окружающей среды, чем штамм дикого типа, что указывает на то, что анионная тейхоевая кислота улучшает антибактериальные свойства хитозана в отношении грамположительных бактерий. Интересно, что тейхоевая кислота выполняет множество функций. Он контролирует активность ферментов, помогает справляться со стрессом окружающей среды и управляет концентрацией катионов в клеточном покрове, связываясь с клеточной поверхностью и клеточным рецептором. Механизм антимикробного действия хитозана на грамположительные бактерии обусловлен электростатическим действием тейхоевой кислоты, приводящим к разрушению и гибели клетки [18]. Взаимодействие между хитозаном и наружной мембраной грамотрицательных бактерий опосредовано двумя различными механизмами. Первый механизм включает хелатирование хитозана различными катионами, когда pH выше, чем pKa, что приводит к нарушению поглощения основных питательных веществ и нарушению целостности клеточной стенки. Второй механизм включает электростатические взаимодействия между хитозаном и анионами, связанными с липополисахаридами внешней мембраны. Хитозан также создает разрывы во внутренней мембране, вызывая утечку внутриклеточного содержимого. Кроме того, хитозан может проникать через клеточную мембрану грамотрицательных бактерий, где он, вероятно, препятствует синтезу ДНК/РНК и вызывает внутриклеточный ответ в клетках. Таким образом, электростатические взаимодействия между хитозаном и анионной поверхностью имеют решающее значение для антимикробных свойств хитозана в отношении грамотрицательных бактерий. Кроме того, хитозан может нековалентно связываться с клеточной мембраной грамотрицательных бактерий, что позволяет предположить, что он играет важную роль в антимикробной активности [20, 21]. Разница между грамположительными и грамотрицательными бактериями более очевидна по сравнению с грибами, устойчивыми к хитозану, и грибами, чувствительными к хитозану. Считается, что хитозан взаимодействует с фосфолипидным компонентом чувствительных к хитозану грибов электростатически, тем самым разрушая его и участвуя в работе клетки, что в конечном итоге приводит к предотвращению ДНК/РНК, а также синтеза белка. Однако хитозан не может сделать клеточную стенку устойчивых к хитозану грибов проницаемой из-за своей переменной текучести, поэтому он остается на поверхности клетки и образует полимер, который действует как барьер против кислорода и необходимых питательных веществ, что в конечном итоге приводит к гибели клетки. Пониженная антимикробная активность хитозана также наблюдалась в Neurospora crassa , мутантный штамм, что объясняет более низкие уровни ненасыщенных жирных кислот по сравнению со штаммом дикого типа. Таким образом, на антибактериальное действие хитозана на грибы большое влияние оказывает текучесть клеточной мембраны и вид грибов [18]. Хитозан ингибировал рост Aspergillus flavus и афлатоксина в жидкой культуре, предуборочной кукурузе и арахисе, а также увеличивал выработку фитоалексина в прорастающем арахисе. Хитозан стал первым соединением в списке основных веществ, одобренных Европейским союзом для защиты растений в сельскохозяйственной практике, как для органического земледелия, так и для комплексной борьбы с вредителями (Тес. ЕС 66 2014/563). Таким образом, хитозан можно использовать в качестве биоразлагаемого фунгицида. Кроме того, хитозан проявляет противовирусную активность в отношении вирусов растений. Показано, что хитозан ингибирует продуктивную инфекцию, вызванную бактериофагами. Эффективность ингибирования бактериофагов находится в прямой зависимости от конечной концентрации в среде. Основными факторами, с помощью которых хитозан подавляет фаговые инфекции, являются инактивация фаговых частиц и ингибирование роста бактериофагов на клеточном уровне. Хитозан может быть использован для индукции фагорезистентности в промышленных культурах микроорганизмов для предотвращения нежелательного фаголиза, вызванного контаминацией инокулята вирулентными бактериофагами, или спонтанной индукции профагов в лизогенных культурах [22].

Как указывалось ранее, pH может играть ключевую роль в антимикробной активности хитозана, а pKa последовательностей хитозана составляет от 6,3 до 6,5 [23]. Хитозан растворяется только в кислой водной среде, где он становится поликатионным, когда значение pH ниже значения pKa. Поликатионные молекулы хитозана реагируют с отрицательно заряженными молекулами клеточной стенки, включая белки, фосфолипиды, полисахариды и жирные кислоты, из-за высокой интенсивности аминогрупп, обнаруженных на поверхности полимера, в конечном итоге вызывая утечку внутриклеточных материалов. Хитозан проявляет более высокую антимикробную активность при низких значениях рН (< 6), поскольку его аминогруппа ионизируется при низких значениях рН. Кроме того, положительный заряд хитозана улучшается при низких значениях pH, увеличивая поглощение хитозана бактериальной клеточной стенкой. Более того, при более высоких значениях рН (> 6) аминогруппа хитозана становится апротонной, что может привести к выпадению осадка из раствора [24]. В одном исследовании сообщалось, что антимикробная активность хитозана в отношении Klebsiella pneumoniae частично является результатом поликатионной природы хитозана, связанной, таким образом, с протонированием аминогруппы. Протонирование аминогруппы связано со степенью полимеризации, а также с pH окружающей среды. Например, хитозан более эффективен против Candida lambica при pH 4, чем при pH 6 [18].

В начале 1960-х годов была исследована способность хитозана связываться с красными кровяными тельцами. В то время его также рассматривали как кровоостанавливающее средство. Хитозан использовался для очистки воды в течение последних 30 лет. С тех пор были проведены многочисленные исследования, чтобы найти способы использования этих материалов. Сегодня хитозан известен как пищевая добавка для похудения. Фактически, он продается для этой цели в Японии, а также в Европе уже около 20 лет. Многие люди даже называют его «антижировым» [25]. Хитозан привлек большое внимание из-за растущего спроса на него как на очень полезный биополимер в последнее время. Хитозан, который получают путем деацетилирования хитина гидроксидом натрия (NaOH), можно экстрагировать из различных грибов, насекомых и ракообразных. По сути, хитозан представляет собой полимер, состоящий из случайно распределенных звеньев N-ацетил-D-глюкозамина и D-глюкозамина с различной степенью деацетилирования, типом ацетилирования и молекулярной массой, которые могут быть химически модифицированы в его производные. Эти производные влияют на антибактериальное действие хитозана и его растворимость в кислых растворах. Три реакционноспособные функциональные группы хитозана: аминогруппа в положении С-6, первичная гидроксильная группа в положении С-6 и вторичная гидроксильная группа в положении С-3. Аминогруппа в положении С-6 отличается от хитозана, полученного из хитина, своими химическими, физическими и биологическими функциями [18]. Хитозан является очень полезным и привлекательным биополимером благодаря своей разнообразной химической структуре. Структурное разнообразие можно увидеть в MW в диапазоне от низкого (100 кДа) до высокого (300 кДа), а также в DD в диапазоне от хитина (< 60%) до хитозана (> 60%). Удивляет широкий спектр образцов хитозана, описанных в различных исследованиях. Кроме того, существуют различные конфликты в отношении использования хитозана в различных биологических приложениях [26].

Говоря о синтезе производных хитозана, самое выгодное преимущество хитозана заключается в том, что он может быть химически модифицирован в широкий спектр производных. Благодаря наличию первичной спиртовой группы и аминогруппы N,O-модифицированный хитозан, а также O-модифицированный хитозан можно модифицировать в N-модифицированный хитозан. Основной причиной синтеза различных производных хитозана является улучшение определенных свойств. Например, кватернизованные производные хитозана обладают улучшенной противомикробной активностью и растворимостью в воде, в то время как фосфорилированные производные хитозана обладают улучшенной растворимостью, а производные N-бензил/N-алкилхитозана демонстрируют улучшенную противомикробную активность [27]. Сегодня хитозан можно модифицировать двумя способами: селективной и неселективной модификацией. Гидроксильная группа менее нуклеофильна, чем аминогруппа; однако обе группы все еще могут взаимодействовать с электрофилами, включая изотиоцианаты и кислоты. Эти реакции приводят к синтезу селективного производного О-хитозана с помощью одноточечной реакции, в то время как синтезируется неселективное производное N,O-хитозана. Кислый раствор, такой как серная кислота (H ₂ SO ₄ ) можно использовать в производстве производного О-хитозана. Аминогруппа протонируется с помощью кислого раствора, что делает спиртовую функциональную группу более реакционноспособной. Эта реакция сохраняет 90–95% аминокислот; это также очень эффективный и простой способ получения О-модифицированного производного хитозана. С другой стороны, селективное производное хитозана, полученное с помощью этого метода, ограничено только электрофилами и может реагировать только с аминогруппой [28, 29]., 30].

Благодаря своей низкой стоимости, биосовместимости, отсутствию токсичности и биоразлагаемости хитозан находит применение в различных областях, таких как тканевая инженерия, косметика, биомедицина и биотехнология. Хитозан можно использовать для очистки сточных вод от агентов и удаления красителей или ионов металлов из-за его способности протонировать аминогруппу [31]. Он может широко использоваться в пищевой промышленности в качестве ингибитора потемнения соков, антиоксиданта в колбасных изделиях, очищающего агента в яблочных соках и противомикробного агента. Хитозан также можно использовать для доставки белков и пептидов через слизистую оболочку благодаря его способности прикрепляться к слизистой оболочке и открывать соединения эпителиальных клеток. Наконец, его можно использовать в качестве носителя высокомолекулярных препаратов. Обычно хитозан используется в его естественной форме с некоторыми ограничениями, такими как малая площадь поверхности, низкая пористость и низкая растворимость при нейтральном рН. Функциональность хитозана можно увеличить, производя различные производные с помощью различных химических и физических процессов [18].

В настоящее время при сохранении органолептических и питательных свойств пищевых продуктов большое значение придается микробиологической безопасности пищевых продуктов. Чтобы приспособить эти процессы, пищевая промышленность должна использовать специальные упаковочные материалы, которые защищают качество и безопасность пищевых продуктов. Кроме того, ожидается, что пищевые упаковочные материалы нового поколения будут обладать антимикробными свойствами, которые создают среду, которая задерживает или полностью предотвращает рост микробов, тем самым продлевая срок годности пищевых продуктов. Антимикробные материалы можно разделить на две широкие категории: органические материалы и неорганические материалы [32, 33]. Особый интерес в качестве неорганических материалов представляют металлы, фосфаты металлов и оксиды металлов, считающиеся безопасными для человека и/или животных. Неорганические вещества стабильны в жестких условиях. Однако примеры органических противомикробных материалов включают галогенированные соединения, соли четвертичного аммония и фенолы. Кроме того, недавние исследования показали, что природные полимеры, такие как хитозан и его производные, обладают антибактериальной активностью. Таким образом, хитозан является перспективным веществом, которое может быть использовано в пищевой упаковке благодаря его способности предотвращать образование газа или запаха в сухом состоянии и образовывать превосходную пленку [18], и для этих целей хитозан используется в различных пищевых продуктах для увеличения срока хранения, упомянутого в Таблица 1.

Food	Влияние / Находка
применения в Fruits and Seepables
Наблюдались снижение частоты дыхания и выработки этилена, контроль кариеса и задержка размягчения.
Клубника, покрытая хитозаном	Было замечено, что срок годности увеличивается из-за его противогрибковых свойств и/или его способности стимулировать защитные ферменты (хитиназа и 1,3-глюканаза).
Плоды личи	Потемнение замедляется за счет предотвращения повышения активности полифенолоксидазы.
Соки
Использование растворимого хитозана в качестве очистителя в яблочном, виноградном, лимонном и апельсиновом соках	Фруктовые соки чище бентонита и желатина, и использование фруктовых соков увеличилось.
Для контроля кислотности моркови и яблочного сока	Наблюдалось значительное снижение кислотности при титровании.
Яблочный и грушевый сок	Также показано, что он предотвращает ферментативное потемнение.
Применение в мясе и мясных продуктах
Говядина	Было установлено, что значение тиобармасляной кислоты (ТБК) снизилось на 70% по сравнению с контрольным образцом и оказало положительное влияние на поддержание красного цвета цвет мяса при хранении.
Говядина, птица	Было установлено, что добавление 3% хитозана-глутамата снижает развитие спор Clostridium perfringens.
Продукты из свинины	Было установлено, что хитосанглутамат, используемый в количестве 0,3% и 0,6%, является эффективным консервантом, а общее количество бактерий, дрожжей, плесени и молочнокислых бактерий уменьшилось до 3 записей в результате хранения при 4 °С в течение 18 дней.
Колбаса	Было установлено, что хитозан снижает использование нитрита натрия в колбасе наполовину (150 частей на миллион), не влияя на качество и стабильность при хранении, а также было обнаружено, что он снижает количество остаточного нитрита.
Применение в молочных продуктах
Сыр	Сообщалось, что он ингибирует рост L. monocytogenes и S. aureus, но не влияет на грамотрицательные бактерии Paeroseuginom.
Моцарелла	Было установлено, что при использовании с ферментом лизоцим для производства пленок и покрытий он ингибирует рост E. coli, L. monocytogenes, Pseudomonas fluorescens , а также дрожжей и плесени и увеличивает срок хранения.
Применение в яйцах
Покрытые хитозаном (3% хитозана в 1% уксусной кислоте)	Согласно контрольному образцу, срок хранения яиц увеличился как минимум на 2 недели при 25°C.
Покрытый смесью хитозан-лизоцим	Сообщалось об ингибировании роста L. monocytogenes, Salmonella enterica, кишечных палочек, дрожжей и плесени, замедленной потере влаги и изменении pH.

Таблица 1.

Влияние хитозана на некоторые группы пищевых продуктов.

На антибактериальную функцию хитозана и его производных могут влиять различные пищевые ингредиенты. Заряды и электростатические силы на хитозане являются ключевыми факторами, обеспечивающими его антибактериальные свойства; следовательно, любой пищевой ингредиент, который может влиять на эти факторы, подавляет антимикробную активность хитозана. Например, неорганические катионы (Mg2+) ингибируют адгезию E. coli в гексадекан через хитозан в результате нарушения электростатического взаимодействия, обеспечивающего адсорбцию хитозана на поверхности клеток организма. Кроме того, добавление иона металла уменьшало противомикробное действие производного хитозана на Staphylococcus aureus . Также сообщалось, что крахмал, α-лактальбумин и β-лактоглобулин (сывороточные белки) и хлорид натрия (NaCl) отрицательно влияют на антибактериальную функцию хитозана; однако жир не влиял [34, 35].

Хитозан используется в качестве пищевой добавки во многих странах, включая Японию, Корею и Италию, благодаря своим многочисленным свойствам. Сегодня потребители требуют безопасных и качественных продуктов питания. Потребность пищевой промышленности в продлении срока годности пищевых продуктов подтолкнула исследования к определению улучшенных стратегий сохранения [36]. Пищевая промышленность является областью, где широко используются важные области применения хитозана. Сокращение или предотвращение количества химических веществ в пищевых продуктах очень востребовано в пищевой промышленности. Чтобы удовлетворить этот растущий спрос, хитозан можно использовать в качестве добавки к пищевым продуктам. хитозан может реагировать с металлами и предотвращать инициирование окисления липидов; поэтому его можно использовать в качестве вторичного антиоксиданта. Более того, антиоксидантный эффект хитозана можно усилить, комбинируя его со многими другими природными ингредиентами. Например, сочетание хитозана с глюкозой усиливает его антиоксидантные свойства, но не влияет на его антибактериальное действие против E. coli , S. aureus , Bacillus subtilis и Pseudomonas . Хитозан также может быть связан с другими природными веществами, такими как ксилан, для улучшения их антибактериальных и антиоксидантных свойств [37, 38]. Кроме того, низкая кислородопроницаемость хитозана может уменьшить контакт пищи с кислородом, тем самым снижая скорость окисления. Хитозан и его производные могут быть использованы в качестве перспективного вещества для продления срока годности различных пищевых продуктов. Например, когда вещество на основе хитозана используется для покрытия определенных пищевых продуктов, оно может уменьшить твердость хлеба, ретроградацию, потерю веса и развитие бактерий. Поверхность яиц и фруктов можно покрыть хитозаном для создания защитного барьера, который может уменьшить скорость дыхания и потоотделения, а также предотвратить перенос газа и влаги из альбумина через яичную скорлупу. Таким образом, хитозан можно использовать для улучшения структуры и качества пищевых продуктов, а также для предотвращения роста микробов и изменения цвета [18]. Известно, что крупный рогатый скот является природным резервуаром для E. coli O157:H7 Возбудитель большинства болезней пищевого происхождения. К сожалению, ингибирование загрязнения E. coli O157:H7 мяса и мясных продуктов не увенчалось успехом. Контроль загрязнения этими патогенами очень важен на уровне обработки и для снижения загрязнения E. coli O157:H7 у крупного рогатого скота до приемлемого значения. Было исследовано влияние хитозана на телят, инфицированных E. coli O157:H7, и результаты показали, что время заражения фекалиями значительно сократилось у животных, получавших хитозан, по сравнению с необработанными животными. Также введение хитозана не вызывало никакой рентабельности рациона или аномального поведения [39].].

Одним из факторов, влияющих на антимикробную активность хитозана, является ДД. Увеличение DD означает увеличение количества аминогрупп на хитозане. В результате хитозан имеет все большее количество протонированных аминогрупп в кислой среде и полностью растворим в воде, что повышает вероятность взаимодействия хитозана с отрицательно заряженными клеточными стенками микроорганизмов. Изменение процесса деацетилирования привело к изменению MW, а также к значительным различиям в % DD хитозана. Доказано, что хитозаны с низкой молекулярной массой (< 10 кДа) обладают большей противомикробной активностью, чем природные хитозаны. Низкомолекулярные фракции практически не имеют активности. Хитозан с молекулярной массой от 10 000 до 100 000 Да будет полезен для подавления роста бактерий. Кроме того, хитозан со средней молекулярной массой 9300 Да, был эффективен против E. coli . Один исследователь сообщил, что, хотя гидрохлорид D-глюкозамина (мономер хитозана) не ингибирует рост некоторых бактерий, хитозан был эффективен. Это говорит о том, что антимикробная активность хитозана связана не только с его катионной природой, но и с длиной его цепи. Однако другой исследователь обнаружил, что хитозан с молекулярной массой 10 000 Да наименее эффективен в отношении бактерицидного действия, тогда как хитозан с молекулярной массой 220 000 Да был наиболее эффективным [36].

Хитозан также используется в качестве инкапсулирующего материала для улучшения обработки пищевых продуктов. Инкапсуляция — привлекательная технология защиты химических веществ для предотвращения нежелательных изменений. Материалы для инкапсуляции могут быть получены с одним или несколькими соединениями, такими как хитозан, мальтодекстрин, аравийская камедь, желатин, фталат гидроксипропилметилцеллюлозы и крахмал, которые можно использовать в виде смеси или отдельно, среди прочего. Хитозан также привлек внимание из-за его применения в пищевой и фармацевтической промышленности. Антимикробная и противогрибковая активность хитозана является одним из самых интригующих свойств для улучшения сохранности пищевых продуктов и сокращения использования химических консервантов. В одном исследовании сообщалось об использовании хитозана в сочетании с эфирными маслами с использованием процессов наноинкапсуляции, которые могут применяться в пищевой промышленности. В связи с тем, что эфирные масла, такие как тимол, эвгенол и карвакрол, содержащиеся в эфирных маслах тимьяна, гвоздики и тимьяна, легко разлагаются на свету, воздухе и при высоких температурах, недавно была разработана наноинкапсуляция как эффективный метод защиты их от испарения. и окисление [40].

Другим важным качеством хитозана является связывание ионов. Доказано, что хитозан обладает лучшими хелатирующими свойствами среди других природных полимеров. Хотя гидроксильные группы также могут участвовать в абсорбции, аминогруппы хитозана ответственны за образование соединений, в которых азот является донором электронных пар. Механизм взаимодействия реакционноспособных групп с ионами металлов очень различен и может быть связан с ионным профилем, pH, а также с ключевыми ингредиентами раствора. О строении соединений можно также сообщить на основе кислотно-основной теории Льюиса: ион металла (действующий как кислота) является акцептором двойного электрона, отдаваемого хитозаном (действующим как основание) [41]. Что касается применения хитозана в пищевых продуктах, информация об избирательном связывании основных ионов металлов с хитозаном важна для его применения в качестве средства для снижения уровня холестерина и его более спорного использования в качестве средства для снижения веса [42].

В последнее время исследователи проявляют все больший интерес к активным упаковочным материалам для пищевых продуктов, и возрос интерес к поиску материалов, которые обеспечивают биологическую активность тонких пленок, а также улучшают их свойства. С широким использованием нехрупких пластиков на нефтяной основе загрязнение окружающей среды становится все более очевидным. В большинстве стран введены ограничения на использование пластика, и спрос на биоразлагаемые функциональные упаковочные материалы растет. Среди множества природных биополимеров все большее внимание привлекает хитозан благодаря своей нетоксичности, биоразлагаемости, биосовместимости, антибактериальной активности и превосходной пленкообразующей способности. Хитозан представляет собой природный катионный линейный полисахарид, созданный из единиц D-глюкозамина и N-ацетил-D-глюкозамина, полученный частичным деацетилированием хитина. Хитозан обладает превосходными характеристиками, которые позволяют использовать его в качестве перевязочного материала для ран в медицине, для тканевой инженерии и в качестве упаковки пищевых продуктов в промышленности [8]. В результате хитозан является одной из самых важных пищевых пленок, используемых во всем мире, и производится путем деацетилирования хитина. Многие нативные биополимеры можно использовать для изготовления пищевых пленок; однако среди них хитозан привлекает внимание своей превосходной пленкообразующей активностью, гибкостью, стабильностью, биосовместимостью, нетоксичностью, биоразлагаемостью и возможностью коммерческого использования. Хитозан, который представляет собой традиционно доступный полисахарид с деацетилированием хитина, был признан безопасным FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) в 2005 году и был подтвержден для использования в качестве пищевой добавки, подходящей для диеты человека [7].

Наиболее выдающиеся свойства хитозана как соединения, полученного различными способами, можно отнести к его антимикробным и антиоксидантным свойствам. Научные публикации, сообщающие об антимикробной активности хитозана, указаны в таблицах 2 и 3. Учитывая эти свойства, использование хитозана в качестве съедобной пленки для продления срока годности пищевых продуктов изучалось многими исследователями.

Хитозан или его производные	Способ приготовления и/или продукты	Целевые микроорганизмы и/или находки
Модифицированный хитозан	Хитозан, полученный из хитина креветок в трех размерах частиц путем деацетилирования с различными концентрациями NaOH (30% и 40% 50%) при микроволновом облучении в течение 10 минут	Salmonella typhimurium Escherichia coli Ингибирующий эффект был выше в отношении S. typhimurium , чем E. coli.
	In 1% acetic acid, 73.68% classical deacetylated chitosan, and 83.55% ultrasound-assisted deacetylated chitosan	Staphylococcus aureus Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Klebsiella pneumonia Candida albicans Candida parapsilosis Антимикробная активность прямо пропорциональна возрастающей степени деацетилирования.
	Chitosan obtained by treating chitin with 50% NaOH and dissolved in 1% acetic acid without modification and with modification with ultraviolet or ozone	Staphylococcus aureus Bacillus cereus Bacillus subtilis Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Aspergillus niger Candida albicans Candida tropicalis ve Rhizopus Различий в антибактериальных свойствах немодифицированного и модифицированного хитозана не наблюдалось.
Kitooligosaccharides	Chitin (338 kDa MW and 35% deacetylation grade) Kitooligosaccharide (chitin hydrolyzed with HCl) Kitooligosaccharide (HCl hydrolyzed chitosan, 80% deacetylation degree)	Staphylococcus aureus Bacillus subtilis Bacillus cereus Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Salmonella typhimurium Vibrio cholerae Shigella dysenteriae Prevotella melaninogenica Bacteroides fragilis Chitin showed a bacteriostatic effect on E. coli , V. cholerae , S. dysenteriae, и B. fragilis , тогда как хитозан показал бактериостатический эффект на все протестированные бактерии, кроме S. typhimurium .
Kitooligosaccharides	Chitosan oligomers hydrolyzed with nitrous acid (NaNO2 + Ch4COOH) and dissolved in 1% acetic acid	Enterobacter aerogen Enterococcus faecalis Escherichia coli Staphylococcus aureus Inhibition was observed in the microorganisms тестировали, но было обнаружено резкое ингибирование в отношении E. faecalis.
	Хитоолигосахариды различной молекулярной массы: > 100 kDa, 100 to 10 kDa, 10 to 1 kDa	Bacillus cereus Bacillus subtilis Staphylococcus aureus Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Candida albicans Saccharomyces chevalieri Macrophomina Phaseolina Aspergillus niger Антимикробное действие связывали с типом штамма. Никакой связи с МВ не было.
	Chitooligosaccharides using papaya and dissolved in 0.25% acetic acid	Escherichia coli Staphylococcus aureus Salmonella typhimurium Salmonella enteritidis All microorganisms tested were inhibited but a higher effect was reported for кишечная палочка.
Хитозан (0–2,0 % масс. /масс.)	Гель сурими из черного сома ( Clarias gariepinus )	Ингибируется рост бактерий.
Раствор хитозана, приготовленный в 1% уксусной кислоте	Культура тиляпии ( Oreochromis niloticus )	хитозан.
Покрывающий раствор хитозана (1% и 2% масс./об. в 1% уксусной кислоте)	Сардина (Sardinella longiceps ) филе	Срок хранения увеличился до 7 и 9 дней соответственно для филе, обработанного 1% и 2% хитозана, по сравнению с контрольной группой, срок хранения которой составлял 5 дней.
Покрывающий раствор хитозана (2% масс./об. в 1% уксусной кислоте)	Форель радужная ( Oncorhynchus mykiss )	Срок годности филе горячего копчения со сроком годности 14–16 дней, вакуум- упакованы и хранятся при +4 °C, для филе, обработанного хитозаном, срок хранения был продлен до 24 дней.
Покрывающий раствор хитозана, приготовленный из 2% (масса/объем) хитозана в 1% уксусной кислоте	Карп ( Cyprinus carpio )	Определено снижение общего количества аэробных организмов, психрофильных бактерий, молочнокислых бактерий и Enterobacteriaceae бактерии.
1% (масс./об.) раствор хитозанового покрытия в 1% (об./об.) уксусной кислоте и 0,2% (вес./об.) листьев бамбука	Белый толстолобик ( Hypophthalmichthys molitrix ) был выше в контрольной группе, хранившейся при 4 °C в течение 24 дней.
Хитозан, деацетилированный 2% (вес/объем) в уксусной кислоте при концентрации 1% об/об Растворы для покрытия хитозаном с добавлением 1,5% коричного масла добавлены хитозан с эфирным маслом, срок годности с хитозаном увеличился вдвое по сравнению с контрольной группой.
Съедобные покрытия на основе хитозана	Глубоководная розовая креветка ( Parapenaeus longirostris )	Срок годности креветок, обработанных хитозаном, был продлен на 3 дня.
Хитозан (2% мас./об.), приготовленный в 1% уксусной кислоте с добавлением масла тимьяна (1% мас./об.)	Радужная форель в форме бабочки ( Oncorhynchus mykiss ) срок годности филе, обработанного хитозаном, продлили более чем на 15 дней.
(0,125 % и 0,25 % мас./об.) хитозан с добавлением карвакрола (2 % мас./об.)	Тилапия ( Oreochromis niloticus )	В течение 21-дневного периода хранения в филе наблюдали общее количество жизнеспособных Vibrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae, Vibrio alginolyticus, и общее ингибирующее действие на кишечные палочки. Увеличение концентрации карвакрола усиливало этот эффект.

Таблица 2.

Исследования, раскрывающие антибактериальные свойства хитозана, согласно Olatunde et al. [43].

Микроорганизм Бактерии/дрожжи/плесень	Foods
Aeromonas hydrophila	Sausage, Seafood
Bacillus cereus	Meat, Seafood
Bacillus licheniformis Bacillus subtilis	Bread, Meat, Sausage
Brochothrix thermosphacta	Молоко, фрукты и овощи, мясо
Clostridium historyticum Clostridium perfringens Coliform	Sausage, Meat, Soybean Sprouts
Enterobacter aeromonas Enterococcus faecalis Escherichia coli	Fruits and vegetables, Bread, Meat
Listeria monocytogenes	Fruits and овощи, Мясо, Колбаса, Морепродукты
Pseudomonas aeruginosa	Мясо, Колбаса, Морепродукты
Salmonella Enteritidis	Mayonnaise, Meat, Sausage
Salmonella Typhimurium	Bread, Meat, Sausage, Seafood
Staphylococcus aureus	Bread, Meat, Sausage, Seafood
Холерный вибрион	Морепродукты
Парагемолитический вибрион	Морепродукты
0124	Seafood
Saccharomyces cerevisiae	Bread
Zygosaccharomyces baili	Juice
Aspergillus niger	Bread
Aspergillus parasiticus	Seafood
Fusarium oxysporum	Морепродукты
Rhizopus nigricans	Хлеб

Таблица 3.

Антимикробная активность хитозана в отношении некоторых микроорганизмов в пищевых продуктах.

3. Заключение и результаты

Хитозан представляет собой универсальный биополимер, имеющий множество коммерческих применений. Однако в отдельных отчетах об исследованиях использовались хитозаны из различных источников с различными физико-химическими свойствами. Следовательно, возникает вопрос, как глобально производить хитозаны с постоянными свойствами. Каждая партия хитозана, произведенная одним и тем же производителем, может отличаться по качеству. Функциональные свойства хитозана зависят от молекулярной массы и степени деацетилирования. При правильной модификации хитозана его функциональные свойства и биологическая активность могут быть дополнительно улучшены, и разрабатываются новые области применения. Хитозан с различной структурой проявляет различную биологическую активность, и не все виды биологической активности обнаруживаются в одном виде хитозана. Каждый особый вид биоактивного хитозана должен быть разработан для его потенциального применения. Более того, многие исследования биоактивности хитозана и хитоолигосахаридов не выявили подробных молекулярных механизмов. Следовательно, трудно точно объяснить, как эти молекулы проявляют свою активность. Поэтому будущие исследования должны быть направлены на понимание их деталей на молекулярном уровне, что может дать представление о неизвестных биохимических функциях хитозана. Одним из основных недостатков хитозановой пленки является ее высокая чувствительность к влаге, поэтому ее нельзя использовать при непосредственном контакте с влажными пищевыми продуктами. Необходимы дополнительные исследования для разработки противомикробных хитозановых пленок, менее чувствительных к влаге. Многочисленные исследования применения хитозанов в пищевых продуктах проводились в небольших или лабораторных масштабах. Дальнейшие исследования качества и срока годности пищевых продуктов, содержащих хитозан или покрытых им, должны проводиться в масштабе с большими объемами, типичными для коммерческих условий.

Хитозан представляет собой пленку на основе полисахарида, наносимую на внешнюю поверхность пищевых продуктов, которая эффективно контролирует физиологические, морфологические и физико-химические изменения в пищевых продуктах. Хитозановые пленки могут контролировать проницаемость кислорода и влаги, а также оказывать антиоксидантное и противомикробное действие на продукты питания. Наиболее распространенными гипотезами об антимикробном действии хитозана являются: 1) ионное поверхностное взаимодействие, приводящее к протечке клеточной стенки; 2) ингибирование синтеза мРНК и белка за счет проникновения хитозана в ядра микроорганизмов; и 3) создание внешнего барьера, хелатирование металлов и подавление микробного роста в основных питательных веществах. Все эти ситуации, вероятно, произойдут в одно и то же время, но с разной плотностью. MW и DD также являются важными факторами в определении такой активности. Как правило, чем ниже MW и DD, тем выше эффективность снижения роста и пролиферации микроорганизмов. Несмотря на множество преимуществ хитозана, существуют и различные ограничения, связанные с его использованием. Наиболее важным ограничением хитозана является его низкая растворимость при нейтральном рН. Чтобы компенсировать этот недостаток, использовались различные химические и физические процессы для повышения его растворимости.

Ссылки

1. Badawy MEI и Rabea EI, (2011). Биополимер хитозан и его производные как перспективные антимикробные средства против фитопатогенов и их применение в защите растений. Международный журнал химии углеводов, 1-29, doi:10.1155/2011/460381
2. Бини П., Лизарди-Мендоза Дж. и Хили М. (2005). Сравнение хитинов, полученных химическими и биотехнологическими методами. Журнал химической технологии и биотехнологии, 80:2, 145-150
3. Йылдырым З., Онджул Н. и Йылдырым М., (2016). Хитозан и антимикробные свойства. Журнал инженерных наук Университета Нигде, 5:1, 19-36
4. Бостан К., Алдемир Т. и Айдин А. (2007). Хитозан и его антимикробная активность. Журнал Турецкого общества микробиологии, 37:2, 118-127
5. Ибаньес-Пейнадо Д., Убеда-Мансанаро М., Мартинес А., Родриго Д. (2020). Противомикробное действие хитозана насекомых на выживаемость Salmonella typhimurium, Escherichia coli O157:H7 и listeria monocytogenes. PLoS ONE, 15:12, e0244153.https://doi.org/10.1371/journal. пон.0244153
6. Баррера-Руис Д.Г., Куэстас-Росас Г.К., Санчес-Мариньес Р.И., Альварес-Айнза М.Л., Морено-Ибарра Г.М., Лопес-Менесес А.К., Пласенсия-Джатомеа М., Кортес-Роча М.О., (2020). Антибактериальная активность эфирных масел, инкапсулированных в наночастицы хитозана, Food Science and Technology, Campinas. 40:2, 568-573
7. Демирджан Б. и Оздестан-Оджак О., (2020). Влияние эфирного масла лимона и этиллауроиларгината на физико-химические и механические свойства хитозановых пленок для нанесения покрытия на филе скумбрии. Журнал измерения и характеристики пищевых продуктов, https://doi.org/10.1007/s1169.4-020-00745-1
8. Цуй Р., Ян Дж., Цао Дж., Цинь Й., Юань М. и Ли Л. (2020). Высвобождающие свойства коричного альдегида, содержащего монтмориллонит, в антибактериальной пищевой упаковке на основе хитозана. Международный журнал пищевых наук и технологий, doi:10.1111/ijfs.14912
9. Буракади К.Э., Мергуб Н., Фардиуи М., Эль Мехди М.М., Кадмири И.М., Эль Мохтар Э., Эль Касем А.К., Буфид Р., (2019). Бионанокомпозитные пленки хитозан/поливиниловый спирт/тиабендазолуим-монтмориллонит: механические, морфологические и антимикробные свойства. Композиты Часть B: Инженерия, 172, 103-110
10. Хуан Ю.К., Мэй Л., Чен С.Г. и Ван К. (2018). Последние разработки в пищевой упаковке на основе наноматериалов. Наноматериалы, 8:10, 830-859
11. Цинь Ю.Ю., Чжан Чж., Ли Л., Юань М.Л., Фан Дж. и Чжао Т.Р., (2015). Физико-механические свойства активной хитозановой пленки с включением монтмориллонита и природных антиоксидантов, извлеченных из кожуры граната. Journal of Food Science and Technology-Mysore, 52, 1471-1479
12. No HK, Park NY, Lee SH, Meyers SP, (2002). Антибактериальная активность хитозанов и олигомеров хитозана различной молекулярной массы. Международный журнал пищевой микробиологии, 74:1, 65-72
13. Джумаа М., Фуркерт Ф.Х., Мюллер Б.В., (2002). Новый состав липидной эмульсии с высокой антимикробной эффективностью с использованием хитозана. Европейский журнал фармацевтики и биофармацевтики, 53:1,115-123
14. Wang GH, (1992). Ингибирование и инактивация пяти видов пищевых патогенов хитозаном. Journal of Food Protection, 55:11, 916-919
15. Гюджюкоглу А., Йилдирим Й., Терзи Г., Эрдем С. (2016). Влияние хитозана in vitro на выживаемость Listeria monocytogenes. Ветеринарной медицины, 13, 11-18
16. Гой Р.Ц. и Ассис ОБГ (2014). Антимикробный анализ пленок, изготовленных из хитозана и N,N,N-триметилхитозана. Бразильский журнал химической инженерии, 31, 643-648
17. Цзя З., Шен Д. и Сюй В. (2001). Синтез и антибактериальная активность четвертичной аммониевой соли хитозана. Carbohydrate Research, 333:1, 1-6
18. Rajoka MSR, Mehwish HM, Wu Y, Zhao L, Arfat Y, Majeed K and Anwaar S, (2020). Производные хитина/хитозана и их взаимодействие с микроорганизмами: всесторонний обзор и перспективы на будущее. Критические обзоры биотехнологии, 40:3, 365–379.
19. Коста Э.М., Сильва С., Тавария Ф.К., Пинтато М.М. (2017). Изучение активности хитозанового антибиотика против метициллин-резистентного золотистого стафилококка. Journal of Applied Microbiology, 122:6, 1547-1557
20. Tang H, Zhang P, Kieft TL, Ryan SJ, Baker SM, Wiesmann WP и Rogelj S, (2010). Антибактериальное действие нового функционализированного хитозан-аргинина в отношении грамотрицательных бактерий. Acta Biomaterialia, 6:7, 2562-2571
21. Хеландер И.М., Нурмиахо-Лассила Э.Л., Ахвенайнен Р., Родеск Дж., Роллер С. (2001). Хитозан нарушает барьерные свойства наружной мембраны грамотрицательных бактерий. Международный журнал пищевой микробиологии, 71:2-3, 235-244
22. Раафат Д. и Сахл Х.Г., (2009). Хитозан и его антимикробный потенциал – обзор критической литературы. Microbial Biotechnology, 2:2, 186-200
23. Kiang T, Wen J, Lim HW, Leong KW, (2004). Влияние степени деацетилирования хитозана на эффективность трансфекции генов. Биоматериалы, 25:22, 5293-5301
24. Юнес И., Селлими С., Ринаудо М., Джеллули К., Насри М. (2014). Влияние степени ацетилирования и молекулярной массы гомогенных хитозанов на антибактериальную и противогрибковую активность. Международный журнал пищевой микробиологии, 185, 57-63
25. Guo X, Sun T, Zhong R, Ma L, You C, Tian M, Li H and Wang C, (2018). Влияние олигосахаридов хитозана на компоненты крови человека. Frontiers in Pharmacology, 9:1412, 1-10
26. Verlee A, Mincke S, Stevens CV, (2017). Последние разработки в области антибактериального и противогрибкового хитозана и его производных. Углеводные полимеры, 164, 268-283
27. Kurita Y and Isogai A, (2012). N-Алкилирование хитозана, промотированное гидрокарбонатом натрия, в водных условиях. Международный журнал биологических макромолекул, 50:3, 741–746
28. Сахария П., Арнадоттир Б. и Массон М. (2016). Стратегия синтеза селективных N-модифицированных и O-модифицированных пегилированных производных хитозана. European Polymer Journal, 81, 53-63
29. Carvalho LCR, Queda F, Santos CVA и Marques MMB, (2016). Селективная модификация хитина и хитозана: путь к индивидуальным олигосахаридам. Chemistry an Asian Journal, 11:24, 3468-3481
30. Rabea EI, Badawy ME, Rogge TM, Stevens CV, Steurbaut W, Höfte M and Smaghe G, (2006). Усиление фунгицидной и инсектицидной активности за счет восстановительного алкилирования хитозана. Наука о борьбе с вредителями, 62: 9, 890-897
31. Вакили М., Рафатулла М., Саламатиния Б., Абдулла А.З., Ибрагим М.Х., Тан К.Б., Голами З. и Амузгар П. (2014). Применение хитозана и его производных в качестве адсорбентов для удаления красителей из воды и сточных вод: обзор. Углеводные полимеры, 113, 115-130
32. Хигази А., Хашем М., Эль-Шафей А., Шейкер Н. и Хади М.А., (2010). Разработка антимикробной джутовой упаковки с использованием хитозана и комплекса хитозан-металл. Углеводные полимеры, 79:4, 867-874
33. Lee SY, Lee SJ, Choi DS and Hur SJ, (2015). Актуальные темы активной и интеллектуальной упаковки пищевых продуктов для сохранения свежих продуктов. Журнал науки о продуктах питания и сельском хозяйстве, 95:14, 2799-2810
34. Devlieghere F, Vermeulen A and Debevere J, (2004). Хитозан: антимикробная активность, взаимодействие с пищевыми компонентами и применение в качестве покрытия для фруктов и овощей. Food Microbiology, 21:6, 703-714
35. Chung YC, Yeh JY and Tsai CF, (2011). Антибактериальные свойства и активность водорастворимых производных хитозана, полученных по реакции Майяра. Molecules, 16:10, 8504-8514
36. Kong M, Chen XG, Xing K and Park HJ, (2010). Антимикробные свойства хитозана и механизм действия: современный обзор. Международный журнал пищевой микробиологии, 144:1, 51–63
37. Шрайбер С.Б., Бозелл Дж.Дж., Хейс Д.Г. и Живанович С. (2013). Придание хитозану первичной антиоксидантной активности для применения в качестве многофункционального упаковочного материала для пищевых продуктов. Food Hydrocolloids, 33:2, 207-214
38. Kanatt SR, Chander R and Sharma A, (2008). Хитозановый комплекс с глюкозой – новый пищевой консервант. Food Chemistry, 106:2, 521-528
39. Jeong KC, Kang MY, Kang J, Baumler DJ and kaspar CW, (2011). Снижение выделения Escherichia coli O157:H7 у крупного рогатого скота путем добавления микрочастиц хитозана в корм. Прикладная и экологическая микробиология, 77:8, 2611-2616
40. № HK, Meyers SP, Prınyawıwatkul W and Xu Z, (2007). Применение хитозана для улучшения качества и срока хранения пищевых продуктов: обзор. Journal of Food Science, 72:5, 87-100
41. Tong T, Li Y, Hou R, Wang X and Wang S, (2017). Декорирование микросфер хитозана гетерополикислотами Бренстеда и ионами Льюиса Ti: трифункциональные катализаторы этерификации до биодизельного топлива. RSC Advances, 7, 42422-42429
42. Бокура Х. и Кобаяши С. (2003). Хитозан снижает общий уровень холестерина у женщин: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование. Европейский журнал клинического питания, 57, 721-725
43. Олатунде О.О., Бенджакул С. и Есильсу А.Ф., (2020). Антимикробные соединения из ракообразных и их применение для продления срока годности пищевых продуктов из морской среды. Турецкий журнал о рыболовстве и водной науке, 20: 8, 629-646

Разделы

Информация о авторе

1. Введение
2. Антимикробиальная активность
3. Conclusion и результаты

. Ссылки

3. Conclusion и результаты

9000. Справочные данные

Написано

Sadik Büyükyörük

Поступило: 14 сентября 2020 г. Отредактировано: 5 июля 2021 г. Опубликовано: 29 сентября 2021 г.

СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

© 2021 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Хитозан и пищевая промышленность

Хитозан — это морское сырье, из которого производятся продукты Primex. Благодаря своему высокоэффективному природному биоактивному волокнистому полимеру хитозан находит более 400 применений, включая производство продуктов питания, напитков и консервантов.

Стремление к более здоровому и экологичному будущему волнует сегодня многих потребителей. Добавки, консерванты и экологически небезопасная упаковка — это лишь некоторые из актуальных и тревожных проблем, с которыми сталкивается пищевая промышленность. Хитозан и его производные, такие как порошок хитозана, могут стать мощным союзником в преобразовании практик, которые соответствуют более экологичным экологическим стандартам, а также убеждают потребителей в необходимости более безопасных практик.

Хитозан был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США как безопасное пищевое волокно, пищевая добавка и функциональный ингредиент для потребительского использования. Как производители хитозана с более чем 20-летним опытом и современной фабрикой по производству хитозана, мы предоставляем нашим клиентам высококачественный чистый хитозан в различных форматах, включая порошок хитозана.

Консервирование пищевых продуктов

Поскольку хитозан является природным, нетоксичным, биосовместимым и биоразлагаемым полимером, он имеет множество применений, в том числе в пищевой промышленности.

В качестве пищевого консерванта хитозан может:

наноситься распылением растворов или погружением
позволяют образовывать пленку благодаря своей длинной химической структуре
обеспечивают антимикробную активность, исключая использование ядохимикатов
продлить срок годности при сохранении или улучшении органолептических свойств многих пищевых продуктов

Благодаря своей исключительной противомикробной и пленкообразующей активности хитозан может использоваться в сельском хозяйстве, в том числе в качестве средства для покрытия пищевых продуктов. Он может быть приготовлен в виде порошков, спреев, пищевых пленок и растворов, которые могут покрывать и защищать продукты от порчи микроорганизмов. Катионная химическая структура хитозана позволяет ему связываться непосредственно с внешней мембраной клеток микроорганизмов, обеспечивая противомикробную защиту фруктов, овощей, мяса, морепродуктов и жидких продуктов.

Кроме того, хитозан показал отличные механические свойства, что означает, что он может включать или доставлять функциональные вещества, такие как витамины и противомикробные агенты. Это может оказаться эффективным для снижения потребности в потенциально вредных химических пестицидах для защиты растений и замены их натуральными, биосовместимыми продуктами на основе хитозана.

Пищевая упаковка

Хитозан может быть приготовлен в различных форматах, включая волокна, пленки, гели, шарики или наночастицы, для создания покрытий и упаковочных материалов, которые являются биосовместимыми и биоразлагаемыми. Это означает, что хитозан может заменить небиоразлагаемые и невозобновляемые полимеры, которые традиционно использовались для этих целей.

Кроме того, матрицы на основе хитозана используются для активной и интеллектуальной упаковки напитков, таких как молочные напитки, алкогольные напитки, соки, чай, кофе и концентраты фруктовых соков.

Производство напитков

Хитозан также может использоваться для консервации, осветления и капсулирования напитков. Это чаще всего практикуется в винодельческой промышленности, где хитозан можно использовать для осветления, стабилизации, снижения кислотности и удаления нежелательных веществ, таких как пестициды и металлы.

Нутрицевтики

Хитозан оказался ценным дополнением к нутрицевтической промышленности, которая включает в себя функциональные пищевые продукты, пищевые добавки и растительные или натуральные продукты. Свойства хитозана, которые доказали свою функциональность для использования в нутрицевтиках, включают антибактериальную, противовоспалительную, антиоксидантную, антиканцерогенную и противоязвенную биологическую активность.

Продукты Primex в этой категории включают LipoSan Ultra, натуральную, безопасную и эффективную добавку для контроля веса, при использовании в сочетании со здоровым образом жизни. В качестве пищевых волокон хитозан может блокировать всасывание жиров, липидов и холестерина, снижая уровень холестерина в крови или печени, снижая кровяное давление и способствуя снижению веса. Хитозан также обладает пребиотическими свойствами, укрепляя здоровье толстой кишки и оказывая антиоксидантное действие.

Корма для животных

Хитозан и его производные, такие как порошок хитозана, также доказали свою эффективность в производстве кормов для животных. В последние годы переработка белка из биоотходов и превращение его в корм для домашних животных стала растущим рынком. Хитозан используется в качестве ингредиента для корма для животных благодаря своим пребиотическим и антимикробным эффектам, а также своим питательным свойствам.

Обладает способностью укреплять кишечник полезными бактериями и подавлять патогенные бактерии. Кроме того, поскольку хитозан регулирует уровень холестерина в крови и облегчает синдром ожирения печени, улучшается общее состояние здоровья животных и повышается продуктивность производителей. Хитозановый корм для животных эффективно используется для свиней, уток, бройлеров и кур-несушек.

Если вы хотите купить хитозан, порошок хитозана оптом или обсудить другие форматы хитозана, вы можете связаться с нами, чтобы мы могли помочь вам и ответить на любые ваши вопросы.

Применение хитозана в пищевых продуктах, фармацевтике, медицине, косметике, сельском хозяйстве, текстиле, целлюлозно-бумажной промышленности, биотехнологии и химии окружающей среды

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 10 0 объект /Заголовок /Предмет /Автор /Режиссер /Ключевые слова /CreationDate (D:20220928150436-00’00’) /CrossMarkDomains#5B1#5D (springer.com) /CrossMarkDomains#5B2#5D (springerlink.com) /CrossmarkDomainExclusive (истина) /CrossmarkMajorVersionDate (23 апреля 2010 г.) /ModDate (Д:201

161104+05’30’) /doi (10.1007/s10311-019-00904-x) /роботы (без индекса) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > ручей 2019-07-13T19:10:53+05:30Springer2019-10-30T16:11:04+05:302019-10-30T16:11:04+05:30Acrobat Distiller 10.

1.8 (Windows)Хитозан,Биополимер,Приложенияприложения/ pdfhttps://doi.org/10.1007/s10311-019-00904-x

Springer International Publishing

Письма по химии окружающей среды, https://doi.org/10.1007/s10311-019-00904-х

Хитозан

Биополимер

Приложения

Применение хитозана в пищевых продуктах, фармацевтике, медицине, косметике, сельском хозяйстве, текстиле, целлюлозно-бумажной промышленности, биотехнологии и химии окружающей среды

Надя Морин-Крини

Эрик Лихтфауз

Джанджакомо Торри

Грегорио Крини

10.1007/с10311-019-00904-x2010-04-23true

springer.com

springerlink.com

https://doi.org/10.1007/s10311-019-00904-x10.1007/s10311-019-00904-x1610-366117416671692Journalenvironmental LettersSpringer Nature Switzerland Ag2010-04-23true107/Spitzermemormistry Switzerland Ag2010-04-23true111111111111111111111111111111111.

111111111111111111111. .com

springerlink.com

VoRuuid:06f80474-2fe6-4523-98eb-8898eb4e82e1uuid:bf1c607e-bc44-4268-b21b-e73e0638d308default1

convertuuid:d33e3d28-caea-4a20-95ea-0e180ce78821преобразовано в PDF/A-2bpdfToolbox2019-10-30T16:09:36+05:30

Надя Морин-Криниhttp://orcid.org/0000-0001-5765-2235

Эрик Лихтфаусhttp://orcid.org/0000-0002-8535-8073

Грегорио Криниhttp://orcid.org/0000-0003-2540-6851

http://ns.adobe.com/pdfx/1.3/pdfxAdobe Document Info Схема расширения PDF

externalMirrors crossmark:MajorVersionDateCrossmarkMajorVersionDateText

externalMirrors crossmark:CrossmarkDomainExclusiveCrossmarkDomainExclusiveText

перекрестие внутренних зеркал: DOIdoiText

externalMirrors crossmark:CrosMarkDomainsCrossMarkDomainsseq Text

internalA объект имени, указывающий, был ли документ изменен для включения информации о захвате robotsText

внутренний идентификатор стандарта PDF/XGTS_PDFXVersionText

внутренний уровень соответствия стандарту PDF/XGTS_PDFXConformanceText

internalCompany, создающая PDFCompanyText

internalDate, когда документ был последний раз измененSourceModifiedText

http://crossref.

org/crossmark/1.0/crossmarkCrossmark Схема

внутренняяОбычно такая же, как у prism:doiDOIText

externalThe дата публикации публикацииe.MajorVersionDateText

internalCrossmarkDomainExclusiveCrossmarkDomainExclusiveText

internalCrossMarkDomainsCrossMarkDomainsseq Text

http://prismstandard.org/namespaces/basic/2.0/prismPrism Схема

externalЭтот элемент содержит URL-адрес статьи или единицы контента. Платформа атрибутов необязательно разрешена для ситуаций, в которых необходимо указать несколько URL-адресов. PRISM рекомендует использовать в сочетании с этим элементом подмножество значений платформы PCV, а именно «мобильный» и «веб-сайт». ПРИМЕЧАНИЕ. PRISM не рекомендует использовать значение #other, разрешенное в словаре, контролируемом платформой PRISM.

Вместо использования #other обратитесь к группе PRISM по адресу [email protected], чтобы запросить добавление вашего термина в словарь, контролируемый платформой.urlURI

externalЦифровой идентификатор объекта для статьи. DOI также может использоваться в качестве идентификатора dc:identifier. При использовании в качестве dc:identifier форма URI должна быть захвачена, а голый идентификатор также должен быть захвачен с помощью prism:doi. Если в качестве требуемого dc:identifier используется альтернативный уникальный идентификатор, то DOI следует указывать как голый идентификатор только в пределах prism:doi. Если необходимо указать URL-адрес, связанный с DOI, то prism:url можно использовать вместе с prism:doi для предоставления конечной точки службы (т. е. URL-адреса). текст

externalISSN для электронной версии выпуска, в котором встречается ресурс. Разрешает издателям включать второй ISSN, идентифицирующий электронную версию выпуска, в котором встречается ресурс (поэтому e(lectronic)Issn.

Если используется, prism:eIssn ДОЛЖЕН содержать ISSN электронной версии.issnText

внутренний номер томаvolumeText

внутренний номер проблемы номер текста

внутренняя стартовая страницаstartingPageText

внутренняя конечная страницаendingPageText

externalТип агрегации указывает единицу агрегации для коллекции контента. Комментарий PRISM рекомендует использовать словарь управляемого типа агрегации PRISM для предоставления значений для этого элемента. Примечание. PRISM не рекомендует использовать значение #other, разрешенное в настоящее время в этом контролируемом словаре. Вместо использования #other, пожалуйста, обратитесь в группу PRISM по адресу [email protected], чтобы запросить добавление вашего термина в словарь контролируемого типа агрегации.

агрегатионтипетекст

externalНазвание журнала или другого издания, в котором был/будет опубликован ресурс. Обычно это будет использоваться для предоставления названия журнала, в котором статья появилась в качестве метаданных для статьи, а также такой информации, как название статьи, издатель, том, номер и дата обложки. Примечание. Название публикации можно использовать, чтобы различать печатный журнал и онлайн-версию, если названия различаются, например «magazine» и «magazine.com».publicationNameText

externalCopyrightcopyrightText

http://ns.adobe.com/pdf/1.3/pdfAdobe PDF Schema

internalОбъект имени, указывающий, был ли документ изменен для включения информации треппингаTrappedText

http://ns.

adobe.com/xap/1.0/mm/xmpMMXMP Схема управления мультимедиа

внутренний идентификатор на основе UUID для конкретного воплощения документаInstanceIDURI

internalОбщий идентификатор для всех версий и представлений документа. DocumentIDURI

internalОбщий идентификатор для всех версий и представлений документа.OriginalDocumentIDURI

http://www.aiim.org/pdfa/ns/id/pdfaidPDF/A ID Schema

internalPart of PDF/A standardpartInteger

внутреннее изменение стандарта PDF/AamdText

внутренний уровень соответствия стандарту PDF/A text

Springer Nature ORCID Schemahttp://springernature.

com/ns/xmpExtensions/2.0/sn

authorInfoBag AuthorInformationexternalИнформация об авторе: содержит имя каждого автора и его/ее ORCiD (ORCiD: Open Researcher and Contributor ID). ORCiD — это постоянный идентификатор (непатентованный буквенно-цифровой код), позволяющий однозначно идентифицировать научных и других академических авторов.

AuthorInformationhttp://springernature.com/ns/xmpExtensions/2.0/authorInfo/authorУказывает типы информации об авторе: имя и ORCID автора.

nameTextДает имя автора.

orcidURIGВыдает ORCID автора.

http://www.niso.org/schemas/jav/1.0/javNISO

externalValues for Journal Article Version являются одним из следующих: АО = Авторский оригинал SMUR = Представленная рукопись находится на рассмотрении AM = принятая рукопись П = Доказательство VoR = версия записи CVoR = исправленная версия записи EVOR = Расширенная версия Recordjournal_article_versionClosed Выбор текста

конечный поток эндообъект 90 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 26 0 объект > эндообъект 27 0 объект > эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект > эндообъект 30 0 объект > эндообъект 31 0 объект > эндообъект 32 0 объект > эндообъект 33 0 объект > эндообъект 34 0 объект > эндообъект 35 0 объект > эндообъект 36 0 объект > эндообъект 37 0 объект > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC /ImageB /ImageI] >> эндообъект 38 0 объект > ручей xڥYɎ6+֐| [es S~?HJV’30lRb-d’`J̹L83~jетаL~;se:琧1Ro;~g5$#{‘?ƘTƕۿع/N?cIs %&ـQ>!o63 d7GᡑMTT]TBQaf.

u#3IοF`3CGlG.̾D’l9OzQ̃

Журнал биомедицинских наук открытого доступа

Полисы

Журнал биомедицинских исследований с открытым доступом придает большое значение для понимания и ускорения медицинских исследований. Принимая во внимание первостепенное внимание к биомедицинской науке и важность связанных с ней неотложных медицинских и клинических проблем, мы утвердили онлайн-платформу для обмена обогащенной информацией, связанной с биомедицинской наукой и исследованиями.

Журнал биомедицинских наук с открытым доступом — это уникальная платформа для сбора и публикации научного понимания биомедицины и смежных дисциплин, таких как науки о жизни, медицинские науки, клинические науки, фармацевтические науки и инженерные группы.

Очень вежливый и надежный
Мой опыт публикации в Журнале биомедицинских наук открытого доступа (OAJBS) был замечательным. Редакционная команда доступна и очень вежлива, с быстрым ответом на каждый вопрос, который может возникнуть у вас как у потенциального автора. Процесс рецензирования плавный и убедительный, с точными наблюдениями для обратной связи. Я нашел OAJBS отличным выбором для публикации клинических исследований, поскольку он надежен и заслуживает доверия.
Диана Эвелин Вилья Гильен
Рецензирование по качеству
Журнал биомедицинских наук с открытым доступом — отличный журнал, органично интегрированный в процесс публикации. После беззаботного представления я перешел к быстрому и эффективному качественному рецензированию с профессионалами в их современном формате. Прежде чем я смог успокоиться и ждать, я получил точное вдохновляющее электронное письмо от Джессики Уильямс, в котором отмечалось, что мое ценное исследование было опубликовано в течение четырех недель. Все мои коллеги и сотрудники согласны с тем, что OAJBS дружелюбен к исследователям.
Верла Эндрю Вирнкор
Возможности и хорошее самочувствие
OAJBS — это прекрасная возможность поделиться своими знаниями с научным сообществом. Команда редакторов – это большая поддержка журнала, ведь каждый из них заставляет чувствовать себя хорошо и помогает во всем, что связано с публикацией, всегда уважая ваш выбор!
Mányeles Brito Vázquez
Top Position
Это хорошая публикация под OAJBS. Если вы когда-либо публиковались в этих уважаемых и индексируемых журналах, вы бы поняли, что OAJBS кажется лучше даже с более низким статусом индексации на данный момент. Я очень уверен, что очень скоро OAJBS доберется до вершины.
Uchejeso Mark Obeta
Информация знаний
Тысячи врачей и миллионы пациентов. Несмотря на многолетнее образование, врачей учили только биохимии, из-за чего они не могли лечить хронические заболевания. Этот пробел в их знаниях восполняется информацией, предоставленной Джессикой Уильямс. С помощью Джессики врачи теперь могут вылечить миллионы людей, больных раком, находящихся в верхней части списка. Большинство журналов боятся сказать правду: рак — это электрическая неисправность. Это не химическая ошибка, поэтому химикаты не действуют, о чем свидетельствует почти полная неэффективность фармацевтических препаратов. Джессика Уильямс опубликовала статьи профессора Эндрю Хейга и помогает врачам вылечить миллионы людей.
Эндрю Хейг
Быстро и удобно
Я бы описал мой опыт использования вашей процедуры публикации как быстрый и оптимизированный. Общение было профессиональным и частым. Я был в целом очень доволен.
Штепан Цимрман
Доверие и видимость
Посылаю вам несколько слов об OAJBS. Компетентность, доверие и видимость. У меня есть несколько рукописей, опубликованных на OAJBS, и я могу сказать, что весь трудный процесс редактирования был выполнен с радушием и оперативностью. А также качество рецензирования, верстки и публикации. У меня всегда есть основной выбор для публикации на OAJBS.
Габриэль Оливейра
Отличный график
Процесс отправки статьи в ваш журнал был очень быстрым. Всякий раз, когда у меня возникали сомнения, на них быстро отвечали, процесс работы с веб-сайтом очень интуитивно понятен, а сроки публикаций превосходны, намного быстрее, чем в других известных журналах.
Thais Ushikusa
Хорошее общение
Весь процесс был очень простым и быстрым. Общение с редактором всегда было ровным и четким. Инструкции были выполнены в несколько мгновений, и из журнала мне часто присылали напоминания. Спасибо за возможность.
Мариэла Агуайо-Гонсалес
Полезно для исследователей
Большое спасибо за проявленный интерес. Работа, которую вы делаете, очень важна для исследователей, ваш журнал отличается скоростью отклика, рецензированием и строгостью публикуемых статей.
Мерседес Лопес Перес
Большой опыт
Мне очень понравился ваш журнал.
Ронан Дж. Дж. Шапюи
Порекомендовал других Коллеги
Я был очень рад услышать от вас, на самом деле было приятно работать с вашим журналом, персонал очень профессиональный, на мою электронную почту ответили в короткие сроки, и вы были очень всеобъемлющий. Я порекомендовал ваш журнал многим своим коллегам и надеюсь в скором времени поработать с вами.
Bouayda Ayoub
Успехи и поощрение
Мой результат: «Для меня большая честь, что мое обучение стало частью OAJBS, поддержка и поощрение со стороны персонала были превосходными, и это уникальный опыт.
Valbona Uka
Top-Notch Job
Журнал биомедицинских наук с открытым доступом обеспечивает высококачественный процесс рецензирования, который гарантирует публикацию качественных статей для соответствующего вклада знаний в науку. Процесс публикации, от подачи до рецензирования и принятия, стал гладким и легким благодаря эффективному и профессиональному взаимодействию редакционной группы. Публикация с OAJBS дает безупречный опыт профессионализма, совершенства и первоклассной работы. Благодарим вас за возможность оставить отзыв о вашем обновленном веб-сайте. Это очень ценится.
Фейт Феранми Фолахан
Ценные комментарии к обзору
Мы благодарим вас и рецензентов за ваше драгоценное время, потраченное на рецензирование нашей статьи и ценные комментарии, спасибо издателю за принятие и публикацию в очень короткие сроки.
Шива Шанкар
Truly Impressed
Мы не можем отблагодарить вас в достаточной степени за ваши выдающиеся процедуры публикации. Мы были действительно впечатлены приветливыми, конструктивными и профессиональными принципами и манерами вашей команды. Таким образом, мы не сомневаемся, что будущее за вами!
Akbar Nikkhah
Высококачественный журнал
Примите мои самые теплые приветствия от имени Журнала биомедицинских наук открытого доступа. На самом деле, ваш журнал — лучший журнал, основанный на абсолютном сотрудничестве между исследователями и вашими коллегами. Ваш ответ на беспокойство в кратчайшие сроки. Вы, люди, делаете отличный пэр. Ваш журнал очень быстро рецензируется и публикуется. Качество такой статьи достойно только такого качественного журнала, как этот. Вы, люди, на самом деле побрили статью, чтобы она выглядела более привлекательно, что могло бы привлечь внимание других исследователей и читателей в поисках знаний. Еще раз спасибо. Примите мое высокое почтение.
Ndifontiayong A
С пожеланиями успешного путешествия
Это должно указать, что у меня было обширное и подробное взаимодействие с редакцией Open Access Journal of Biomedical Science, продолжающееся в течение значительного периода времени. Мое общение было чрезвычайно приятным, особенно с г-жой Джессикой Уильямс, поскольку я нахожу общение весьма вдохновляющим и кристально ясным. Позиция вышеупомянутого человека является весьма полезной и направляющей в соответствующих случаях. Работа с журналом до сих пор была памятным путешествием, и я надеюсь, что симбиоз будет продолжаться, развиваться и процветать в ближайшие годы. Желаю журналу, связанному с ним персоналу и вышеупомянутому лицу плодотворной и успешной работы.
Анубха Баджадж
Твиты OfBiomedical
Некоторые применения хитозана | Энциклопедия MDPI
Хитозан представляет собой универсальную биомолекулу с широким спектром применения в пищевых и фармацевтических продуктах. Его можно получить щелочным деацетилированием хитина. Эта биомолекула может быть извлечена традиционными или зелеными методами из отходов производства морепродуктов, например, панцирей креветок. Применение хитина ограничено из-за его низкой растворимости в органических растворителях. Хитозан хорошо растворяется в подкисленных растворах, что позволяет использовать его в пищевой промышленности. Кроме того, биологические свойства, такие как антиоксидантные, противомикробные, а также его биоразлагаемость, биосовместимость и нетоксичность способствовали его более широкому применению в качестве упаковки для активных пищевых продуктов.
хитозан отходы рыбной промышленности панцири ракообразных зеленые растворители пластификатор биоразлагаемая пищевая упаковка покрытия полисахариды Хитин
1.
Упаковка для пищевых продуктов
Упаковка защищает продукты от воздействия окружающей среды. За прошедшие годы упаковки изменились, чтобы соответствовать различным требованиям потребителей и эволюции пищевой промышленности. Упаковка отвечает за поддержание качества пищевых продуктов, повышение безопасности и сроков годности, а также предоставление информации об ингредиентах на этикетке и содействие распространению пищевых продуктов по всему миру для достижения конечных потребителей ^[1] ^[2] . Из всего этого поддержание качества продуктов питания по всей цепочке поставок является наиболее важным фактором при выборе упаковочного материала 9.0009 [3] ^[4] . Для выполнения этих функций материалы для дизайна упаковки должны обладать хорошими термомеханическими свойствами, должным образом обрабатываться различными способами, быть устойчивыми к окружающим факторам при распределении, иметь достаточный срок годности для хранения продукта и предотвращать перекрестное загрязнение нежелательными веществами. их содержание ^[5] . Кроме того, технология упаковки динамична и развивалась с древних времен до наших дней, изменяя образ жизни людей. На протяжении этого времени для упаковки пищевых продуктов использовались различные материалы, такие как стекло, металл, бумага и пластик, хотя последние два чаще используются для этой цели.0009 [1] ^[6] ^[7] .
Обычная пластиковая упаковка, изготовленная из синтетических полимеров, представляет собой предметы одноразового использования, которые после использования обычно выбрасываются в окружающую среду. Около 40 % пластмасс на нефтехимической основе используется для упаковки, и около 60 % пластиковой упаковки используется для упаковки продуктов питания и напитков ^[8] . Около 95% пластиковой упаковки выбрасывается после цикла одноразового использования и попадает в окружающую среду, где ее можно разбить на микро- или нанопластики ^[9] ^[10] . Эти микропластики переносятся океанскими течениями и могут попадать в организм морских и диких животных и птиц, у которых они накапливаются в их пищеварительной системе, изменяют их здоровье и попадают в пищевую цепь ^[11] .
Еще одна проблема, негативно влияющая на производство пластиковой упаковки, связана с заботой о здоровье человека, поскольку в процессе производства используются преднамеренно и непреднамеренно добавляемые различные опасные химические вещества ^[8] . Более того, при производстве синтетических пластмасс на основе нефти в окружающую среду выбрасываются парниковые газы и твердые частицы, что также способствует загрязнению окружающей среды ^[5] . В дополнение ко всему этому производители упаковки сталкиваются с новой проблемой рынка из-за потребительского спроса на биоресурсы для упаковки пищевых продуктов ^[5] ^[12] . Таким образом, все эти обстоятельства стимулировали поиск новых материалов на биологической основе и разработку биоразлагаемой упаковки из возобновляемых источников в качестве стратегий по смягчению последствий загрязнения и сохранению планеты. В ответ на эти вызовы открываются прекрасные возможности для разработки новой упаковки для пищевых продуктов. В этом контексте биоразлагаемая, компостируемая, съедобная, активная и интеллектуальная упаковка является инновационными тенденциями в этой области.
2. Пленки на основе хитозана для упаковки пищевых продуктов
Хитозан является одним из наиболее изученных полисахаридов для разработки упаковки из пленки/покрытия. Это обусловлено его универсальностью, хорошими физико-химическими и биологическими свойствами. Механические свойства зависят от DA хитозана, растворителя, pH, концентрации, вязкости и молекулярной массы ^[1] . Более того, хитозан, как правило, дешевле и коммерчески доступен по сравнению с другими биополимерами 9.0009 [13] . Первые сообщения о хитозановых пленках относятся к середине 1930-х годов, когда Джордж У. Ригби запатентовал их ^[14] . С тех пор использование хитозана в качестве пленок, покрытий или композитов для различных продуктов было обширным. Недавние работы по устойчивому применению пленок на основе хитозана для упаковки пищевых продуктов были рассмотрены Haghighi et al. ^[3] и Mujtaba et al. ^[1] .
Как и любая другая упаковка, съедобные пленки и покрытия должны защищать целостность пищевых продуктов, поддерживать качество, контролировать потери массы и летучих веществ, продлевать срок хранения, предотвращать загрязнение поверхности, обеспечивать механическую защиту и улучшать органолептические свойства ( Рисунок 1 ) ^[3] ^[15] ^[16] ^[17] . Хотя не ожидается, что съедобные пленки смогут полностью заменить всю обычную упаковку, их можно использовать для значительного сокращения использования пластмасс на нефтяной основе, снижения потерь пищевых продуктов и снижения загрязнения окружающей среды в долгосрочной перспективе. Пищевые пленки и покрытия могут иметь в своем составе два основных материала на основе, матрицу на основе биомакромолекул и добавки, такие как пластификаторы, сшивающие агенты, другие армирующие вещества и функциональные ингредиенты ^[17] . Эти материалы можно использовать по отдельности или смешивать. Поскольку съедобная упаковка состоит из материалов на натуральной основе, ее можно отнести к подгруппе биоразлагаемой упаковки ^[16] . Как правило, полисахариды, белки, липиды и их смеси используются для разработки пищевых пленок и покрытий ^[17] .
Рисунок 1. Основное назначение пищевой упаковки.
Пленки на основе хитозана являются экологически чистыми материалами и могут разлагаться микроорганизмами ^[18] . Лесета и др. ^[19] изучали экологическую оценку двух различных систем упаковки пищевых продуктов, полипропиленовой и хитозановой пленок, на разных этапах жизненного цикла. Для них из примерно 1 кг пленочных отходов на основе хитозана 20% можно рассматривать как компост, а остальные 80% разлагаются микроорганизмами как органические вещества. Кроме того, эти авторы обнаружили, что наибольшее положительное влияние пленок на основе хитозана было связано со сценариями окончания срока службы, особенно связанными с компостированием и канцерогенами, по сравнению с полипропиленовыми пленками, которые могут обеспечить снижение загрязнения окружающей среды, создаваемого индустрия упаковки пищевых продуктов.
В другой работе оценивалась биоразлагаемость пленок на основе хитозана на трех разных почвах: промышленном компосте, коммерческой садовой почве и почве с виноградника. Авторы установили, что свойства пленки на основе хитозана ухудшались менее чем за 3 дня, а ее биодеградация происходила во всех протестированных почвах через 14 дней ^[20] . Более того, при инкорпорации этих пленок с полифенольным экстрактом Quercus его активные свойства в компосте и садовой почве проявились через 6 дней, тогда как в почве виноградников процесс полной биодеградации не завершился в течение 14 дней. Эти авторы также обнаружили, что добавление воды в почву снижает скорость биодеградации хитозановой пленки в земной среде. Эти результаты важны для подтверждения биоразлагаемости хитозановых пленок при использовании их в качестве устойчивой альтернативной упаковки для пищевых продуктов.
Пленки из чистого хитозана могут быть получены только методом литья из растворителя. В этом процессе хитозан растворяют с использованием достаточного количества растворителя, в основном, подкисленной воды, помещают на плоскую поверхность и дают высохнуть до постоянной массы. Как правило, эти чистые пленки имеют гладкую, непрерывную и компактную поверхность, но являются хрупкими и хрупкими, обладают низкими механическими свойствами ^[21] ^[22] ^[23] . Чтобы преодолеть низкие механические характеристики и высокую чувствительность к воде, было показано добавление пластификаторов и другие различные подходы. Некоторые из них используют сшивание, комплексообразование, привитую сополимеризацию, поверхностное покрытие, введение наполнителя и др. ^[3] . Смешивание хитозана с другими полимерами путем смешивания в растворе или экструзии для формирования композитных пленок также может быть стратегией. Бинарные или тройные смеси, например, CS-желатин, CS-альгинат, CS-желатин-капролактон, были разработаны для пищевых и биомедицинских применений ^[22] . Сообщалось также об образовании когезивного пленкообразующего материала, устойчивого к разрыву между CS и целлюлозой в бумажной промышленности, поскольку прочность бумаги во влажном состоянии может быть улучшена добавлением CS 9. 0009 [22] . В другом исследовании CS использовался в качестве поверхностного покрытия на бумаге для печати, улучшая ее механические свойства, такие как прочность, и подавляя рост бактерий, таких как E. coli ^[24] .
Что касается механических свойств, прочность на растяжение (TS) и удлинение при разрыве (EB) являются двумя наиболее важными характеристиками для пленок ^[13] . TS связано с максимальным растягивающим напряжением, которое может выдержать пленка ^[25] . Более того, TS пленок хитозана с высокой и низкой молекулярной массой была описана как зависящая от времени хранения из-за конформационных изменений молекул хитозана путем уменьшения свободного объема ^[26] . Тип кислоты-растворителя, используемой для приготовления композитных пленок хитозан-крахмал, также влиял на TS в следующем порядке: молочная кислота < яблочная < уксусная кислота ^[27] . В другой работе хитозановая пленка продемонстрировала значительно более низкое TS, 18,252 МПа, но более высокое EB, ~40%, чем желатиновые и композитные пленки 9. 0009 [28] . При разработке композитных пленок хитозан-зеин Sun et al. ^[25] обнаружили, что на TS влияли различные пластификаторы, сорбит < глицерин и ПЭГ-400; этот результат был объяснен количеством гидроксильных групп в пластификаторе. Сорбитол обладает способностью связывать большее количество молекул воды. Значения TS также могут уменьшаться с увеличением рН из-за меньшей диссоциации хитозана ^[6] . Кроме того, в хитозановых композитных пленках с белком киноа было замечено, что на TS и EB влияло присутствие белка в пленках ^[29] . Некоторые примеры применения пленок на основе хитозана перечислены в Таблица 1 .
Таблица 1. Широкое применение пленок на основе хитозана и их основные результаты.
Пленка Матрица Композитные ингредиенты Приложения Основные результаты Каталожные номера
Хитозан/Зеин Глицерин, ПЭГ-400 и сорбит Возможное применение в пищевой промышленности Проницаемость увеличивается при более высокой концентрации пластификатора.
PEG-400 обеспечивает лучшие барьерные свойства. ^[25]
Хитозан Гель алоэ вера и наночастицы серебра (SNP) Потенциальные биомедицинские применения SNP снижают кристалличность пленок.
SNP повлияли на структуру и вязкоупругое поведение пленок хитозана. ^[30]
Хитозан Глицерин Клубника Защита фруктов от грибков.
Сохранение вкуса, внешнего вида, текстуры и аромата. ^[31]
Хитозан/крахмал из пурпурного батата Глицерин Яблочная глазурь Пленки сохраняли качество яблок в течение четырех недель хранения.
Потеря веса яблок с покрытием была менее значительной, чем у яблок без покрытия. ^[32]
Хитозан Полифенолы яблочной кожуры (АРР) Потенциальный биокомпозитный материал для упаковки пищевых продуктов APP значительно увеличивает толщину, плотность, растворимость, непрозрачность и степень набухания пленок.
APP снижал влагосодержание, паропроницаемость, прочность на разрыв и удлинение при разрыве пленок. ^[33]
Нанокомпозиты хитозан/органоглина (ОргММТ) Оливковое масло и кукурузное масло в качестве пластификаторов Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов OrgMMT значительно уменьшил удлинение при разрыве всех нефтесодержащих образцов, действуя как концентратор напряжения при деформации.
Кукурузное масло было менее эффективным пластификатором, чем оливковое масло. ^[34]
Хитозан/желатин Экстракт косточек красного винограда и эфирное масло Ziziphora clinopodioides Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов Добавление экстракта косточек красного винограда и эфирного масла Z. clinopodioides улучшило общее содержание фенолов, антибактериальную и антиоксидантную активность, толщину и барьерные свойства для водяного пара. ^[35]
Хитозан/кукурузный крахмал Глицерин в качестве пластификатора Возможное применение в пищевой/фармацевтической промышленности Паропроницаемость и влажность пленок увеличивались с увеличением концентрации хитозана. ^[36]
Хитозан гидрохлорид (CHC) Глицерин в качестве пластификатора и нанокапсулы галлата эпигаллокатехина (EGCG) (NCs) Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов Включение нанокапсул в пленки CHC увеличило их прочность на разрыв и процент удлинения при разрыве.
Полученные пленки могут препятствовать окислению липидов жирных пищевых продуктов ^[18]
Хитозан Экстракт прополиса Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов Все пленки хитозан/прополис ингибируют бактерии на контактной поверхности под пленкой.
Механические свойства, кислородо- и влагобарьерные, антиоксидантные и антимикробные свойства улучшены добавлением в состав пленок экстракта прополиса. ^[37]
Хитозан Гвоздичное масло (Сизигиум ароматический) Вареные свиные колбаски Срок годности вареных свиных колбас увеличился с 14 до 20 дней при использовании пленок из хитозана/гвоздичного масла. ^[38]
Хитозан/желатин Глицерин в качестве пластификатора Стейки из говядины Окисление миоглобина во время розничной продажи было снижено, а процентное содержание дезоксимиоглобина увеличилось с содержанием желатина в пленках. ^[39]
Хитозан Глицерин, экстракт жмыха аронии Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов Повышенная паропроницаемость и сниженная кислородопроницаемость за счет добавления экстрактов аронии. Пленки показали значительные антиоксидантные свойства. ^[40]
Хитозан Экстракт листьев крапивы двудомной, полученный из наночастиц оксида меди (CuO) и оксида цинка (ZnO) Упаковка пищевой пленки и срок годности плодов гуавы Низкая антиоксидантная активность и более высокие антимикробные свойства. Снижение содержания влаги, водоудерживающей способности и растворимости.
Нанокомпозитные хитозановые пленки улучшили качество и срок годности гуавы на одну неделю по сравнению с неупакованными фруктами. ^[41]
Пленки из многослойных хитозановых композитов Сульфоэтилцеллюлоза натрия (SEC), альгинат натрия (ALG) и гиалуронат натрия (HA) Потенциальные биомедицинские и пищевые применения Влияние слоя полиэлектролитного комплекса на свойства многослойных композитов уменьшается в ряду CS/SEC > CS/HA > CS/ALG. ^[42]
Водяной пар и кислородный барьер являются значимыми факторами, которые следует учитывать при разработке упаковки для пищевых продуктов, поскольку оба они могут влиять на качество пищевых продуктов и срок их хранения. Оценка паропроницаемости (WVP) пленок на основе полисахаридов дает информацию о диффузии и растворимости молекул воды через полимерную матрицу, и на нее будет влиять ее состав. В связи с этим ВВП высоко- и низкомолекулярных хитозановых пленок исследовали Керчь и Корхов ^[26] . Они обнаружили, что пленки хитозана с высокой молекулярной массой обладают более высокой проницаемостью. Добавление природного фенольного антиоксиданта, протокатеховой кислоты, значительно снизило WVP хитозановых композитных пленок ^[43] . Кроме того, добавление растительного оливкового и кукурузного масел показало значительный эффект снижения WVP за счет снижения гидрофильного содержания пленки ^[34] . Сообщалось о различных механических и барьерных свойствах хитозановых пленок. На эти свойства влияют молекулярная масса хитозана, растворитель, содержание пластификатора, состав пленки и рН, что затрудняет сравнение между ними.
3. Пластификация биоразлагаемых пленок зелеными растворителями
При разработке пленок на биологической основе следует учитывать гидрофильный характер матрицы их натуральных макромолекул, поскольку молекулы воды могут быть проблемой для срока годности продукта, а также для физической стабильности упаковки. Чтобы решить эту проблему, в пленки могут быть включены гидрофобные или менее гидрофильные вещества, изменяющие физические свойства. Эти вещества называются пластификаторами и обычно имеют низкую молекулярную массу. Пластификаторы отвечают за увеличение свободного объема матрицы и молекулярной подвижности аморфных биополимеров, конкурируя между цепями H-связями вдоль полимерных цепей ^[44] ^[45] . Их часто используют для снижения хрупкости за счет уменьшения межцепочечных взаимодействий полимера, помещая себя между молекулами полимера, хотя они химически с ним не связываются ^[17] .
Наиболее часто используемыми пластификаторами являются глицерин, сорбит, полиэтиленгликоли (ПЭГ), липиды и их производные, такие как жирные кислоты, фосфолипиды, лецитин, масла и воски, низкомолекулярные сахара, например, фруктозно-глюкозные сиропы и мед, и другие ^[44] ^[17] ^[23] . Сшивающие агенты и микро-/наноармирующие материалы могут быть включены в пленочную упаковку для достижения превосходных свойств при растяжении, газо- и водонепроницаемости. Улучшение когезионной прочности покрытий может быть достигнуто применением других физических обработок, например, облучением, образованием сшивок ^[44] . В последнее время пластификация пленок может выполняться с использованием растворителей глубокой эвтектики (DES) в качестве устойчивых систем растворителей ^[46] ^[47] ^[48] .
ДЭС получают путем комплексообразования донора водородной связи (ДВС) с четвертичной аммониевой солью (акцептор водородной связи — АБК) с образованием жидкостей с физическими свойствами и свойствами растворителя, аналогичными ионным жидкостям (ИЖ) ^[49] ^{[50 ]} . Ионные жидкости представляют собой жидкие растворители с температурой плавления ниже 100 °C и образуются из систем, состоящих в основном из одного типа дискретных анионов и катионов. Первоначально DES широко использовались для снижения температуры расплавленной соли. В настоящее время они используются для самых разных целей, от смазки стали до синтеза лекарств ^[50] ^[51] .
DES содержат большие асимметричные ионы HBA, которые имеют низкую энергию решетки и, следовательно, низкие температуры плавления, вызванные образованием водородных связей. Широкий спектр смесей веществ может образовывать DES, что было критически рассмотрено Smith et al. ^[50] . Для пластифицирующей пленочной упаковки наиболее распространенными СЭС являются смеси хлорида холина-лимонной кислоты (ChCl-CA), хлорида холина-мочевины (ChCl-мочевина) и хлорида холина-глицерина (ChCl-Gly). Последний использовался в основном для покрытий на основе хитозана ^[46] ^[47] ^[52] . В частности, было обнаружено, что эвтектические смеси ChCl:Gly при молярном соотношении 1:2 эффективно пластифицируют крахмал и смеси крахмал/зеин, а также хитозан и композиты хитозан/микрокристаллическая целлюлоза/куркумин ^[47] ^[48] .
Можно отметить множество преимуществ использования DES, поскольку они намного дешевле, безопаснее и проще в производстве, чем ионные жидкости. Кроме того, ДЭС химически и термически стабильны, негорючи, обладают высокой растворяющей способностью, негорючестью, низкой летучестью, низкой температурой плавления и технологичностью, а также нейтральны к воде, малотоксичны или нетоксичны. Токсичность DES, включая цитотоксичность и фитотоксичность, в значительной степени зависит от тестируемых видов, используемых в смеси, и их реакций, а также от их физико-химических свойств, концентрации и видов противоанионов солей ^[52] . В работе Mbous et al. ^[53] , была проверена токсичность некоторых DES, и они обнаружили, что чистый ChCl демонстрирует более низкие значения цитотоксичности, чем его водные растворы (EC50 30 ≥ ChClaq ≤ 40 мМ), предполагая, что ChCl не диссоциирует после пересечения клеточной мембраны, подразумевая нетоксичный профиль DES на основе ChCl, хотя можно было бы провести дополнительные исследования in vivo или in vitro ^[53] . Поскольку они часто являются биоразлагаемыми, их можно считать экологически чистыми растворителями.

Пленка Матрица	Композитные ингредиенты	Приложения	Основные результаты	Каталожные номера
Хитозан/Зеин	Глицерин, ПЭГ-400 и сорбит	Возможное применение в пищевой промышленности	Проницаемость увеличивается при более высокой концентрации пластификатора. PEG-400 обеспечивает лучшие барьерные свойства.	^[25]
Хитозан	Гель алоэ вера и наночастицы серебра (SNP)	Потенциальные биомедицинские применения	SNP снижают кристалличность пленок. SNP повлияли на структуру и вязкоупругое поведение пленок хитозана.	^[30]
Хитозан	Глицерин	Клубника	Защита фруктов от грибков. Сохранение вкуса, внешнего вида, текстуры и аромата.	^[31]
Хитозан/крахмал из пурпурного батата	Глицерин	Яблочная глазурь	Пленки сохраняли качество яблок в течение четырех недель хранения. Потеря веса яблок с покрытием была менее значительной, чем у яблок без покрытия.	^[32]
Хитозан	Полифенолы яблочной кожуры (АРР)	Потенциальный биокомпозитный материал для упаковки пищевых продуктов	APP значительно увеличивает толщину, плотность, растворимость, непрозрачность и степень набухания пленок. APP снижал влагосодержание, паропроницаемость, прочность на разрыв и удлинение при разрыве пленок.	^[33]
Нанокомпозиты хитозан/органоглина (ОргММТ)	Оливковое масло и кукурузное масло в качестве пластификаторов	Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов	OrgMMT значительно уменьшил удлинение при разрыве всех нефтесодержащих образцов, действуя как концентратор напряжения при деформации. Кукурузное масло было менее эффективным пластификатором, чем оливковое масло.	^[34]
Хитозан/желатин	Экстракт косточек красного винограда и эфирное масло Ziziphora clinopodioides	Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов	Добавление экстракта косточек красного винограда и эфирного масла Z. clinopodioides улучшило общее содержание фенолов, антибактериальную и антиоксидантную активность, толщину и барьерные свойства для водяного пара.	^[35]
Хитозан/кукурузный крахмал	Глицерин в качестве пластификатора	Возможное применение в пищевой/фармацевтической промышленности	Паропроницаемость и влажность пленок увеличивались с увеличением концентрации хитозана.	^[36]
Хитозан гидрохлорид (CHC)	Глицерин в качестве пластификатора и нанокапсулы галлата эпигаллокатехина (EGCG) (NCs)	Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов	Включение нанокапсул в пленки CHC увеличило их прочность на разрыв и процент удлинения при разрыве. Полученные пленки могут препятствовать окислению липидов жирных пищевых продуктов	^[18]
Хитозан	Экстракт прополиса	Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов	Все пленки хитозан/прополис ингибируют бактерии на контактной поверхности под пленкой. Механические свойства, кислородо- и влагобарьерные, антиоксидантные и антимикробные свойства улучшены добавлением в состав пленок экстракта прополиса.	^[37]
Хитозан	Гвоздичное масло (Сизигиум ароматический)	Вареные свиные колбаски	Срок годности вареных свиных колбас увеличился с 14 до 20 дней при использовании пленок из хитозана/гвоздичного масла.	^[38]
Хитозан/желатин	Глицерин в качестве пластификатора	Стейки из говядины	Окисление миоглобина во время розничной продажи было снижено, а процентное содержание дезоксимиоглобина увеличилось с содержанием желатина в пленках.	^[39]
Хитозан	Глицерин, экстракт жмыха аронии	Возможные области применения упаковки для пищевых продуктов	Повышенная паропроницаемость и сниженная кислородопроницаемость за счет добавления экстрактов аронии. Пленки показали значительные антиоксидантные свойства.	^[40]
Хитозан	Экстракт листьев крапивы двудомной, полученный из наночастиц оксида меди (CuO) и оксида цинка (ZnO)	Упаковка пищевой пленки и срок годности плодов гуавы	Низкая антиоксидантная активность и более высокие антимикробные свойства. Снижение содержания влаги, водоудерживающей способности и растворимости. Нанокомпозитные хитозановые пленки улучшили качество и срок годности гуавы на одну неделю по сравнению с неупакованными фруктами.	^[41]
Пленки из многослойных хитозановых композитов	Сульфоэтилцеллюлоза натрия (SEC), альгинат натрия (ALG) и гиалуронат натрия (HA)	Потенциальные биомедицинские и пищевые применения	Влияние слоя полиэлектролитного комплекса на свойства многослойных композитов уменьшается в ряду CS/SEC > CS/HA > CS/ALG.	^[42]

Применение хитозана в пищевой промышленности: Хитозан в молочной промышленности и других пищевых производствах

Хитозановые комплексы для молочной промышленности

INVESTIGATION OF QUANTUM CHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE PORTION OF THE MOLECULE BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVE OF CHITOSAN

ПОЛУЧЕНИЕ ХИТОЗАНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ НА ОСНОВЕ APIS MELLIFERA

Взаимодействие хитозана с анионным ПАВ природного происхождения в водных средах

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Приморские ученые получили правительственную премию за хитозан

Ученая ДВО РАН Светлана Братская в составе коллектива авторов получила Премию Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

Издательство «Пищевая промышленность» — Пищевая промышленность №4/2019

Применение хитозана для улучшения качества и срока хранения пищевых продуктов: обзор

принадлежность

Авторы

принадлежность

Абстрактный

Похожие статьи

Цитируется

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Хитозан для защиты пищевых продуктов

Реферат

Ключевые слова

2. Антимикробная активность

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

3. Заключение и результаты

Ссылки

Разделы

Хитозан и пищевая промышленность

Консервирование пищевых продуктов

Пищевая упаковка

Производство напитков

Нутрицевтики

Корма для животных

Журнал биомедицинских наук открытого доступа

Добро пожаловать в журнал Biomedical Journal — ( ISSN: 2690 — 487X )

О нашем журнале

Наши последние статьи

Заболеваемость, связанная с инфекционными заболеваниями у детей до 5 лет в отдельных государственных и частных больницах Пешавара

Преимущества автора

Открытый доступ

Процесс проверки

Индексирование

DOI

Служба поддержки клиентов

Опыт работы с нами

Leave a Reply Cancel Reply