автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии получения хитина и хитозана из сепиона каракатицы

РГ6 од

1 У ИЮН 1995

На правах рукописи

Али Салем Омар

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ХИТИНА И ХИТОЗАНА ИЗ СЕПИОНА КАРАКАТИЦЫ

Специальность 05.18.04 - технология мясных,

молочных и рыбных продуктов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Астраханском государственном техническом упииерситото комитете по рыболовсту Р.Ф.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Сафронова Т.М.

Официальные опоненты:

доктор технических наук, профессор А.Н.Мглинец

кандидат технических наук, ст.научн.сотр. В.М.Быкова

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследователь+уСлл> ский институт экономики^рыбного хозяйства (ВНИЭРХ).

Защита состоится ¿«/Д^ 1эЭ5г в*^*^ часов на засе-

дании диссертационного совета К 117.01.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) по адресу: 107140, Москва, В.Красносельская, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИРО

..oír.. bufraX*^,

Автореферат разослан " ' " ]99S г

Учпчип секретарь диисиртаииопного совета, кандидат технических наук

Г.П.Нонас

ОВЩАП ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

актуальность проблемы. Проиэиодстоо природных полимеров хитина и хитозана, обладающих уникальными свойствами, относится к развивающейся области промышленной переработки гидробион-тов.

Научным основам химии и технологии хитина и хитозана посвящены многочисленные работы русских ученых и ученых других стран: Богданова Б.Д., Быкова Б.П., Быковой В.М., Виноградова В.Д., Гамэаэаде А.И., Дацуна В.М., Нудьги Л.А., Орловой Т.А., Сафроновой Т.М., ФеоФиловой Е.П., Hunt , Jauniaux 0., Muzzarelli R.A.A. и др.

Исследование своеобразных функциональных свойств хитина и хитозана, их производных и сферы применении и медицине, косметической и пищевой промышленностях, сельском хозяйстве, биотехнологических процессах и др. привело к увеличению спроса на эти полимеры, что в свою очородь оыэпало необходимость поиска iiouux источиикои сырья,.

Из массовых видов хнтинсодержащего сырья исследованы панцири крабов, креветок, антарктического криля, раков, лангустов, гаммаруса и некоторых других животных и насекомых. В мировом океане широко распространены каракатицы, в том числе в водах Йемена вылавливают фараонову каракатицу.

Сепион каракатицы до настоящего времени как промышленный источник хитина не изучался.

Паль и яяпячи исследования- Целью настоящей работы является разработка технологии получения хитина и хитозана из се-пиона каракатицы.

В соответствии с поставленной цель» решались следующие задачи:

- изучение ооииона как потоиипалиюго хп'пик.'олонжащого сырья,

- разработка режимов основных технологических процессов получения хитина и хитозана из сепиона,

сравнительная оценка функциональных свойств хитоэана, полученного из сепиона каракатицы.

Адучцап ноиизпя, изучены физические свойства и химический состав сепиона каракатицы и выявлены его особенности как хи-тинсодержащего сырья, состоящие в высокой степени минерализации и природной неоднородности хитиновых структур.

Установлено подобие сепионов, извлеченных из каракатицы и сепионов, собранных в море и на его побережье, как хитинсодер-жащего сырья.

Доказано, что хитин и хитоэан сепиона по содержанию азота, вязкости растворов и характеру ИК-спектров идентичны хитину и хИтоэану ракообразных.

Выявлено влияние микроструктуры сепиона на характер и величину скорости процесса деминерализации и концентрацию соляной кислоты, используемой для гидролиза.

Показано многократное ускорение процесса разделения хитина и белка при щелочном гидролизе в условиях микроволнового нагрева.

Практическая значимости. На основании проведенных исследований разработаны условия сбора и заготовки сырья, установлены режимы деминерализации сепиона, депротеинизации органического остатка и дезацетилирования хитина, определены очередность и кратность кислотной и щелочной обработки, условия высаждения и расходные коэффициенты при производстве преципитата из кислотных и ицелочных гидролизатов.

Результаты экспериментальных исследований положены в основу рекомендаций по безотходной переработке сепионов каракатицы с целью производства хитина и хитоэана.

АПРОбаиия работы. Результаты исследовании доложены на Международной конференции "Технология переработки гидробион-тов" (Москва, 1993) и Всероссийской конференции "Производство и применение хитина и хитоэана" (Москва, 19951.

Объем, и., структура работы^ Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, (включающей 4 главы), выводов, списка использованной литературы, содержащего 140 источников и приложения. Работа изложена

на 120 страницах машинописного текста и содержит 28 таблиц и 23 рисунка.

на" кратко анализируются исследования в области изучения сепи-она каракатицы, как объекта биологических исследований, которые нашли отражение в работах Зуева Г.В., Несиса К.Н., Нигматулина Ч.М., Филипповой Ю.А., Хромова Д.Н., Hewitt R.A., Okafor N. и др.

Анализ этих данных позволил установить присутствие хитина в опорных структурах сепиона и предложить ценность его как хи-тинсодержащего сырья.

В первой главе приведен обзор исследований в области технологии получения и применения хитина и хитоэана, над которыми работали Артюков A.A., Богданов В.Д., Быков В.П., Быкова В.М.. Виноградов В.Д., Гамзазаде А.И., Данилов С.Н., Дацуи В.М., Иг-натюк Л.Н., Нудьга Л.А., Орлова Т.А., Плиско Е.А., Сафронова T.M., фаофшгопл П.П., Hunt S., Jeiminux С., Mu/./.nrel 1 I U.A.A. и ДР.

Показаны структура и свойства полимеров, их содержание в наиболее массовых видах хитинсодержащего сырья, технология получения хитина и хитозана, кратко описаны области их применения, что позволило поставить цель и сформулировать задачи исследования.

Во второй главя "Объекты и методы исследований" изложен методический подход к выполнению работы, названы объекты исследования, установлены критерии оценки и методы их определения.

В качастве объектов исследования использованы фараонова каракатица, ее сепионы, хитин, хитозан, полуфабрикаты, преципитат .

Показатели, характеризующие объект,' выбирали по нормативным документам.

В работе использовали метод математического планирования эксперимента и статистической обработки опытных данник. Яосто-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

обоснована актуальность работы.

"Каракатица как возможный источник хити-

сорность результатов исследовании характеризовалась надежностью р= 0,85 и доверительным интерваломД =+ 10 %, что достигалось необходимым количеством параллельных определении.

в тр^тьец'! глава "Исследование состава и свойств сепиона как хитинсодержащего сырья" приведены данные по размерно-массовому составу, физическим свойствам, строению и химическому составу сепиона.

Описание сепиона в литературе по биологии каракатиц несет информацию о присутствии в нем хитина, однако без указания на количественное содержание и качественные характеристики.

Содержание сепиона в наиболее массовых промысловых категориях Фараоновой каракатицы (уловы 1992 г в Аденском заливе) представлены в табл. 1.

Таблица 1

>

Выход сепиона и других частей тела Фараоновой каракатицы, %

Индекс Сепион Ман- Голова Внутрен- Сепии

промысло- тия и щу- ности

вой кате- влажный сухой пальцы

гории

М 6,0 4,0 54,5 22,1 16,8 0,6

М 6,8 4,2 55,0 23,4 13,2 1,4

5,3 3,8 49,4 21,7 19,1 4,3

5,5 3,8 53,6 21,0 16,0 4,0

£5 5,8 4,0 54,5 22,2 16,4 1,1

ос 5,5 3,6 50,0 27,0 17,5 0

5,2 3,4 51,0 27,2 13,6 2,0

5,1 3,6 50,2 27,0 15,5 1,6

со 5,5 3,7 48,0 28,6 15,3 3,1

Среднее

5,6

3,8 51,У 24,1 15,и

2,0

Длина исследованных сопио .нов колеблется в пределах 165-250, ширина - от 70 до 100 и толщина - от 12 до 26 мм. Как и размеры сепионов, меняется масса исследуемых образцов. Пределы колебания массы отдельных экземпляров составляют 30-80 г.

Наблюдения за сепионами в процессе хранения и транспортирования показали, что он», подвергаясь механическому воздеис-твию, повреждаются. Даже при осторожном поштучном упаковывании легко обламываются края, окаймляющие дорсальный щит сепиона. В процессе хранения наибольшее количество "лома" образуется в нижних слоях тары.

В связи с изложенным при определении насыпной массы были оценены целые сепионы, сепионы с предварительно отделенными краями и "лом", представляющий собой крайние части дорсального щита (табл. 2). Кроме того названный материал исследован в измельченном виде.

Таблица 2

Насыпная масса сепионов различной степени

J^

измельчения, кг/м

Исследуемый материал Неизмвль-ченный Измельченный до частиц, мм размера

4-7 1 и менее

Целые сепионы 170 260 931)

Сепионы с уда-

ленными края-

ми 185 287 050

Края сепионов 160 210 800

Учитывая, что края.- как описывается в литературе, менее кальцоинровани чем основная часть сотюпа. их насыпная масса

меньше в сравнении с целым сепионом и сепионом с удаленными краями.

Среднее значение плотности сухого сепиона в исследованных образцах составляет 440 кг/м , а пределы колебания - от 400 до 520 кг/м ,

При контакте с водой сепион увлажняется, масса его увеличивается в зависимости от длительности замачивания (рис.I) на 20-70 X, а плотность возрастает до 530-570 кг/м

Предполагая, что особенности микроструктуры могут оказывать влияние на технологию получения хитина, мы исследовали некоторые детали строения сепиона как хитиносодержащего сырья (рис.2).

Первой отделяется от сепиона пластинка, составляющая органическую основу дорсального щита, повторяя его формой и размерами. Края у влажной дорсальной пластинки утолщенные, неп-

ч

розрачные, напоминают хрящевую ткань; центральная часть -тонкая, прозрачная, бесцветная, чаще всего разделена вдоль вертикальной линии симметрии на две части или имеет лишь разрыв в верхней своей половине. В высушеном виде пластинка претерпевает усадку, коробится, становится жесткой и ломкой.

При дальнейшей деминерализации от фрагмокона отделяются точайшие пленки сложной конфигурации (септы), размеры которых уменьшаются к нижней части сепиона. Пленки очень легко повреждаются, поэтому в общей массе целых септ встречаются их отдельные фрагменты. При высушивании пленки претерпевают изменения, аналогичные с изменениями, прошедшими с дорсальной пластинкой. Из нижней части сепиона < конуса) на последнем периоде деминерализации выделяется плотное, утолщенное образование, состоящее из нескольких соединенных лепестков близкой к треугольной Форм£. После высушивания треугольные пластинки обладают перламутровым блеском, подобным блеску хитина, полученного из панциря камчатского краба и нехарактерного хитинам большинства других источников: креветке, крилю, гаммарусу.

Естественно предположить, что пленки хитин-белкового комплекса, выделенные из сепиона фараоновой каракатицы, обладающие различными физическими свойствами (толщиной, прозрач-

длительное

о 3 я со

с: а> а

со о о со

в 1 I 5 ¡, 5 п 3« 11 50

ПродолАииельносгь заиачаьапяь, ч

Рис. I.Масса сепаона в процессе замачивания в воде:

1 - целый селион,

2 - половинки сеииона

Рис; 2. Разновидности структурных элементов селиона, содержащих :•::■; тин:

а - дорсальная пластинка ,

б и в - пленки ясчерчеЛ' не" зоны (септы

г л д - £раГ1:енты пленен ::счерченно" зоны,

2 - плаптанкк конуса

»остью, цветом, прочностью), содержат хитин различного качества.

Содержание основных химических соединений определяли в целом сепионе, легко отламывающихся краях и сепионе с удаленными краями, предполагая их неоднородность по содержанию хитина (табл. 3)

Таблица И

Общий химический соста сепиона, X

Химический Целые Сепионы с уда- Края компонент сепионы ленными краями сепионов

Вода 7,40 7,01 4,96

Минеральные

вещества 83,60 85,41 60,30

Белок 6,42 4,31 20,06

Липиды 0,32 не опред. не опред.

Хитин 3,44 2,57 13,60 Соотношение

хитин:белок 1,58 1,68 1,47

В целом сепионе и его частях наибольшую часть составляют минеральные вещества (60-85 X), вода и липиды - незначительную долю.

В краях сосредоточено белка и хитина в 4-5 раз больше, чем в целом сепионе и сепионе с удаленными краями.

По сравнению с панцирьсодерхащими отходами переработки ракообразных сепион оказался наиболее минерализован, с меньшим содержанием хитина, белка, дкпидов и отсутствием красящих ве-

ществ. По содержанию основного вещества - хитина, края сепиона подобны панцирям креветок к криля. Возможного подобия по содержанию хитина внутренних раковин каракатицы и кальмара, как животных, принадлежащих к одному классу, не обнаружено.

Микроэлементы сепиона представлены главным образом кальцием, магнием и натрием. По сраппопни с панцирями рлкоо^рлкшх отношение магния к кальцию в сопионо нижа. Из микроэлементов и наибольшем количестве в сепионе обнаружены цинк, железо и свинец.

По содержанию цинка, никеля и свинца, установленного нами, сепион фараоновой каракатицы подобен сепиону каракатицы оффишшалис, описанному в литературе.

Хитин, выделенный из сепиона, имеет вид прочных крупных частиц или пластин от светлохелтого до светлооливкового цвета. Хитозан, полученный из хитина, обладает схожим с ним внешним видом, хорошей растворимостью в органических кислотах и вязкостью растворов, близкой к вязкости хитоэана, полученного из ракообразных (табл.4).

Содержание азота в хитине сепиона составляет 5,65, в хи-тозане 7,01-7,62 %, что несколько ниже теоретических значений (6,89 и 8,90 % соответственно). Такие расхождения отмечаются в литературе и для хитина ракообразных.

ИК-спектры хитина и хнтозана, полученных из сепиона каракатицы, обладают характерными полосами и подобны ИК-спектрам этих полимеров, выделенных из панциря крабов (рис.3).

Таким образом, проведенные исследования по оценке сепиона каракатицы как хитинсодерхащего сырья позволяют отнести его к природным материалам, пригодным для получения хитина и хитоэана, качество которых близко к качеству этих полимеров, выделенных из панцирей ракообразных.

сепиона каракатицы (I.У) и лшщирп краба

Таблица 4

Свойства хитозана, полученного из различных источников сырья

Источник сырья Кинемати- Степень

ческая дезаце-

вязкость, тилиро-

сСт вания, %

Сепион фараоновой

каракатицы 57 74

Панцирь камчатского

краба УЗ 78

Панцирь антарктического

криля 54 88

Панцирь гаммаруса 56 не опред.

В четвертой глаяе "Обоснование технологии получения хитина и хитозана из сепиона" устанавливаются режимы осноеных технологических процессов, условия использования гидролизатов, дается оценка качества полученной продукции.

Отнеся сепион к наиболее высокоминерализованным видам хи-тинсодержащего сырья, мы установили процесс деминерализации как обоснованно первый в технологической схеме получения хитина.

Режим деминерализации устанавливали для целых и измельченных сепионов.

О динамике процесса деминерализации судили по содержанию минеральных веществ в обрабатываемом материале на различных временных участках (рис.4). Соляная кислота '¿%-нон концентрации снижает содержание минеральных веществ в полуфабрикате хи-

тина до 58, а 4%-ньш - до 17 X, что недостаточно для деминерализации. Использование соляной кислоты 6%-ной концентрации позволяет достичь статочного содержания минеральных веществ в хитине менее 1 что отвечает периоду полного растворения видимой минеральной части сепиона.

Деминерализация сепиона в 4%-нои кислоте проходит в начале при солее низкой скорости, затем она возрастает и вновь уменьшается. Процесс в 6%-ной кислоте характерен ростом скорости после начального периода и последующей ее стабилизацией до конца деминерализации.

Такое изменение скорости деминерализации сепиона, вероятнее всего, связано с отделением дорсальной пластинки, совпадающим с окончанием первого периода, и улучшением доступа реагента к фрагмокону.

деминерализацию измельченного сепиона проводили в 6%-нон соляной кислоте, устанавливая продолжительность процесса до полного растворения минеральной части. Деминерализация измельченного сепиона, как и других видов хитинсодеркащего сырья, сопровождается выделением углекислого газа и вспениванием содержимого, но отличается бурным течением этого процесса. Во избежание возможного выбрасывания реакционной смеси или выноса частиц материала из зоны реакции мы проводили начальный период деминерализации, внося реагент небольшими дозами (ориентировочно в течение 40 мин). По окончании бурного выделения пузырьков кислоту вносили в количестве, обеспечивающем рН реакционной смеси 1-1,5. При .этом отношение материал:реагент составляло 1: 11. Деминерализация заканчивалась через 24 ч.

В литературе сообщается об использовании нагретой до ьи-00 ° С соляной кислоты для постадийного извлечения минеральных веществ с целью изучения их состава. Мы использовали этот прием для возможного ускорения деминерализации. Соляную кислоту 6&-нои концентрации нагревали до вО°С и соединяли с измельченным сеппоном в таких количествах и таким способом, как и при деминерализации измельченного сепиона кислотой без подогрева .

По сравнению с активностью выделения углекислого газа при

, . о

деминерализации в кислоте комнатной температуры (16+2 С), наг-

реванпе приводит к сокращению длительности периода бурного и умеренного газообразования. Однако, в итоге окончание деминерализации как при комнатной, так и при повышенной температуре заканчивается практически через 24 ч.

Полагая, что производство хитина и хитозана из неизмель-ченных сепионов может найти свое место в промышленности, мы изыскивали возможности сокращения длительности процесса деминерализации. С этой целью использовали несколько технологических приемов. Во-первых, деминерализовали половины сепионоз, самопроизвольно разделившиеся по борозде в хранении, рассчитывая на более быстрое проникновение соляной кислоты через поверхность разлома. Во-вторых, сепионы предварительно замачивали в воде до увеличения массы на 50% и затем деминерализовали, также предполагая облегчение доступа реагента к материалу.

Оба испытанных варианта дали одинаковый результат: начало процесса проходило более интенсивно, опережая снижение содержания минеральных веществ в контрольном образце (целый сухой сепион) на 10-20% по времени, затем по истечение 1,5-2,0 сут деминерализация опытньсс и контрольного образцов проходила с одинаковой скоростью и заканчивалась в одни и те же сроки.

Для ускорения процесса деминерализации нами был использован известный и эффективный способ ускорения многих аналогичных процессов - воздействие ультрозвуком.

В эксперименте использовали ультразвуковую установку УЗУ -0,25-мк. в процессе эксперимента контактную поверхность вибратора устанавливали непосредственно на сепион, находящийся в растворе соляной кислоты.

В местах контакта на поверхности ееппона образуются углубления, величина которых зависит от продолжительности работы установки. Например, обработка в течение 40 мин приводит к образованию лунки глубиной 3-4 мм. Замечено, что растворение минеральных вошоств под контактером протекает бистро, но после оголения очередного ряда хитиновых пластин ультразвуковое воздействие становится мало эффективным. Сопоставление ультразвуковой обработки с деминерализацией, протекающей без внешнего воздействия, гюказьгоает. что продолжительность процесса может быть уменьшена па 10-15

Таким образом, наиболее эффективным из исследованных нами способов ускорения процесса деминерализации является измельчение сепиона. В этом случае процесс ускоряется в 4-6 раз.

Органический остаток, образующийся после деминерализации, является материалом для дальнейшей обработки на пути выделения хитина из сепиона. Учитывая результаты исследования сепиона, указывающие на относительно низкий уровень в нем белка по отношению к хитину и подтверждающее положение о том, что такие пропорции характерны для высокоминерализованных хитиновых источников, а также данные о режимах депротеинизации панцирьсо-держащих отходов переработки ракообразных, мы выбрали пределы параметров депротеинизации органического остатка. Концентрация растворов гидроокиси натрия была испытана в пределах 1-6 X, продолжительность - 10-90 мин. Температуру выбирали в соответствие с литературными данными, которая в преобладающем большинстве случаев составляет Д00 "с. Процесс осуществляли при постоянном перемешивании; соотношение материал:реагент принимали равным 1:(3-5).

Находили влияние выбранных переменных на содержание азота в щелочном гидролизате (рис.5). Максимальное и одинаковое в течение всего периода гидролиза количество азота содержится в гидролизате с 6%-ной гидроокисью натрия.(2,3%), близкое к нему количество азота накапливается в гидролизате с 1 %-ной гидроокисью натрия (2,2 %) через 90 мин гидролиза. Количество остаточного белка, определенное в хитине, полученном при 00 мин гидролиза органического остатка в 1- и 6 % -ном растворах гидроокиси натрия, составляет соответственно 0,12 и 0,10 & к сухому хитину. Полученные данные позволяют в качестве приемлемого рекомендовать режим гидролиза органического остатка сепиона концентрацию гидроокиси - 1 %, продолжительность гидролиза -90 мин.

Установление режима дезацетилирования хитина проводили в следующих пределах параметров: температуры от 105 до 120 6С, продолжительности от 1,0 до 2,5 ч. Соотношение хитин:гидроокись натрия принято как 1:10, концентрация гидроокиси - 50 %. Дезацетилирование проводили при постоянном перемешивании. Качество хитозана, полученного по различным режимам дезацетили-

«

Ен С О)

•а

03

(л

л ч са а.

аз

* 2 5 и 5 Г ?

Продолл'ительноссь деминерализации, сут

Рис. 4. Динамика процесса деминерализации

^сг.исиа каракатицы в псяпвиЯ гмглсп различие.'! концентрации: I - 2,!>, ? -И Э - 6;

о)

5 ¡4

со

о о.

я р.

<я

6ч

о ет <0

<13

2!

О,

03

кг о

С

М

2.1 и 1.8

и

<Л

0.6 0.2

& 10 20 30 40 50 60 70 80 90 л ро дол .«и' сгл ьяс с ть гяцролиаа, у-лп

Рис. Ь. ':ому/Зк;!0 азом л полочных 1,:!.ц-олй:»п,»,:1.-но вре::е.-:;{ г;:дролиза: I - !..•, ." - 3,.-. 3 - ь,-

«

рования, оценивали величиной характеристической вязкости

В табл. 5 приведены результаты оценки влияния условий де-зацетилирования на вязкость.

Таблица 5

Характеристическая вязкость хитоэаиа, получоиного и различных условиях дезацетилирования, дл/г

о

Продолжи- Температура, С

тельность, -------------------------------------

ч 105 110 115 120

1,0 5,5 2,7" 7,2 5,7

1,5 5,6 5,2 5,8 5,7

2,0 6,7 7,7 3,2 3,0

2,5 6,7 5,2 5,2 3,0

Учитывая отрицательное влияние высоких температур на

качество хитозана и наиболее значительное негативное влияние

продолжительности процесса в начале дезацетилирования, мы ось

тановились на следующем режиме: температура 110 С, продолжительность - 2,0 ч.

Исследование влияния кратности гидролиза на качество хитозана проводили, используя как объект органический остаток, полученный гидролизом целых сепионов. Состав органического остатка приведен в табл.6.

Таблица d

ХипичосшиЧ состав органического остатка, х

Вил Выход Вода Мина- Хитин Белок Отношеино

маториала органи- раль- хитин:во-

ческого nue лог.

остатка. веще-

% к се- ства пиону

Дорсальная

пластинка 5,90 11,6 0,92 37,8 49,7

1:1,3

Пленки септ

3,78 12,2

5,65 36,3

45,9

1:1,4

Пластинки конуса

0,61 11,7 2,33 43,4

42,6

1:1

Анализируя данные по содержанию минеральных веществ в органическом остатке мы пришли к выводу о необходимости введения в технологическую схему повторной деминерализации. Работу проводили на трех видах пластин по двум технологическим схемам: 1) ДМ-ДП-ДА и 2) ДМ-ДП-ДМ-ДА-

Данные оценки хитоэана приведены в табл.7. Анализ результатов исследования показал, что увеличение кратности деминерализации органического остатка приводит к некоторому снижению выхода хитоэана (на 0,2 I, уменьшению его зольности, особенно заметному в пленках септ и пластинах конуса.

Следует отметить незначительное превышение вязкости хитоэана для всех видов материала с большим содержанием минеральных веществ. Такая особенность отмечена и другими авторами и поясняется положительна влиянием ионов кальция на вязкостные свойства хитозана.

Таблица 7

Состав и свойства хитозана в зависимости от кратности процесса деминерализации

Вид материала Технологи- Вода, Минераль- Кинема- Степень Выход ческая X ные ве- тичес- дезаце- хито-

схема щества кая вяз- тилиро- хана,

X кость, вания, % к

сСт % сепи-

ону

Дорсальная ДМ-ДП-ДА 10,0 0,50 129 80 1,92

пластинка --------------------------------------------------

ДМ-ДП-ДМ-ДА 9,6 0,49 111 84 1.У4

Пленки ДМ-ДП-ДА 10,4 0,77 69 74 1,41

септ ---------------------------------------------------

ДМ-ДП-ДМ-ДА 10,1 0,10 62 85 1,20

Пластинки ДМ-ДП-ДА 9,4 1,23 90 70 0,25

конуса ----------------------------------------------------

ДМ-ДП-ДМ-ДА 8,4 0,61 79 85 0,23

Таким образом, по данным, приведенным в табл. 7 можно заключить, что при необходимости вырабатывать хитозан с лимитированным содержанием минеральных веществ, следует использовать двухкратную деминерализацию.

Был исследован качественный и количественный состав макро-и микроэлементов хитина и хитозана.

Сравнительная оценка минеральных веществ хитина, полученного из разных пластин сепиона, позволяет отметить их близкое сходство по качественному набору макроэлементов. Качественный и количественный состав микроэлементов в хитине разных участков сепиона различен. Хитин дорсальной пластинки не содержит кобальта и никеля, а хитин септ не содержит кобальта,но никель

содержит, ;:отл и а шоксп концентрации, наиболее существенно два вида хитина отличаются по содержанию свинца и железа. Железа, как и других микроэлементов, больше в хитине септ <в 3,7 раза), свинца - в 17 раз, меди - в в раз, цинка и марганца примерно в 1,5 раза.

В общем уровень содержания и качественный состав макро- и микроэлементов в хитине и хитозане, выделенных из различных частей сепиона, сходен.

Экспериментально установлено, что при производстве хитина из сепиона образуется аномально большое количество кислотного гидролиза в сравнении с производством хитина из панцирьсодер-жащи.ч отходов ракообразных.

В связи с этим для получения преципитата полностью использовали щелочной гидсолизат и необходимое для его нейтрализации количество солянокислого гидролизата.

Оставшуюся часть солянокислых гидролизатов, в отличие от существующих схем, использовали для получения минеральных веществ путем выпаривания в •гстоственных условиях, что приемлемо для клиамта Йемена. Выход минерального порошка составляет 5-7:* массы гидролизата.

Получение преципитата проводили по известному методу с использованием гидроокиси кальция. Кислотные и щелочные гидро-лизаты брали двух видов: от переработки сепиона без краев и от переработки краев, учитывая разницу между ними в содержании белка.

Таблица 8

Химический состав преципитата, %

Вид водз Минераль- МаСЬ Азотистые

материала ные ве- в том вешествэ

щества числе (М::6,25>

Сепион без края 16 58,5 38,1 1£',4

Края сепиона 15 48,3 21,9 28,и

Состав преципитатов, полученных из различных частей сепи-она,различается по содержанию белка и минеральных веществ (табл. В). Высокое содержание поваренной соли делает кормовой продукт неприемлемым в сухом виде, но он может быть использован как кормовая добавка.

Макроэлементы магний и натрий содержатся в обоих видах преципитата практически в одинаковом количестве, а содержание кальция несколько выше в преципитате, полученном из гидролиза-тов края.

Установлены выходы хитина и хитоэана из целого и измельченного сепиона (3,0 и 2,3 %), а также сепионов, собранных на берегу моря и сепионов, извлеченных из каракатицы при разделении. Выход полимеров из сепионов, извлеченных при разделывании каракатицы, выше, чем у собранных'сепионов (различие 15-17%). Подобное явление было отмечено для панцирей камчатского краба, собранных при производстве консервов и панцирей, хранившихся в естественных условиях выбрасов на побережье (различие 60%).

Вязкость растворов выше в 2 раза в хитозане из сепиона, извлеченного при разделывании каракатицы; хитоэан из "лежалых" панцирей в 5 раз менее вязкий. Полученные данные позволяют отнести сепионы, собранные на берегу, к полноценному хитин-соде ржащему сырью.

Проведенные исследования позволили разработать технологические схемы заготовки сепиона и его переработки на хитин и хитоэан (рис.6),где предусматривается возможность производства хитина и хитозана трех уровней качества в зависимости от количества повторностей процессов деминерализации и депротеиниза-ции .

Разработаны рекомендации по безотходному использованию сепиона каракатицы.

Рис.6.Технологическая схема производства хитина и хито-эана из сепиона: ДМ-деминерализация, ДП-депротеи-нМэация.

Выводы

1. На основании изучения размерно-массового состава, Физических свойств, макроструктуры и химического состава сепиона каракатицы установлена целесообразность использования этого вида природного материала для производства хитина и хитозана.

2. Выявлены особенности химического состава и строения сепиона как хитинсодержащего сырья, состоящие в высокой степени его минерализации и природной неоднородности хитиновых структур, насчитывающих более трех разновидностей.

3. Изучение свойств сепионов, собранных в море и на побережье, свидетельствует о их пригодности для получения хитина и хитозана, близких по свойствам полимерам, входящих в состав сепионов, извлеченных из каракатиц.

4. Установлены условия выделения из сепиона хитина и режимы его дезацетилирования, позволяющие получать хитоэан, со-поставимш'1 по функциональным свойствам с хитоэаном ракообразных.

&. и оъяэи с уитыюилитюи пито 1т:и минеральных веществ сопионя. ощюд.зляоних стандартным для гидройнонтоо методом, разработана методика определения минеральных веществ экстракцией соляной кислотой.

6. Установлено, что использование микроволнового нагрева при щелочном гидролизе органического остатка сепиона приводит к ускорению процесса разделения хитина и белка, на основании чего была разработана методика определения белка в'полуфабрикате хитина для оперативного контроля производства.

7. Изучение макро- и микроэлементного состава преципитата, полученного из кислотных и щелочных гидролиэатов хитинового производства, выявило их подобие составу сепиона и позволило рекомендовать в качестве кормовой добавки домашним животным II птице.

Я, н.э оспопо пол учетного экспериментального материала разработаны рекомендации по безотходной переработке сепионов каракатицу о целью производства хитина и хитезаиа.

•J5 -

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Немцев C.B., Али Салем Омер. технологические особенности хитиновых пластин головоногих моллюсков // Технология переработки гидробионтов. - М.: ВНИРО, 1994.- С. 125-126.

2. Сафронова Т.М., Али Салем Омер. Сепион каракатицы как хитинсодержащее сырье // Производство и применение хитина и хитозана.- М.: ВНИРО, 1995,- С.12-14.

3. Попов В.В., Пепеляев Ю.В., Нольде Т.В., Быков В.П., Сафронова Т.М., Кривошеина Л.И., Али Салем Омер. Инфракрасные спектры хитина и хитозана и их использование // Производство и применение хитина и хитозана.- М.: ВНИРО. 1^95.- С.20-23.

4. Сафронова Т.М.. Али Салем Омер, Дацун В.М. , Игнатюк Л. Н. Влияние вида хитинсодержашего сырья на характер процесса деминерализации // Производство и применение хитина и хитозана. -М.: ВНИРО, 1995,- С. 29-31.

5. Сафронова Т.М., Али Салем Омер. Каракатица - как источник хитина // Технология рыбных продуктов. Труды ВНИРО (в печати).