Miercuri, 24 februarie 2010

Importanța industrială a chitinei

Activitatea industrială de prelucrare a produselor pescărești, în special a crustaceelor ​​(homar, păianjen, homar, creveți, creveți și crab printre altele) și cefalopode (calmar), generează în prezent o cantitate mare de deșeuri care reprezintă o problemă gravă. Reziduurile de procesare a fructelor de mare conțin în general 14-35% din chitină asociată cu proteine ​​(30-40%), lipide, pigmenți și depozite de calciu (30-50%), estimând astfel o producție mondială anuală de chitină în deșeuri de aproximativ 120.000 de tone. Acest volum mare, împreună cu capacitatea sa de degradare lentă, au stimulat o mare activitate de cercetare axată pe determinarea posibilelor utilizări ale acestei substanțe cu un dublu scop; pe de o parte, căutarea unei exploatări economice benefice și, pe de altă parte, eliminarea problemei de mediu. Ca urmare a acestor investigații, chitina și chitosanul (o moleculă derivată din precedenta) sunt utilizate cu succes în domenii la fel de diverse precum farmaceutice, medici, industria alimentară și de prelucrare a efluenților și agricultură, printre multe altele.

school

Ce sunt chitina și chitosanul?

Chitina și chitosanul sunt materiale organice produse de nevertebratele de apă dulce (artropode, briozoari și zooplancton). În mediul sărat, acestea sunt produse în principal de crustacee haloplanctonice (copepode, cladecere, euphasiaceae) și de specii marine pelagice și bentice (inclusiv crustacee, hidrozoani și briozoici). Unele animale terestre au, de asemenea, tegumente chitinoase (insecte, crustacee, anelide și moluște), în timp ce ciupercile, drojdiile și mucegaiurile au, de asemenea, pereți celulari chitinoși.

Chitina a fost găsită pentru prima dată în 1811 de către profesorul Henri Braconnot în ciuperci. În 1830 a fost izolat de insecte și i s-a dat numele de chitină. Descoperirea chitosanului în 1859 de către C. Rouget a marcat începutul unei cercetări intensive asupra acestor compuși.

Chitina este un polimer al reziduurilor de N-acetilglucozamină și glucozamină care este larg distribuit în natură, atât de mult încât constituie al doilea polimer cel mai abundent după celuloză. Este o polizaharidă netoxică și biodegradabilă care formează o substanță excitată și este principalul constituent al exoscheletului insectelor, crustaceelor ​​și arahnidelor. Se găsește și în ciuperci, drojdii, corali, zooplancton, fluturi, alge și ciuperci

Chitina este un produs ușor, sub formă de pulbere sau fulgi de culoare albă sau gălbuie, care poate fi procesat în mai mulți derivați.

Chitosanul este forma N-deacetilată a chitinei din care se obține după înlocuirea grupărilor amino cu grupuri acetamido. Face parte din peretele corpului celor mai multe ciuperci, drojdii și mucegaiuri. La fel, este biodegradat la om prin acțiunea lizozimului

La ce se folosesc?

Aplicațiile chitinei și chitosanului sunt foarte largi, există sectoare în care utilizarea sa este comună și cunoscută, iar altele în care este în prezent o cale interesantă de cercetare:

1- Tratarea apei

Chitina-chitosanul și derivații săi acționează ca chelatori ai metalelor de tranziție și a poluanților din mediu (PCB), ca îndepărtători ai ionilor metalici (Hg, Cd, Pb, Ag și Ni), ca floculanți coagulanți și precipitanți ai proteinelor, aminoacizilor, coloranților, coloranților, alge, uleiuri, metale radioactive (U și Co), particule în suspensie și pesticide. Din acest motiv, acestea sunt utilizate în tratarea bazinelor de înot și a iazurilor, a efluenților din industria alimentară și a deșeurilor alimentare (reducerea COD cu până la 80%), a apelor uzate (rafinării de petrol, instalații de procesare a peștilor, fabrici de bere, abatoare etc.) și în tratarea apei potabile.

2- Industria alimentară

- Ca aditivi în alimente: Datorită proprietăților lor ca agenți de îngroșare, gelifianți și emulgatori, aceștia sunt folosiți ca agenți de îmbunătățire a texturii, deoarece fixează apă și grăsimi (de exemplu chitină cristalină). Se mai folosesc ca stabilizatori de culoare, ca agent care previne precipitarea în oțet, ca aditivi cu caracteristici nutriționale (fibre dietetice, ingredient funcțional), în biscuiți și pâine (previne scăderea volumului aluatului), ca aditiv pentru hrana pentru animale (până la 10% în hrana puiului) crește creșterea, vigoarea și creșterea bifidobacteriilor din stomac care blochează dezvoltarea altor microorganisme și generează lactază. Sunt, de asemenea, utilizate în mesele de crustacee, care conțin chitină și proteină astaxantină și sunt utilizate în hrana somonului.

- Folie alimentară și acoperire de protecție: filmele de chitosan sunt puternice, durabile și flexibile cu proprietăți mecanice similare polimerilor comerciali cu rezistență medie. Utilizarea acestuia în filmele comestibile poate favoriza protecția faunei sălbatice, deoarece, deși sunt ingerate de unele animale (30% din peștii marini au materiale plastice în stomac), acestea pot fi ușor degradate de enzimele existente în stomacul unora dintre acestea. De asemenea, sunt utilizate împreună cu alte elemente în acoperirile cu fructe (N, O-carboximetilchitină), amânând îmbătrânirea, reducând oxidarea, pierderile prin transpirație și protejând împotriva atacului fungic.

Acțiunea sa ca protector alimentar împotriva microorganismelor (concentrații = /> 0,02% protejează împotriva E. Coli), cum ar fi bacteriile, drojdia și ciupercile. Este interesant pentru obținerea de alimente minim procesate și pentru întârzierea apariției lipsei de aromă în carne. Mai exact, acțiunea antimicrobiană este efectuată prin privarea microorganismelor de ioni vitali (Cu), blocarea sau distrugerea membranei, filtrarea constituenților intracelulari și formarea complexelor polioelectrolitice cu polimeri acizi și celule de suprafață.

- În procesele industriale: în recuperarea proteinelor din deșeurile de produse din ouă pentru hrana animalelor, ca agent de purificare a zahărului, clarificator în industriile băuturilor (apă, vin, mere și suc de morcovi) fără a afecta culoarea (0,7g/l), ca finisher de suc (chitosan solubil în acid și solubil în apă), coagulare a brânzei (2-2,5% pH6, îndepărtează 90% din solide), întârzie rumenirea enzimatică a sucurilor de mere și pere.

3- Medicină.
Chitosanul și formele sale derivate sunt utilizate cu succes în diferite domenii ale medicinei, iar în altele aplicarea sa este în curs de studiu și dezvoltare.

În învelișurile de semințe, ca îngrășământ și spray foliar, în conservarea fructelor, ca nematocid și insecticid, în protecția împotriva dăunătorilor și atacurilor fungice (inducând acțiunea chitinazelor împotriva ciupercilor), ca un virus și stimulent al creșterii (transportul nutrienți).

6- Cosmetice.
Aplicațiile sale sunt diverse datorită proprietăților sale hidratante (creme pentru mâini, loțiuni de baie), abrazive (curățarea pielii), polarității sale pozitive (fixarea produselor pe piele și păr) și non-alergenicitate. Se utilizează cu succes ca matrice adecvată pentru alte ingrediente, în îngrijirea orală (pastă de dinți și apă de gură) și în tratamentul celulitei (brevetat).
7- Industria hârtiei.

Utilizare în fabricarea hârtiei, randament crescut de celuloză și capacitate de retenție a apei (hârtie de șervețel), ca adeziv, tratament de suprafață pe hârtie (rezistență mai mare și fixare mai bună a cernelii), hârtie fotografică, separarea produsului și recuperarea componentelor.

8- Tehnologii cu membrană.

Pentru separarea componentelor (filtre moleculare), în coloane cromatografice, ca absorbanți de încapsulare, pentru controlul permeabilității, în osmoză inversă, electrodializă, chitină magnetică și izolarea lizozimelor.

9- Alimente Nutraceutice.

În alimentele funcționale (băuturi, bare comestibile etc.) datorită caracteristicilor sale de solubilitate și posibilității de a obține mai mulți compuși derivați.

10- Industria textilă.

Chitosanul este utilizat ca agent pentru a preveni contracția țesuturilor și ca fixator de culoare.

În ciuda numărului mare de aplicații potențiale existente și a progreselor considerabile realizate în cercetarea chitinei și chitosanului, este necesar să se promoveze utilizarea acestora în diferite sectoare industriale care, cu excepția domeniului sănătății umane, au fost până acum reticente. Acest lucru s-a datorat, pe de o parte, lipsei de încredere în capacitatea industriilor furnizoare de a furniza materii prime și, pe de altă parte, rolului negativ pe care brevetele l-au jucat în încetinirea dezvoltării pieței. În prezent, tendința pieței pentru chitină și chitosan este îndreptată spre aplicarea lor dietetică și biomedicală, dar în viitorul apropiat ar trebui luată în considerare posibilitatea utilizării lor pentru ambalarea alimentelor și a altor produse, pentru a reduce astfel volumul de deșeuri din ambalaje și favorizarea protecției faunei sălbatice.

De asemenea, în cadrul dinamicii actuale de reutilizare și minimizare a deșeurilor, obținerea de compuși de valoare ridicată precum chitina și chitosanul din deșeurile de crustacee reprezintă o oportunitate interesantă pentru industrie.