Большой потенциал мирового рынка хитина и хитозана

В раковинах моллюсков содержится два важных биополимера – хитин и хитозан. Хитин является самой важной составляющей экзоскелета беспозвоночных, особенно креветок, крабов, кальмаров и раков-богомолов. С точки зрения биомассы хитина в природе, он уступает только клетчатке. В настоящее время хитин и хитозан находят широкое применение в коммерческих целях. Хитин – это макромолекулярный линейный полимер ангидро- N-ацетилглюкозамина, соединенный бета-гликозидными связями как в клетчатке. Хитин не растворяется в воде и большинстве органических растворителей. Хитозан – это дезацетилированный хитин.

Панцирь креветки

На сегодняшний день панцирь креветки является самым дешевым и распространенным в природе из существующих биологических отходов, подходящих для коммерческого производства хитина и хитозана. В результате промышленной переработки креветок в среднем 40 – 45% от общего производства составляют отходы, полученные от лущения и потрошения креветок.

Если же не утилизировать эти отходы, то они не только будут засорять производственные помещения и территорию завода, распространяя запахи разложения, но и будут загрязнять природу.

Производство хитина

В раковинах ракообразных содержится большое количество минералов, особенно кальция, жиров и белков.

Хитин получают последовательной обработкой панциря растворами 3% щелочи (депротеинизация), кислоты (деминерализация). Депротеинизация происходит в результате реакции в сосудах, происходящей при нагревании до температуры 60 – 70º С в течении 30 минут. Далее происходит деминерализация соляной кислотой в течение часа при комнатной температуре. Все минералы превращаются в хлориды, а осадок вымывается без примесей кислоты. Хитинсодержащий осадок промывают водой, сушат и перемалывают в порошок.

Производство хитозана

Хитозан получают обработкой хитина 40% раствором гидроксида натрия при температуре 90 - 95º С в течение 1,5 – 2 часа. Обработка может повторяться 2-3 раза для получения высокой степени дезацетилирования. Степень дезацетилирования измеряется растворимостью хитина в сосуде с 1% уксусной кислотой.

Когда достигается 100% растворимость, реакцию останавливают, щелочь выпаривают, хитозансодержащий осадок промывают водой, сушат и перемалывают в порошок.

Необходимо отметить, что для различных отраслей промышленности используется хитозан разного типа. Так, для промышленной флокуляции необходим хитозан высокой вязкости, в медицине используют хитозан низкой вязкости, в косметологии применяют водорастворимый хитозан.

Глюкозамин гидрохлорид

В результате гидролиза хитина получают химикат, который широко используется в фармацевтике и химической промышленности – глюкозамин гидрохлорид.

Технология получения глюкозамина основана на полном кислотном гидролизе природного полисахарида хитина в концентрированной соляной кислоте при температуре кипения реакционной смеси. Этот химикат в настоящее время пользуется большим спросом и поэтому очень дорог. Особенно высок спрос на глюкозамин гидрохлорид в фармацевтике, где его используют для медленного высвобождения лекарственных средств.

Промышленное использование

Сельское хозяйство: хитозан используется в качестве регулятора патогенных микроорганизмов, в качестве семенной оболочки, для предотвращения созревания фруктов, в качестве противогрибкового, противовирусного средства, для борьбы с нематодами, для медленного высвобождения пестицидов, удобрений и т.д.

Научные исследования: хитозан используется в качестве носителя катализатора в хроматографии (физико-химический метод разделения и анализа смесей) в процессах хелатообразования (образование комплексных соединений металлов), в качестве биомембраны, адсорбционного иммобилизатора ферментов, в сверхтопкой фильтрации, в системах обратного осмоса, в процессах флокуляции, преципитации (выпадение осадка).

Пищевая промышленность: хитозан используется в качестве эмульгатора, для понижения кислотности кофе, для очищения вин и других напитков от примесей, в качестве субстрата в производстве вкусовых добавок, в качестве стабилизатора при переработке продукции и т.д.

Косметология: хитозан используется также при изготовлении увлажняющих средств для кожи, средств по уходу за волосами (шампуней, лака и гелей) в качестве ранозаживляющего средства.

Биотехнологии: хитозан используют при производстве лекарств, кроме этого, в качестве иммобилизатора и стабилизатора ферментов и клеток. Хитозан используют как матрицу для клеточных культур, выборочного восстановления генетически однородных белков и микрокапсуляции.

Медицина: хитозан применяется в качестве ранозаживляющего средства, при лечении язв, ожогов, используется для изготовления твердых и мягких контактных линз, хирургических нитей, искусственной кожи (используемой при лечении ожогов). Хитозан усиливает процессы регенерации тканей, обладает противоопухолевыми, бактериостатическими свойствами и т.д.

Диетология: хитозан является природным пищевым волокном, которое всасывает насыщенные жиры и не дает им всасываться в кишечник. Существует целая серия препаратов на основе хитозана, которые способствуют похудению.

Текстильная и бумажная промышленность: хитозан используют для понижения плотности серебра, в качестве фиксатора, материала для защитной грунтовки, в качестве водоотталкивающего средства, шлихтующего агента, загустителя и т.д.

Промышленная флокуляция: хитозан используют для очистки воды, он обладает дубильными свойствами, выводит токсические металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк и т.д.). Также хитозан используется в металлургии при разделении руд.

Таким образом, раковины креветок превращаются из отходов производства в ценный продукт, могут широко использоваться и приносить огромную пользу.

Приблизительный компонентный состав отходов креветок

Содержание белка и хитина в панцирях креветок