Открыть сервисСервис

Хитин: строение, свойства и применение

Хитин — природный полисахарид, азотсодержащее производное целлюлозы, образующее основу наружного скелета членистоногих, клеточных стенок грибов и ряда других организмов. По химическому строению представляет собой линейный полимер N-ацетил-D-глюкозамина, связанного β-(1→4)-гликозидными связями. По распространённости в природе хитин занимает второе место среди органических соединений после целлюлозы.

История открытия

Хитин был выделен в 1811 году французским химиком Анри Браконно из наружного скелета насекомых, однако термин «хитин» (от греч. χιτών — «одежда, покров») предложил в 1823 году английский учёный Джон Одли. В 1859 году французский исследователь Шарль Руже получил из хитина при обработке щёлочью продукт деацетилирования, названный позже хитозаном. Систематическое изучение структуры и свойств хитина развернулось в XX веке, а промышленное производство его производных началось во второй половине XX века.

Химическое строение и свойства

Молекула хитина состоит из повторяющихся звеньев N-ацетилглюкозамина. Степень полимеризации природного хитина достигает нескольких тысяч мономерных единиц. За счёт водородных связей между цепями формируются прочные микрофибриллы, обеспечивающие механическую прочность покровов.

Основные свойства:

  • Белое или слегка желтоватое твёрдое вещество, нерастворимое в воде, разбавленных кислотах, щелочах и органических растворителях.
  • Растворяется в концентрированных минеральных кислотах, некоторых солевых растворах и специальных растворителях.
  • Устойчив к действию большинства ферментов, кроме хитиназ.
  • Биосовместим и биоразлагаем.

При деацетилировании хитина (обычно обработкой концентрированной щёлочью) получают хитозан — производное, растворимое в разбавленных кислотах и обладающее реакционной способностью за счёт свободных аминогрупп.

Распространение в природе

Хитин широко представлен в живой природе:

У позвоночных животных хитин не синтезируется, однако хитиназы обнаружены у ряда млекопитающих, включая человека, где они выполняют защитные функции.

Получение

Промышленное сырьё для получения хитина — панцири ракообразных (креветок, крабов, криля), а также отходы грибного производства и биомасса насекомых. Технологический процесс включает:

  1. Деминерализацию — удаление солей кальция обработкой кислотами.
  2. Депротеинизацию — удаление белков щелочной обработкой.
  3. Обесцвечивание и сушку.

В России переработка хитинсодержащего сырья ведётся преимущественно на предприятиях рыбопромышленного комплекса Дальнего Востока и Северо-Запада.

Применение

Медицина и фармацевтика

Хитин и хитозан используются для создания рассасывающихся шовных материалов, ранозаживляющих покрытий, сорбентов, систем доставки лекарств. Хитозан применяется как гемостатическое средство.

Пищевая промышленность

Производные хитина служат осветлителями соков и напитков, загустителями, эмульгаторами, а также входят в состав биологически активных добавок.

Сельское хозяйство

Хитозан применяется для обработки семян, как стимулятор роста растений и средство защиты от фитопатогенов, а также в составе кормовых добавок.

Водоочистка

Хитозан эффективно связывает ионы тяжёлых металлов и органические загрязнители, что делает его востребованным сорбентом для очистки сточных вод.

Текстиль и косметика

Из хитина получают волокна, плёнки и гели; в косметологии хитозан входит в состав увлажняющих и ранозаживляющих средств.

Значение и перспективы

Хитин относится к возобновляемым биополимерам, что определяет интерес к нему как к экологичной альтернативе синтетическим материалам. Перспективные направления — создание биоразлагаемой упаковки, медицинских имплантатов, сорбентов нового поколения. В России исследования хитина и хитозана ведутся в институтах Российской академии наук и профильных университетах.

Интересные факты

  • Прочность хитиновых покровов сопоставима с некоторыми конструкционными материалами при значительно меньшей плотности.
  • Ежегодно в Мировом океане естественным путём образуется порядка 100 миллиардов тонн хитина.
  • Хитин обнаружен в ископаемых остатках членистоногих возрастом сотни миллионов лет.

Источники

Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru