Діль Катерина Володимирівна

аспірант кафедри фізичної, органічної та неорганічної хімії

Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара

м.Дніпро

 

 Анотація: дана стаття присвячена можливому способу отримання низькомолекулярного хітозана з різних доз ферментних препаратів папаїна та протосубтиліна. Показано, що для отримання низькомолекулярного хітозану потрібно вибирати залежно від вида ферменту. Для отримання даного полімеру слід продовжувати гідратацію 6 годин при дозі фермента не більше 1%.  

 Ключові слова: хітозан, хітин, біологічно-активні речовини, низькомолекулярний хітозан.

 

 Вступ.

 Хітозна - найвідоміше і вивчене похідне хітину. Цей полімер є продуктом часткового або повного диацетилювання хітину і являє собою полі- (1-4) -2-аміно-2-дезокси-β-D-глюкозу.

 

 На сьогоднішній день відомі три основні способи отримання низькомолекулярного хітозана: хімічний, фізичний, ферментативний. Найбільш популярним є ферментативний спосіб, який полягає в збереженні вихідної природної структури хітозана  [1, 2, 3].

 Низькомолекулярні хітозани володіють більш високою біологічною активністю порівнюючи з високомолекулчрними [4, 5]. В якості ферментних препаратів для деградації хітина та хітозана застосовують комплекси ферментів різного походження.

 Дослідженнями хітозану займаються в 15 країнах і в даний час відомо більше 70 напрямків практичного застосування хітину та хітозану., а також їх модифікацій, найбільш важливими з яких визнані біотехнологія та екологія, харчова промисловість, медицина, косметика, сільське господарство та ветеринарія. [1, 2].

 Мета: вивчення впливу вида та дози ферментних препаратів на фізико-хімічні показники хітозана.

 Задачі:

1. Вивчення оранолептичних показників хітозана;
2. Дослідження фізико-хімічних показників хітозана;
3. Гідрування хітозана різними ферментними препаратами;
4. Встановлення зміни молекулярної маси в процесі гідрування різними дозами ферментних препаратів;

 Матеріали та методи дослідження. 

1. Ферментний гідроліз високомолекулярного хітозана був проведений за допомогою протеалітичних рідких ферментних препаратів: папаїна, протосубліна.
2. Вихідний хітин був отриманий з панциря річкового рака деміниралізацією кислоти, депротинируванням рідких ферментних препаратів, отриманих з шлунку тканин риби, з наступною лужною очисткою від залишків білкових речовин.

 Результати дослідження та обговорення.

 В результаті гідрування хітина концентрованим розчином луга (50%-м) отриманий хітозан має молекулярну масу 172 кДа, ступінь деацелювання – 77% при вмісті, %: води-5,8; нітратних сполук-0,92; мінеральних речовин-0,22. Такий хітозан  є високомолекулярним і не може мати широкого застосування.

Таблиця 1

Органолептичні та фізико-хімічні показники хітозана.

 

 Щоб отримання низькомолекулярного полімера з високомолекулярного хітозана потрібно приготувати 1%-й розчин з використанням 0,2 М ацетатного буфера, рН якого становить 5,0. До отриманого розчину внести папаїн та протосубтилін дозами 1, 2, 3% відповідно. Нагрівати при температурі 520С протягом 8 годин. В процесі гідрування через кожну годину визначати молекулярну масу і в’язкість 1% розчина сирноподібного осаду в оцтовій кислоті.  

Рисунок 1

Технологічна схема отримання низькомолекулярного хітозана

 

 

 Визначення органолептичних і фізико-хімічних властивостей є дуже важливим для характеристики хітозана. Ступінь депротинірування та демінарилізації виявляє такі фізико-хімічні характеристики хітозана, як в’язкість і розчинність.

Таблиця 2

Зміна молекулярної маси хітозана в процесі гідрування ферментними препаратами 

  

 Виходячи з даних таблиці 2 гідрування вихідного хітозана з молекулярною масою 172 кДа молекулярна маса зменшується в залежності від дози фермента продовження самого процесу гідрування. Виявлено, що ферментний препарат папаїн більш ефективний в процесі гідрування хітозана. Через 5 годин гідрозування хітозана папаїном при дозі 1, 2, 3% його молекулярна маса зменшується до 66,5; 45,0 і 19,5 кДа відповдно. Протосубтилін в тих же дозах зменшує молекулярну масу хітозана за вказаним часом гідрування до 86,0; 60,0; 44,0 кДа відповідно. 

 Після 6 годин гідрування продовження процесу до 8 годин не змінюється молекулчрна маса, незважаючи від виду препарату і його дози. Виключення складає доза папаїна 3%, який спричинює уменшення молекулярної маси до 19,5 кДа протягом 5 годин гідрування.

 Висновки.

 Таким чином, було досліджено:

1. Встановлена можливість получити низькомолекулярного хітозана з застосуванням різних доз ферментних препаратів папаїна та протосубтиліна.
2. Виявлено, що дозу ферментного препарату для того щоб отримати низькомолекулярного хітозана необхідно вибирати в залежності від виду фермента та призначення полімера для застосування. Для отримання полімер з молекулярною масою нижче 100 кДа достатня тривалість гідрування 6 годин при дозі ферментів не більше 1%; при збільшенні дози ферментів до 2%  можливо отримати полімер з молекулярною масою 45-60кДа за вказаний час гідрірування; отриманий полімер з молекулярною масою менше 20 кДа можливе за 5 годин гідрування при дозі папаїна 3%.

 

Література

1. Lim S. H., Hudson S. M. Application of a fiber-reactive chitosan derivative lo cotton fabric as an antimicrobial textile finish // Carbohydr. – Polym. – 2004. – Vol. 56. – P. 227–234.

2. Получение многофункционального низкомолекулярного хитозана и его применение в косметике / С. Б. Сео, Ч. С. Рго, Х. Б. Ким и др. // Косметическая химия. – 2003. – № 1. – С. 26–30.

3. Purification and characterization of chitosanase from Bacillus sp. strain KCTC 0377BP and its application for the production of chitosan oligosaccharides / Y. I. Choi, E. J. Kim, Z. Piao et al. // Appl. Environ. Microbiology. – 2004. – Vol. 70, N 8. – P. 4522–4531.

4.  Rhoades J., Roller S. Anlimicrobial actions of degraded and native chitosan against spoilage organisms in laboratory media and foods // Appl. Environ. Microbiol. – 2000. – Vol. 66, N 1. – P. 80–86.

5. Kittur F. S., Kumar A. B.V., Tharanalhan R. N. Low molecular weight chitosans – preparation by depolymerization with Aspergillus ttiger pectinase, and characterization // Carhohydr. Res. – 2003. – Vol. 338. –P. 1283–1