2 Сферы применение хитозана

Сферы применение хитозана

Многие называют хитозан веществом 21 века и это не случайно. Хитозан широко известный продукт. Хитин и хитозан, природные полимеры, получаемые из панциря промысловых ракообразных и других источников, обладают множеством полезных свойств, что делает их применимыми, а в ряде случаев, незаменимыми, в промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Исследованиями хитозана занимаются в 15 странах,

02.05.12

Многие называют хитозан веществом 21 века и это не случайно. Хитозан широко известный продукт. Хитин и хитозан, природные полимеры, получаемые из панциря промысловых ракообразных и других источников, обладают множеством полезных свойств, что делает их применимыми, а в ряде случаев, незаменимыми, в промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Исследованиями хитозана занимаются в 15 странах, и в настоящее время известно более 70 направлений практического применения Хитина/хитозана и их модификаций, наиболее важными из которых признаны биотехнология и экология, пищевая промышленность, медицина, косметика, сельское хозяйство и ветеринария.

По своей природе Хитин является одним из трёх наиболее часто встречающихся полисахаридов, кроме целлюлозы и крахмала. Он занимает второе после целлюлозы место как наиболее обильное органическое соединение на земле. Целлюлоза и крахмал являются основными углеводородами, которые используются растениями в качестве источника питания и для построения клеточных стенок. Кроме того, они нашли широкое при­менение в промышленности. Исследователи и предприниматели видят такой же потенциал для хитина. С химической точки зрения целлюлоза, крахмал и хитин являются полисахаридами – полимерами или крупными молекулами, состоящими из молекул сахара меньшего размера, нанизанными вместе, как жемчужины на нитку.

Хитин может перерабатываться на многие производные (дериваты), наиболее легко доступным является хитозан. который образуется при нагреве хитина с химическим раствором. Хитозан имеет некоторые преимущества по сравнению с хитином, так как он растворим в воде. Исследователи также сконцентрировали внимание на поприще корма и питания, включая съедобные пленки и покрытия, которые сохраняют качество и струк­туру пищевых продуктов. Биологически разлагаемые и противогрибковые свойства хитина являются дополнительным преимуществом для экологического и сельскохозяйственного применения.

Д-р Сэм Хадсон. младший профессор химии полимеров в Государственном Университете Северной Каролины (NC) в Академическом центре, занимающемся глобальными исследованиями хитина, заявил, что исследователи "стоят на пороге прекрасного нового мира". Такого же бесконечного, как и количество продуктов, которые можно получить из хитина и его производных.

Многие страны уже используют хитин и хитозан в широком множес­тве продуктов, однако, из этих соединений можно изготовить целый ряд возможных материалов. В Японии хитозан был впервые исполь­зован для очистки сточных вод из-за его металлосвязующих свойств, но на сегодняшний день хитин и хитозан находятся повсюду от антибиотиков и хирургических швов до диетических добавок, пищевых продуктов и косметики. Вот также можно найти в корме для до­машних животных и использовать для изготовления ткани для нижнего белья и носков. В США хитин и хитозан используются при обработке семян, при обогащении корма для животных и очистке воды. А также в продуктах для ухода за волосами и в диетических добавках. В то время как синтетические соединения теряют свою привлекательность, натуральные вещества, такие, как хитин и хитозан привлекают все более пристальное внимания.

Относительно недавно хитозан стал применяться для изготовления пищевых плёнок. Плёнки из хитозана были разработаны для целей предотвращения отсыревания, уменьшения образования бактерий и увеличения срока годности при хранении скоропортящихся продуктов, таких как свежие фрукты и овощи. В одном из научных исследований было доказано, что при покрытии свежей клубники хитозановой пленкой срок хранении ягод увеличился с одного до пяти и более дней. Огурцы, дыни и прочие фрукты, восприимчивые к плесени, также можно сохранить с помощью покрытия такой плёнкой из хитозана. В Западном Региональном Научно-исследовательском Центре Министерства сельского хозяйства США (USDA) в Олбани (Калифорния) яблоки, покрытые хитозановой пленкой и помещённые в холодное хранилище, оставались свежими более шести месяцев, поскольку покрытие препятствовало окислению и потемнению яблок.

Исследователи из Аргентины использовали съедобные плёнки для сохранения прошедшего предварительную кулинарную обработку теста и увеличения его срока годности при хранении. В Университете Айдахо, исследователи совместили картофельный крахмал с хитозаном для получения пищевых плёнок, которые могут бороться с отравляющими продукты питания микробами. И хитозан, и картофельный крахмал могут отдельно вводиться в плёнки для упаковки продуктов питания.

А теперь о других применениях пленок. В Научно-исследовательском центре Вооружённых Сил США Антик в Массачусетсе был проведен эксперимент с хитозаном в качестве возможной биоразлагаемой упаковочной обёртки для MRE (готовых блюд) – полевой пищи для солдат. Западный Региональный Научно-исследовательский Центр Министерства сельского хозяйства США (USDA) также провёл эксперимент со съедобными плёнками для заворачивания хлеба, заготовок пиццы, конусных вафельных стаканчиков для мороженого для того, чтобы предохранить их от влаги. Обёртки на основе хитозана можно использовать для отделения в пицце теста от соуса. Тогда, согласно исследованиям, пиццу можно заморозить на многие месяцы, и она будет оставаться свежей на вкус.

Хитозан используется также в качестве консерванта для сохранения запаха и вкуса. Исследователи в Южном Региональном Научно-исследовательском Центре Министерства сельского хозяйства США (USDA) в Нью-Орлеане использовали производные хитозана в качестве консерванта для сохранения свежего вкуса говядины. Цель исследования заключалась в том, чтобы найти водорастворимый компонент, который был бы совместим с мышечным белком мяса и уменьшал бы порчу. Производное. N-карбоксиметилхитозан предотвращает порчу мяса, связывая атомы железа и предотвращая их реакции с кислородом, который и вызывает ряд уничтожающих аромат реакций.

Значение этих исследований важно, так как согласно исследованию, опубликованному в книге Food Science and Human Nutrition 1992 года, на многие прошедшие предварительную кулинарную обработку (бланшированные) мясные продукты, такие, как мороженые закуски, продукты для учреждений и продукты для системы быстрого питания (fast food) влияют привкусы, которые возникают в процессе хранения. Несмотря на то, что исследование проводилось только на говядине, исследователи считают, что результаты применимы ко многим другим видам мяса, а также к морским и молочным продуктам.

Хитозан способен интенсифицировать вкус и запах продуктов. В течение многих тысячелетий для придания мясного вкуса продуктам питания использовались грибы, источник хитина. В настоящее время в качестве средства для придания мясного вкуса подвергшимся обработке пищевым продуктам исследователи рассматривают микрокристаллический хитин. Когда микрокристаллический хитин нагревается до обычных температур кулинарной обработки, он образует вещества, формирующие вкус поджаренной пищи и аромат многих пищевых продуктов.

Д-р Том Уоткинс. директор лаборатории в Фонде Исследований сердца К. И. Джордана в Монткпере (штат Нью-Джерси) и эксперт в области диетологии заявляет, что хитин, в сыром или поджаренном виде был бы идеальным интенсификатором вкуса и запаха. Он считает, что хитиновые материалы найдут широкие применения в продуктах питания, особенно в полуфабрикатах или готовых продуктах, требующих минимальной обработки перед употреблением, с низким содержанием жиров. "Хитин и его производные могут в ближайшее время стать важными вкусовыми составляющими в готовых и деликатесных пищевых продуктах и ароматизаторах, особенно в вегетарианских блюдах," – добавляет он.

Хитин и хитозан нашли свое применение и во множестве других сфер. Хитин используется при дезодорировании нижнего белья, в котором он, по-видимому, ограничивает рост вызывающих запах бактерий и вызывающих сыпь грибков. Метод смешивания хитозана с полинозиком – волокном, изготовленным из древесной массы, был разработан и нашёл широкое рименение в Японии. Это волокно затем переплетают с хлопчатобумажными волокнами для последующего изготовления предметов нижнего белья.

Исследователи в Текстильном Колледже Государственного Университета Северной Каролины разработали метод формирования бумаги, используя хитозан. Новый процесс может привести к новаторским применениям, таким, как повязки для ран, фильтры для очистки воды и воздуха и биологически разлагаемая упаковка для пищевых или сельскохозяйственных продуктов. Бумажные продукты из хитозана будут иметь важные экологические преимущества, поскольку отпадёт потребность в химикатах, используемых при традиционной переработке бумаги. Исследователи в Государственном Университете Северной Каролины заявляют, что хитозан имеет такой химический состав, что в ближайшее время сможет заменить хлопок и полиэфир. Этот новый "супер" или "турбо" хлопок обладает способностью адаптироваться при окрашивании, легко используется для обработки антипиренов и может быть легко обработан для получения гидрофобного вещества. "Хитозан находится там, где древесная масса находилась 60-70 лет назад, когда развивалась химия преобразования древесины в древесные волокна", – заявляет Сэм Хадсон из Государственного Университета Северной Каролины..– "Он более универсален, чем целлюлоза и находит применения в форме волокон или плёнок".

Нынешние и потенциальные сферы применения хитина и его производных в таких областях, как биомедицина, питание, пищевая промышленность, фармакология, микробиология, сельское хозяйство и косметика чрезвычайно широки. Было опубликовано около 1000 научно-исследовательских статей по хитину и его производным. Только в США было выдано около 200 патентов, не считая тех, которые были выданы в других странах по всему миру. Учёные из десятков стран мира, включая США и Россию, собираются каждые три года для того, чтобы представить новейшие исследования в области хитина и его производных.

Многие считают, что эти натуральные соединения способны произвести революцию, особенно в биомедицинской, диетологической и пищевой отраслях. "Хитин и хитозан являются идеальными биоматериалами, которые много обещают в будущем," – отмечает Джозеф Николе из Prodex. "Учёные всего мира проявляют повышенный интерес к ним, а промышленность постепенно начинает признавать их возможности. Они могли стать очень важными биоматериалами в ближайшем десятилетии. Пришло время для того, чтобы эти натуральные полимеры заняли подобающее им место".