Хітозан та його застосування.

ХІТОЗАН І ХІТИН: ДЖЕРЕЛА, ОТРИМАННЯ , ЗАСТОСУВАННЯ Національний технічний університет «ХПІ», р. Харків   В останні роки все більшу популярність набувають відновлювані природні ресурси, серед яких особливе місце займає хітин, другий за поширеністю в природі полімер після целюлози, і його похідний хитозин. Субстанція хітозан входить до складу багатьох суплементов, з позитивним ефектом на зниження рівня холестерину і зміцнення імунної системи. Хітозан і його похідні знаходять також широке застосування в медицині, косметиці, в хімічній і харчовій промисловості. Хітозан – природний продукт, створений на основі хітинових оболонок ракоподібних, що є багатим джерелом природних поживних речовин. За своїм хімічним складом хітозан є полісахаридом – речовиною, побудованим з близько 5 тисяч одиниць глюкозаміна і ацетилглюкозаміну. На відміну від більшості полісахаридів, які володіють сумарним нейтральним або негативним зарядом, хітозан має позитивний заряд. Речовина хітозан виділяється внаслідок деацетилирования хітину. А сам хітин, це з'єднання, що отримується при метаболізмі вуглеводів у деяких безхребетних і ракоподібних, а також павукоподібних і комах, і знаходиться в їх зовнішньому скелеті (раковинах) або панцыре. Іноді хітин становить до 85% ваги панцира деяких різновидів десятиногих ракоподібних. Тому відходи виробництв, переробних мідій, крабів, креветок та ін, є об'єктом інтересів хімічної, фармацевтичної та косметичної галузей. Важливим природним джерелом хітину служать також зоопланктон, який виробляє тонни хітину в рік, і членистоногі, чиї панцирі на 30-50% складені з хітину. В організмі хребетних хітин виділяється в стінках кишечника, внутрішній скелет, трахеї і сухожиллях. Рослинним джерелом хітину служать клітинні стінки болшинства грибів і деякі водорасли. Як раз в лужно-стійкою фракціїї деяких вищих грибів була відкрита молекула хітину в 1811 р. французьким хіміком і фармацевтом Анрі Браконо. Вчений назвав ізольоване їм речовина фунгин (лат. fungus – гриб). В подальшому було встановлено, що таке ж речовина міститься у великих кількостях і в інших організмах. 12 років потому, в 1823 р. інший французький учений Огюст Одие, продовжує дослідження фунгина, названого їм хітином (грец. χιτών (хітон) – одяг, оболонка, шкіра). Хітин був виявлений навіть у трилобитах, праисторических членистоногих, зниклих з лиця землі близько 250 млн. років тому. Подальші дослідження показують, що хітин – азотовмісний лінійний полімер, який представляє собою тваринний аналог клітковини і має з нею дуже схожий склад і будова і виконуючий подібні структурно-опорні функції в організмах. Кількість хітину, яке щорічно синтезується в природі, оцінюється на сотні мільярдів тонн. Його перспективність була виявлена завдяки чудовому відкриття ще одного французького вченого – професора Шарля Руже, який в 1859 р., при нагріванні хітину з концентрованим їдким калієм, отримав продукт, що відрізняється рядом цікавих властивостей. У 1894 р. ця речовина отримала назву хітозан, дане йому німецьким фізиком Феліксом Хопі-Зейлером. Склад і будова хітину і хітозану були встановлені у кінці 30-их років ХХ століття швейцарським хіміком Альбертом Хофманом. З практичної точки зору хітозан і хітин є однорідними поняттями. Прийнято позначати речовина як хітин, якщо воно деацетилировано на 5% і як хітозан –при вмісті азоту вище 7%. Аминовая група у складі хітозану змінює його коагулюють, диспергуючі і хелатні властивості. Основною сировиною для виробництва хітозану служать відходи промислової переробки різних видів ракоподібних, насамперед креветок, крабів і лангусти. Їх панцирі і оболонки – найбагатше джерело хітину і хітозану. Зусилля спрямовані, однак, до пошуку більш дешевих альтернативних рішень, в основному, на використання спеціально відібраних високоврожайних сортів грибів. Технологія переробки панцырей ракоподібних, містять в середньому 25% хітину, дуже трудомістка. Добре знайому твердість хітинових структур ракоподібних обумовлює хітин-карбонатний комплекс, який утворюється в результаті відкладення хітину на матриці з карбонату кальцію. У своєму внутрішньому шарі цей комплекс містить і різні білкові речовини, які забезпечують зв'язок з будовою соотствующего організму. Основні етапи у виробництві хітину включають послідовну обробку подрібненого сировини мінеральною кислотою, їдким натром, водою, відбілювачами – для видалення барвних пігментів, спиртом і ефіром – для видалення жирів. Річне світове виробництво хітину оцінюється у 2-3 тисячі тонн, 70% яких йдуть на отримання хітозану. В залежності від його чистоти, якості і призначення ціна хітозану варіюється в досить широких межах – від 30 до 30 000 доларів за кілограм. Світовим лідером виробництва і застосування хітозану є Японія. В області харчової промисловості найважливіші властивості хітозану – його антимікробну дію і абсолютна нешкідливість. Завдяки цим якостям хітозан є виключно відповідним сырем для виробництва так званих інтелігентних упаковок нового покоління, що перевершують традиційні скляні і пластмасові. Аттрактивность інтелігентних упаковок в тому, що їх можна з'їсти разом з містяться в них продуктом. Прикметною властивістю хітозану, пов'язаним з наявністю аміногрупи в його будові, є його схильність у кислому середовищі здобувати позитивний заряд, чим обумовлена його здатність зв'язувати ліпіди (жири), причому в 15 разів більше власної маси. Завдяки цьому своїй властивості хітозан висунувся в самі почесні ряди коштів для скидання зайвої ваги. Методи органічного синтезу дозволили на базі хітозану створити ряд цінних матеріалів, що знайшли застосування в сучасній медицині хірургічні нитки, біосумісні та биодеградируемые фільмами з бактерицидним і регенеративним дією. Вони використовуються при лікуванні ран і важких опіків, препаратів для стимулювання кишкового трафіку, для скорочення рівня сечової кислоти і т. д. Наукові дослідження доводять, що хітозан знижує рівень "поганого" (LDL) холестерину і підвищує рівень "хорошого" (HDL). Така дія хітозану пояснюється його способностю зв'язуватися з жовчною кислотою, за допомогою якої відбувається засвоєння холестерину. В результаті і вона, і виводяться з організму холестерин. Таким чином, внаслідок зниження холестерину і негативного впливу хлориду натрію, зменшується ризик розвитку атеросклерозу і регулюється кров'яний тиск. Наявністю аміногруп в будові хітозану обумовлено і інше його важлива властивість – здатність з'єднуватися, у вигляді так званих хелатів, з іонами важких металів. Цей факт в поєднанні з вираженими адсорбційними та коагулационными властивості хітозану, робить його винятково цінним матеріалом для очищення стічних вод. Похідні хітозану знаходять важливе застосування в косметиці у виробництві препаратів для омолодження шкіри і видалення зморшок, гелеобразних засобів догляду за шкірою, волоссям і порожниною рота. Для косметичної індустрії цінні такі властивості хітозану та його похідних, як відсутність токсичності, водоутримувальна здатність, ефективність взаємодії з шкірою, катіонний характер, антиоксидантность. Хітозан використовують в якості більш дешевого і доступного замінника гіалуронової кислоти. Цей полімер виявляється ідеальним емульгатором, зволожувачів, антистатичним і плівкотвірних компонентом косметичних засобів. Ряд препаратів для догляду за волоссям – шампуні, гелі, лаки, бальзами – містять хітозан або його похідні, які сприяють утворенню тонкої захисної плівки на волоссі. У наші дні інтерес до хитозану величезний, з-за неосяжних можливостей для отримання шляхом органічного синтезу виключно широкого спектру продуктів, здатних відповісти на виклики майбутнього.