Технология получения высокоочищенного хитозана из панцирей ракообразных (стр. 3 из 4)

В фотографических процессах, связанных с быстрым проявлением изображения, используют такие важные характеристики хитозана, как его пленкообразующие свойства, поведение в системах, содержащих желатин и комплексы серебра, обеспечивающее отсутствие поперечной (в слоях пленки) диффузии красителя, оптические характеристики полимера.

Весьма перспективно использование хитозана в бумажной промышленности: благодаря большей прочности при водных обработках ионных связей, образующихся при нанесении хитозана на целлюлозное волокно при формировании бумаги, по сравнению с существующими в обычной бумаге водородными связями заметно возрастает прочность бумажного листа, особенно в мокром состоянии. При этом одновременно улучшаются и другие важные свойства (сопротивление продавливанию, излому, стабильность изображения) [7,9].

Благодаря своим уникальным свойствам хитозан нашел применение в пищевой промышленности. Способность хитозана осветлять технологические жидкости используется в производстве соков, пива, вин, молочной сыворотке, промывных вод фаршевого производства, подпрессовых бульонов и других низкоконцентрированных жидкостей, содержащих мелкодисперсные частицы органических соединений различной природы. Проявление свойств сорбента и частично эмульгатора обусловливает липофильный эффект хитозана.

В технологии формованных изделий хитозан используется как структурообразующий агент, повышающий значения реологических характеристик пищевых масс. Хитозан обладает редким свойством соединять в упорядоченную структуру фрагменты материалов различного влагосодержания: сухих, с промежуточной влажностью и высоковлажных.

Бактерицидное действие хитозана позволяет использовать его при хранении различных видов пищевой продукции. Наиболее широко показано защитное действие пленок из хитозана, нанесенных на поверхность плодов и овощей - яблок, апельсинов, земляники, томатов, перца. Поскольку плоды и овощи остаются живым организмом, будучи отделенными от материнского растения, они обладают определенным иммунитетом и в них проходят обменные процессы.

Применение хитозана в средствах для волос основано на их способности образовывать пленки при взаимодействии с кератинами волос. Пленки хитозана более стабильны при повышенной влажности, чем пленки, образованные синтетическими полимерами, поэтому в составе средств для укладки волос имеют значительные преимущества перед традиционными фиксаторами. Хитозан улучшает и другие потребительские качества средств для ухода за волосами, улучшает расчесываемость, уменьшают статический заряд, увеличивают блеск волос. Они уже давно используются в качестве кондиционирующих добавок в шампунях и кондиционерах.

При разработке средств ухода за кожей используются такие свойства хитозана, как способность образовывать прозрачную защитную пленку, предохраняющую кожу от потери влаги.

Потенциал использования хитозана в средствах ухода за кожей определяется его уникальной химической структурой, сходной с целлюлозой.

Фракция молекул, содержащих оставшиеся N-ацетил группы (5-24%) определяет способность хитозана к гидрофобным взаимодействиям. Гидрофильность и гидрофобность хитозана позволяет использовать его в качестве стабилизаторов эмульсий. Благодаря высокомолекулярной массе и линейной структуре молекулы, хитозан является отличным средством повышения вязкости эмульсий при низких значениях рН.

Хитозан, как и другие гидроколлоиды, способен удерживать воду и служить увлажняющим компонентом косметических средств. [7,8,9]

2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты исследования

Для проведения испытаний по получению высокоочищенного хитозана был использован хитозан, полученный из панциря королевского камчатского краба. Химический состав панциря приведен в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика химического состава панциря в %.

Содержание влаги,	Белок	Липиды	Минеральные Вещества	Хитин
7-8	21-27	0,2-0,4	34-39	26-32

Для определения свойств полученного хитозана были проведены физико-химические, радиологические и микробиологические испытания. Для оценки уровня свойств полученного хитозана были использованы показатели, заложенные в технические условия на пищевой хитозан (ТУ 9289-067-00472124-03). В приложении представлены соответствующие акты испытаний, а общие результаты представлены ниже в таблице 2.

Органолептические показатели.

Внешний вид: чешуйки размером 1-3 мм.

Цвет: кремовый с желтоватым оттенком.

Вкус: свойственный данному продукту, без постороннего привкуса.

Запах: свойственный данному продукту, без постороннего запаха.

Таблица 2. Физико-химические свойства хитозана

Наименование показателя	Ед. изм.	Норма по ТУ	Результаты испытаний
Молекулярная масса	кДа	-	120
Степень деацетилирования	%	-	87
Массовая доля влаги	%	Не более 10,0	9.4
Массовая доля минеральных веществ	%	Не более0,7	0,33
рН 1% раствора хитозана в 2% уксусной кислоте	Ед. рН	Не более 7,5	3,85
Массовая доля нерастворимых веществ в 3% р-ре уксусной кислоты	%	Не более 0,2	0,18
Массовая доля влаги	%	Не более 10,0	9.4
Токсичные элементы
Ртуть	мг/кг	Не более 0,03	0,005
Мышьяк	мг/кг	Не более 0,2	0,007
Свинец	мг/кг	Не более 1,0	0,31
Кадмий	мг/кг	Не более 0,1	0,012
Пестициды
ГХЦГ (α,β,γ,-изомеры)	мг/кг	Не более 0,5	Не обнаружено
ДДТ и его метаболиты	мг/кг	Не более 0,02	Не обнаружено
Гептахлор	мг/кг	Не допускается	Не обнаружено
Алдрин	мг/кг	Не допускается	Не обнаружено
Радиологические испытания
Цезий 137	Бк/кг	200	28,0
Стронций 90	Бк/кг	100	8,0
Микробиологические показатели
Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, КОЕ/г		Не более 5*104 КОЕ/г	0
БГКП (колиформы)		не допускаются в 0,1 г	Не выделены
E.coli		не допускаются в 1,0 г	Не выделены
Патогенные, в том числе сальмонеллы		не допускаются в 25 г	Не выделены
Дрожжи, плесени		Не более 100 КОЕ/г	Не выделены

Реактивы:

- уксусная кислота, хч/лед - ГОСТ 61-75

- гидроксид натрия х.ч. – ГОСТ 2263-79

2.2. Методы исследования

Определение молекулярной массы хитозана

Молекулярную массу хитозана определяли вискозиметрически по стандартной методике. Растворы концентрации 0,05 и 0,5 г/дл готовили растворением навески порошка полимера в ацетатном буфере (0,33 М СН₃СООН + 0,2 М СН₃СOONa) в течение одних суток. Использовали ледяную уксусную кислоту и уксуснокислый натрий квалификации ХЧ. Измерения проводили при 25⁰С в капиллярном вискозиметре Уббелоде, диаметр которого равен 0,54 мм. Расчёт ММ проводили по уравнению Марка-Куна-Хаувинка с константами К и α из работы ([h]=К ∙ М^α):

,

где [h]-характеристическая вязкость раствора, дл/г,

М – молекулярная масса.

Потенциометрическое титрование и расчёт степени деацетилирования.

Потенциометрическое титрование выполняли на универсальном ионометре ЭВ-74 с использованием стеклянного электрода. Точность измерения pH ±0,1. Перед работой прибор настраивали по стандартным буферным растворам. Навеску хитозана 0,2 г растворяют при перемешивании в 20 мл 0,1н растворе соляной кислоты при перемешивании на магнитной мешалке в течение 1ч. Полученный раствор титруют потенциометрически 0,03н раствором едкого натра до рН около 11. Первый перегиб кривой титрования соответствует избыточному количеству соляной кислоты, а второй – концентрации аминогрупп в навеске хитозана.

Степень деацетилирования определяют по формуле:

,

где: G – навеска хитозана в г;

m – количество молей аминосодержащих звеньев в навеске хитозана;

m = V∙T;

V – объем раствора NaOH в мл, соответствующий нейтрализации кватернизированной формы аминогрупп хитозана, определяемый разностью объемов второго и первого перегибов на кривой потенциометрического титрования;

Т – титр раствора NaOH в моль/мл, определяемый в холостом титровании 0,1н раствора HCl.

Точность и воспроизводимость определений может быть обусловлена степенью дисперсности и их влажностью.

Вывод формул:

G = m∙161 + X∙203;

161 – молекулярный вес элементарного звена хитозана;

203 - молекулярный вес ацетилированного звена хитозана;

X – количество молей ацетилированных звеньев в навеске.

;

После преобразований получаем формулу для определения СД.

Метод спектра мутности

Для определения параметров надмолекулярных образований в растворах хитозана (С = 0,5 г/дл), таких как средний размер частиц (

), числовая ( ) и весовая ( ) концентрации использовали метод спектра мутности.