Chitinin Chitosan'a ultrasəs təsiri
Ultrasonik Chitosan istehsalı
Chitosan, chitinin N-deasetilasiyası ilə əldə edilir. Adi deasetilasyonda, chitin sulu qələvi həlledicilərlə (adətən 40-50% (w / w) NaOH) islanır. İstiləşmə prosesində yüksək temperatur 100-120ºC tələb olunur, çox vaxt tələb olunur, halbuki islatma addımına alınan xitosanın məhsuldarlığı azdır. Yüksək güclü ultrasəslərin tətbiqi chitinin deacetylation prosesini əhəmiyyətli dərəcədə intensivləşdirir və aşağı temperaturda sürətli bir müalicədə aşağı molekulyar çəkili xitosan yüksək məhsuldarlığı ilə nəticələnir. Ultrasonik deasetilasyon, qida və pharma tərkib hissəsi, gübrə kimi və digər bir çox sənaye tətbiqetməsində istifadə edilən daha keyfiyyətli çitosan ilə nəticələnir.
Ultrasonik müalicə, xitinin atsetilasyon (DA) dərəcəsinin DA≥90 ilə xitosana DA≤10 ilə xitosan səviyyəsinə endirilməsinin nəticəsidir.
Bir çox tədqiqat işləri, ultrasəs xitinin xitozana deasetilasiyasının effektivliyini təsdiqləyir. Weiss J. et al. (2008), sonication, xitinin xitosana çevrilməsini kəskin şəkildə yaxşılaşdırdığını tapdı. Chitinin ultrasəs müalicəsi, tələb olunan əməliyyat müddətini 12-24 saatdan bir neçə saata qədər azaltmaqla əhəmiyyətli vaxt qənaəti ilə gəlir. Bundan əlavə, tam çevrilməyə nail olmaq üçün daha az həlledici tələb olunur ki, bu da sərf edilmiş və ya həll olunmamış həlledicini, yəni konsentrat NaOH-u atmaq və atmaq üçün ətraf mühitə təsirini azaldır.
Xitinin xitozana ayrılması sonikasiya ilə artır
UIP4000hdT – 4 kVt güclü ultrasəs sistemi
Ultrasonik Chitosan müalicəsinin iş prinsipi
Yüksək güclü, aşağı tezlikli ultrasəs (∼20-26kHz) maye və şlamlarda akustik kavitasiya yaradır. Yüksək güclü ultrasəs, həlledici (məsələn, NaOH) parçaları kimi xitinin xitozana çevrilməsini təşviq edir və bərk xitin hissəciklərinə nüfuz edir, bununla da səthin sahəsini genişləndirir və bərk və maye fazalar arasındakı kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır. Bundan əlavə, ultrasəs kavitasyonun yüksək kəsici qüvvələri hidroliz zamanı reagentin (yəni NaOH) reaktivliyini artıran sərbəst radikalları yaradır. Qeyri-termal emal texnikası olaraq, sonication yüksək keyfiyyətli chitosan istehsal edən istilik pozulmasının qarşısını alır. Ənənəvi emal şərtlərinə nisbətən xitinin xərçəngkimilərdən alınması üçün tələb olunan ultrasəs işləmə müddətini qısaldır. Chitin və chitosan istehsalı üçün ultrasəslər istehsal dəyərini azaltmaq, işləmə müddətini azaltmaq, istehsal prosesinə daha yaxşı nəzarət etmək və proses tullantılarının ətraf mühitə təsirini azaltmaq potensialına malikdir.
- Yüksək Chitosan məhsuldarlığı
- Üstün keyfiyyət
- Azaldılmış vaxt
- Aşağı Proses Temperaturu
- Effektivliyin artması
- asan & təhlükəsiz istismarı
- ekoloji dostu
Ultrasonik Chitin Chitosan'a deketilasiyası – protokol
1) Xitini hazırlayın:
Crab qabıqlarını qaynaq materialı olaraq istifadə edərək, həll olunan üzvi və torpaq və zülal da daxil olmaqla yapışan çirkləri çıxartmaq üçün cır qabıqları yaxşıca yuyulmalıdır. Bundan sonra, qabıq materialı tamamilə qurudulmalıdır (məsələn, bir sobada 24 saat 60ºC-də). Qurudulmuş qabıqlar torpaqdır (məsələn, çəkic dəyirmanı istifadə etməklə), qələvi mühitdə amortizasiya olunmuş (məsələn, 0,125 ilə 5,0 M arasında NaOH) və turşuda demineralizasiya edilmişdir (məsələn, xlor turşusunu seyreltmək).
2) Ultrasonik deasetilasiya
Tipik bir ultrasəs deasetilasiya reaksiyasını həyata keçirmək üçün beta-xitin hissəcikləri (0,125 mm) < D < 0.250 mm) 40% (w / w) sulu NaOH-da 1/10 (g mL) nisbətində beta-chitin / NaOH sulu məhlulunda asılır-1), süspansiyon ikiqat divarlı bir şüşə qabına köçürülür və bir Hielscher istifadə edərək sonikləşdirilir UP400St ultrasəs homogenizator. Ultrasonik bir chitin deacetylation reaksiyasını həyata keçirərkən aşağıdakı parametrlər (vəf. Fiamingo et al. 2016) sabit saxlanılır: (i) ultrasəs zond (sonotrode Hielscher S24d22D, ucun diametri = 22 mm); (ii) sonikasiya nəbz rejimi (IP = 0.5 sek); (iii) ultrasəs səthinin intensivliyi
(I = 52,6 Vt sm)-2), (iv) reaksiya istiliyi (60ºC ± 1ºC), (v) reaksiya müddəti (50 dəq), (vi) nisbət beta-xitinin çəkisi / həcmi 40% (w / w) sulu natrium hidroksid (BCHt / NaOH = 1) / 10 g ml-1); (vii) beta-xitin suspenziyasının həcmi (50 ml).
Birinci reaksiya daimi maqnit qarışdırma şəraitində 50 dəqiqə davam edir və sonra asqıları 0ºC-ə sürətlə soyutmaqla kəsilir. Bundan sonra pH 8.5 səviyyəsinə çatmaq üçün seyreltilmiş hidroklor turşusu əlavə edilir və CHs1 nümunəsi süzülmə ilə təcrid olunur, geniş iyionlaşdırılmış su ilə yuyulur və mühit şəraitində qurudulur. Eyni ultrasəs deasetilasyon CHs1 üçün ikinci addım olaraq təkrarlandıqda, CHs2 nümunəsini çıxarır.
100 m ölçüdə a) gladius, b) ultrasəslə müalicə olunan gladius, c) β-chitin, d) ultrasəslə müalicə olunan β-chitin və e) chitosan (mənbə: Preto et al . 2017)
Fiamingo və s. Beta-xitinin ultrasəs deasetilasyonu aşqarlardan, inert atmosferdən və ya uzun reaksiya vaxtlarından istifadə etmədən aşağı asetilasiya dərəcəsi ilə yüksək molekulyar ağırlığa malik chitosan istehsal edir. Ultrasonik deasetilasiya reaksiyası daha yumşaq şəraitdə aparılsa da – yəni əksər termokimyəvi deasetilasyonlarla müqayisədə aşağı reaksiya istiliyi. Beta-xitinin ultrasəs deasetilasiyası dəyişkən dərəcədə asetilasiya dərəcəsinə (4% ≤ DA ≤ 37%), yüksək ağırlıqdakı orta molekulyar çəkiyə (900,000 g mol) malik təsadüfi deasetilasiyalı xitosan hazırlamağa imkan verir.-1 ≤ MW ≤ 1.200.000 g mol-1 ) və 60ºC-də üç ardıcıl reaksiya (50 min / addım) keçirərək aşağı dispersiyanı (1.3 ≤ Ð ≤ 1.4).
Laboratoriyadan pilot və sənaye miqyaslı yüksək güclü ultrasonik prosessorlar.
Chitosan istehsalı üçün yüksək effektiv ultrasəs sistemləri
Chitinin parçalanması və xitinin xitosana ayrılması, yüksək amplituda çatdıra bilən güclü və etibarlı ultrasəs avadanlıq tələb edir, proses parametrləri üzərində dəqiq nəzarət təmin edir və ağır yük altında və tələb olunan mühitlərdə 24/7 işlədilə bilər. Hielscher Ultrasonics məhsul çeşidi sizi və proses tələblərinizi əhatə edir. Hielscher ultrasonikatorları, prosesinizi optimal bir şəkildə uyğunlaşdırmaq üçün sonotrodlar, gücləndiricilər, reaktorlar və ya axın hüceyrələri kimi aksesuarlarla təchiz oluna bilən yüksək effektiv sistemlərdir.
Rəqəmsal rəngli displey ilə sonikasiyanı işə salmaq, inteqrasiya edilmiş SD kartda avtomatik məlumat yazma, uzaqdan brauzer nəzarəti və daha çox xüsusiyyətləri, ən yüksək proses nəzarəti və istifadəçi dostluğu təmin edilir. Güclü və ağır yük daşıyıcı gücü ilə birləşdirilmiş, Hielscher ultrasəs sistemləri istehsalda etibarlı iş atınızdır.
Chitin parçalanması və deasetilasyon, hədəf çevrilmə və yüksək keyfiyyətli son bir chitosan məhsulu əldə etmək üçün güclü bir ultrasəs tələb edir. Xüsusilə chitin lopalarının parçalanması üçün yüksək amplitüdlər və yüksək təzyiqlər vacibdir. Hielscher Ultrasoniklər’ sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdləri asanlıqla verir. 200 mkm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 işində davamlı işləyə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur. Hielscher ultrasəs sistemlərinin gücü, etibarlı və istifadəçi dostu bir prosesdə səmərəli və sürətli deasetilasiyaya imkan verir.
Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir:
| Partiyanın həcmi | Axın | tövsiyə Cihazlar |
|---|---|---|
| 1 500ml | 10 200ml / dəq | UP100H |
| 10 2000ml üçün | 20 400ml / dəq | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L üçün | 04L / min .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L üçün | 10L 2 / dəq | UIP4000hdT |
| na | 10 100L / dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | çoxluq UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! Bizdən soruşun!
Ədəbiyyat / Referanslar
- Butnaru E., Stoleru E., Brebu MA, Darie-Nita RN, Bargan A., Vasile C. (2019): Qida qoruması üçün Emulsiya Texnikası tərəfindən hazırlanan Chitosan əsaslı bionanokompozit filmlər. Materiallar 2019, 12 (3), 373.
- Fiamingo A., de Moura Delezuk JA, Trombotto St. David L., Campana-Filho SP (2016): Beta-xitinin çoxsaylı ultrasəs köməyi ilə deasetilasiyasından geniş deacetilated yüksək molekulyar ağırlıqlı chitosan. Ultrasonik Sonokimya 32, 2016. 79-85.
- Kjartansson, G., Wu, T., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Çitinin Sonokimyəvi Yardımlı Çitosana çevrilməsi, USDA Milli Tədqiqat Təşəbbüsünün Baş Müstəntiqləri Yığıncağı, Yeni Orlean, LA, 28 İyun.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Xitinin yüksək intensivli bir ultrasəs ilə xitosana deasetilasiyası zamanı temperaturun təsiri, Qida Texnologiyaları İnstitutunun illik toplantısı. , New Orlean, LA, 30 iyun 95-18.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Xitinin xitosana çevrilməsini sürətləndirmək üçün yüksək intensivli ultrasəsin təsiri, Qida Texnologları İnstitutunun illik iclası, Yeni Orlean, LA, 30 iyun 95-17.
- Preto MF, Campana-Filho SP, Fiamingo A., Cosentino IC, Tessari-Zampieri MC, Abessa DMS, Romero AF, Bordon IC (2017): Dəniz dizel yağı üçün potensial biosorbentlər kimi Gladius və onun törəmələri. Ətraf Mühit Elmləri və Çirklənmə Tədqiqatları (2017) 24: 22932–22939.
- Wijesena RN, Tissera N., Kannangara YY, Lin Y., Amaratunga GAJ, de Silva KMN (2015): Xitosan nanohissəcikləri və nanofiberlərin yuxarıdan aşağıya hazırlanması üsulu. Karbohidrat Polimerləri 117, 2015. 731–738.
- Wu, T., Zivanovic, S., Hayes, DG, Weiss, J. (2008). Xitosan molekulyar ağırlığının yüksək intensivlikli ultrasəs ilə effektiv şəkildə azaldılması: Əsas mexanizm və emal parametrlərinin təsiri. Kənd təsərrüfatı və qida kimyası jurnalı 56 (13): 5112-5119.
- Yadav M .; Goswami P .; Paritosh K .; Kumar M .; Pareek N .; Vivekanand V. (2019): Dəniz tullantıları: ticari olaraq istifadə olunan chitin / chitosan materiallarının hazırlanması üçün bir qaynaq. Bioresurslar və Bioprosessiya 6/8, 2019.
Bilmək lazımdır
Ultrasonik Chitin deaktilasiyası necə işləyir?
Yüksək güclü, aşağı tezlikli ultrasəs (məsələn, 20-26 kHz) bir maye və ya xama şəklində birləşdirildikdə, sıxılma və nadir təsir yaradan maye üzərinə alternativ yüksək təzyiq / aşağı təzyiq dövrü tətbiq olunur. Bu alternativ yüksək təzyiq / aşağı təzyiq dövrləri zamanı bir neçə təzyiq dövründən böyüyən kiçik vakuum baloncukları əmələ gəlir. Vakuum baloncukları daha çox enerji ala bilmədikdə, şiddətlə yıxılırlar. Bu baloncuk partlayışı zamanı yerli olaraq çox gərgin şərait yaranır: yüksək temperatur 5000K, 2000atm qədər təzyiq, çox yüksək istilik / soyutma dərəcələri və təzyiq fərqləri meydana gəlir. Baloncukların çökmə dinamikası kütlə və istilik köçürməsindən daha sürətli olduğundan, çökən boşluqdakı enerji "isti nöqtə" də adlanan çox kiçik bir bölgə ilə məhdudlaşır. Kavitasiya qabarcağının partlaması da mikroturbulanslar, 280 m / s sürətə qədər maye reaktivlər və nəticədə kəsmə qüvvələri ilə nəticələnir. Bu fenomen ultrasəs və ya akustik kavitasiya kimi tanınır.
Sonikasiya edilmiş mayedə damlacıqlar və hissəciklər həmin cavitasiya qüvvələri tərəfindən mane olur və sürətlənmiş hissəciklər bir-biri ilə toqquşduqda, hissələrarası toqquşma nəticəsində parçalanırlar. Akustik kavitasiya ultrasəs freze, dağılma, emulsiya və sonokimyanın iş prinsipidir.
Chitin deacetylation üçün, səthi aktivləşdirmək və hissəciklər və reagent arasında kütlə ötürülməsini təşviq etməklə səth bölgəsində yüksək intensivlikli ultrasəs artır.
chitosan
Chitosan əsas komponenti olaraq β- (1,4) qlükozamin bölmələri tərəfindən əmələ gələn mürəkkəb kimyəvi quruluşa malik dəyişdirilmiş, kationik, zəhərli olmayan karbohidrat polimeridir (>80%) və N-asetil qlükozamin vahidləri (<20%), təsadüfi olaraq zəncir boyunca paylanır. Chitosan, kimyəvi və ya enzimatik deasetilasiya yolu ilə xitindən əldə edilir. Dasetilasyon dərəcəsi (DA) quruluşdakı sərbəst amin qruplarının tərkibini təyin edir və chitin və chitosan ayırd etmək üçün istifadə olunur. Chitosan, seyreltilmiş sirkə turşusu kimi orta həlledicilərdə yaxşı həll qabiliyyətini göstərir və aktiv saytlar olaraq bir neçə pulsuz amin qrupunu təklif edir. Bu, bir çox kimyəvi reaksiyalarda chitosan-ı xitindən üstün tutur.
Chitosan əla biokomponentlik və bioqütəzəlilik, toksiklik, yaxşı antimikrobiyal fəaliyyət (bakteriya və göbələklərə qarşı), oksigen keçiriciliyi və film əmələ gətirmə xüsusiyyətləri ilə qiymətləndirilir. Chitin-dən fərqli olaraq, chitosan suda həll olunma üstünlüyünə malikdir və bununla da formullarda işlənib istifadəsi daha asandır.
Sellülozdan sonra ikinci ən bol polisaxarid olduğundan, nəhəng xitin bol olması onu ucuz və davamlı xammal halına gətirir.
Chitosan istehsalı
Chitosan iki addımlı bir müddətdə istehsal olunur. İlk addımda, xərçəngkimilər qabığı (x. karides, cır, lobster) kimi xammal, chitin əldə etmək üçün amortizasiya edilmiş, zərərsizləşdirilmiş və təmizlənmişdir. İkinci addımda, chitosan əldə etmək üçün asetil yan zəncirləri çıxarmaq üçün güclü bir baza (məsələn, NaOH) ilə müalicə olunur. Adi chitosan istehsal prosesinin çox vaxt aparan və xərc tələb edən olduğu bilinir.
Chitin
Chitin (C8H13The5N)n düz zəncirli bir polimerdir g-1,4-N-asetilglucosamine və α-, β- və γ-chitinə təsnif edilir. Xitin, qlükoza törəməsi olmaqla, artropodların ekzoskeletonlarının əsas tərkib hissəsidir, məsələn xərçəngkimilər və böcəklər, mollyuskların radulae, sefalopod tumurcuqları, balıq və lissampibianların tərəzi və göbələklərdə hüceyrə divarlarında da ola bilər. Xitinin quruluşu selüloz ilə müqayisə edilir, kristal nanofibrillər və ya çırpıcılar əmələ gətirir. Sellüloza dünyanın ən bol polisaxarididir, ardınca xitin ikinci ən zəngin polisaxariddir.
glucosamine
Qlükozamin (C.)6H13YOX5) bir amin şəkəridir və glikosilləşdirilmiş zülalların və lipidlərin biokimyəvi sintezində vacib bir xəbərdarlıqdır. Qlükozamin təbii olaraq hər iki polisaxaridin, xitosanın və xitinin quruluşunun bir hissəsi olan qlükozamin ən bol monosakaridlərdən birini təşkil edən bol bir birləşmədir. Ticarətdə mövcud olan qlükozaminin əksər hissəsi xərçəngkimilər ekzoskeletlərinin hidrolizi, yəni cır və lobster qabıqları tərəfindən istehsal olunur.
Glucosamine əsasən pəhriz əlavəsi olaraq istifadə olunur, burada qlükozamin sulfat, qlükozamin hidroxlorid və ya N-asetil qlükozamin şəklində istifadə olunur. Qlükozamin sulfat əlavələri iltihab, qırılma və nəticədə qığırdaq itkisi (osteoartrit) səbəb olan ağrılı bir vəziyyəti müalicə etmək üçün şifahi olaraq qəbul edilir.