Разработка технологии получения хитозана с заданными свойствами из панциря ракообразных

Алаа Эльдин Мухамед Мухамед Юнес

Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии получения хитозана с заданными свойствами из панциря ракообразных

кандидата технических наук: Алаа Эльдин Мухамед Мухамед Юнес
город: Астрахань
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.18.04

Диссертация по технологии продовольственных продуктов на тему «Разработка технологии получения хитозана с заданными свойствами из панциря ракообразных»

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии получения хитозана с заданными свойствами из панциря ракообразных"

На правах рукописи

004613062

АЛАА ЭЛЬДИН МУХАМЕД МУХАМЕД ЮНЕС

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ХИТОЗАНА С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ИЗ ПАНЦИРЯ РАКООБРАЗНЫХ

Специальности 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2010

1 8 НОЯ 2010

004613062

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «АГТУ»).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Мукатова Марфуга Дюсембаевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Подкорытова Антонина Владимировна

кандидат химических наук

Новиков Виталий Юрьевич

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО «КГТУ»)

Защита диссертации состоится «25» ноября 2010 года в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» Федерального агентства по рыболовству по адресу 107140, г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, д. 17 ФГУП ВНИРО. Факс:(495)264-91-87

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке.

Автореферат разослан « 25 » октября 2010 года.

Учёный секретарь диссертационного совета, ___

кандидат технических наук "Т"~ В.А.Татарников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. За последние три десятилетия на рубеже веков одним из перспективных направлений мирового научно-технического прогресса в области изыскания новых материалов биогенного происхождения является изучение способов получения, свойств и применения хитина и его производных.

Источниками хитина являются биологические панцирьсодержащие объекты, в том числе промысловые ракообразные (крабы, креветки и раки). Широкое распространение хитинсодержащего сырья (ХСС) в природе делает его доступным для промышленной переработки и последующего применения.

Самое простое и распространенное производное хитина - частично или полностью деацетилированный хитозан. Чем больше учёные узнают о свойствах хитина и хитозана, тем шире сфера практического применения этих биополимеров. К числу основных направлений их применения можно отнести: медицину, косметологию, сельское хозяйство и пищевую промышленность. Хитин и хитозан обладают рядом уникальных свойств, в том числе адсорбционными свойствами по отношению к ионам тяжелых металлов.

Согласно литературным данным низкомолекулярные хитозаны обладают более высокой биологической способностью, по сравнению с высокомолекулярными, без указания конкретных величин степени деацетилирования и молекулярной массы в соответствии с областью применения.

Например, адсорбционные свойства хитозана, по сравнению с хитином, выражены сильнее благодаря наличию первичных аминогрупп. Способность хитозана сорбировать ионы тяжелых металлов во многом зависит не только от степени деацетилирования (СД) исходного материала, но также от природы сырья, специфики подготовки сорбента к работе и от молекулярной массы (Мм). Хитозан обладает повышенной избирательностью к ионам тяжелых металлов, полярным веществам, что позволяет ожидать высокую эффективность в процессе очистки как питьевой, так и морской воды.

В области технологии хитина и изучения его свойств проводили исследования многие ученые как за рубежом, так и в России (Eiden С.А., Blair Н. S. и Но

Ting-Chung, Maruca R., Muzzarelli R.A.A., Kurita Keisuke, Onsoyen E. и Skaugrud O., Roberts G. A. F., Ершов Б.Г., Inouc К., Феофилова Е.П., Быков В.П., Быкова B.M., Немцев C.B., Терещина В.М., Горовой Л.Ф. и Петюшенко А. П., Варламов В.П., Албулов А.И., Ruiz M, Domard A., Pirón E., Guibal E., Новиков В.Ю., Mac-лова Г.В., Мезенова О.Я., Мукатова М.Д., Сафронова Т.М., Смирнов МЛ. Вместе с тем, все известные способы получения хитозана основаны на использовании жёстких химических процессов, не позволяющих получить хитозан с заданной Мм в соответствии с направлением его последующего применения. Актуальным, в этой связи, является изыскание способа получения хитозана с заданными характеристиками (Мм, СДА) из исходного хитина целевого применения (в качестве сорбента).

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - разработка технологии хитозана с применением щадящих способов обработки ХСС ферментными препаратами, регулирующих гидролитическое расщепление высокомолекулярного полимера с последующим исследованием сорбционных свойств полученного низкомолекулярного продукта.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- изучение размерно-массовых характеристик, химического состава речных раков, как источника ХСС;

- исследование возможности применения низкотемпературного способа консервирования отсортированных мелких речных раков для использования в качестве дополнительного хитинсодержащего сырья;

- апробирование комбинированного способа (ферментативно-химического) получения хитина из заготовленного методом высушивания ХСС речных раков и изучение его качественных показателей;

- изучение влияния способа фракционирования хитина по размерам частиц перед дезацетилироанием на изменение химических характеристик хитозана;

- исследование органолептических, физико-химических свойств полученного хитозана разной молекулярной массы;

- обоснование режимов процесса гидролитического расщепления высокомолекулярного хитозана (ВМХ) ферментными препаратами для получения низкомолекулярного хитозана (НМХ) с заданными химическими характеристиками;

- выявление сорбционной способности хитозана с известной молекулярной массой при очистке им воды, загрязненной ионами тяжелых металлов;

- изучение адсорбирующих свойств хитозана различной Мм при очистке морской воды, загрязнённой ионами тяжёлых металлов;

- установление возможности восстановления хитозана, применённого в лабораторных условиях в качестве сорбента, при определении уровня содержания ионов тяжёлых металлов в морской воде в целях повторного его использования;

- исследование возможности применения хитина (хитозана) в качестве сорбента при очистке воды от нефтяных загрязнений.

Научная новизна работы. Научно обоснованы стадии технологического процесса получения из хитинсодержащего сырья речных раков низкомолекулярного хитозана с адсорбционными свойствами, предназначенного для использования в качестве сорбента ионов тяжелых металлов и очистки воды от нефтяных загрязнений.

Обоснованы режимы низкотемпературного способа консервирования отсортированных мелких речных раков при заготовке ХСС, обеспечивающие оптимальные сроки хранения их до переработки.

Изучена зависимость молекулярной массы (Мм) и степени деацетилирования (СД) хитозана от размеров частиц исходного хитина.

Обоснованы оптимальные режимы получения низкомолекулярного хитозана из высокомолекулярного с применением ферментных препаратов.

Выявлена эффективность очистки питьевой и морской воды от ионов тяжелых металлов с помощью сорбента-хитозана с Мм не более 100 кДа и определена последовательность связывания им тяжёлых металлов в ряду Сс1, Щ, Ъп, Ав, РЬ, Си.

Определена возможность применения хитина (хитозана) в качестве сорбента воды, загрязнённой нефтяной пленкой.

Предложен способ восстановления хитозана известной Мм, применённого при проведении исследований, в качестве сорбента ионов тяжёлых металлов.

Практическая значимость работы и реализация результатов. Разработаны проекты технической документации на получение низкомолекулярного хитозана с заданными свойствами (ТУ 9289-049-00471704-10 и ТИ к ним).

Разработаны и внедрены в учебный процесс методические указания «Хитозан - сорбент для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов» для студентов специальности 240902.65 «Пищевая биотехнология».

Для научно-исследовательской лаборатории «Экологическая химия» Национального института океанографии и рыбного хозяйства (г. Александрия, АРЕ) разработана «Модифицированная методика определения содержания ионов тяжелых металлов в морской воде с применением хитозана в качестве сорбента» взамен применяемого в настоящее время сорбента-полиакриламида.

Проведены опыты по очистке воды от нефтяных загрязнений с примением хитина (хитозана) в испытательной лаборатории сырья, материалов и продукции в г. Астрахани, которые подтвердили возможность использования хитина (хитозана) в качестве сорбента нефтяных загрязнений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ заготовки и срок хранения ХСС при переработке речных раков с применением низких температур.

2. Обоснованные оптимальные режимы получения низкомолекулярного хитозана из высокомолекулярного с применением ферментных препаратов.

3. Физико-химические характеристики хитозана известной молекулярной массы для целевого применения в качестве сорбента при очистке воды питьевой и морской от ионов тяжёлых металлов, нефтяных загрязнений.

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на 52оВ, 53е" научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава (ППС) Астраханского государственного технического университета (АГТУ) (Россия, 2008-2009). Международных научно-практических конференциях: International Conference of the European Chitin Society (Venice, Italy 23-26

May 2009), Workshop ,m European congress on biotechnology (Barcelona, Spain 1316 September, 2009), Международной отраслевой научной конференции профес-сорско преподавательского состава, посвящённой 80-летию основания АГТУ (54-ая конференция ППС) (Россия, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 6 статей, 2 из которых в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и 7 приложений на 24 страницах. Работа изложена на 130 страницах основного текста, содержит 26 таблиц, 29 рисунков. Список литературы включает 158 наименований, в том числе 84 — зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и приведена практическая значимость работы.

Глава I. Литературный обзор. Приведен анализ сырьевых ресурсов для получения хитина, характеристика биополимеров: хитина и хитозана, способы их получения, основные направления применения. На основе анализа сорбцион-ных свойств хитина и хитозана, а также современного состояния экологии водных объектов, выявлена эффективность применения низкомолекулярного хитозана для очистки воды, содержащей ионы тяжёлых металлов. Намечены основные направления исследований по теме диссертации.

Глава 2. Объекты, методы исследования и методика постановки эксперимента. В качестве объектов исследований использованы живые речные раки, выловленные в дельте реки Волги; варёные речные раки; измельчённые массы живых и варёных речных раков; ХСС; хитин, полученный химическим (кислотно-щелочным) и комбинированным (ферментативно-химическим) способами; хитозан высокомолекулярный и низкомолекулярный; вода питьевая, содержащая ионы тяжёлых металлов, морская вода, вода с нефтяными загрязнениями.

Методы исследования. Отбор средних проб для физико-химических ис-

следований ракообразных и подготовка их к анализам были осуществлены в соответствии с ГОСТ 7631 «Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Правила приемки, органолептические методы оценки качества, методы отбора проб для лабораторных испытаний». Химические показатели - массовые доли: воды, белка, минеральных веществ, жира, содержание хитина были определены по ГОСТ 7636 «Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа». Отбор проб комплекса протеиназ и подготовка его к применению для де-протеинирования ХСС осуществлялись по ТУ 9289 - 009 - 00971704 -05. Степень деацетилирования хитозана устанавливалась методом кондуктометриче-ского титрования, молекулярная масса - капиллярной вискозиметрией (Немцев, 1997). Содержание нерастворимых веществ в хитозане определено по ТУ 15-1614-93. Содержание токсичных элементов в хитозане было определено методом атомно-адсорбционной спектроскопии. Определение концентрации ионов тяжёлых металлов, внесенных в питьевую воду, осуществлено по ГОСТ 52180. Уровень содержания ионов тяжелых металлов в морской воде был установлен по методике АР АН (Американская ассоциация охраны общественного здоровья, 1985).

Методика постановки экспериментов. Заготовка ХСС осуществлялась двумя способами: 1) измельчение отсортированных мелких экземпляров речных раков без термической обработки с последующим замораживанием и хранением при температуре минус 18°С; контролем для определения сроков хранения служила варёномороженая измельчённая масса; 2) высушивание измельчённых хитинсодержащих отходов (ХСО), заготовленных при разделывании варёных речных раков (карапакс) и концентрата панциря (измельчённые клешни и ножки), отделённого от азотистых веществ гидросепарированием.

Программно - целевая модель проведения исследований представлена на рис. 1.

Эксперименты по получению хитина в дальнейшем проводились на высушенном измельчённом карапаксе (ХСС-КС).

Анализ научно-технической литературы по изучаемой проблеме

Сырьевые источники хитина и хитозана

Природа хитина и хитозана.

Способы получения производных хитина (хи-^озанов)

Область применения

Экспериментальные исследования

Изучение размерно-массовых характеристик речных раков

Выбор способа заготовки ХСС I

Установление срока хранения заготовленного ХСС с применением низких температур

Изучение химического состава ХСС

Апробирование технологии получения хитина из заготовленного ХСС

кислотно-щелочнои способ

Изучение органолептических и физико- химических показателей каче-_ства полученного хитина

Изучение изменения азотистых веществ в процессе хранения

комбинированным способом с применением комплекса протеиназ из внутренних органов рыбы

Фракционирование хитина по размерам частиц

Рис. 1. Программно - целевая модель проведения исследований Были апробированы два способа получения хитина: 1) кислотно-щелочной (химический) и 2) комбинированный (ферментативно-химический). При получении хитина 2-ым способом для деминерализации ХСС-КС была использована соляная кислота (3,5 % раствор), затем осуществлялось депротеинирование комплексом кислых протеиназ, полученных из желудков хищной рыбы (сома), с последующей очисткой хитина от источников азотистых веществ щелочной обработкой.

Для получения хитозана оба образца хитина, изготовленные 1 и 2 способами, были обработаны 50 %-ной концентрированной щёлочью. При этом образец по 2-

му способу перед обработкой был фракционирован по размерам частиц хитина: 0,5, 1,5, 2,5 мм, что способствовало получению хитозана с разной молекулярной массой: высокомолекулярный хитозан (ВМХ) с молекулярной массой (Мм) порядка 200 кДа и низкомолекулярный хитозан (НМХ) с Мм порядка 100 кДа и менее, в зависимости от размера частиц хитина. Гидролиз ВМХ ферментными препаратами без фракционирования позволил так же получить НМХ в зависимости от вида, дозы ферментного препарата и продолжительности процесса, сорб-ционные способности которого были разными при применении его в качестве сорбента для очистки загрязнённой воды ионами тяжёлых металлов разной концентрации. Для изучения сорбционной способности хитозана разной Мм в лабораторных условиях был собран макет колоночных установок.

При статистической обработке результатов исследований и построения графических зависимостей была использована стандартная программа Microsoft Excel и statistics 6.0.

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 3.1. Размерно-массовая характеристика речных раков и изменения азотистых веществ сыромороженых и варёномороженых в процессе низкотемпературного хранения. Для заготовки ХСС при переработке промысловых речных раков интерес представляло изучение размерно-массовой характеристики живых раков (табл. 1).

Таблица 1 - Размерно-массовая характеристика речных раков

Объект Размерный ряд Длина, см Масса, г Массовая доля

исследования в партии, %

по длине по массе

Мелкий 9,0-10,9 20,9-36,6 46,8 35,6

Речной рак Средний 11,0-12,0 29,6-49,0 36,1 38,2

Крупный 12,1-15,0 45,9-69,2 17,1 26,1

Установлено, что доля крупного по длине речного рака (12,1 - 15,0 см) в партии составляет менее 20% от общей массы. Наибольшее значение 46,8% приходится на долю мелкого речного рака (9,0 - 10,9 см) и на долю среднего (11,0- 12,0 см) - 36,1%.

Крупные и средние экземпляры раков подвергались кратковременной тепловой обработке (бланшированию). При этом происходила инактивация фер-

ментов и уплотнение мышечной ткани, которая впоследствии легко отделялась от хитинового покрова в процессе разделывания раков. Мелкие экземпляры живых раков были разделены на две части. Одна часть была измельчена до размеров частиц 5 мм, другая часть была подвержена бланшированию продолжительностью 20 мин, стечке, охлаждению и последующему измельчению. Химический состав образцов живых и бланшированных раков (контроль) приведён в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав мелких живых и бланшированных раков без

предварительного разделывания

Объект Содержание, %

исследования воды жира белка азота общего минеральных хитина

хитина азота веществ

Измельчённая 75,90 0,99 14,15 0,22 3,00 5,74 3,22

масса раков: -живых ±0,01 ±0,02 ±0,03 ±0,01 ±0,01 ±0,03 ±0,02

-бланшированных 71,37 0,94 6,87±0, 0,20 2,90 7,80 3,00

±0,01 ±0,03 03 ±0,01 ±0,01 ±0,02 ±0,01

Определено, что живые речные раки и бланшированные по общему химическому составу отличаются незначительно. Содержание хитина составляет 3,22 и 3,00 % соответственно. В живых речных раках воды содержится несколько больше (75,9%) минеральных веществ меньше (5,74%), по сравнению с бланшированными 71,37% и 7,8% соответственно, что связано с потерей воды при кратковременной тепловой обработке первых.

Образцы измельченных масс бланшированных и живых раков, неподверженных тепловой обработке были упакованы в полиэтиленовые пакеты и направлены на хранение при температуре минус 18-20°С. В процессе хранения установлено, что рН мышечного сока измельченной массы вареномороженого рака возрастает менее интенсивно (от 7,00 до 8,28), по сравнению с рН мышечного сока сыромороженого (от 7,00 до 8,51).

Динамика изменения азотистых веществ во время хранения также свидетельствовала о некотором отставании накопления небелкового азота (НБА), азота свободных аминокислот (ФТА) и азота летучих оснований (АЛО) в образце вареномороженой массы, чем в образце сыромороженой. Данные наблюдений свидетельствовали о гидролитическом распаде азотистых веществ обоих образ-

цов во время хранения. Причем тенденция более глубокого распада азотистых веществ сохраняется в образце измельчённой массы сыромороженой, чем в образце вареномороженой. Из полученных результатов вытекает, что замораживание измельченной массы живых мелких отсортированных экземпляров раков до температуры минус 18°С и дальнейшее хранение при этой температуре является вполне допустимым способом заготовки ХСС.

Учитывая, что порядка 50% живых раков (см. табл. 1) от поступающей партии приходится на мелкие экземпляры, разделывание которых представляет трудоемкий процесс, можно считать, что указанный способ заготовки этой части ХСС является приемлемым и позволяющим механизировать процесс отделения панциря от мышечных белков речных раков.

3.2 Сравнительная характеристика качественных показателей хитина, полученного разными способами. Получение хитина из панциря речных раков проводилось двумя способами: химическим, основанным на деминерализации ПСС соляной кислотой и депротеинировании гидроксидом натрия (No and Meyers, 1995), а также комбинированным, отличающимся тем, что депротеини-рование деминерализованного ПСС раков осуществлялось ферментным препаратом, представляющим собой комплекс кислых протеиназ, полученных из желудочной ткани хищной рыбы (сома). Это позволило вторую стадию очистки от белков осуществлять слабым раствором гидроксида натрия (щелочная доочи-стка) (Утеушев P.P., 2006).

Качественные показатели хитина, полученного химическим (контроль) и комбинированным (химический, совмещённый с ферментативным) способами приведены в таблице 3.

Из данных таблицы 3 следует, что по органолептическим показателям хитин, полученный разными способами, соответствует требованиям ТУ 64-14170. Хитин, полученный химическим способом, содержит 1,8% примесей белка, которые на 0,3 % больше допустимого значения (1,5 %). Данный факт, по-видимому, связан с недостаточной эффективностью процесса депротеинизации химическим способом. Хитин, полученный комбинированным способом, по

физико-химическим показателям воды содержит 6,0 %, примесей белка - 0,9 % и минеральных веществ - 0,2 %, что свидетельствует о высоком качестве полученного биополимера.

Таблица 3 - Качественные показатели хитина, полученного химическим и ком_бинированным способами_

Наименование показателя Химический способ (контроль) Комбинированный способ Требования ТУ 64-14-170-89 (хитин)

Внешний вид Хлопья порошок или хлопья

Цвет светло-кремовый Белый от белого до серовато-розового

Массовая доля, (%) не более: воды 9,00 ±0,04 6,00 ±0,04 10,0

минеральных веществ 0,30 ±0,03 0,20 ±0,02 1,0

Белковых веществ 1,80 ±0,06 0,9±0,02 1,5

Гидролиз белков панциря при применении комплекса кислых протеиназ из внутренностей хищной рыбы (сома) для получения хитина из панциря речных раков, благодаря более мягким режимам обработки (ферментативный), позволяет в большей степени сохранить функциональные свойства хитина, по сравнению с кислотно-щелочным. Полученные данные подтвердили результаты исследований, проведенных ранее P.P. Утеушевым (2006).

3.3. Исследование качества хитозана, полученного по традиционной технологии из разных образцов хитина. Хитин, полученный комбинированным способом, очищенный от примесей белковых и минеральных веществ, после измельчения был фракционирован на 3 фракции посредством просеивания через сито размерами диаметров ячеек в мм: 2,5; 1,5; 0,5. Указанные фракции хитина и хитин, полученный химическим способом, были подвергнуты деацети-лированию концентрированной щёлочью (50%-ной) при гидромодуле хитин : раствор 1:10. Процесс осуществлялся при температуре 95-98°С в течение 2 часов, после чего хитозан промывался водой в соотношении 1:10 до рН 7,0 и высушивался при температуре не выше 60°С. Выход хитозана составил 85% от массы сухого хитина. В таблице 4 приведены качественные характеристики полученных образцов хитозана.

Установлено, что содержание азотистых веществ в хитозане из хитина, полученного кислотно-щелочным способом, составляет 1,8, что в 2 раза больше,

чем в образцах хитозана из фракций хитина, полученного комбинированным способом (0.87- 0,92%). Этот факт объясняется тем, что, как в хитине, так и в хитозане белки прочно связаны ковалентными связями, в связи с чем достичь 100%-ного депротеинирования достаточно сложно (N0 е! а!., 1995).

Таблица 4 - Качественные характеристики хитозана из хитина, полученного _ разными способами_

Наименование Способ получения хитина

показателя кислотно- Комбинированный

щелочной 1 фракция 2 фракция Ь фракция

Цвет светло-кремовый

Запах без запаха

Размеры частиц, мм 1,50-2,50 0,50 •1,50 2,50

Плотность, кг/ы' 0,22 0,29 0,24 0,20

Содержание воды, % 8,50 ±0,06 5,40 ±0,05 5,80 ±0,06 5,80 ±0,09

Азотистые вещества 1,80 ±0,01 0,87 ±0,03 0,91 ±0,05 0,92±0,03

(Ы х 6,25), %

Минеральные вещества, % 0,30 ±0,03 0,27 ±0,02 0,24 ±0,02 0,22 ±0,03

Молекулярная масса, КДа 224,0 68,0 112,0 172.0

Степень деацетилирования (СД),% 80,0 82,0 78,3 77,0

Растворимость в - уксусной кислоте, % 90,00 ±0,06 94,50 ±0,05 92,70 ±0,06 91,80 ±0,02

- соляной кислоте, % 90,00±0,07 93,00±0,08 91,50±0,03 91,00±0,04

Вязкость 1%-го раствора в уксусной кислоте, мм /с 4,8 1,7 2,8 3,9

Нерастворимые вещества, % 0,50 ±0,02 0,30 ±0,01 0,40 ±0,05 0,40 ±0,02

Установлено, что молекулярная масса (Мм) хитозана, полученного из сухо-

го хитина кислотно-щелочным способом, наибольшая и составляет 224 кДа. Наименьшая Мм хитозана 68 кДа установлена в образце хитозана из хитина с размерами частиц 0,5 мм, полученного комбинированным способом. Мм образцов хитозана из хитина с размерами частиц 1,5 и 2,5 мм составили 112 и 172 кДа, соответственно.

Следовательно, предварительное фракционирование хитина, перед проведением деацетилирования позволяет получить хитозан различной Мм в зависимости от способа получения и размеров частиц. При этом выявлено, что чем меньше размеры частиц хитина, тем с меньшей Мм можно получить хитозан.

3.4 Обоснование режимов процесса гидролитического расщепления ВМХ ферментными препаратами

Разработке способа получения хитозана с низкой молекулярной массой уде-

ляется большое внимание (Choi Y. I. и др., 2004). НМХ обладает, как правило, более высокой биологической активностью и сорбционными свойствами, по сравнению с ВМХ (Rhoades J. и Roller S., 2000; Юнее А. М. И Мукатова М.Д., 2009). Поэтому способ гидролиза ВМХ при необходимости получения из него НМХ имеет большой интерес.

В качестве ферментных препаратов для деградации хитина и хитозана применяют комплексы ферментов различного происхождения.

В наших исследованиях ферментативный гидролиз ВМХ с Мм 172 и 224 кДа) был осуществлен с помощью протеолитических ферментных препаратов папаина и протосубтилина.

Для получения низкомолекулярного хитозана были проведены эксперименты по гидрированию высокомолекулярных хитозанов, полученных из хитина комбинированным (Мм 172 кДа) и химическим (Мм 224 кДа) способами ферментными препаратами: папаином и протосубтилином. Были использованы разные дозы ферментов (%): 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 и разные температурные условия от 40 до 55°С.

Выявлено, что ферментный препарат папаин более эффективен в процессе гидрирования хитозана, по сравнению с протосубтилином, также Мм хитозана из хитина, полученного химическим способом расщепляется более медленно в процессе гидролиза, по сравнению с хитозаном из хитина, полученного комбинированным способом. Через 5 часов гидролиза хитозана из хитина, полученного комбинированным способом ферментным препаратом - папаином при дозах 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 % при температуре 40°С его молекулярная масса уменьшается до 90; 90; 90; 59 и 50 кДа, соответственно, по сравнению с протосубтилином до 110; 105; 80; 81 и 75 кДа, соответственно. При гидролизе хитозана из хитина, полученного химическом способом ферментным препаратом папаином в тех же дозах, его молекулярная масса уменьшается за указанное время гидролиза до 100; 88; 80; 80 и 69 кДа, соответственно, по сравнению с протосубтилином до 120; 96; 85; 73 и 70, соответственно. По истечении 6 часов гидролиза продолжение процесса до 8 часов на изменение Мм не оказывает влияния.

Таким образом, для получения полимера с Мм ниже 100 кДа при температуре 40°С, продолжительность гидролиза хитозана из хитина, полученного комбинированным и химическим способами составляет 4-5 часов при дозе фермента папаина и протосубтилина не более 1%, соответственно. В таблицах 5 и 6 приведены изменения Мм хитозанов, полученных разными способами, в процессе гидролиза при оптимально выбранной температуре 50°С.

Таблица 5 - Изменение молекулярной массы хитозана из хитина, полученного комбинированным способом в процесс гидролиза ферментными препаратами

Про- Дозы фермента %

цолжи- 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0

тель- Молекулярн ая масса, КДа

ность гроцес- Пап айн Прото субт Пап айн Прото субти Пап айн Прото субти Пап айн Прото субт Пап айн Прото субт

са, час илин лин лин илин илин

0 172 172 172 172 172 172 172 172 172 172

1 139 150 130 145 137 141 120 131 108 117

2 123 141 112 133 116 120 95 109 90 92

3 100 127 93 115 96 103 70 94 70 80

4 91 113 80 97 75 90 52 65 49 52

5 79 102 68 85 50 79 33 65 29 37

6 78 90 62 85 40 65 20 42 18 37

7 78 90 62 85 40 65 20 42 18 40

8 78 90 62 85 40 65 20 42 18 40

Таблица 6 - Изменение молекулярной массы хитозана из хитина, полученного

химическим способом в процесс гидролиза ферментными препаратами

Про- Дозы фермента %

(ОЛЖИ 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0

тель- Молекулярная масса, КДа

юсть роцес-са, час Пап айн Прото субт илин Пап айн Прото субт илин Пап айн Прото субт илин Пап айн Прото субт илин Пап айн Прото субт илин

0 224 224 224 224 224 224 224 224 224 224

1 198 206 189 200 180 193 170 186 150 174

2 165 180 145 160 140 148 129 135 118 128

3 132 165 117 124 109 119 94 100 89 93

4 109 130 90 100 78 90 60 80 52 71

5 88 108 70 85 60 77 38 53 31 44

6 85 92 70 82 58 71 38 53 30 44

7 85 92 70 82 55 71 30 53 29 44

8 85 92 70 82 55 70 30 53 29 44

Как показывают данные таблиц 5, 6 в результате гидролиза исходных хитоза-

нов с Мм 172 и 224 кДа из хитина, полученного комбинированным и химиче-

ским способами при температуре 50 °С Мм уменьшается также в зависимости от доз фермента и продолжительности процесса.

Следовательно для получения полимера с Мм ниже 100 кДа, продолжительность процесса гидролиза хитозана из хитина, полученного комбинированным и химическим способами, при дозе фермента папаина не более 0,5% составляет 4- 5 часов при температуре 50 °С. С увеличением дозы папаина до 2-3% продолжительность процесса гидролиза сокращается в 1,5-2 раза.

Для получения полимера с Мм ниже 100 кДа, продолжительность процесса гидролиза хитозана из хитина, полученного комбинированным и химическим способам при дозе фермента папаина не более 0,5%, составляет 5-6 часов при температуре 55°С.

При использовании ферментного препарата протосубтилина с дозами 1,0; 1,5; 2 и 3% сохраняется такая же закономерность.

В результате проведённой работы установлена возможность получения низкомолекулярного хитозана с применением разных доз ферментных препаратов: папаина и протосубтилина. Кроме того, установлено, что дозу ферментного препарата для получения низкомолекулярного хитозана необходимо выбирать в зависимости от вида фермента и назначения полимера для применения.

Вязкость коллоидных растворов хитозана возрастает с увеличением концентрации хитозана в растворе. Поэтому изучение изменения вязкости 1%-го раствора гидролиза хитозана представляло большой интерес в зависимости от вида, дозы ферментных препаратов и продолжительности процесса гидрирования. В процессе гидролиза были определены через каждый час показатели вязкости 1%-ного раствора образцов хитозана в уксусной кислоте, установленные визуально по образованию хлопьевидного осадка.

Было установлено, что после 5 часов гидролиза вязкость раствора хитозана, также как его молекулярная масса, при всех дозах папаина остается неизменной. Вязкость раствора хитозана, гидрилизованного протосубтилином, остается неизменной при всех дозах после 6 часов процесса гидролиза.

Таким образом, можно утверждать, что с уменьшением Мм хитозана в

процессе гидролиза снижается аналогично вязкость его в 1%-ном растворе уксусной кислоты, которая стабилизируется после 5 часов при использовании папаина и 6 часов - протосубтилина.

При необходимости получения низкомолекулярного хитозана для применения в качестве структурообразователя в пищевой промышленности следует гидролиз ВМХ осуществлять при дозе ферментных препаратов (папаина или протосубтилина) дозой 1% в течение не менее 4 -5 часов соответственно, чтобы вязкость раствора хитозана в 1%-ном растворе уксусной кислоты составила порядка 2,3-2,5 мм2/г при Мм 100 кДа.

3.5 Исследование сорбционной способности хитозана разной молекулярной массы. Исследование сорбционных свойств образцов хитозана, полученного из хитина комбинированным способом, проведено на серии водных растворов, содержащих разные катионы: цинка, свинца, мышьяка, кадмия, ртути и меди в количествах от 10 до 30 мкг/л. Водные растворы с разной концентрацией катионов пропускались через колонки, с помещёнными в них хитозанами разных типов, для установления степени их сорбционной способности в зависимости от Мм (тип 1-68 кДа, тип II - 112 кДа и тип III -172 кДа).

В целом установлено, что при концентрации ионов тяжелых металлов 10 мг/л хитозан типа I размером частиц 0,5 мм с молекулярной массой 68 кДа имеет самую высокую сорбционную емкость по отношению ко всем металлам (9599%). При концентрации ионов тяжёлых металлов 30 мг хитозан типа II с размером частиц 1,5 мм с Мм 112 кДа имеет более низкую сорбционную способность (65,6%). Наименьшей сорбционной способностью (56,6%) при концентрации ионов 30 мг/л обладает хитозан типа III с размером частиц 2,5 мм Мм 172 кДа (табл. 7). Вместе с тем, для всех типов хитозана характерна высокая адсорбционная ёмкость по отношению к ионам кадмия, при концентрации его в воде, не превышающей 20 мг/л.

Таким образом, увеличение степени сорбции ионов тяжелых металлов хито-заном происходит с уменьшением размеров его частиц и Мм, а также при концентрации в воде ионов тяжелых металлов, не превышающей 20 мг/л.

Таблица 7 - Сорбционные способности хитозанов типов I, II и III при очи-

стке воды от ионов тяжелых металлов

Концентрация ионов тяжелых металлов мкг/л Степень сорбции, %

ъа. | са | РЬ | Си | Щ | Аэ

Хитозан типа I (Мм 68 кДа)

10 99 99 98 95 99 98

20 90 99 93 95 99 94

30 67 98 90 , 90 93 _90

Хитозан типа II (Мм 112 кДа

10 90 99 98 95 99 98

20 88 99 90 91 98 92

30 66 93 77 87 76 85

Хитозан типа III (Мм 172 кДа)

10 86 99 90 90 97,5 93

20 86 99 90 80 97 91

30 57 83 77 80 67 80

Максимальное значение степени сорбции установлено для хитозана с меньшим размером частиц 0,5 мм (тип I) и высокой СД 82%, что оказывает значительное влияние на кинетику сорбции.

Определено, что все три типа хитозана с Мм 68,112, 172 кДа и СД 82, 78,3 и 77 %, соответственно, использованные в качестве сорбента для очистки питьевой воды, содержали микроорганизмы различной морфологии почти одного уровня, что связано, по-видимому, с условиями их хранения (не герметичные пакеты). Однако при использовании их в качестве сорбента тяжёлых металлов для очистки воды, содержащиеся в хитозане микроорганизмы не передаются, а наоборот их количество в воде несколько снижается, что по-видимому, подтверждает актибактериальное свойство хитозанов.

Для установления возможности применения в качестве сорбента хитозана известной молекулярной массы при анализе загрязнённости морской воды были проведены эксперименты по исследованию проб воды, изъятых из побережной зоны Средиземного моря. В таблице 8 приведены степени сорбции хитозанами разной Мм тяжелых металлов, содержащихся в морской воде, в мкг/л: 2п -14, Си -70, Са-49, РЬ -36, N¡-34, Мп -52, Ре-480.

Анализ содержания ионов тяжёлых металлов в морской воде до и после сорбции показал, что концентрация всех ионов после сорбции значительно ни-

же, чем начальная.

Таблица 8 - Степень сорбции тяжёлых металлов, содержащихся в морской воде, _ хитозанами различной Мм_

Тип хитозана Степени сорбции, %

Zn Си РЬ Cd Ni Mn Fe

Тип I Мм 68 кДа 95,0 99,0 99,0 99,0 99,0 99,0 89,5

Тип II Мм 112 кДа 90,0 97,0 99,0 94,0 99,0 96,0 85,4

Тип III Мм 172 кДа 86,0 95,7 99,0 92,0 99,0 91,3 79,1

Хитозан с Мм 68 кДа и СД 82 % обладает лучшей сорбционной способностью к ионам тяжелых металлов, т.к. степень очистки морской воды превышает 95%, кроме ионов железа, для которых степень сорбции составляет 89,5% Высокая сорбционная способность хитозана связана, по-видимому, с наличием в его структуре гидрокси- и аминогрупп. Это делает его эффективным комплексооб-разующим сорбентом для ионов тяжелых металлов. Полученные результаты подтверждают результаты, приведённые в работах других исследователей (Chung et al, 2005; Li et al., 1997).

Таким образом, установлена возможность применения хитозана с Мм 68 кДа и СД 82% в качестве сорбента для очистки как питьевой, так и морской воды.

Исследование возможности восстановления хитозана, образовавшего в воде комплексы в виде хелатов, представляет практический интерес, так как сорбент может быть повторно использованным при санитарно-гигиеническом контроле качества морской воды, сбрасываемых в водоемы промышленных сточных вод, содержащих ионы тяжёлых металлов.

Известно, что ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) является сильным комплек-сообразователем. По-видимому, указанное свойство ЭДТА превосходит свойство образования комплекса хитозаном с тяжёлыми металлами. Это свойство ЭДТА было проверено промывкой хелатокомплекса хитозана с ионами тяжёлых металлов раствором ЭДТА (табл. 9).

Определено, что ЭДТА извлекает ионы Ni, Си, Cd, Pb, Mn, Fe и Zn на 5798,5% и 50-94% и 46-88,5% из хелатокомплексов хитозана с ними, образованных тремя типами хитозана разной Мм. При этом, чем меньше Мм хитозана, образо-

вавшего комплекс с ионами тяжелых металлов, тем больше степень восстановления хитозана.

Таблица 9 - Степень восстанавливаемости хитозана из комплексов с ионами _______ тяжелых металлов раствором ЭДТА_

Тип хитозана Степень извлечения тяжёлых металлов из хелатокомплексов, %

Ъл Си РЬ Сс1 N1 Мп Ре

Тип 1 Мм 62 кДа 57,0 98,5 91,6 96,0 91,0 96,0 87,5

Тип 2 Мм 112кДа 50,0 72,8 91,6 94,0 88,2 92,0 82,0

Тип 3 Мм 172 кДа 46,0 71,4 83,3 92,0 82,3 88,5 72,5

Установлена самая высокая степень восстановления хитозана типа I с размером частиц 0,5 мм с Мм 62 кДа из комплексов с ионами тяжёлых металлов (выше 90,0%), кроме железа (87,5%) и цинка (57,0%). Наибольшая эффективность рекуперации была выявлена из комплекса Си (98,5%) с хитозаном типа I (с размером частиц 0,5 мм).

3.6 Исследование возможности применения хитина и хитозана в качестве сорбентов воды от нефтяных загрязнений. Известно, что хитин и хитозан обладают сорбционными свойствами по отношению к нефтяным загрязнениям, но у хитина данные свойства выражены слабее, по сравнению, с хитозаном (Феофилова Е.П., 1982).

В лабораторных условиях были проведены исследования по применению хитина (хитозана) в качестве сорбента нефтяной плёнки. Д ля проведения экспериментов была использована нефть Тенгизского месторождения. Хитин и 3 типа хитозана были нанесены на поверхности воды, загрязнённой сплошной нефтяной плёнкой. Хитин и хитозаны при контакте с нефтяной плёнкой сразу сорбируют нефть, в результате чего образуются твёрдые сгустки (рис. 2), легко отделяемые от поверхности воды. При этом адсорбционные свойства хитина и хито-занов не отличаются при визуальном наблюдении. Отличительной особенностью в адсорбции между хитином и хитозанами является то, что сгустки, образованные хитином постепенно выпадают в осадок в течение 2 часов. В случае сорбирования хитозаном образованные сгустки продолжают оставаться на поверхности воды, что облегчает их изъятие.

Рис. 2. Внешний вид сорбированной нефтяной пленки хитином и хитозанами

Модельные опыты позволили установить, что для сбора и удаления нефтяной пленки с поверхности 1 м2 необходимо 0,16 кг хитина или хитозана любого типа при дозе 10% сорбента от массы нефтяной пленки.

Образование твёрдого сгустка при нанесении на поверхность нефтяной пленки хитина или хитозана, по-видимому, указывает на происхождение физической сорбции, зависящей от пористости полимера. Что касается выпадения в осадок сгустка, образованного хитином, по-видимому, указывает на большую плотность хитина, по сравнению с плотностью хитозанов.

Исходя из этого, следует предположить, что извлекаемые твердые образования нефтяной пленки с хитином вероятно возможно использовать в составе асфальтобетонных покрытий при строительстве дорог, что является предметом дальнейших исследований.

Выводы

1. Разработана технология получения низкомолекулярного хитозана с заданными химическими характеристиками из хитина, полученного комбинированным способом на основе переработки ХСС речных раков для целевого применения.

2. Предложен рациональный способ заготовки ХСС при глубокой переработке речных раков посредством направления отсортированных мелких экземпляров, не подлежащих очистке от панциря из-за трудоемкости, на измельчение в свежем виде, с последующим замораживанием и хранением при температуре не выше минус 18°С сроком не более 1 месяца.

панциря бланшированных раков, по содержанию (%): хитина 3,2 и 3,0, общего азота 3,0 и 2,9, и минеральных веществ 5,7 и 7,8 соответственно.

Содержание азотистых веществ в хитозане из хитина, полученного химическим способом, составило 1,8, что в 2 раза больше, чем в фракциях хитина, полученного с применением комбинированного способа (0,87- 0,92%).

5. Выявлена эффективность фракционирования хитина перед его деацети-лированием, что позволяет получить из него хитозан разной молекулярной массы (Мм). При этом, чем меньше размеры частиц в фракциях хитина (0,5, 1,5 и 2,5 мм), тем меньшую Мм (62, 112, 172 кДа) имеет хитозан и большую СД (82, 78,3; 77) соответственно.

6. Обоснованы оптимальные режимы получения низкомолекулярного хито-зана из высокомолекулярного применением ферментных препаратов папаина и протосубтилина в дозах (%) 0,5 и 1,0 при температуре 50 °С продолжительностью процесса гидролиза 4 и 5 часов соответственно. При этом молекулярная масса хитозана не превышает 100 кДа, степень деацетилирования составляет 82%.

7. Выявлена зависимость сорбционной способности хитозана от его Мм при очистке воды, загрязненной тяжёлыми металлами (С(1„ Ъп, Аэ, РЬ, Си). Установлено, что хитозан с Мм 68 кДа, СД 82% имеет самую высокую сорбционную емкость (95-99%) по отношению ко всем металлам.

8. Установлено, что адсорбирующее свойство хитозана при очистке проб морской воды, зависит так же от его Мм, СД и исходной концентрации в ней ионов тяжёлых металлов (Сс1, Ъп, РЬ, Си, Ре, Мп). Определено, что хитозан с Мм 68 кДа имеет наиболее высокую степень сорбции (более 90%) для всех металлов за исключением железа, для которого степень сорбции составляет 89,5%.

9. Доказана возможность восстановления хитозана, использованного в качестве сорбента, при анализе степени загрязненности морской воды ионами тяже-

лых металлов, что позволяет использовать его повторно.

10. Определена возможность использования хитина (хитозана) в качестве сорбента для очистки водоемов от нефтяных загрязнений.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы:

Статьи в журналах, входящих в перечень ВАК

1- Younis Alaa Eldin Mohamed, Aly Eldeen M. Production of chitin from crustacean shells by using ferments // Естественные Науки - АТУ- 2009. - № 4(29) -P. 69-73.

2. Younis Alaa Eldin Mohamed, Aly Eldeen M. Application of chitosan as a sorbent of heavy metal ions in the water processing // Естественные Науки - АГУ-2009.-№2(27)-P. 156-162.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Алаа Эльдин Мухаммед Юнее, Мукатова М.Д. Сравнительная характеристика изменения азотистых веществ сыромороженых и вареномороженых речных раков в процессе низко-температурного хранения // ВЕСТНИК АГТУ -2008.-№3(44)-С. 103-105 .

2. Мукатова, М.Д., Алаа Эльдин Мухаммед Юнее. Влияние вида и дозы ферментных препаратов на физико-химические показатели хитозана // ВЕСТНИК АГТУ - № 1/2009. - С. 141-144 .

3. Мукатова, М.Д., Привезенцев А. В., Боева Т. В., Юнее A.M. Биологически активные вещества пресноводных ракообразных способы получения и перспективы применения // ВЕСТНИК АГТУ - № 2/2009. - С. 109-113.

4. Alaa Eldin М. Younis and Mukatova M. D. Production of chitosan and its used as sopbent // POS 1-30 - EUCHIS 2009 - 9th International Conference of the European Chitin Society, Venice, Italy 23-26 May 2009 - 8 P. (статья в электронном сборнике).

5. Mukatova, М. D., Younis A.M., Privezentzev A.V. Biologically active substances of fresh-water crustacean, methods of extraction and prospects of use // 14th European congress on biotechnology - Barcelona, Spain 13-16 September, 2009- P. 12-13.

6. Алаа Эльдин Мухаммед Юнее, Мукатова М.Д. Хитин из панциря речных раков в качестве сорбента для очистки водоемов от нефтяных загрязнёний // МОНК, Материалы 54-ой конференции ППС, посвященной 80-летию основания АГТУ, 2010-С. 122.

ШО.Ю^ У, Г /00

Полп. в печать_Объем па. Тираж экз. Заказ ^Р

ВНИРО. 107140, Москва В. Красносельская, 17

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Алаа Эльдин Мухамед Мухамед Юнес

Введение

Глава I. Литературный обзор

1.1 Природное происхождение биополимеров: хитина и хитозана

1.1.1 Хитин

1.1.2 Хитозан

1.2 Сырьевые ресурсы для получения хитина

1.3 Способы получения хитина и его производных

1.3.1 Химический способ получения хитина

1.3.2 Электрохимический способ получения хитина

1.3.3 Ферментативный способ получения хитина

1.3.4 Способы получения производных хитина: хитозана и глюкозамина

1.4 Физико-химические свойства хитина и хитозана

1.5 Способы получения низкомолекулярного хитозана

1.6 Основные направления применения хитозана

2 Глава II Объекты, методы исследования и методика постановки эксперимента

2.1 Характеристика объектов исследования

2.2 Методы исследования

2.3 Методика постановки эксперимента

3 Глава III. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Изучение размерно-массовых характеристик ракообразных

3.2 Характеристика изменения азотистых веществ сыромороженых и варёномороженых речных раков в процессе холодильного хранения

3.3 Изучение химического состава хитинсодержащего сырья (ХСС) речных раков

3.4 Сравнительная характеристика качественных показателей хитина, полученного разными способами

3.4.1 Технологические параметры химического и комбинированного 64 способов получения хитина

3.4.2 Исследование качества хитина, полученного разными способами

3.5 Изучение влияния способа фракционирования хитина перед деацетилированием на изменение химических характеристик 69 хитозана

3.6 Обоснование режимов процесса гидролитического расщепления

ВМХ ферментными препаратами

3.7 Исследование сорбционных способностей хитозана с разными молекулярными массами при очистке воды от тяжелых металлов

3.7.1 Изучение влияния хитозана, используемого в качестве сорбента тяжелых металлов при очистке воды на ее санитарное состояние

3.8 Исследование возможности применения хитозана в качестве сорбента при анализе морской воды, загрязнённой тяжёлыми металлами

3.9 Установление возможности восстановления хитозана в целях повторного использования в лабораторных исследованиях

3.10 Исследование возможности применения хитина и хитозана в качестве сорбентов нефтяных загрязнений воды 108 Выводы 112 Список использованных литературных источников 114 Приложения

Введение 2010 год, диссертация по технологии продовольственных продуктов, Алаа Эльдин Мухамед Мухамед Юнес

Например, адсорбционные свойства хитозана, по сравнению с хитином, выражены сильнее благодаря наличию первичных аминогрупп.

Способность хитозана сорбировать ионы тяжелых металлов во многом зависит не только от степени деацетилирования (СД) исходного материала, но также от природы сырья, специфики подготовки сорбента к работе и от молекулярной массы (Мм). Хитозан обладает повышенной избирательностью к ионам тяжелых металлов, полярным веществам, что позволяет ожидать высокую эффективность в процессе очистки как питьевой, так и морской воды.

В области технологии хитина и изучения его свойств проводили исследования многие ученые как за рубежом, так и в России (Eiden С.А., Blair H. S. и Ho Ting-Chung, Maruca R. , Muzzarelli R.A.A., Kurita Keisuke, Onsoyen E. и Skaugrud O., Roberts G. A. F., Ершов Б.Г., Inouc К., Феофилова Е.П., Быков В.П., Быкова В.М., Немцев C.B., Терещина В.М., Горовой Л.Ф. и Петюшенко А. П., Варламов В.П., Албулов А.И., Ruiz M, Domard A., Pirón E., Guibal E., Новиков В.Ю., Маслова Г.В., Мезенова О .Я., Мукатова М.Д., Сафронова Т.М., Смирнов M.JL Вместе с тем, все известные способы получения хитозана основаны на использовании жёстких химических процессов, не позволяющих получить хитозан с заданной Мм в соответствии с направлением его последующего применения. Актуальным, в этой связи, является изыскание способа получения хитозана с заданными характеристиками (Мм, СДА) из исходного хитина целевого применения (в качестве сорбента).

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- изучение размерно-массовых характеристик, химического состава речных раков, как источника ХСС;

- исследование органолептических, физико-химических свойств полученного хитозана разной молекулярной массы; обоснование режимов процесса гидролитического расщепления высокомолекулярного хитозана (ВМХ) ферментными препаратами для получения низкомолекулярного хитозана (НМХ) с заданными химическими характеристиками;

Обоснованы оптимальные режимы получения низкомолекулярного, хитозана из высокомолекулярного с применением ферментных препаратов.

Для научно-исследовательской лаборатории «Экологическая химия» Национального института океанографии и рыбного хозяйства (г. Александрия, АРЕ) разработана «Модифицированная методика' определения содержания ионов тяжелых металлов в морской,воде с применением хитозана в качестве сорбента» взамен применяемого в настоящее время сорбента-полиакриламида.

Проведены, опыты по очистке воды от нефтяных загрязнений- с примением хитина (хитозана) в испытательной лаборатории сырья, материалов и продукции в г. Астрахани, которые подтвердили возможность использования хитина (хитозана) в качестве сорбента нефтяных загрязнений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Способ заготовки и срок хранения ХСС при переработке речных раков с применением низких температур.

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на 52ой, 53ей научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава (ППС) Астраханского государственного технического университета (АГТУ) (Россия, 2008-2009). Международных научно-практических конференциях: International Conference of the European Chitin Society (Venice, Italy 23-26 May 2009), Workshop 14th European congress on biotechnology (Barcelona, Spain 13-16 September, 2009), Международной отраслевой научной конференции профессорско преподавательского состава, посвящённой 80-летию основания АГТУ (54-ая конференция ППС) (Россия, 2010).

Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и 7 приложений на 24 страницах. Работа изложена на 130 страницах основного текста, содержит 26 таблиц, 29 рисунков. Список литературы включает 158. наименований, в том числе 84 — зарубежных авторов.

Заключение диссертация на тему "Разработка технологии получения хитозана с заданными свойствами из панциря ракообразных"

112 Выводы

3.Выявлено, что ХСС, заготовленное способом консервирования холодом свежих раков без термической обработки, при применении механического процесса отделения панциря (гидросепарирования), по химическому составу незначительно отличается от ХСС, заготовленного посредством отделения от панциря бланшированных раков, по содержанию (%): хитина 3,2 и 3,0, общего азота 3,0 и 2,9, и минеральных веществ 5,7 и 7,8, соответственно.

4.Подтверждено преимущество комбинированного способа получения хитина, из высушенного ХСС, по сравнению с химическим, из-за низкого уровня примесей белка (0,9 %) и минеральных веществ (0,2 %), содержащихся в конечном продукте. Содержание азотистых веществ в хитозане из хитина, полученного химическим способом, составило 1,8, что в 2 раза больше, чем в фракциях хитина, полученного с применением комбинированного способа (0,870,92%).

6. Обоснованы оптимальные режимы получения низкомолекулярного хитозана из высокомолекулярного применением ферментных препаратов папаина и протосубтилина в дозах (%) 0,5 и 1,0 при температуре 50 оС продолжительностью процесса гидролиза 4 и 5 часов соответственно. При этом молекулярная масса хитозана не превышает 100 кДа, степень деацетилирования составляет 82%.

7. Выявлена зависимость сорбционной способности хитозана от его Мм при очистке воды, загрязненной тяжёлыми металлами (Сё, Н^, Хп, Аб, РЬ, Си). Установлено, что хитозан с Мм 68 кДа, СД 82% имеет самую высокую сорбци-онную емкость (95-99%) по отношению ко всем металлам.

8. Установлено, что адсорбирующее свойство хитозана при очистке проб морской воды, зависит так же от его Мм, СД и исходной концентрации в ней ионов тяжёлых металлов (Сё, Тп, РЬ, Си, Бе, N1, Мп). Определено, что хитозан с Мм 68 кДа имеет наиболее высокую степень сорбции (более 90%) для всех металлов за исключением железа, для которого степень сорбции составляет 89,5%.

9. Доказана возможность восстановления хитозана, использованного в качестве сорбента, при анализе степени загрязненности морской воды ионами тяжелых металлов, что позволяет использовать его повторно.

Библиография Алаа Эльдин Мухамед Мухамед Юнес, диссертация по теме Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

1. Актуганова, Г.Э. Особенности продукции комплекса хитинолетических ферментов в периодической культуре Bacillus sp. 739 / Г.Э. Актуганова, А.И. Мелентьев, Н.Г. Усаноет // Биотехнология. 2001.- №3,- С. 25-28.

2. Албулов, А.И. Корреляция качества хитозановых препаратов в промышленных условиях / А.И. Албулов и др. // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана. Материалы Седьмой международной конференции. М.: ВНИРО, 2003. - С. 9-11.

3. Бабенко, А.Ю. Исследование хитинолитического комплеса бактериального штамма Vibrio sp. X : автореф. дисс. канд. бкол. наук / А.Ю. Бабенко. -СПб, 2000.-18 с.

4. Банников, А.Г. Охрана природы / А.П. Банников, А.К. Рустамов, A.A. Вакулин. М., 1987. -287с.

5. Бокарев, Д.В. Экологические проблемы загрязния урбаэкосистем нефтепродуктами (на примере г. Воронежа) / Д.В. Бокарев. 2000. Вестн. Воронеж, ун-та. Геология. Вып. 5 (10).

6. Быков, В.Л. Получение хитозана из гаммаруса / В.Л. Быков, Д.И. Фурман // Тез. докл. Материалы пятой конференции «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана» М.: ВНИРО, 1999. - С. 18-20.

7. Быкова, В.М. Сырьевые источники и способы получения хитина ихитозана / В.M. Быкова, C.B. Немцев //Хитин и хктозан: Получение, свойства и применение. Под. ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. М.: «Наука», 2002. - С. 7-23.

8. Варламов, B.JI. Место российской науки в мировом хитозановом буме / В.Л. Варламов // Материалы шестой междунар. конф. Новые достижения в исследовании хитина и хитозана. Москва, 2001.

9. Галынкин, В.А. Способ получения хитина: Авторское свидетельство СССР № 1307854. / В.А. Галынкин, А.Д. Розенталъ, А.И. Чикулаева, A.A. Рослов, С.А. Волкова, А.Г. Мухленов, З.М. Комладзе. 1987, Б.И. №16, 1987, -с.258.

10. Гамзазаде, А.И. Авторское свидетельство СССР № 665683. Способ получения хитина / А.И. Гамзазаде, Т.А. Мрачковская, Ю.А. Давидович, C.B. Рогожин. 1979.

11. Гамзазаде, А.И. Структурная неоднородность как фактор изменчивости свойств хитина и хитозана / А.И. Гамзазаде //Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение. Под. ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой,

12. В.П. Варламова. -M.: Наука, 2002. С. 112-118.

13. Гамзазаде, А.И. Некоторые особенности получения хитозана / А.И. Гамзазаде, A.M. Скляр, C.B. Рогожин // Высокомолекулярные соединения -1985. Т. 27, №6.-С 2812-2816.

14. Горовой, Л.Ф. // Материалы пятой конференции (Новые перспективы в исследовании хитина и хитозан) М.: ВНИРО, 1999. - С.130-134.

15. Горовой, Л.Ф., Петюшенко А.П. // Материалы пятой конференции Новые перспективы в исследовании хитина и хитозан. М.: ВНИРО, 1999. - С. 134-136.

16. Грушко, Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. J1. : Химия, 1979. - 160 с.

17. Дацун, В.М. Вторичные ресурсы рыбной промышленности (использование высокоминерализованных отходов) / В.М. Дацун,. — М.: Колос, 1995. 96 с.

18. Дубинская, A.M. Применение хитина и его производных в медицине / A.M. Дубинская, А.Е. Добротворская // Химико-фармацевтический журнал. -1989. Т.23, № 5, -С. 623-628.

19. Ильина, A.B. Деполимеризация высокомолекулярного хитозана ферментным препаратом Целловиридин Г20Х / A.B. Ильина, Ю.В. Ткачева, В.П. Варламов // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. Т. 38. №2. С. 132-135.

20. Каменщиков, Ф.А. Нефтяные сорбенты / Ф.А. Каменщиков, Е.М. Богомольный. Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005.-268 с.

21. Киселев, И.А. Планктон морей и континентальных водоемов / И.А. Киселев. Т.2, Наука, 1980. 440 с.

22. Киселева, JI.A. особенности сорбции ионов меди (2+) хитин-глюкановыми комплексами грибов. Дисерт. к.х.я., 200-1. 175с.

23. Климова, В.А. Основные микрометоды анализа органических соединений / В.А. Климова. М.: Химия, 1975. -223 с.

24. Красавцев, В.Е. Криль как сырьевая основа хитинового производства/ В.Е. Красавцев // Тез. докл. Материалы пятой конференции «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана» М.: ВНИРО, 1999. - 35-37.

25. Куприна, Е.Э. Способы получения и активации хитина и хитозана / Е.Э. Куприна, C.B. Водоложская // Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение /Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. -М.: Наука. 2002. С. 44-64.

26. Маслова, Г.В. Теория и практика получения хитина электрохимическим способом / Г.В. Маслова // Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. -М.: Наука, 2002. С. 24-43.

27. Маслова, Г.В. Модуль установки для производства хитинаэлектрохимическим способом /' Г.В. Маслова, Е.Э. Куприна, А.К. Богерук //Тез. докл. Материалы пятой конференции «Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана» М.: ВНИРО, 1999. - С. 46-48.

28. Маслова, Г.В. Тез. Док. // IÏI Междунар. Симп. "'Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности'' М.: ВНИИМТ, 2001.-С. 229-232.

29. Мелентьев, А.И. Выделение, очистка и характеристика хитаназы Bacillus sp. 739. / А.И. Мелентьев, Г.Э. Актутанов // Прикладная биохимия и микробиология, 1999, Т. 35, № 6, С. 624-628.

30. Мима, С. Высокодеацетилированный хитин и его свойства / С. Мима, Р. Ивамото, С. Йосикава // Материалы Второй Международной конференции по хитину и хитозану, Саппоро, Япония, 1982., Перевод КЕ-57233.- Киев, 1984.

31. Мукатова, М.Д. Размерно-массовые характеристики ракообразных Волго-каспийского региона и пути их рационального использования / М.Д. Мукатова, P.P. Утеушев. Вестник АГТУ. Астрахань: АГТУ, 2004, июль-август, - С. 102-108.

32. Немцев, C.B. Научное обоснование комплексной технологии хитина и хитозана кз панциря промысловых ракообразных и продукции на основе, дттсс. на соискание уч. степ. Док. техн. наук. / C.B. Немцев. М.: ВНИРО, 2007. -305с.

33. Немцев, C.B. Разработка комплексной технологии хитина и хитозана из панцирьсодержащего сырья криля с применением ферментных препаратов и криоактивации / C.B. Немцев. Автореф. дисс. на соискание уч. степ. канд. техн. наук. М.: ВНИРО, 1997. - 24с.

34. Нещадин, C.B. Эколого-химические аспекты гальваноко-агуляционного метода очестки производственных сточных вод, содержящих ионы тяжелых металлов: Автореф. дис. канд. хим. наук. М., 2004. - 25 с.

35. Нудьга, Л.А. Получение хитозана и изучение его фракционного состава / JI.A. Нудьга и др. // Журнал общей химик, 1971. Т.41, С. 25552558.

36. Овчаренко А.Г. Аквабиоресурсы Алтая как основа экономического роста / А.Г. Овчаренко, О.И. Антонова, Б.И. Братилов, М.С. Василишии. //Ползунокский альманах. 1999. ~№1. - С. 48-50.

37. Огородникова, A.A. Эколого-экономическая оценка воздействия береговых источников загрязнения на природную среду и биоресурсы залива Петра Великого. Владивосток: ТИНРО-центр, 2001. - 193 с.

38. Патент № 2073016 РФ, Февраль 10, 1997 «Способ получения низкомолекулярного водорастворимого хитозана». / Варламов В.П.; Стояченко И.А.; Буданов М.В.

39. Петрухина, М.Т. Перспективы использования хктодекстрина в растениеводстве / М.Т. Петрухина, В.И. Максимов, В.Г. Лунцевич, М.Н.

40. Бордак // Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана. Материалы Пятой Международной конференции. М.: Издательство ВНИРО, 1999,0.98 -101.

41. Плиско, Е.А. Хитин и его химические превращения / Е.А. Плиско, JI.A. Нудьга, С.Н. Данилов // Успехи химии. 1984. - Т. 46, вып. 8. - С. 14701487.

42. Полякова, Л.К. Чудо на промышленном потоке / Л.К. Полякова // Труженик моря. -2003.- интернет-версия.

43. Ракитин, В.Ю. Технология ферментативного гидролиза белка: Обзор / В.Ю. Ракитин, Н.В. Прокофьева. М: ОНТИТЭИ микробиопром, 1982. - 40с.

44. Сафронова, Т.М. Производство кормовых, технических и медицинских продуктов из криля: Учебное пособие / Т.М, Сафронова, В.М. Дацун, В.Д. Богданов, С.И. Шнейдерман. Владивосток, 1985. - 70с.

45. Сео, С.Б., Pro Ч.С, Ким Х.Б., Лн Г.В., Джо Б.К, Каджиучи Т. Получение многофункционалбного низкомолекул яркого хитозана и его применение в косметике //Косметическая химия. 2003. Ко 1. С. 26-30.

46. Симахара, К. Новый метод выделения хитина ракообразных с использованием протеолитической бактерии Pseudomonas maltophilia. / К. Симахара, К. Окоути, М. Икеда. Киев: Всесоюзный центр переводов. 1984. -15 с.

47. Скляр, А.М. Исследование гидродинамических и реологических свойств растворов полимергомологов хитозана и его хлористоводородной соли. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.к.н. 12111-173, от 18.06.81. -М.:ИНЭОС АН СССР, 1981.

48. Скрябина, К.Г. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002. 364 с.

49. Смирнов, М.А. Сравнение сорбционных свойств хитозана различной молекулярной массы/ М.А. Смирнов, Е.П. Агеев, Г.А. Вихорева // структура и динамика молекулярных систем. 2003. Вып. 10. С. 230-233.

50. Способ переработки панцирьсодержащих отходов ракообразных / С.В. Рогожин, Е.С. Вайнерман, А.И. Гамзазаде, В.П. Быков, В.М. Быкова. С.В. Немцев, М.М. Меджидов, 3.3. Султанов, Э.Д. Степанова. Авторское свидетельство СССР № 1587678, 1988.

51. Способ выделения хитина гидробионтов / С.В. Рогожин, В.И. Лозинский, С.С. Фокина, Л.И. Орещенко, А.И. Гамзазаде. В.А. Цыряцкин. Авторское свидетельство СССР № 1022463, 1981.

52. Сюняева, З.И. Химия нефти / З.И. Сюняева. Л.: Химия. 1984.-360 с.

53. Терещина, В.М. Различная способность полисахаридов клеточной стенки Aspergillus niger к сорбции металлов / В.М. Терещина, А.П. Марьин, В.Н. Косяков, В.П. Козлов, Е.П. Феофилова // Приклад, биохимия и микробиология. 1999. Т.35. №. 4. С.432-236.

54. Трушин, Т.П. Экологические основы природопользования / Т.П. Трушин. Ростов н/Д.: «Феникс», 2001. - 384 с.

55. Утеушев, P.P. Разработка технологии комплексной переработки панцирьсодержащего сырья из ракообразных Волго-Каспийского региона. Автореферат дисерт. Астрахань, 2006. - 24 с.

56. Феофилова, Е.П. Сорбция ионов свинца Aspergillus niger. Влияние предварительной обработки мицелия / Е.П. Феофилова, А.П. Марьин, В.М. Терещина // Приклад, биохимия и микробиология. 1994.Т.30. №. 1. С. 149155.

57. Феофилова, Е.П. Сорбционные своства и термическая деструкция хитинов и хитозанов, полученных из беспозвоночных и грибов / Е.П. Феофилова, А.П. Марьин, А.Е. Ушакова, Н.И. Синько, Ф.Л. Гопеигауз. // Изв. АН. СССР. Сер. Биол. 1982. №. 3. С. 361-369.

58. Феофилова, Е.П. Перспективные источники получения хитина из природных объектов /' Е.П. Феофилова. В.М. Терешина // Материалы V Всероссийской конференции по хитину и хитозану, Москва-Щелково, 1999. — С. 76-78.

59. Феофилова, В.М. Терешина, А.С. Меморская // Микробиология. -1995. Т.64, №1. - С. 27-31.

60. Чернецкий, В.Н. Хитозан вещество XXI века. Есть ли у него будущее в России?/ В.Н. Чернецкий, Н.Э. Нифатьев // Журн. РХО им. Д.И.Менделеева. - 1997. -T.XLI, №1,- С.80-83.

61. Шульгин, В.М. Оценка загрязнения металлами реки Туманной и прилегающих морских вод / В.М. Шульгин // Экологическое состояние и биота юго-западной части залива Петра Великого и устья реки Туманной. Владивосток: Дальнаука, 2000. — Т. 1. — С. 76-85.

62. Alsarra, I.A. Molecular weight and degree of deacetylation effects on lipase-Ioaded chitosan bead characterisiics / I.A. Alsarra, S.S. Betigeri, H. Zhang, B.A. Evans, S.H. Neau // Biomaterials. 2002. V. 23. P. 3637-3644.

63. APHA. "Mercury Determination by the Cold Vapor Technique, Standard Method 303." In: Standard Methods for Examination of Waier and Wastewater, 16th ed., Franson, M.A.H. (Ed.). Wasington DC: American Public Health Association (1985a).

64. Austin, P.R. Chitin: new facets of research / P.R. Austin, J.C. Brine, J.E. Castle, J.P. Zikakis //Science. -1981. Vol. 212, - P.135.

65. Batista, I. and Roberts, G.A.F. A novel, facile technique for deacetylating chitin. Markromol.Chem. 1990. 191: p. 429-434.

66. Brambilla E., Horman I. Pat. Germany № 3014408, 1980. OnyojniKOB. C.A., 1981,v.94.-p. 3018.

67. Brine C.J., Austin P.R., Comp. Biochem. Physiol., 70 B, 173, 1981.

68. Brugnerotto J., Lizardi J., Goycoolea F.M. An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization // Polymer. 2001. - Vol. 42. -P. 3569-3580.

69. Chang, O., Cheuk, W.L., Nickelson, R., Martin, R. and Finne, G. Indole in shrimp: Effect of fresh storage temperature, freezing and boiling. J. Food Sci, 48: 1983.-813 p.

70. Chen R.H., Chang J.R. Shyur J.S. Effects of ultrasonic conditions and storage in acidic solutions on changes in molecular weight and polydispersity of treated chitosan // Carbohydr. Res. 1997. V. 299. P. 287-294.

71. Choi B.K., Kim K.Y., Yoo Y.J., Oh S.J., Choi J.H., Kim C.Y. in vitro antimicrobial activity of a chitooligosacharide mixture against Actinobucillus actinomycetemcomhans and Streptococcus mutants 11 Int. J. Antimicrob. Agents. 2001.V. 18. P.553-557.

72. Chung Y.C., Su Y.P., Chen C.C., Jia G., Wang H.L., Wu J.C., Lin J.G. Relationship between antibacterial activity of chilosan and surface characteristics of cell wall // Acta. Pharmacol. Sin. 2004. V. 25. № 7. P. 932-936.

73. Chung, Y., Li, Y., & Chen, C. Pollutant removal from aquaculture wastewater using the biopolymer chitosan at different molecular weights. Journal of Environmental Science and Health. 2005, 40, P. 1775-1790.

74. Cobb, B.F., Alaniz, L.W. and Thompson, A.C. Biochemical and microbial studies on shrimp: volatile nitrogen and amino nitrogen analysis. J. Food Sci, 38: 1973.-431 p.

75. Delben F. and Muzzarelli R.A.A. Thermodynamic study of the interaction of N-carboxymethylchitosan with divalent metal ions. Carbohydrate Polymers. 1989. V. 11. №. 3. P. 221-232.

76. Dobetti L., Delben F. Binding of metal cations by N-carboxymethyl chito-sans in water // Carbohydrate Polymers. 1992. V.18. №. 4. P.273-282.

77. Domard A., Piron E. Recent Approach of metal binding by chitosan and derivatives // Advances Chi tin Science, Vol. IV. Peter M. G. /7 Domard A. and R .A .A. Muzzarelli, Eds. University of Potsdam publisher, 2000. P. 295-301.

78. Elson, C.M., Davies D.H. Hayes E.R. Removal of arsenic from contaminated drinking water by a chitosan/chitin mixture // Water Research. 1980, V. 14, №. 9, P. 1307-1311.

79. Gonsior, S. J., Sorci, J. J., Zoellner, M. J., & Landenberger, B. D. The effects of EDTA on metal solubilization in river sediment/water system. Environmental Quality. 1997, 26, p. 957-966.

80. Harris, D.C. "Quantitative Chemical Analysis", 7th ed., W. H. Freeman and Compagny, New York, 2007.

81. Helander I.M., Nunniaho-Lassila E.L., Anvenainen R., Rhoades J., Roller S. Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of Gram-negative bacteria // Int. J. Food Microbiology. 2001. V. 71. P. 235-244.

82. Hsien T.Y., Rorrer G.L. Effects of acylation and cross linking on the material properties and cadmium ion adsorption capacity cf porous chitosan beads // Sep. Sci. Technol., 1995, V. 30, №. 12, P. 2455-2475.

83. Huang M., Khor E., Lim L.Y. Uptake and cytotoxicity of chitosan molecules and nanoparticles: effects of molecular weight and degree of deacetylation // Pharmaceutical Research. 2004. V. 21. № 2. P. 344-353.

84. Kim Y.H., Gihm S.H., Park C.R., Lee K.Y., Kim T.W., Kwon I.C., Chung

85. H., Jeong S.Y. Structural characteristics of size-controlled selfaggragates of aeoxycholic acid-modified chitosan and their application as a DNA delivery carrier // Bioconjug. Chem. 2001. V. 12. № 6. P. 932-938.

86. Kim Y.M., Choi K.S. //Pollimo. 1985, V. 9, № 5, P. 417-434.

87. Knorr D. Use of Chitinous Polymers in Food. // Food Technology, January, 1984.-P.85-95.

88. Kochanska B., Kedzia A. Susceptibility of Candida, Geotrichwn and Rhodotorula to chitosan ascorbate // Chitosan in Pharmacy and Chemistry. Eds.: R.A.A. Muzzarelli, C Muzzarelli. Atec. Italy. 2002. P. 165-170.

89. Koyama Yoshiyuki, Taniguchi Aldhiko.// J. Appl. Polym. Sci. 1986, V. 31, №. 6, P. 1951-1954.

90. Kumar A.B.V., Varadaraj M.C., Lalitba R.G. Tharanathan R.N. Low molecular weight chitosans: preparation with the aid of papain and characterization // Biochim. Biophys. Acta. 2004. V. 1670. P. 137-146.

91. Kurita K. // Proc. 3rd Int. Conf. "Chitin in Nature and Technology". N.Y.: Plenum Press. 1986. P. 287-293.

92. Kurita Keisuke. Koyama Yoshiyuki, Chkaoka Sutoyuki,. // Polym. J. (Tokyo), 1988. V. 20. № 12. P.1083-1089.

93. Kurita K., Tomita K., Tada T., Ishii S. Nishlmura S., Shimoda K. J.Polym. Sci. p.A. Polym. Chem. 1993, 31,485.

94. Li, Q., Dunn, E.T., Grandmaison, E.W. and Goosen, M.F.A. Applications and properties of chitosan. J. Bioactive and Compatible Folym. 1992. V. 7, P. 370397.

95. Lim S. H., Hudson S.M. Review of chitosan and its derivatives as antimicrobial agents and their uses as textile chemicals // J. Macromol. Sci. 2003. V. 43. № 2. P. 223-269.

96. Lim S.-H., Hudson S.M. Application of a fiber-reactive chitosan derivative to cotton fabric as a zero-salt dyeing auxiliary //Color. Technol. 2004. Y. 120. P. 108-113.

97. Lim S.H. Hudson S.M. Synthesis and antimicrobial activity of a watersoluble chitosan derivative with a fiber-reactive group // Carbohydr. Res. 2004. V. 339. P. 313-319.

98. Maclaughlin F.C., Mumper R.J., Wang J., Tagliaferri J.M., Gill 1., Hin-cheliffe M., Rolland A.P. Chitosan and depolimerized chitosan oligomers as condensing carriers for in vivo plasmid delivery // J. Control. Release. 1998. V. 56. №1-3.P. 259-272.

99. Majeti N.V., Ravi Kumar. A review of cbitin and chitosan application. // Reactive & Functional polymer. 2000. V.46. P. 1-27.

100. Masri, M. S., and M. Friedman. Mercurv uptake by polyamine carbohydrates. // Environ. Sei. Technol. 1972. №.6:745-746.

101. Masri M.S., Randall V.G. // Proc. First Int. Conf. "Chitin and Chitosan" -MIT Sea Grant Rep. MITSG. 1978. P. 277-287.

102. Minke R., Blackwell J. Structure of Alpha-Chitin. Journal of Molecular Biology 1978. V. 120 (2) P.167-181.

103. Moorjani M.N., Achuta V., Khasim DJ. //J. Food Sei Technol. 1975. -Vol. 12.-P. 187

104. Muzzareili R.A.A. Chitin.- Oxford: Pergamon Press, 1977, P. 573.

105. Muzzareili R.A.A., Tanfanl F., Scarpini G. Chelating, film-forming and coagulating ability of the chitosan-glucan complex from Aspergillus niger industrial wastes//Biotechnol. Bioeng. 1980. V.22 № 4. P. 885-896.

106. Muzzareili R.A.A., Tanfani F, Scarpini.G., Tucci E. Removal and recovery of cupric and mercuric ions from solutions using chitosan-glucan from Aspergillus niger //J. Appl. Biochem. 1980. V.2. № 1. P.54-59.

107. Muzzareili R.A.A., Muzzareili C., Tarsi R., Miliani M., Gabbanelli F., Cartolari M. Fungistatic activity of modified chitosans against Saprolegnia para-silica //Biomacromolecules. 2001. V. 2. P. 165-169.

108. Muzzarelli R.A.À., Marco Tomasetti and Pierluca llari. Depolymerization of chitosan with the aid of papain //Enzyme and Microbial Technology. V. 16.(2). P. 110-114.

109. No H.K., Meyers S.P. Preparational and Characterization of chitin and chitosan a review. Journal of Aquatic food product technology, 1995, vol. 4 (2), P.27-51.

110. No H.K., Park N.Y., Lee S.H., Meyers S.P. Antibacterial activity of chito-sans and chitosan oligomers with different molecular weights // Int. J. Food. Microbiol. 2002. V. 74. № 1-2. P. 65-72.

111. Noguchi J. The Tenth Research Conference on Cellulose and Related Polymers. Fondation Research Conference in Chemistry. -Osaka, 1978.- P.224.

112. Onsoyen E., Skaugrud O. Metal recovery using chitosan // J. Chem. Technol. and Biotechnol. 1990. V. 49. № 4. P. 395-404.

113. Pat. Japan № 53-130870. 1975, Mima S., Yoshikawa S., Miya M.

114. Piron E., Domard A. Interaction between chitosan and uranil ions Part 1. Role of physicochemical parametrs. Int. J. Biol. Mecromol, 1997, 21, 327-335.

115. Portier R.J. Chitin immobilisation systems for hazardous waste detoxification and biodégradation // Immobilisation Ions Bio-Sorption ed. Eccles H., Hunt S. Horwood: Chichester, UK 1986. P. 229-243.

116. Rabea E.I., Badawy M. E.-T., Stevens C.V., Smagghe G, Steurbaut W. Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action // Biomacromolecules. 2003. V. 4. № 6. P. 1457-1465.

117. Ravi Kumar, M.N.V. A review of chitin and chitosan applications. Reactive & Functional Polymers. 2000. - Vol. 46. - P. 1 -27.

118. Reetarani S.P., Ghormade V., Deshpande M.V. Chitinolytic enzymes: an exploration (Review) // Enz. Microb. Technology. 2000. V. 26. P. 473-483.

119. Rhoades J., Roller S. Anlimicrobial actions of degraded and native chito-san against spoilage organisms in laboratory media and foods // Appl. Environ. Microbiol. 2000. V.66.№1. P. 80-86.

120. Roller S., Covill N. The antifungal properties of chitosan in laboratory media and apple juice // Int. J. Food. Microbiol. 1999. V. 47. № 1-2. P. 67-77.

121. Ruiz-Herrera J., Lopez-Romero., & Bartnicld-Garcia S, Properties of chitin synthetase in isolated chitosomes from yeast cells of Mucor rouxii Journal of Biological Chemistry 1977. 25 ,252 (10), P. 3338-3343.

122. Sabnis S., Block L.H. Chitosan as an enabling excipient for drug delivery systems. I. Molecular modifications // Int. J. Biol. Macromoi. 2000. V. 27. № 3. P. 181-186

123. Senel S., Lkinei G., Kas S., Yousefi-Rad A., Sargon M.F., Hincal A.A. Chitosan films and hydrogeis of chlorhcxidine gluconate for oral mucosal delivery 11 Int. J. Pharm. 2000. V. 193. № 2. P. 197-203.

124. Shepherd R., Reader S., Falshaw A. Chitosan functional properties // Glycoconjugate J. 1997. V. 14. P. 535-542.

125. Sorlier P., Denuziero A., Viton C, Domard A. Relation between the degree of acetylation and electrostatic properties of chitin and chitosan // Biomac-romolecules. 2001. V. 2. № 3. P. 765-772.

126. Sosa M.A., Fazely F., Koch J.A., Vercellotti S.V., Ruprecht R.M. N-carboxymethylchitosan-N, O-sulfate as an anti-HIV-1 agent // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1991. V. 174. №2. P. 489-496.

127. Teszos M., Mattar S. A further insight into mechanism of biosorption of metals, by examining chitin EPK spectra // Talania. 1986. N 53. P. 81-92.

128. Tommeraas K., Varum K.M., Christensen B.E., Smidsrod O. Preparation and characterization of oligosaccharides produced by nitrous acid depolymerization of chitosans //Carbohydr. Res. 2001. V. 333. P. 137-144.

129. Tsai G.J., Hwang S.P. In vitro and in vivo antibacterial activity of shrimp chitosan against some intestinal bacteria //Fisheries Sci. 2004. V. 70. P. 675-681.

130. Tsai G.j., Zhang S.L., Shieh P.L. Antimicrobial activity of a low-molecular-weight chitosan obtained from cellulose digestion of chitosan // J. Food Prat. 2004. V. 67. № 2. P. 396-398.

131. Urbanezyk, G.W., Lippsymonowicz B. The Influence of Processing Terms of Chitosan Membranes Made of Differently Deacetyiated Chitin on the Crystalline Structure of Membranes. J. Appl. Polym. Sci. - 1994. -Vol.51. № 13 -P. 2191-2194.

132. Varum K.M., Holme H.K., Izume M., Stokke B.T., Smidsred O. Determination of enzymatic hydrolysis specificity of partially N-acetylated chitosans //Biochim.Biophys.Acta. 1996. V. 1291. № I. P. 5-15.

133. Windsor. M. and Barlow : Introduction of fisher}' by-products. Fishing news Bobks Ltd, 1981.

134. Xian S.D. Junhui J. Studies on the adsorption behavior and mechanism of chitosan on metal ions // The Proceedings cf 2nd Asia Pacific chitin symposium. Bangkok. Nov. 1996. P. 155 161.

135. Xie W., Xu P., Wang W., Liu Q. Preparation of water-soluble chitosan derivatives and their antibacterial activity // J. Appl. Polym. Sci. 2002. V. 85. P. 13571361.

136. Saito Y, Putaux JL, Okano T, Gaill F, Chanzy H. 1997. Structural aspects of the swelling of beta-Chitin in HC1 and its conversion into alpha-chitin. Macromolecules 30:3867-3873

137. Yui T., Imada K., Okuyama K., Obata Y., Suzuki K.-, Qgawa K. Molecular and crystal structure of anhydrous forms of chitosan // Macromolec 1994.1. V.27.№26. P. 7601-7605.

138. Zhang M., Haga A. Sckiguchi H., Hirano S. Structure of insect chitin isolated from beetle larva cuticle and silkworm (Bombyx mori) pupa exuvia // Int. J. Biological Macromolecules. 2000. V. 27. № 1. P. 99-105

139. Zhang M., Tan T., Yuan H., Rui C. Insecticidal and fungicidal activities of chitosan and oligo-chitosan// J. Bioact. Compat. Polym. 2003. V. 18. P. 391-400.

Похожие работы

Технология продовольственных продуктов
05.18.00