Выделение, модификация и идентификация хитина и хитозана из панцирей ракообразных

Год написания 2022 год

Актуальность работы: Прирoдный возобновляемый и технoлогически безопасный биополимер хитозан и его деполимеризованные продукты хитоолигосaхариды (COS) представляют интeрес для применения в биомедицинской, пищевой и химичeской прoмышлeнности, защите окружaющей среды, упрaвлении сточными вoдaми. Это связанo с их антимикрoбной, антиоксидантной, гипохолестeринемической активностью, повышaющим иммунитeт и противоопухолевым действиeм или спосoбноcтью уcкорять поглoщение иoнов [1].

Цели работы: Выделение из природного сырья хитина и провeдение реакции деацетилирования.

Реализуются через решение следующих задач:

1) Выбор и отработка методики выделения хитина из панцирей ракообразных;

2) Исследование условий деацетилирования хитина, отработка методики получения хитозана;

3) Подбор методик идентификации выделенных продуктов (потенциометрическое титрование, ИК-спектроскопия, ЯМР)

Содержание

Введение

1. Обзор литературы...................................................................................... 4

1.1 Хитин и хитозан, строение и свойства .................................................... 4

1.2 Химические свойства хитина и хитозана................................................. 7

1.3 Физические свойства хитина и хитозана................................................. 8

1.4 Распространение хитина и хитозана в природе и их применение......... 12

1.5 Методы исследования хитина и хитозана.............................................. 15

2. Экспериментальная часть....................................................................... 16

2.1 Методика выделения хитина из природного субстрата......................... 16

2.2 Методика получения хитозана из хитина (деацетилирование хитина).. 17

2.3Методы исследования, структуры хитина и хитозана............................ 19

2.3.1 Метод потенциометрического титрования...................................... 20

2.3.2 Метод ИК-спектроскопии................................................................ 22

2.3.3 ЯМР.................................................................................................. 24

3. Обсуждение результатов.......................................................................... 26

3.1 Обсуждение методики получения хитозана.......................................... 26

3.1.1 Деацетилирование в гетерогенных условиях................................... 32

3.1.2 Деацетилирование в гомогенных условиях..................................... 34

Заключение................................................................................................... 35

Список используемой литературы............................................................. 36

Список используемой литературы

1. Роговина, С. З. Твердофазная модификация хитина и хитозана в условиях механического воздействия // Хитин и хитозан: Получение, свойства, применение. – Москва: Наука. – 2002.

2. Н.Г. Строкова, А.В. Подкорытова. Современные способы переработки хитин содержащего сырья//Труды ВНИРО, том 170 – 2018 г. – стр. 124 – 152

3. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихорева, В.П. Варламова. Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение – М.: Наука. 2002 г. – 368с.:

4. В.П. Курченко, С.В. Буга, Н.В. Петрашкевич, Т.В. Бутневич, А.А. Ветошнин, С.Л. Демченков, А.Д. Лодыгин, О.Ю. Зуева, В.П. Варламов, О.И. Бородин. Технологические основы получения хитина и хитозана из насекомых//Труды БГУ, том 11, часть 1 – 2016 г. – стр. 110 – 123

5. И.И. Основская. Дополнительные главы технологии полимерных материалов. Физико-химические свойства хитина, хитозана и волокон на их основе: учебное пособие/И.И. Осеновская. – СПБ.: ВШТЭ СПбГУПТД, - 2021 г. – стр. 80

6. Гамзазаде А И, Скляр А М, Рогожин С В Некоторые особенности получения хитозана //Высокомолекулярные соединения - 1985 - Т 27А - № 6 - С 1179-1184

7. Хитозан / под.ред. К.Г. Скрябина, С.Н. Михайлова, В.П. Варламова. – М.: Центр "Биоинженерия" РАН, 2013. – 593 с.

8. Осcовская, И. И. Хитин - глюкановые комплексы (физико - химические свойства и молекулярные характеристики): учеб. пособие / И. И. Оссовская [и др.]; под ред. Г. М. Полторацкого / ГОУВПО СПбГТУРП. – Санкт-Петербург, 2010. – 52 с.

9. Хитин и хитозан: получение, свойства и применение / под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. – М.: Наука, 2002. − 368 с.

10. Нудьга Л.А., Петрова В.А., Ганичева С.И. и др. Физико-химические характеристики хитин-глюкановых комплексов различного происхождения // Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана: материалы V конференции, Москва-Щелково / М.: ВНИРО, 1999 — С.242 — 245

11. Гришин, А. А. Хитин и хитозан: Химия, биологическая активность, применение // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2014. – Т.6, №1. - С.29-34.

12. Быкова В.М., Немцев С.В. Сырьевые источники и способы получения хитина и хитозана: хитин, его строение и свойства. В кн.: Хитин и хитозан = Chitin and chitosan: получение, свойства и применение. Под ред. Н.Г. Скрябина. М., Рос. акад. наук, Центр "Биоинженерия", Общерос. обществ. орг. "Рос. хитиновое об-во", c.7-23, 2002.

13. Гамзазаде А И, Скляр А М, Павлова С А, Рогожин С ВО вякостных свойствах растворов хитозана // Высокомолекулярные соединения -1981 - Т 23А - № 3 - С 594-597

14. Tolaimate, A. On the influence of deacetylation process on the physicochemical characteristics of chitosan from squid chitin / A. Tolaimate, J. Desbrie`res, M. Rhazi, A. Alagui, M. Vincendon, P. Vottero // Polymer. – 2001. – Vol.41, N.7. – P. 2463–2469.

15. Zhang, M. Structure of insect chitin isolated from beetle larva cuticle and silkworm (Bombyx mori) pupa exuvia / M. Zhang, A. Haga., H. Sekiguchi., S. Hirano // Int. J. Biological Macromolecules. – 2000. – Vol.27, N.1. – P. 99–105.

16. Плиско, Е. А. Свойства хитина и его производных / Химия и обмен углеводов, 1965. – Москва: Наука. – С. 141-145.

17. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1979. – 240 с.

18. Г.В. Лазурьевский, И.В. Терентьева, А.А. Шамшурин. Практические работы по химии природных соединений, выпуск 1. Методы выделения и идентификации – М.: изд. «Высшая школа» -1961 - стр. 61-64.

19. Ю.А. Кучина, Н.В. Долгопятова, В.Ю. Новиков, В.А. Сагайдачный, Н.Н. Морозов. Инструментальные методы определения степени деацетилирования хитина // Вестник МГТУ, том 15, №1 - 2012 г. - стр.107-113

20. Долгопятова Н.В. Совершенствование технологии получения D(+)-глюкозамина на основании изучения кинетических закономерностей кислотного гидролиза хитина. Дис. … канд. техн. наук. Мурманск, МГТУ, 157 с., 2011.

21. Орлова Т.А., Новиков В.Ю., Волкова Н.И. Технология получения хитина, хитозана и продуктов на их основе из панциря ракообразных. Интенсиф. технол. процессов в рыб. пром-ти. Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф., 4-6 окт. 1989 г. Владивосток, ч. 2, с.137-138, 1989.

22. Павлов Г.М., Селюнин С.Г. Скоростная седиментация, молекулярная масса и конформационные параметры некоторых растворимых производных хитина. Высокомолек. соед. А., т.28, № 8, с.1727- 1731, 1986.

23. Чеботок Е.Н., Новиков В.Ю., Коновалова И.Н. Деполимеризация хитина и хитозана при щелочном деацетилировании. Журнал прикл. химии, т.79, № 7, с.1172-1176, 2006

24. Ильина М.А. Применение различных металлов в качестве электродов при потенциометрическом титровании: автор. дис. на соискание уч. степени канд. хим. наук: спец. 02.00.02 "Аналитическая химия" / М.А. Ильина. – Иркутск, 1977. – 30 с

25. Бенхабилес М. С., Салах Р., Луничи Х., Друиш Н., Гусен М. Ф. А. и Мамери Н.. Антибактериальная активность хитозана и его олигомеров, полученных из отходов панциря креветок // Пищевые гидроколлоиды, — 2012.N.29. С.48-56

26. Зау Йе Мьинт, Хтет Ко Ко Зау, Т.М.Васильева. Электронно-пучковая плазменная обработка порошков и растворов хитозана: возможности и технологические подходы // ТРУДЫ МФТИ. 2020. Том 12, № 1. C. 36 – 43. (Статья)

27. Немцев, С.В. Комплексная технология хитина и хитозана из панциря ракообразных. / С.В. Немцев − М: Изд-во ВНИРО, 2006. − 134 с.

28. Унрод, В. И. Хитин-и хитозансодержащие комплексы из мицелиальных грибов: получение, свойства, применение // Биополимеры и клетка. – 2001. – Т. 17. – №. 6. – С. 526.

29. Гальбрайх, Л. С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение / Л.С. Гальбрайх // Соровский образовательный журн. – 2001. – Т. 7. – № 1. – С. 51.

30. Плиско, Е. А. Хитин и его химические трансформации / Е. А. Плиско, Л. А. Нудьга, С. Н. Данилов // Успехи химии. – 1977. – Т. 46, вып.8. – С. 1470-1487

31. Чернышенко, А.О. Полимерные материалы на основе хитозана с улучшенными механическими свойствами / А. О. Чернышенко [и др.] // Материалы VIII Междунар. конф. Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана. – Москва: ВНИРО, 2006. – С. 150-153

32. Кайминып, И. Ф. Физико-химические свойства хитозана и возможности его практического использования / И. Ф. Кайминып // Материалы V конф. Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана. – Москва: ВНИРО, 1999. - С. 230-231.