История хитина и хитозана. Сферы применение хитозана. Хитин в растениях

Хитин — википедия фото

Хитин (C8h23NO5)n (фр. chitine, от др.-греч. χιτών: хитон — одежда, кожа, оболочка) — природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов. Химическое название: поли-N-ацетил-D-глюкозо-2-амин, полимер из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-(1→4)-гликозидными связями.

Основной компонент экзоскелета (кутикулы) членистоногих и ряда других беспозвоночных, входит в состав клеточной стенки грибов.

История

Распространение в природе

Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов — каждый год на Земле в живых организмах образуется и разлагается около 10 миллиардов тонн хитина.

Во всех организмах, вырабатывающих и использующих хитин, он находится не в чистом виде, а в комплексе с другими полисахаридами, и очень часто ассоциирован с белками. Несмотря на то, что хитин является веществом, очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе, в организмах, образующих целлюлозу (растения, некоторые бактерии) хитин найти не удалось.

Физические свойства

Химия хитина

В естественном виде хитины разных организмов несколько отличаются друг от друга по составу и свойствам. Молекулярная масса хитина достигает 260 000.

При нагревании с концентрированными растворами минеральных кислот (соляной или серной) происходит гидролиз, в результате образуются мономеры N-Ацетилглюкозамина.

При длительном нагревании хитина с концентрированными растворами щелочей происходит N-деацетилирование и образуется хитозан.

Ферменты, расщепляющие β(1→4)-гликозидную связь в молекуле хитина, называются хитиназами.

Биосинтез

Синтез молекулы хитина происходит в хитосомах, где с помощью одного фермента гликозилтрансферазы известной, как хитинсинтетаза (КФ 2.4.1.16) осуществляется перенос остатков N-ацетил-D-глюкозамина из уридиндифосфат-N-ацетил-D-глюкозамина (UDPGlcNAc) на растущую полимерную цепь.

Практическое использование

Одно из производных хитина, получаемое из него промышленным способом — хитозан. Сырьём для его получения служат панцири ракообразных (криль, камчатский краб), а также продукты микробиологического синтеза. Проблемами производства продукции из хитина и его практического использования занимается Российское хитиновое общество[3].

См. также

Ссылки

1. ↑ Life after death for empty shells: Crustacean fisheries create a mountain of waste shells, made of a strong natural polymer, chitin. Now chemists are helping to put this waste to some surprising uses, Stephen Nicol, New Scientist, Issue 1755, February 09, 1991.
2. ↑ Hofmann hydrolyzed chitin using a crude preparation of the enzyme chitinase, which he obtained from the snail Helix pomatia. See:
   • A. Hofmann (1929) «Über den enzymatischen Abbau des Chitins und Chitosans» (On the enzymatic degradation of chitin and chitosan), Ph.D. thesis, University of Zurich (Zurich, Switzerland).
   • P. Karrer and A. Hofmann (1929) «Polysaccharide XXXIX. Über den enzymatischen Abbau von Chitin and Chitosan I,» Helvetica Chimica Acta, 12 (1) : 616—637.
   • Nathaniel S. Finney and Jay S. Siegel (2008) "In Memorian: Albert Hofmann (1906—2008), " Chimia, 62 (5) : 444—447 ; see page 444. Available on-line at: University of Zurich
3. ↑ [1] Сайт Российского хитинового общества

org-wikipediya.ru

Хитин. Что такое хитин, применение, интересные факты

Хитин является основным структурным веществом клеточных стенок грибов, а также покровов членистоногих. Он обладает хорошими водонепроницаемыми свойствами, а также является отличным структурным компонентом. Человек смог использовать в своих целях хитин. Что такое, и почему он стал так популярен сегодня?

Строение молекулы

Так как это полимер, он состоит из множества отдельных молекул изомеров глюкозы. Эти изомеры называются N-ацетил-β-D-глюкозамин, и благодаря необычной бэта-связи в составе они способны образовывать разветвленные цепи полимера.

Хитин иногда именуется хитозаном. Его основным отличием является то, что он очень похож по строению на известную целлюлозу, которая входит в состав клеточных стенок растений. Если последняя занимает первое место по производству и выделению из тканей растений, то хитин, в свою очередь, идет в этом рейтинге вторым по счету. Это еще раз доказывает популярность вещества в промышленности и косметологии.

В природе

Хитин содержат все представители типа членистоногие. Это вещество находится в верхних слоях экзоскелета насекомых, пауков и ракообразных, что придает покровам водонепроницаемость. Это свойство позволило не бояться наземным существам высыхания и потерю воды через поверхность тела.

Клетки грибов также содержат в своей клеточной стенке хитин. Что такое он может дать организму? Прежде всего прочность всех его клеток, а также избежать потерю влаги из цитоплазмы.

Хитин у растений отсутствует, так как в составе клеточных стенок у них уже содержится другой биополимер – целлюлоза. По этому признаку различают истинные растения и водоросли, а также наличие одного из биополимеров является сравнительной характеристикой разных царств организмов.

Выделение хитина

В промышленных масштабах хитозан выделяют из наружного скелета ракообразных, хотя это и является достаточно дорогостоящим бизнесом. Поэтому методика выделения этого полимера все время модернизируется, и в итоге новые источники природного хитина были найдены.

Так, большая скорость размножения насекомых стала основной причиной, по которой из пчел или комнатных мух добывают хитин. Что такое эти ваши мушки, спросите вы. Однако, если смотреть в промышленных масштабах, производство хитина из насекомых приняло большой оборот, а на выходе получают достаточное количество природного полимера. Так, в России уже развиты некоторые точки по выращиванию пчел с целью добычи хитина.

Не стоит забывать и о грибах, а также некоторых морских водорослях, так как в составе оболочек клеток этих организмов содержится хитин, его выделяют так же, как и целлюлозу у растений. Хотя КПД такого бизнеса оставляет желать лучшего, его нельзя исключать из списка возможных источников хитозана.

Значение хитина для человека

Что такое хитин в биологии? Это не только структурный компонент, предотвращающий потерю воды, но и биополимер, обладающий бактерицидными свойствами. Это дает возможность использовать хитин в производстве бинтов, марли и специальных ванных мочалок.

Хитин хорошо связывается с жирами. Если человек принимает специальные медикаменты, в составе которого находится определенная доля хитозана, жиры в кишечнике связываются с биополимером и выводятся из организма вместе с ним. В итоге количество усваиваемого жира уменьшается, что понижает и количество холестерина в организме. Однако хитин может сыграть и злую шутку с человеком при избыточном применении, он также уменьшает содержание витамина Е и ведет к другим малоприятным последствиям.

Хитозан последнее время добавляют в косметические товары в качестве природного компонента. Такая косметика делает кожу эластичной, ногти здоровыми, а волосы после действия шампуней с хитином в составе становятся блестящими и здоровыми.

Интересные факты

В странах Азии, а также на Западе на многих рынках продают жареных кузнечиков, саранчу и других представителей членистоногих. Энтомофагия стала популярным течением последнее время среди гурманов, благодаря содержанию столь полезного хитина в составе покровов мелких насекомых и ракообразных.

Медиками установлено, что хитин помогает при заживлении ран, благодаря своей высокой совместимости с животной тканью. Это дает возможность использовать биополимер при изготовлении специальных целебных мазей, однако изучение таких свойств хитозана еще продолжается.

Отмечается очень высокая питательная ценность такого биополимера, как хитин. Что такое может дать горсточка маленьких насекомых, которую даже сложно прожевать? Ответ вас поразит: 100 г кузнечиков могут дать организму 20,5 г белка, когда питательная ценность привычной говядины ненамного отличается и составляет 22,5 г. Проблема заключается лишь в том, что собрать 100 граммов мелких кузнечиков намного тяжелее, чем отрезать 100 г мяса рогатого скота.

загрузка...

twofb.ru

Полезные свойства хитина для кожи и волос

Эта статья у меня родилась после того, как я приобрела и испробовала шампунь французской лечебно-косметической лини PHYTO (Phytovolume) с хитином.

Так, что же это за вещество? Конечно, у меня зародилась масса вопросов, на которые я нашла ответ и могу сказать со всей твёрдостью характера, что хитин очень полезен для нашего организма, а также уж очень нужен нашим волосам!

Начнем по-порядку: сначала о хитине как о полисахариде и закончим, о его пользе для волос.

Хитин был открыт очень давно в 1811 году профессором естественной истории Анри Браконно при исследовании состава шампиньонов и получил название «фунгин». В 1823 году хитин был выделен из надкрылий насекомых и назван хитином.

Ежегодно живые организмы вырабатывают несколько миллиардов тонн хитина. В организмах насекомых и ракообразных, клетках грибов хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Крабы, креветки и омары, а также бабочки, божьи коровки и другие насекомые содержат хитин в своих телах.

Хитин может перерабатываться на многие производные, 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. Поэтому если Вы захотите приобрести БАД с хитином смело можно купить хитозан.

Теперь о полезных свойствах хитина для нашего организна:

Согласно исследований хитин обладают рядом преимуществ для здоровья, включая способность к стимулированию роста бифидобактерий,

• хитин эффективен при снижении холестерина в крови
• подавляет раковые клетки
• снижает кровяное давление
• снижает, уровень сахара
• повышает уровень иммунитета, стабилизирует кислотную среду
• улучшает микроциркуляцию тканей, снимает боли в области поясницы и спины
• абсорбирует и выводит из организма вредные вещества, соли тяжелых металлов (свинец, ртуть, кадмий и др.), минеральные удобрения, химические красители, лекарственные средства, радионуклиды и т. д., которые способны накапливаться, годами отравлять организм и быть причиной многих недугов. Можно предположить, что хитин улучшает дренажные свойства (способность к очищению) лимфатической системы, по современным взглядам врачей являющейся основным местом скопления токсических веществ и наиболее трудно поддающейся детоксикации.
• заслуживает отдельного внимания как противоожоговый агент
• улучшает состояние кожи, волос и ногтей

Полезные свойства хитина для кожи и волос:

Взаимодействуя с белками и липидами эпидермиса и образуя связанную с ними пленку, хитин образует прекрасное влагоудерживающее покрытие, которое позволяет коже и волосам свободно дышать. Проникая в кожу, хитин активизирует процессы регенерации и способствует ее омоложению. Также обеспечивает доставку других активных ингредиентов в глубокие слои кожи.

Хитин обладает хорошей проницаемостью, мягким антибактериальным действием, и оптимально подходит для средств по уходу за кожей и волосами.

В шампунях для волос используется способность хитина формировать защитную пленку на поверхности волоса. По сравнению с пленками, образованными большинством синтетических полимеров, хитиновые пленки более стабильны в условиях повышенной влажности. Обработка волос средствами, содержащими хитин, снимает электростатический заряд, придает блеск, улучшает расчесывание.

Применяя средства для волос с хитином наблюдается улучшение структуры волоса, волосы приобретают объем и упругость.

Особенно рекомендуется применять средства с хитином летом при попадании солнечных лучей на волосы.

Сейчас происходит настоящий хитиновый бум. Учёные из десятков стран, включая США и Россию, собираются каждые три года для того, чтобы представить новейшие исследования в области хитина и его производных. В Японии его используют для очистки вод благодаря его сорбирующим свойствам. Многие ученые считают, что эти натуральные соединения способны произвести революцию, особенно в биомедицинской, диетологической ипищевой отраслях.

У российских хитинологов имеется своего рада ноу-хау для получения сырья для производства хитина. Наши ученные за счет широкого развития пчеловодства нашли метод производить хитин и его производные именно при обновлении пчелиных семей, за это изобретение «хитозан из пчел» они получили серебряную медали.

zlatovlaski.ru

Хитин. Что такое хитин, применение, интересные факты

Хитин является основным структурным веществом клеточных стенок грибов, а также покровов членистоногих. Он обладает хорошими водонепроницаемыми свойствами, а также является отличным структурным компонентом. Человек смог использовать в своих целях хитин. Что такое, и почему он стал так популярен сегодня?

Строение молекулы

Так как это полимер, он состоит из множества отдельных молекул изомеров глюкозы. Эти изомеры называются N-ацетил-β-D-глюкозамин, и благодаря необычной бэта-связи в составе они способны образовывать разветвленные цепи полимера.

Хитин иногда именуется хитозаном. Его основным отличием является то, что он очень похож по строению на известную целлюлозу, которая входит в состав клеточных стенок растений. Если последняя занимает первое место по производству и выделению из тканей растений, то хитин, в свою очередь, идет в этом рейтинге вторым по счету. Это еще раз доказывает популярность вещества в промышленности и косметологии.

В природе

Хитин содержат все представители типа членистоногие. Это вещество находится в верхних слоях экзоскелета насекомых, пауков и ракообразных, что придает покровам водонепроницаемость. Это свойство позволило не бояться наземным существам высыхания и потерю воды через поверхность тела.

Клетки грибов также содержат в своей клеточной стенке хитин. Что такое он может дать организму? Прежде всего прочность всех его клеток, а также избежать потерю влаги из цитоплазмы.

Хитин у растений отсутствует, так как в составе клеточных стенок у них уже содержится другой биополимер – целлюлоза. По этому признаку различают истинные растения и водоросли, а также наличие одного из биополимеров является сравнительной характеристикой разных царств организмов.

Выделение хитина

В промышленных масштабах хитозан выделяют из наружного скелета ракообразных, хотя это и является достаточно дорогостоящим бизнесом. Поэтому методика выделения этого полимера все время модернизируется, и в итоге новые источники природного хитина были найдены.

Так, большая скорость размножения насекомых стала основной причиной, по которой из пчел или комнатных мух добывают хитин. Что такое эти ваши мушки, спросите вы. Однако, если смотреть в промышленных масштабах, производство хитина из насекомых приняло большой оборот, а на выходе получают достаточное количество природного полимера. Так, в России уже развиты некоторые точки по выращиванию пчел с целью добычи хитина.

Не стоит забывать и о грибах, а также некоторых морских водорослях, так как в составе оболочек клеток этих организмов содержится хитин, его выделяют так же, как и целлюлозу у растений. Хотя КПД такого бизнеса оставляет желать лучшего, его нельзя исключать из списка возможных источников хитозана.

Значение хитина для человека

Что такое хитин в биологии? Это не только структурный компонент, предотвращающий потерю воды, но и биополимер, обладающий бактерицидными свойствами. Это дает возможность использовать хитин в производстве бинтов, марли и специальных ванных мочалок.

Хитин хорошо связывается с жирами. Если человек принимает специальные медикаменты, в составе которого находится определенная доля хитозана, жиры в кишечнике связываются с биополимером и выводятся из организма вместе с ним. В итоге количество усваиваемого жира уменьшается, что понижает и количество холестерина в организме. Однако хитин может сыграть и злую шутку с человеком при избыточном применении, он также уменьшает содержание витамина Е и ведет к другим малоприятным последствиям.

Хитозан последнее время добавляют в косметические товары в качестве природного компонента. Такая косметика делает кожу эластичной, ногти здоровыми, а волосы после действия шампуней с хитином в составе становятся блестящими и здоровыми.

Интересные факты

В странах Азии, а также на Западе на многих рынках продают жареных кузнечиков, саранчу и других представителей членистоногих. Энтомофагия стала популярным течением последнее время среди гурманов, благодаря содержанию столь полезного хитина в составе покровов мелких насекомых и ракообразных.

Медиками установлено, что хитин помогает при заживлении ран, благодаря своей высокой совместимости с животной тканью. Это дает возможность использовать биополимер при изготовлении специальных целебных мазей, однако изучение таких свойств хитозана еще продолжается.

Отмечается очень высокая питательная ценность такого биополимера, как хитин. Что такое может дать горсточка маленьких насекомых, которую даже сложно прожевать? Ответ вас поразит: 100 г кузнечиков могут дать организму 20,5 г белка, когда питательная ценность привычной говядины ненамного отличается и составляет 22,5 г. Проблема заключается лишь в том, что собрать 100 граммов мелких кузнечиков намного тяжелее, чем отрезать 100 г мяса рогатого скота.

загрузка...

worldfb.ru

Целлюлоза, хитин и хитозан - наиболее распространенные в природе органические вещества, их структура, свойства и применение

Целлюлоза, хитин и хитозан — наиболее распространенные в природе органические вещества, их структура, свойства и применение

Автор: профессор, доктор химических наук, Михаил Иоелович, Израиль. Designer Energy Ltd, Rehovot

Согласно статистическим данным, самым распространенным органическим веществом на Земле является целлюлоза или клетчатка, количество которой составляет приблизительно 1 триллион тонн. Кроме того, вследствие биосинтеза масса целлюлозы в природе ежегодно возрастает на 100 миллиардов тонн, но почти столько же теряется в результате биоразложения. Целлюлоза присутствует во всех наземных растениях и водорослей, входит в состав панцирей ряда морских животных, а также синтезируется некоторыми видами бактерий. Содержание этого полисахарида в различных видах растений составляет: в стеблях травяных растений 30-40%, в древесине 42-50%, в лубяных растениях 60-75%, в хлопковых волокнах 90-92%. Некоторые виды бактерий, например, Acetobacter, синтезируют паутину, состоящую из чистой целлюлозы.

Основным промышленным источником целлюлозы является древесина, и в меньшей степени — биомасса других растений (например, солома злаковых культур или багассы сахарного тростника) и хлопчатник. Для извлечения целлюлозы из древесины или биомассы других растений измельченное сырье варят в котлах под давлением в присутствии щелочи с добавкой сульфида натрия (сульфатный или Крафт-процесс). Используют также сернистую кислоту и ее соли (сульфитный процесс). При этом нецеллюлозные компоненты растворяются, а волокна целлюлозы отделяют фильтрованием, и после промывки формуют из них влажные листы и сушат. Если требуется целлюлоза высокой химической чистоты, то целлюлозу после варки подвергают многоступенчатой отбелке, включающей процессы хлорирования, щелочной экстракции, обработку гипохлоритом, двуокисью хлора и заключительное дехлорирование. В ряде производств ограничиваются тремя-четырьмя ступенями отбелки. Отбеленная целлюлоза характеризуется высокой степенью белизны и низким содержанием посторонних примесей. Ввиду токсичности хлора и хлорсодержащих окислителей для человека и окружающей среды в настоящее время разрабатываются альтернативные методы отбелки целлюлозы химикатами, не содержащими хлора, такими как кислород, перекись водорода, озон и ряд других, а также биологическая отбелка.

Годовой объем промышленного производства древесной целлюлозы в мире составляет ок. 200 миллионов тонн. На некоторых заводах в промышленно-развитых странах объем производства целлюлозы доходит до 1 миллиона тонн в год. С целью сокращения вырубки лесов, наносящей вред природе и одновременно для удовлетворения потребностей заводов ЦБП в необходимом количестве древесного сырья, многие предприятия организуют выращивание плантаций быстрорастущих пород деревьев, специально предназначенных для производства древесной целлюлозы. Наряду с производством новых партий целлюлозы, широкое распространение получает повторное использование переработанных отходов целлюлозы, которое в некоторых Европейских странах превышает 50%. Древесная целлюлоза используется для изготовления разнообразных и часто незаменимых веществ и материалов, таких как текстиль, искусственные волокна и пленки, бумага, картон, фильтры, мембраны, пластмассы, бездымный порох, взрывчатые вещества, лекарства, клеи, загустители, наполнители, микрокристаллическая целлюлоза, а в последнее время и наноцеллюлоза.

Объемы производства хлопковой целлюлозы значительно меньше и составляют 20-25 миллион тонн в год. Основная часть волокон хлопка идет в текстильную промышленность, и лишь небольшие объемы хлопка — несколько миллион тонн, в основном короткие волокна и отходы хлопкоочистительной промышленности, используются для производства микрокристаллической или нано-целлюлозы, эфиров целлюлозы и специальных сортов бумаги.

На втором месте по распространенности в природе после целлюлозы находится хитин, содержание которого в природе достигает 100 миллиардов тонн. Этот азотосодержащий полисахарид может рассматриваться как производное целлюлозы, в ангидроглюкозном звене (АГЗ) которой одна гидрокильная группа при втором атоме углерода заменена на ацетиламино группу. Хитин находится в тканях некоторых морских животных (панцирях крабов, креветок и др.), членистоногих, ракообразных, насекомых, грибов и некоторых микроорганизмов, и выполняет в них функцию скелета, подобно функции целлюлозы в растениях. Хитин выделяют из исходного сырья, например панцирей крабов, путем кислотной обработки для растворения солей кальция и последующей щелочной обработки для удаления протеинов. Для обесцвечивания конечного продукта используют гипохлоритную или перекисную отбелку. Выделенный хитин используют в основном для производства еще одного важного азотосодержащего полисахарида — хитозана (или 2-аминоцеллюлозы), имеющего широкое биомедицинское применение, а также для получения глюкозамина — лекарственного вещества для лечения артритов.

Учитывая большое практическое значение целлюлозы, хитина и хитозана для современной цивилизации, целесообразно кратко рассмотреть структуру и свойства этих биополимеров. Прежде всего целесообразно рассмотреть как меняется структура и свойства биополимера при замене гидроксильной группы в АГЗ целлюллозы на амино группу хитозана или ацетиламину группу хитина. Известно, что первичными элементами надмолекулярной структуры биополимеров — как целлюлозы, так и азотосодержащих полисахаридов (хитина и хитозана), являются тонкие нанофибриллы длиной несколько микронов. В свою очередь нано-фибриллы состоят из палочко-образных нанокристаллитов (сr) длиной 50-200 нм, расположенных вдоль нанофибриллы и разделенных аморфными (am) прослойками (Рис. 1).Рис. 1. Фрагмент нанофибриллы биополимера

Степень кристалличности (т.е. массовая доля кристаллитов в образце) зависит от происхождения и способа выделения биополимера (Табл.1)

Таблица 1. Степень кристалличности (Х) и поперечные размеры кристаллитов (D) биополимеров

Кристаллиты бактериальной целлюлозы и целлюлозы водорослей имеют преимущественно триклинную кристаллическую структуру — CIα, в то время как кристаллиты природной целлюлозы растений и туницина имеют моноклинную кристаллическую структуру CIβ (Табл. 2).

Таблица 2. Параметры элементарных кристаллических ячеек целлюлоз CIα и CIβ

Кристаллиты хитина могут иметь орторомбическую α-структуру (например, хитин крабов) или моноклинную β-структуру (например, хитин кальмаров). Кристаллиты хитозана, выделенного из α-хитина, имеют также орторомбическую α-структуру но с другими параметрами кристаллической ячейки (Табл. 3).

Таблица 3. Параметры элементарных кристаллических ячеек α-хитозана (ХЗα ), α-хитина (ХТα ) и β-хитина  (ХТβ)

Методом рентгеноструктурного анализа были определены основные межплоскостные расстояния в кристаллитах изученных биополимеров. Эти исследования показали, что при замене небольшой гидроксильной группы целлюлозы, имеющей ван-дер-ваальсовый объем w = 0.010 нм3, на амино группу хитозана (w=0.012 нм3) и объемную ацетиламино группу хитина (w=0.052 нм3) наблюдается закономерное увеличение межплоскостных расстояний (d) и удельного объема (Vc) кристаллитов, в то время как удельная масса кристаллитов (ρc) при этом уменьшается (Табл. 4).

Таблица 4. Основные межплоскостные расстояния в кристаллитах и плотность их упаковки для различных биополимеров

Снижение плотности упаковки кристаллитов в ряду целлюлоза → хитозан → хитин вызывает соответсвующее уменьшение аксиального модуля Юнга кристаллитов с 150 ГПа (для кристаллитов целлюлозы) до 65 ГПа (для кристаллитов хитозана) и 41 ГПа (для кристаллитов хитина). Кроме того, ослабление системы Н-связей в аморфных областях при замене ОН-группы в ангидроглюкозных звеньях на более объемные азото-содержащие группы способствует понижению первичной температуры стеклования биополимера.Исследование термодинамических свойств биополимеров показало, что экзотермическое значение энтальпии сгорания (ΔcHo) возрастает при переходе от целлюлозы к хитозану и хитину (Табл. 5). Это связано с тем, что целлюлоза содержит меньше атомов углерода и водорода, и, следовательно, сжигание этого полисахарида требует меньшего количества кислорода, чем его азотсодержащих производных. Процесс сгорания одного моля биополимеров можно записать с помощью следующих уравнений:целлюлозы C6h20O5 (s) + 6 O2 (g) → 6CO2 (g) + 5h3O (l)хитозана C6h21O4N(s) + 6.75 O2 (g) → 6CO2 (g) + 5.5h3O (l) + 0.5N2 (g)хитина C8h23O5N(s) + 8.75 O2 (g) → 8CO2 (g) + 6.5h3O (l) + 0.5N2 (g)

Как следует из этих уравнений, для полного сгорания хитозана требуется в 1.12 раза, а хитина в 1.46 раза больше кислорода, чем для полного сгорания целлюлозы, что и определяет более высокую экзотермическую величину энтальпии сгорания азотосодержащих биополимеров.

Таблица 5.  Стандартная энтальпия сгорания (ΔcHo)  образцов биополимеров с различной степенью аморфности (Y)

Характерной особенностью целлюлозы и азотсодержащих полисахаридов является их гидрофильность. Поскольку взаимодействие с водой происходит в аморфных областях биополимеров, стандартная энтальпия смачивания водой (ΔwHo) определяется степенью аморфности образца. Это позволяет находить степень аморфности (Y) калориметрическим методом, используя результаты определения стандартной энтальпии смачивания:

Y = ΔwHo/ΔwHoa (1),где ΔwHoa ≈ -27.3 ± 0.2 кДж/моль – среднее значение стандартной энтальпии смачивания аморфных биополимеров водой.Другой важной характеристикой гидрофильности биополимеров является их способность к сорбии паров воды. Сравнение изотерм сорбции паров воды аморфными биополимерами показало, что сорбционная способность целлюлозы и хитозана, содержащих гидрофильные гидроксильные и/или аминогруппы была выше, чем хитина, содержащего также гидрофобные ацетильные группы. Максимальное равновесное значение сорбции паров воды при 298 К и относительном давлении пара φ=1 для аморфной целлюлозы и хитозана составляло Am,а = 0.5 (г Н2О на 1 г сухого образца), в то время как для аморфного хитина это значение было меньше, Am,а = 0.4 (г/г).

Кроме того, для аморфных азотсодержащих полисахаридов величина Am,а является функцией степени ацетилирования (DA,%):

Am,а = 0.5 – 0.001 DA (2)

При изучении сорбционной способности реальных полукристаллических образцов биополимеров, наряду с DA необходимо учитывать также их степень аморфности (Y), что следует из следующего уравнения:A = Am,а Y/(1 — K lnφ) (3),где коэффициент К = 2.7.Используя экспериментальные значения сорбции, можно определить степень аморфности (Y), или кристалличности (Х) образца биополимера с известной DA. Например, если φ = 0.7, для расчетов могут быть использованы следующие уравнения:Y= k A0.7/Am,a (4)X= 1 – Y (5),где коэффициент k=1.963; для образцов целлюлозы Am,a=0.5, а для азотосодержащих полисахаридов с известной DA величину Am,a рассчитывают по ур. (2).Значительные различия в поведении целлюлозы и азотосодержащих полисахаридов были обнаружены при изучении их гидролизуемости. После обработки образцов целлюлозы кипящим раствором 3М соляной кислоты в течение 1 ч наблюдались относительно низкие потери массы, не превышающие 15%. Кислотная обработка образцов хитина вызвала более высокие потери массы, от 30 до 40%, в то время как обработка образцов хитозана привела к полному гидролизу с образованием водорастворимых мономеров и олигомеров, которые не удается осадить из раствора после нейтрализации кислоты. Следовательно, в ряду целлюлоза → хитин → хитозан происходит возрастание гидролизуемости биополимеров.Таким образом, сравнительное изучение таких широко распространенных биополимеров как целлюлоза, хитин и хитозан показало (Табл. 6 ), что замещение гидроксильной группы у второго атома углерода АГЗ целлюлозы на азотсодержащие группы приводит к трансформации элементарной кристаллической ячейки, увеличению межплоскостных расстояний и объема ячейки, а также к уменьшению плотности упаковки кристаллитов, что вызывает уменьшение их модуля Юнга в аксиальном направлении. При переходе от целлюлозы к хитозану и хитину наблюдалось снижение температуры стеклования и возрастание экзотермического теплового эффекта сгорания. Изучение энтальпии смачивания и сорбции паров воды показало, что гидрофильные свойства биополимеров определяются степенью аморфности образцов. Кроме того, при одной и той же степени аморфности гидрофильные свойства образцов целлюлозы и хитозана, содержащих гидроксильные и/или амино группы, были выше, чем образцов хитина, содержащего также гидрофобные ацетильные группы. При исследовании кислотного гидролиза было установлено, что при переходе от целлюлозы к хитину и хитозану происходит последовательное увеличение гидролизуемости биополимеров. Установлено, что три независимых метода — рентгенография, калориметрия и сорбция, дают близкие значения степени аморфности образцов биополимеров.

Tаблица 6.  Основные характеристики биополимеров

Список использованной литературыAl Sagheer F.A. Al-Sughayer M.A.Muslim S., Elsabee M.Z. Extraction and characterization of chitin and chitosan from marine sources in Arabian Gulf // Carbohyd. Polym. 2009. Vol. 77. P. 410–419.Aranaz I., Mengibar M., Harris R., Panos I., Miralles B., Acosta N. Functional characterization of chitin and chitosan // Current Chem. Biol. 2009. Vol. 3. P. 203-230.Cartier N, Domard A, Chanzy H. Single crystals of chitosan // Int. J. Biol. Macromol. 1990. Vol. 12. P, 289-294.Dong Y., Ruan Y., Wang H., Zhao Y., Bi D. Studies on glass transition temperature of chitosan with four techniques // J. Appl. Polym. Sci. 2004. Vol. 93. P. 1553-1558.Gardner K.H., Blackwell J. Refinement of the structure of β-chitin // Biopolymers. 1975. Vol. 14. P.1581-1595.Ioelovich M., Leykin A. Study of sorption properties of cellulose and its derivatives // Bioresources. 2011. Vol. 6. P. 178-195.Ioelovich M. Structure and physicochemical properties of nitrogenated derivatives of cellulose // Amer. J. Biosci. 2014. Vol. 2. P. 6-12.Ioelovich M. Crystallinity and hydrophility of chitin and chitosan // Res. Rev. J. Chem. 2014. Vol. 3. P. 7-14.Ioelovich M. Cellulose nanostructured natural polymer. Saarbrücken: LAP. 2014. 88 p.Ioelovich M. Recent findings and the energetic potential of plant biomass as a renewable source of biofuels – a review // Bioresources. 2015. Vol. 10. P. 1879-1914.Ioelovich M. Physicochemical methods for determination of cellulose crystallinity // ChemXpress. 2016. Vol. 9. P. 245-251.Ioelovich M. Comparative study of cellulose and its nitrogenated derivatives // SCIREA J. of Chemistry. 2016. Vol. 1. P. 1-15.Kim S.-K. Chitin, chitosan, oligosaccharides and their derivatives: biological activities and applications. Boca Raton: CRC Press. 2011. 644 p.Klemm D., Heublein B., Fink H.-P., Bohn A. Cellulose: fascinating biopolymer and sustainable raw material // Angew. Chem. 2005. Vol. 44. P. 2-37.Krässig H. Cellulose: Structure, accessibility and reactivity. Yverdon: Gordon and Breach Publ. 1993. 376 p.Mazeau K., William W.T., Chanzy H. Molecular and crystal structure of a high-temperature polymorph of chitosan from electron diffraction data // Macromolecul. 1994 Vol. 27. P. 7606-7612.Nishino T., Matsui R., Nakamae K. Elastic modulus of the crystalline regions of chitin and chitosan // J. Polym. Sci. Part B. 1999. Vol. 37. P. 1191-1196.Rinaudo M. Chitin and chitosan: properties and applications // Progr. Polym. Sci. 2006. Vol. 31. P. 603-632.Rudall K.M., Kenchington W. The α-chitin system // Biol. Rev. 1973. Vol. 48. Pp. 597-633.Van Krevelen D.W. Properties of polymers and correlation with chemical structure. Amsterdam: Elsevier Publ. 1972. 427 p.Younes I., Rinaudo M. Chitin and chitosan preparation from marine sources: structure, properties and applications // Mar. Drugs. 2015. Vol. 13. P. 1133-1174.Zelencova L., Erdogan S., Baran T, Kaya M. Chitin extraction and chitosan production from chilopoda (Scolopendra cingulata) with identification of physicochemical properties // J. Polym. Sci. Ser. A. 2015. Vol. 57. P. 437- 444.Слонимский Г.Л., Аскадский A.A., Китайгородский A.И. Об упаковке макромолекул в полимерах // Высокомол. соед. 1970. Т.12 А. С. 494-506.Урьяш В.Ф., Кокурина Н.Ю, Ларина В.Н., Варламов П.В., Ильина А.В., Гришатова Н.В., Груздева A.E. Влияние кислотного гидролиза на удельную теплоемкость и физические переходы хитина и хитозана // Вестник Нижегородского Унив. 2007. Т. 3. С. 98-104.

Иллюстрация: 900igr.net

nizi.co.il

История хитина и хитозана. Сферы применение хитозана

История хитина и хитозана

Эти биополимеры обратили на себя внимание ученых почти 200 лет назад. Впервые хитин был обнаружен в грибах в 1811 году профессором Генри Бреконнотом (Н.Braconnot, A.Odier), когда он являлся Профессором Естественной Истории и Директором Ботанических садов при Академии наук в Нанси (Франция). В 1830-е годы это вещество было выделено у насекомых и названо хитином. Профессор С.Роже (С.Rouget) обнаружил хитозан в 1859 году, хотя свое нынешнее название хитозан получил в 1894 году (F.Hoppe-Seyler). На протяжении следующего столетия было проведено множество фундаментальных исследований этих соединений. Повышенный интерес к этим веществам возник в 30-е годы и в начале 40-х годов двадцатого века, свидетельством чему служат почти 50 патентов, однако дефицит соответствующих производственных мощностей и конкуренция со стороны синтетических полимеров помешали коммерческому развитию применения хитина и хитозана. В первой половине 20 века к хитину и его производным был проявлен заслуженный интерес, в частности к нему имели непосредственное отношение три Нобелевских лауреата: E. Fischer (1903) - синтезировал глюкозамин, P. Karrer (1929) - провел деградацию хитина с помощью хитиназ, и, наконец, W.N. Haworth (1939) установил абсолютную конфигурацию глюкозамина.

Сферы применение хитозана

Многие называют хитозан веществом 21 века и это не случайно. Хитозан - широко известный продукт. Хитин и хитозан, природные полимеры 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 трех 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. 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 производстве пищевых пленок и покрытий, которые сохраняют качество и структуру пищевых продуктов. Биологически разлагаемые и противогрибковые свойства хитина являются дополнительным преимуществом для экологического и сельскохозяйственного применения.

Многие страны широко используют хитин и хитозан. 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. В США хитин и хитозан используются при обработке семян, при обогащении корма для животных и очистке воды. А также в продуктах по уходу 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 внимание.

Хитозан в медицине, косметике и диетологии

Хитозан, получивший широкое применение в последние годы в Европе и Америке, зарекомендовал себя как уникальное вещество, связывающее и выводящее из организма пищевые жиры, а также как не имеющий аналогов природный продукт, снижающий уровень холестерина.

Препарат Хитозан рекомендуется для курсового лечения ожирения, при атеросклерозе, для очищения организма, а также для приема перед потреблением жирной пищи. Хитозан рекомендуется принимать также при вынужденном употреблении жирной калорийной пищи (в поездках, на банкетах) и приеме жирного мяса, рыбы или кондитерских изделий (мороженое, торт с кремом) на фоне длительной диеты (в случае праздничного стола или небольшого отступления от диеты). Применение хитозана позволяет есть то, что нравится, не ограничивая себя существенно в плане потребления жирной или сладкой пищи.

Хитин и его производные обладают многими свойствами, которые делают их привлекательными для широкого применения, от питания и косметики до биомедицины и охраны окружающей среды. Их антибактериальные, противогрибковые и антивирусные свойства делают их особенно полезными для биомедицинских применений, таких, как повязки на раны, хирургические швы и в качестве вспомогательных средств при хирургии катаракты и при лечении периодонтальных заболеваний.

В отличие от большинства полисахаридов хитозан обладает мощным положительным зарядом, который позволяет ему связываться с отрицательно заряженными поверхностями, такими как волосы и кожа. Это делает его полезным в качестве ингредиента, входящего в состав продуктов по уходу за кожей и волосами. Некоторые исследования указывают на то, что заряд хитозана также помогает ему связывать жиры и холестерин. На протяжении последнего десятилетия исследователи в Японии, Европе и Соединенных Штатах Америки испытывали хитин и его производные в биомедицинских применениях, а также в качестве пищевых добавок. Ниже более подробно рассмотрены некоторые из сфер применения хитозана в медицине и диетологии.

Хитозан обладает широким спектром положительного воздействия на организм человека. На протяжении многих лет хитин и его производные использовались для диетологических и медицинских целей на Дальнем Востоке. Сегодня более миллиона людей во всем мире принимают хитин и хитозан в качестве диетических добавок для улучшения здоровья. Многие из этих людей считают, что добавки помогают им бороться с рядом недомоганий, включая высокое содержание холестерина в крови, высокое кровяное давление, аллергию и артрит.

Отмечается также улучшение в состоянии кожи, волос и ногтей. Исследования позволили предположить, что хитин и хитозан обладают рядом преимуществ для здоровья, включая способность к стимулированию роста бифидобактерий, полезной кишечной бактерии, которая помогает справляться с болезнью. Производные хитина, такие как хитиновые олигосахариды и олигосахариды хитозана (компоненты молекул хитина и хитозана меньшего размера) также считаются обладающими многими важными преимуществами для здоровья, включая укрепление здоровья кишечника, противоопухолевые свойства и стимулирование полезных бифидобактерий.

Хитозан снижает содержание холестерина в организме. Исследования показали, что хитин может быть эффективен при снижении уровня холестерина в крови. В 1980 году японские ученые продемонстрировали, что введение хитина в пищу приводит к понижению уровня холестерина в крови у животных. Последующие исследования на животных показали, что хитин также может связывать холестерин в кишечнике. Предварительные результаты испытания добавок с хитином, проведенного в Норвегии, показали, что у взрослых людей, которые принимали хитин ежедневно в течение восьми недель дополнительно к выбранным самими диетам, уровень холестерина в крови снизился почти на 25 процентов. Несмотря на то, что механизм снижения холестерина в крови понят не до конца, полагают, что молекулы хитина действуют как поглотитель жиров в пищеварительном тракте, захватывая как жир, так и холестерин, который затем выводится.

"Хитин: Натуральный продукт 21 Века", Международная комиссия по Натуральным продуктам для здравоохранения, 1995

chitosan-fortex.ru

Хитин, свойства - Справочник химика 21

    Более широко используются в медицине, биотехнологии, косметике хитин и его производные. Несмотря на аналогию в строении, хитин отличается от целлюлозы по ряду свойств. Реакционноспособная аминогруппа во многом определяет свойства этого биополимера. В медицине хитин и его производные используются как вспомогательные вещества в технологии производства лекарственных средств, для создания полимерных изделий медицинского назначения, в качестве биологически активных веществ и как стоматологический материал. [c.391]

    Хитин — другой важный структурный гомополисахарид — представляет собой линейный полимер TV-ацетилглюкозамина, в котором пиранозные формы связаны между собой Р-(1 4)-гликозидными связями. По своим свойствам хитин сходен с целлюлозой. Он входит в состав кутикулы или наружного скелета членистоногих и некоторых других беспозвоночных животных, а также клеточных мембран грибов. Таким образом, хитин выполняет механическую, опорную и защитную функции в различных организмах. [c.235]

    ЭКЗОСКЕЛЕТ, ИЛИ КУТИКУЛА. Кутикула секретируется клетками эпидермиса. В состав кутикулы входит хитин — азотсодержащий полисахарид, очень напоминающий целлюлозу, которая служит опорным материлом клеточной стенки растений. Хитин отличается высокой прочностью на разрыв (его трудно разорвать, растягивая с двух концов). Связывание хитина с другими химическими соединениями может привести к изменению свойств экзоскелета. При добавлении минеральных солей, например (особенно солей кальция), экзоскелет может стать более твердым, как у ракообразных. Такое же действие оказывает и белок. Это создает возможность широкого разнообразия экзоскелетов по твердости, эла- [c.91]

    Емкость и селективность биомассы к сорбции тяжелых металлов и радионуклидов частично определяется свойствами поверхностных структур клеток - природой полярных групп и распределением заряда в макромолекулах клеточной стенки. Как правило, клеточные стенки бактерий заряжены отрицательно. В сорбции металлов грибами участвует хитин, входящий в состав клеточной стенки. Клеточные стенки водорослей содержат карбонильные, гидроксильные, сульфгидрильные, фосфорные группы макромолекул, которые определяют заряд клеточной стелки. На свойства клеточных стенок, их заряд и на биосорбцию металлов влияют условия окружающей среды pH, ЕЬ, ионная сила внеклеточного раствора. [c.467]

    Во 2-м издании книги большее внимание уделено способам количественной оценки гибкости (жесткости) макромолекул, а также кинетическим аспектам афегатных и фазовых переходов в полимерных системах. Включен новый раздел, посвященный реологии растворов и расплавов полимеров. Коренной переработке подвергнуты также разделы, связанные с синтезом полимеров, описанием свойств и превращений природных волокнообразующих полимеров. Наряду с целлюлозой определенное внимание уделено хитину и хитозану, являющимся интересными волокнообразующими полимерами. Введен раздел, посвященный химии и физикохимии фибриллярных белков фиброину, кератину, коллагену. Примеры и задачи, приведенные во втором издании книги, взяты из исследовательской и технологической практики авторов книги. [c.9]

    Комплекс физико-химических свойств природных волокнообразующих полимеров обусловлен первичным, вторичным и более высокими уровнями их структурной организации. Каждый из полимеров, представляющий интерес как волокнообразующий (целлюлоза, хитин, фибриллярные белки), имеет определенное биофункциональное назначение. Особенность биосинтетических процессов такова, что первичная структура макромолекул этих полимеров формируется как регулярная, несмотря на возможность случайного включения в них "дефектных" звеньев. Регулярность строения полимерных цепей предопределяет возможность их самоупорядочения (кристаллизации). Параметр гибкости макромолекул природных волокнообразующих полимеров /ф несколько больше 0,63, что позволяет отнести их к полужесткоцепным полимерам. [c.288]

    При жестком кислотном гидролизе хитин полностью распадается на глюкозамин и уксусную кислоту прн частичном гидролизе могут быть выделены в качестве промежуточных продуктов ди-, три-, тетра-и пентаглюкозамины, а также М-ацетилглюкозамин, из чего следует, что содержащаяся в хитине ацетильная группа связана с атомом азота. Иначе протекает расш,епление хитина крепкими щелочами оно приводит к уксусной кислоте и хитозану — веществу, еще близкому к хитину, но обладающему слабсосновными свойствами, что проявляется в способности образовывать кристаллические соли. Азотная кислота превращает его полностью в хитозу. [c.459]

    ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ХИТИН-ГЛЮКАНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ, ВЫДЕЛЯЕМЫХ ИЗ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ - ПРОДУЦЕНТОВ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ И АНТИБИОТИКОВ, И ПУТЕЙ ИХ МОДИФИКАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. [c.162]

    ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ ХИТИН-ГЛЮКАНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ И ПУТЕЙ ИХ МОДИФИКАЦИИ [c.134]

    По реакции с иодом полисахариды условно разделяют на крахмалоподобные (синяя окраска) и гликогеноподобные (различная бурая окраска). По структуре полисахариды могут быть линейными (амилаза), разветвленными (амилопектин, гликоген), циклическими (декстрины Шар-дингера). По биологическому значению полисахариды делятся на конструктивные (целлюлоза, хитин и др.), энергетические или запасные (крахмал, гликоген, эремуран), физиологически активные (гепарин — антикоагулянт крови и регулятор липидного обмена, гиалуроновая кислота — регулятор проницаемости тканей и минерального обмена), иммунополисахариды (полисахариды крови, декстран, полисахариды пневмококков, крахмал и др. обладают антигенными свойствами). [c.30]

    Свойства. Большинство П.-бесцв. аморфные порошки, разлагающиеся при нагр. выше 200 °С. П., молекулы к-рых обладают разветвленной структурой или имеют полианион-ный характер благодаря карбоксильным или сульфатным группам, как правило, достаточно легко раств. в воде, несмотря на высокие мол. массы, тогда как линейные П., обладающие жесткими вытянутыми молекулами (целлюлоза, хитин), образуют прочные упорядоченные надмолекулярные ассоциаты, в результате чего практически не раств. в воде. Известны промежут. случаи блочных молекул П., в к-рых одни участки склонны к межмол. ассоциации, а другие-нет водные р-ры таких П. при определенных условиях переходят в гели (пектгаы, альгиновые к-ты, кар-рагшаны, агар). [c.22]

    Описаны различные методы выделения хитина с помощью разбавленных кислот и щелочей, ферментативного разрущения белков с последующей очисткой образцов КМПО4 и ЫаНЗОз При сплавлении хитина с едким кали или при обработке его концентрированными растворами щелочей происходит отщепление ацетильной группы с образованием хитозана, имеющего свободную аминную группу у второго углеродного атома Интерес к хитозану и продуктам его химических превращений как к объектам исследования обусловлен уникальными свойствами - неток-сичностью, способностью к биодеструкхщи, характерной для природных полимеров, и стремлением к более полному и рациональному использованию возобновляемых ресурсов. [c.497]

    Высокой кристалличностью а-хитина обусловлены его свойства. Хитин не растворяется и не набухает в воде и органических растворителях. Только концентррфованные соляная, серная, муравьиная кислоты и концентрированные растворы солей лития и кальция способны растворять его. Хитин хорошо растворяется в смеси ДМФА- [c.387]

    Ожого- и ранозаживляющие повязки на основе производных хитозана с различными белками (коллаген, желатин) и целлюлозой [114, 115] эффективны в связи с бактериостатическими свойствами хитозана. Приготовленные из этих компонентов пленки препятствуют попаданию в рану бактерий, ограничивают влаго- и воздухопроницаемость, совместимы с живыми тканями, снимают болевые ощущения, обладают адгезией к раневой поверхности. Хитин и его производные служат материалом при изготовлении пленок и мембран, например в искусственных почках, которые препятствуют прохождению в кровь токсических металлов. Хитиновые нити используются в хирургии, характеризуются высокой гемосовместимостью и биоде-градируемостью, обладают высокой прочностью, в том числе во влажном состоянии. [c.392]

    Хитин В природных источниках редко находится в индивидуальном состоянии обычно в панцирях крабов и омаров он связан с белком, в виде комплекса или ковалентными связями [165]. Это свойство может быть объяснено недавно открытым фактом, что в большинстве хитинов не все аминогруппы /V-ацетилированы, поэтому они могут выступать в качестве основных групп и образовывать комплексные соединения с другими молекулами, имеюшиып соответствующим образом расположенные ионные группы. Хитин не растворяется в воде и многих органических растворителях. Это затрудняет установление его строения и проявляется, например, в виде низкой реакционной способности при метилировании. Большинство образцов хитина в результате обработки минеральной кислотой при выделении частично Л/-дезацетилированы и имеют более низкую молекулярную массу, чем нативный хитин. Рентгеноструктурный анализ кристаллического хитина показал, что элементарное звено его макромолекулы состоит из двух цепей в изогнутой конформации с меж- и внутримолекулярными водородными связями, подобно целлюлозе (см. разд. 26.3.3,2). [c.258]

    Для полисахаридов самым распространенным типом межмолекулярного взаимодействия является образование межмолекулярных водородных связей, и в этом случае огромное влияние на свойства полисахаридов оказывает степень упорядоченности их строения. Так, целлюлоза и хитин, обладающие стереорегулярной структурой и линейной конформацией молекул, нерастворимы в воде и лишь слабо набухают в ней, так как энергия межмолекулярного взаимодействия для этих соединений значительно превосходит энергию гидратации. Даже целлодекстрины сравнительно низкого молекулярного веса плохо растворимы в воде, тогда как полисахариды разветвленного строения, не имеющие квазикристал-лической структуры, обычно легко растворяются при молекулярных весах порядка-нескольких миллионов. Ассоциация полисахаридов в растворах также чаще всего обусловлена межмолекулярными водородными связями иногда она происходит во времени и приводит к структурированию и образованию нерастворимых форм, которые выпадают из раствора в осадок. Это явление назьшается ретроградацией растворов. [c.480]

    По химическому строению хитин аналогичен целлюлозе. Эти два полисахарида сходны и по физико-химическим свойствам, и по биологической роли. Хитин не растворяется в воде, разбавленных растворах кислот и щелочей и органических растворителях его можно растворить без заметного расщепления только в концентрированных растворах некоторых нейтральных солей (тиоцианатов лития, кальция) при нагревании . Обработка хитина щелочами при нагревании вызывает частичную деструкцию и отщепление N-aцeтильныx групп, причем образуются так называемые хитозаны Нерастворимость хитина в значительной мере препятствует получению обычных производных полисахарида. Так, например, для исследования его структуры не удалось применить метод метилирования . [c.541]

    Опорные полисахариды. Наиболее распространенным полисахаридом этой группы является целлюлоза. Линейное построение молекулы и Р-1,4 связи обусловливают возможность образования длинных нитей, соединенных между собой водородными связями, что и приводит к требуемым физическим свойствам. К этому же хемотипу относятся и другие полисахариды клеточных стенок — ксиланы, глюкоманнаны, альгиновая кислота. Аналогичная структура определяет опорные функции хитина. Жесткая цепь остатков N-ацетилглюкозамина определяет и механические свойст- [c.608]

    Аналогом целлюлозы как по физико-химическим, так и по биологическим свойствам является хитин — осноаной компонент скелета членистоно1их и других беспозвоночных. Линейная полимерная молекула хитина состоит из остаткоа N-ацети лглкжозамина, соеди- [c.501]

    В [41-43] изучено щелочное деацетилирование хитина в условиях УДВ в интервале 25-200 °С. Получен высокодеацетилиро-ванный хитозан со степенью деацетилирования до 0.9 при значительном снижении расхода щелочи, при этом побочные процессы, сопровождающие деацетилирование, не протекали. В условиях УДВ наблюдались более глубокие изменения структуры и свойств [c.278]

    В настоящее время разработаны методы получения железосодержащих производных некоторых полисахаридов, например, хитина, биогелей, декстранов [97-99]. Они основаны на получении из солей железа в щелочной среде оксидов железа в присутствии полисахаридов. Все перечисленные полисахариды не обладают мембранотропными свойствами и практически не растворимы или плохо растворимы в воде. Это является существенным недостатком для использования полученных препаратов в качестве лекарственных средств. [c.344]

    Биологическое значение и применение. П. выполняют в организмах весьма важные функции. По биоло-гич. функции П. делят на структурные (напр., целлюлоза, хитин), запасные, или энергетические (крахмал, гликоген, эремураи), и физиологически активные (гепарин, П. веществ группы крови). Многие П. обладают высокой биологич. активностью, напр, гепарин — сильный антикоагулянт крови, влияет на лишздный обмен гиалуроновая к-та участвует в минеральном обмене и регулирует проницаемость тканей. Большинство П. обладает иммунными свойствами. Особенно большое значение имеют П., к-рые входят в состав биополимеров смешанных, напр. П. веществ группы крови. [c.20]

    Основными микробными ферментами, осуществляющими гидролиз высокомолекулярных соединений, являются гидролазы, расщепляющие белки, различные полисахариды, нуклеиновые кислоты, некоторые липиды. Из ферментов, расщепляющих белки и продукты их распада, можно назвать различные типы протеиназ, пептидаз, интересные по своим свойствам субтилизин, кол-лагеназу и многие другие. Гидролиз полисахаридов производят целлюлаза, представляющая собой систему последовательно действующих ферментов (Сь Сд-целлюлазы и целлюбиаза) а-, р-и иногда у-амилазы, различными путями гидролизующие крахмалы хитиназа, расщепляющая хитин и включающая по крайней мере два фермента, первый — образующий из полимера дисахарид хитобиозу и второй — гидролизующий ее до стадии Ы-ацетил-глюкозамина гиалуронидаза, расщепляющая мукополисахариды и др. На нуклеиновые кислоты действуют дезоксирибонуклеазы и рибонуклеазы бактерий, в частности стрептококков. Количество известных ферментов микробов, способных гидролизовать и вообще разрушать высокомолекулярные вещества разных типов, очень велико и быстро возрастает. [c.116]

    Выделение полисахаридов. Методы выделения полисахаридов, естественно, прежде всего зависят от их свойств — растворимости, лабильности к различным реагентам и т. д. Растворимость полисахаридов в воде весьма различна. Растворимые в воде полисахариды можно эксграгировать водой или же кислыми или щелочными растворами, а затем осадить тем или другим способом. Если полисахариды практически нерастворимы и достаточно прочны, легче извлечь или разрушить сопровождающие их вещества. Так поступают при выделении целлюлозы и хитина, отличающихся большой химической прочностью. [c.53]

    Для практики важным свойством хитозана является его способность образовывать пленки при смешивании с полигексаметилена-динамидом в 90 - 99%-м растворе муравьиной кислоты. Производные хитина используют в текстильной и бумажной промьппленности. Они позволяют получить более тонкие листы бумаги, причем для увеличения прочности полученных листов дополнительно вводят крахмал или полиакриламиды. [c.9]

    Наличие двух гидроксильных групп в элементарном звене хитина и хитозана позволяет осуществить их химические превращения по реакциям, применимым к целлюлозе. Таким путем получены водорастворимые производные - оксиэтил-, оксиметил-, карбоксиметилхитины. Высокореакционноспособная аминогруппа хитозана, во многом определяющая уникальные свойства биополимера, дает возможность для дополнительных химических реакций. Вопросы химической модификации хитина и хитозана детально рассмотрены в монографии [101]. [c.84]

    Опасность отравления пчел зависит от свойств препаратов. Для пчел губительны кишечные инсектициды, которые попадают в организм насекомого с нектаром, пыльцой растений или с водой. Из контактных инсектицидов наиболее опасны яды, проникающие через хитин. Среди насекомых наиболее развитой нервной системой обладает пчела, поэтому она наиболее чувствительна к инсектицидам, поражающим нервную систему. Малотоксичны для пчел инсектицидные препараты на основе полихлорпинена, полихлоркамфена. [c.38]

    Механизм действия и токсичность ДДТ. ДДТ является ядом контактного действия, по обладает и кишечным действием, в некоторой степени он обладает и фумигацион-ными свойствами. Сильная токсичность ДДТ в отношении насекомых объясняется тем, что хитин абсорбирует ДДТ. Токсичность ДДТ прямо пропорциональна размеру обработанной площади Высказано предположение о действии ДДТ на холестерин. Имеются данные, что низкие концентрации ДДТ действуют на чувствительные нервы, более высокие — на двигательные, а очень высокие концентрации влияют и на мышцы. [c.72]

    В животном мире в качестве опорных, структурообразующих полимеров полисахариды используются лишь насекомыми и членистоногими. Наиболее часто для этих целей применяется хитин, который служит для построения так называемого внешнего скелета у крабов, раков, креветок. Из хитина деацетилированием получается хитозан, который, в отличие от нерастворимого хитина, растворим в водных растворах муравьиной, уксусной и соляной кислот. В связи с этим, а также благодаря комплексу ценных свойств, сочетающихся с биосовместимостью, хитозан имеет большие перспективы широкого практического применения в ближайшем будущем. [c.11]

chem21.info

Смотрите также

• 
  Растения без света
• 
  Для растений скор
• 
  Гороскоп по растениям
• 
  Гороскоп по растениям
• 
  Череда это растение
• 
  Рязанской области растения
• 
  Растения рязанской области
• 
  Полка для растений
• 
  Растения тверской области
• 
  Растение черника выращивание
• 
  Растения семейства лютиковых