2.7. Хитозан и его значение
Хитин (поли - N - ацетил - Б-глюкозамин) является широко распространенным в природе биополимером; по физико-химическим свойствам он сходен с целлюлозой, однако наличие в молекуле хитина ацетамидных групп придает этому аминополисахариду особые и очень ценные свойства (Я.А.МиггагеШ 1994; Б^Таш е1:.а1., 1998). Он
встречается в организмах некоторых животных и растений, преимущественно у ракообразных, насекомых и в грибах (К.В. Шуст, 1998, В.Е.Красавцев, 2001) Микробиологический хитин идентичен животному ( Е.П.Феофилова, 1999)
Среди производных хитина наибольший интерес представляет хитозан - гидрофильный катионный биополимер, получаемый деацетилированием хитина 45-50% раствором гидроксида натрия при повышенной температуре, не токсичный, биодеградируемый, биосовместимый (рис 1).
Для практического применения хитина и хитозана важны такие свойства, как гидрофильность, растворимость, способность к набуханию. Хитин и хитозан способны сорбировать значительное количество воды (две - пять молекулы на одно мономерное звено), которая находится
в
СН20Н
О
ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЕ
>
ХИТОЗАН
СН20Н
О
\
п
п
N
О = с-снз
хитин
Рис 1 .Получение хитозана из хитина
аморфных областях полимеров (Коваль Т.Ф.,1992 ). Природный хитозан имеет молекулярную массу 200 кДа и выше и ограниченно растворяется в растворах кислот. Хитозан характеризуется высоким содержанием аминогрупп и растворяется в разбавленных неорганических кислотах (соляной, азотной) и органических (муравьиной, уксусной, янтарной, молочной, яблочной), нерастворим в лимонной и винной кислотах (Албулов А.И.,1999). Растворимость хитозана в водных растворах существенно повышается при понижении молекулярной массы. Гидролиз хитозана осуществляется несколькими способами: кислотная или щелочная обработка, воздействие азотистой кислоты, использование газообразного хлора, ферментативный гидролиз (Варламов В.П.,1992, МиггагеШ К.А.А. , 1997; Нута А.У., 2000). Хитозан со степенью деацетилирования 98% хорошо растворяется в воде, хитозан с более низкой степенью деацетилирования 80-85% (молекулярная масса 396 кДа) в водных растворах (рН 7) не растворяется (Ильина А.В.,.1999)
.
В последнее время хитозан находит все более широкое применение в медицине, ветеринарии, биотехнологии, сельском хозяйстве, пищевой и парфюмерно-косметической промышленности.
Пищевая промышленность.
Низкомолекулярный хитозан способен в разведенных органических и минеральных кислотах образовывать бесцветные вязкие растворы. Это свойство положено в основу его использования в пищевой промышленности в качестве структурообразователя. Установлено, что хитозан проявляет свойства эмульгатора и загустителя. Эмульгирующие свойства хитозана проявляются только тогда, когда он находится в растворенном виде. Хитозан, будучи нетоксичным и безвредным, может использоваться в качестве загустителя в производстве диетических, а также таблетированных и капсулированных продуктов. В технологии водного сырья хитозан может служить эмульгатором простых и многокомпонентных эмульсий, загустителем соусов, приправ, паштетов, паст, съедобных колбасных оболочек; компонентом панировочных сред при обжарке рыбы и морепродуктов; пищевым клеем для придания продуктам влажностью от 10 до 80% определенной формы и заданной структуры; гидрофобной добавкой, повышающей водостойкости и прочность гранулированных кормов; связующим веществом при гранулировании рыбной муки (Богданов В .Д.,.1992), для осветления пива, соков, вин (Быков В.П.,.1999) .
Парфюмерно-косметическая промышленность.
Хитозан и его производные (сукцинат хитозана и др.) широко применяются в косметике в качестве гелеобразователя, увлажнителя, пленкообразующего и противовоспалительного средства (АлбуловА.И.Д999). Хитозан и натриевая соль сукцината хитозана используется в составе косметических кремов, шампуней, жидком мыле, гелевых зубных пастах в концентрации 0,5 - 1,5% массы (Албулов А.И.,1999 б.), средств для укладки, завивки, а также лосьонов для волос (Албулов А.И.,1999). В опытах подтверждено, что косметические кремы обладают антиоксидантными свойствами, противовоспалительным и регенерирующим действием. Шампуни и бальзамы, содержащие водорастворимых хитозан, образуют защитную пленку на волосах, предупреждают появление перхоти, дают выраженных кондиционирующий эффект (Албулов А.И.,1999 б.), облегчают расчесывание волос. В парфюмерии хитин и хитозан применяют в качестве стабилизатора аромата духов (Быков В.П.,1999).
Медицина.
Биологические свойства хитина и хитозана обусловлены их природным происхождением. Они био- и гемосовместимы, биодеградируемы до обычных для организма веществ (И - ацетилглюкозамин или глюкозамин). Хитозан обладает бактерицидным, антивирусным, противоопухолевым и антихолестерическим действием, а также гемостатическим и фунгистатическим эффектом. Хитин и хитозан могут быть использованы в виде порошков, гелей или искусственной кожи, полимеры - в чистом виде или в смеси с коллагеном, желатином и другими природными полимерными материалами (Нудьга Л.А.,.1999 ). Производные хитина и хитозана широко используются в хирургии для лечения ран, в том числе ожоговых. Они обеспечивают механическую защиту раны от внешних воздействий, стимулируют процессы регенерации поврежденной ткани. Хитозан используется в хирургии для приготовления шовного материала, в травматологии для фиксации
переломов и репарации небольших дефектов, в офтальмологии для безрубцового заживления ран роговицы и конъюнктивы (Коваль Т.Ф.,1992) , в стоматологии для лечения слизистой оболочки полости рта, парадонтита и кариеса, пломбирования зубов(Нудьга Л.А.,.1999 ).