Хитозан

Наиболее доступен и технологичен в обработке хитин, полученный из панцирей промысловых крабов Paralithodes camtshatica. Российский Дальневосточный шельф является средой обитания 7 из 9 видов промысловых крабов.

История исследований хитина и хитозана насчитывает около 200 лет. Хитин был открыт в 1811 году, а хитозан в 1859 году. В первой половине XX века к хитину и его производным был проявлен заслуженный интерес, в частности к его исследованию имели непосредственное отношение три Нобелевских лауреата: E.Fischer (1903) синтезировал глюкозамин, P. Karrer (1929) провел деградацию хитина с помощью хитиназ и, наконец, W.N.Haworth (1939) установил абсолютную конфигурацию глюкозамина. До 1970 года по всем странам было опубликовано 78 патентов (кроме этого есть большое количество закрытых патентов), связанных с хитином и хитозаном. На сегодняшний день количество патентов полученных по данной теме в мире достигает 5000. Такое внимание к практическому использованию хитина и его производных обусловлено их уникальными свойствами, дающими большой положительный эффект в самых различных отраслях. В настоящее время известно более 100 областей применения хитозана и композиций на его основе.

Широта спектра практического применения хитозана и огромное количество перспективных разработок в этой области определяются уникальным сочетанием ряда полезных свойств этого вещества:

• биосовместимостью (не вызывает отторжения в живых организмах);
• биодеградируемостью (разлагается под действием природных ферментов);
• бактериостатичностью (тормозит рост и размножение бактерий);
• высокой реакционной способностью (на его основе изготавливается ряд производных);
• превосходной сорбционной способностью (переходных и особенно тяжелых металлов, а также радионуклидов);
• иммуностимулирующей активностью;
• селективностью (способностью разделять некоторые металлы);
• способностью поглощать холестериновый комплекс и жиры низкой плотности.

Хитозан находит применение и как компонент разнообразных производных в различных отраслях промышленности:

• атомная промышленность:
  • локализация утечек радиоактивных веществ;
  • концентрирование отходов ядерного топлива;
  • очистка от жидких радиоактивных отходов;
• детоксикация промышленных стоков, особенно гальванических производств, связанных со сбросом тяжелых металлов;
• очистка стоков пищевых производств - выделенные хитозаном из промстоков белковые компоненты используются как корм для птицы, скотины, пушных зверей;
• медицина и медицинская промышленность:
  • лекарственные препараты пролонгированного действия;
  • гемосовместимый бионейтральный рассасывающий шовный материал;
  • ожого- и ранозаживляющие повязки;
  • кровоостанавливающие губки;
  • контактные линзы в офтальмологии;
  • искусственная кожа, разработанная для лечения обширных ожогов, позволяет успешно бороться за жизнь человека при поражении более 75% кожных покровов;
  • смеси моно-, поли- и олигомеров высокой чистоты действуют как ранозаживляющие, суставовосстанавливающие препараты и онкопротекторы;
  • модифицированный хитозан высокой активности устраняет вредное воздействие химео- и лучевой терапии, улавливает ацетальдегид (антипохмельное действие), действует как уловитель холестерина и сахара (лечение диабета);
• фильтрация питьевой воды и доведение ее до кондиции не только для бытового потребления, но и для приготовления пива и алкогольных напитков, где особенно важно высокое качество воды;
• сельское хозяйство:
  • иммуностимуляция растений;
  • удобрения пролонгированного действия;
  • экологически безопасная защита растений от бактерий и вредителей;
  • санация почв;
  • повышение урожайности и сохранности урожая;
• текстильная промышленность:
  • аппретура, шлихтовка, противоусадочная обработка;
  • введение хитозана в состав тканей традиционным для смесовых тканей способом;
  • введение хитозана в состав тканей с ковалентной привязкой к материалу;
  • обработка тканей растворами хитозана для придания им бактериостатических свойств.
• пищевая промышленность:
  • биологически-активные (БАД) и пищевые добавки;
  • диетическое волокно;
  • эмульгатор;
  • консервант;
  • осветлитель соков, вин и фруктовых напитков;
  • загуститель и структурообразователь.
• парфюмерия и косметика:
  • производство увлажняющих кремов и лосьонов;
  • антистатиков;
  • средств ухода за кожей и волосами;
  • мыла, лаков, шампуней.
• производство бумаги и фотоматериалов - высококачественные и специальные сорта бумаги, повышение качества подложек и эмульсий, снижение расхода серебра;
• рыбные хозяйства и рыбоконсервная промышленность - изготовление рыбных кормов; препараты очистки воды при контейнерной перевозке больших количеств живой рыбы, продление срока хранения рыбы в холодильниках, снижение содержания липидов в рыбном фарше;
• меховая и кожевенная промышленность:
  • препараты для дубления (замена хромовых дубителей) кожи и мехов;
  • улучшение товарного вида меха;
  • придание мехам стойкости к стирке.
• очистка воды:
  • сорбент;
  • осветлитель и флокулянт.

Физико-химические характеристики хитозана

 Хитозан является природным биополимером, то есть его структура представляет собой эластичные цепочки молекул, соединенные гликозидными связями. Величина этих цепочек зависит от количества входящих в них молекул и характеризуется показателем, называемым "молекулярный вес".

Структурная форимула молекулы хитозана

Хитозан не растворяется в воде и спирте, однако, он прекрасно растворим в слабых органических кислотах, включая пищевые (лимонной, уксусной, молочной, салициловой, пировиноградной и других). Хорошая растворимость позволяет в полной мере использовать полезные свойства вещества. Растворы легко проникают в места, где требуется воздействие молекул хитозана.

В растворенной форме хитозан демонстрирует еще одну уникальную особенность – его молекулы способны проникать через внешние мембраны клеток живых организмов. Эта способность является одной из основ механизма иммуномодуляции, индуцируемой хитозаном в организмах растений, животных и человека. Подробнее об индуцированном иммунитете читайте на странице "Механизм действия препарата".

Точное описание хитозана как физической субстанции требует использования более чем двух десятков различных характеристик. Основные из них – степень деацетилирования, молекулярный вес, растворимость и вязкость раствора, содержание примесей. Каждая из характеристических величин может изменяться в широком диапазоне значений в зависимости от сорта, марки, используемого сырья и даже страны происхождения хитозана.

 Сложная структура молекулярных цепочек биополимера придает растворам хитозана в органических кислотах ряд необычных свойств. Отличной иллюстрацией этого является график зависимости вязкости раствора от молекулярного веса, иначе говоря, от длины цепочки молекул. Даже незначительное увеличение молекулярного веса биополимера вызывает существенное  нелинейное увеличение вязкости.

График зависимости вязкости раствора хитозана от его молекулярного веса

Миллионы комбинаций одних только базовых характеристик обеспечивают практически бесконечное количество вариаций полезных свойств разных видов и сортов хитозана. Вариативность и технологическая управляемость свойств вещества позволяет производить хитозансодержащие продукты, например препараты для растениеводства, в различных модификациях, обладающих различающимися потребительскими свойствами. При этом базовый химический состав (базовая рецептура) препаратов останется неизменным.

О выпускаемых модификациях биологически активного комплекса ЭКОГЕЛЬ читайте здесь