การดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซานด้วยอัลตราโซนิก
การผลิตไคโตซานด้วยอัลตราโซนิก
ไคโตซานได้จากการทำ N-deacetylation ของไคติน ในการดีอะเซทิเลชันแบบดั้งเดิม ไคตินจะถูกแช่ในตัวทำละลายด่างที่มีน้ำเป็นตัวกลาง (โดยทั่วไปคือ NaOH 40 ถึง 50% (w/w)) กระบวนการแช่ต้องใช้อุณหภูมิสูง 100 ถึง 120ºC และใช้เวลานานมาก ขณะที่ผลผลิตไคโตซานที่ได้ต่อขั้นตอนการแช่มีปริมาณต่ำ การใช้อัลตราโซนิกกำลังสูงช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการดีอะเซทิเลชันไคตินอย่างมีนัยสำคัญ และให้ผลผลิตไคโตซานมวลโมเลกุลต่ำในปริมาณสูง โดยใช้กระบวนการที่รวดเร็วและอุณหภูมิต่ำกว่า การดีอะเซทิเลชันด้วยอัลตราโซนิกให้ไคโตซานคุณภาพเหนือกว่า ซึ่งใช้เป็นส่วนผสมในอาหารและเภสัชภัณฑ์ เป็นปุ๋ย และในการประยุกต์ใช้ทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกทำให้ไคตินมีระดับการอะเซทิเลชัน (DA) ที่โดดเด่น โดยลดระดับการอะเซทิเลชันจากไคตินที่มี DA≥90 ให้เป็นไคโตซานที่มี DA≤10
งานวิจัยหลายชิ้นยืนยันประสิทธิผลของการดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซานด้วยอัลตราโซนิก Weiss J. และคณะ (2008) พบว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงการเปลี่ยนไคตินเป็นไคโตซานอย่างมาก การใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับไคตินช่วยประหยัดเวลาได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยลดระยะเวลาที่ต้องใช้ในกระบวนการจาก 12–24 ชั่วโมงเหลือเพียงไม่กี่ชั่วโมง นอกจากนี้ ยังใช้ตัวทำละลายน้อยลงเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนอย่างสมบูรณ์ จึงลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทิ้งและกำจัดตัวทำละลายที่ใช้แล้วหรือไม่ได้ทำปฏิกิริยา ซึ่งก็คือ NaOH เข้มข้น
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยส่งเสริมการดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซาน
UIP4000hdT – ระบบอัลตราโซนิกกำลัง 4kW
หลักการทำงานของกระบวนการแปรรูปไคโตซานด้วยอัลตราโซนิก
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงและความถี่ต่ำ (∼20–26kHz) ทำให้เกิดคาวิเทชันเชิงเสียงในของเหลวและสารแขวนลอยข้น อัลตราซาวนด์กำลังสูงช่วยส่งเสริมการเปลี่ยนไคตินเป็นไคโตซาน เนื่องจากตัวทำละลาย (เช่น NaOH) ทำให้อนุภาคไคตินของแข็งแตกเป็นชิ้นและแทรกซึมเข้าไปในอนุภาคเหล่านั้น จึงเพิ่มพื้นที่ผิวและปรับปรุงการถ่ายเทมวลระหว่างเฟสของแข็งกับเฟสของเหลว นอกจากนี้ แรงเฉือนสูงจากคาวิเทชันที่เกิดจากอัลตราโซนิกยังสร้างอนุมูลอิสระ ซึ่งเพิ่มความสามารถในการทำปฏิกิริยาของสารรีเอเจนต์ (คือ NaOH) ระหว่างการไฮโดรลิซิส ในฐานะเทคนิคการแปรรูปที่ไม่ใช้ความร้อน การใช้คลื่นอัลตราโซนิกป้องกันการเสื่อมสลายจากความร้อน ทำให้ได้ไคโตซานคุณภาพสูง อัลตราโซนิกช่วยลดระยะเวลาการแปรรูปที่ต้องใช้ในการสกัดไคตินจากสัตว์จำพวกครัสเตเชียน และให้ไคติน (รวมถึงไคโตซานที่ได้ในขั้นตอนถัดไป) ที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าเมื่อเทียบกับสภาวะการแปรรูปแบบดั้งเดิม ดังนั้น สำหรับการผลิตไคตินและไคโตซาน อัลตราซาวนด์จึงมีศักยภาพในการลดต้นทุนการผลิต ลดระยะเวลาการแปรรูป ช่วยให้ควบคุมกระบวนการผลิตได้ดีขึ้น และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากของเสียในกระบวนการ
- ผลผลิตไคโตซานสูงกว่า
- คุณภาพเหนือกว่า
- ลดระยะเวลา
- อุณหภูมิของกระบวนการต่ำกว่า
- เพิ่มประสิทธิภาพ
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
การดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซานด้วยอัลตราโซนิก – ขั้นตอนปฏิบัติ
1) เตรียมไคติน:
เมื่อใช้เปลือกปูเป็นวัตถุดิบ ควรล้างเปลือกปูให้สะอาดทั่วถึงเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และสิ่งเจือปนที่เกาะติด รวมถึงดินและโปรตีน จากนั้นต้องทำให้วัสดุเปลือกแห้งสนิท (เช่น อบในตู้อบที่ 60ºC เป็นเวลา 24h) แล้วบดเปลือกที่แห้งแล้ว (เช่น ใช้เครื่องบดแบบค้อน) กำจัดโปรตีนในตัวกลางที่เป็นด่าง (เช่น NaOH ที่ความเข้มข้น 0.125 ถึง 5.0 M) และกำจัดแร่ธาตุด้วยกรด (เช่น กรดไฮโดรคลอริกเจือจาง)
2) การดีอะเซทิเลชันด้วยอัลตราโซนิก
ในการทำปฏิกิริยาดีอะเซทิเลชันด้วยอัลตราโซนิกแบบทั่วไป ให้นำอนุภาคเบตาไคติน (0.125 mm < d < 0.250 mm) มาแขวนลอยในสารละลาย NaOH ในน้ำ 40% (w/w) โดยใช้อัตราส่วนเบตาไคติน/สารละลาย NaOH ในน้ำเท่ากับ 1/10(g mL-1) จากนั้นย้ายสารแขวนลอยไปยังบีกเกอร์แก้วผนังสองชั้น และใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับสารแขวนลอยโดยใช้เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher UP400St โดยคงพารามิเตอร์ต่อไปนี้ไว้ให้คงที่เมื่อทำปฏิกิริยาดีอะเซทิเลชันไคตินด้วยอัลตราโซนิก (เทียบกับ Fiamingo และคณะ 2016): (i) โพรบอัลตราโซนิก (โซโนโทรด Hielscher S24d22D เส้นผ่านศูนย์กลางปลาย = 22 mm); (ii) โหมดพัลส์ของการใช้คลื่นอัลตราโซนิก (IP = 0.5sec); (iii) ความเข้มอัลตราโซนิกที่พื้นผิว
(I = 52.6 W cm-2), (iv) อุณหภูมิปฏิกิริยา (60ºC ±1ºC), (v) ระยะเวลาปฏิกิริยา (50 min), (vi) อัตราส่วนน้ำหนักเบตาไคติน/ปริมาตรสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ 40% (w/w) (BCHt/NaOH = 1/10 g mL-1); (vii) ปริมาตรสารแขวนลอยเบตาไคติน (50mL)
ปฏิกิริยาครั้งแรกดำเนินเป็นเวลา 50min ภายใต้การกวนด้วยแม่เหล็กอย่างต่อเนื่อง จากนั้นหยุดปฏิกิริยาโดยลดอุณหภูมิสารแขวนลอยอย่างรวดเร็วให้เหลือ 0ºC แล้วเติมกรดไฮโดรคลอริกเจือจางเพื่อให้ได้ pH 8.5 และแยกตัวอย่าง CHs1 โดยการกรอง ล้างอย่างทั่วถึงด้วยน้ำปราศจากไอออน และทำให้แห้งภายใต้สภาวะแวดล้อม เมื่อทำการดีอะเซทิเลชันด้วยอัลตราโซนิกแบบเดียวกันซ้ำกับ CHs1 เป็นขั้นตอนที่สอง จะได้ตัวอย่าง CHs2
ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ที่กำลังขยาย 100× ของ a) แกลเดียส (แกนเปลือกภายในของหมึก), b) แกลเดียสที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์, c) β-ไคติน, d) β-ไคตินที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ และ e) ไคโตซาน (ที่มา: Preto และคณะ 2017)
Fiamingo และคณะพบว่าการดีอะเซทิเลชันเบตาไคตินด้วยอัลตราโซนิกสามารถผลิตไคโตซานมวลโมเลกุลสูงที่มีระดับการอะเซทิเลชันต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ใช้สารเติมแต่ง บรรยากาศเฉื่อย หรือระยะเวลาปฏิกิริยาที่ยาวนาน แม้ว่าปฏิกิริยาดีอะเซทิเลชันด้วยอัลตราโซนิกจะดำเนินภายใต้สภาวะที่อ่อนกว่า – กล่าวคือ มีอุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำเมื่อเทียบกับการดีอะเซทิเลชันด้วยความร้อนและสารเคมีส่วนใหญ่ การดีอะเซทิเลชันเบตาไคตินด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้เตรียมไคโตซานที่มีการดีอะเซทิเลชันแบบสุ่ม โดยมีระดับการอะเซทิเลชันที่แปรผันได้ (4% ≤ DA ≤ 37%) มวลโมเลกุลเฉลี่ยโดยน้ำหนักสูง (900,000 g mol-1 ≤ Mw ≤ 1,200,000 g mol-1 ) และมีค่าการกระจายตัวต่ำ (1.3 ≤ Ð ≤ 1.4) โดยทำปฏิกิริยาต่อเนื่องกันสามครั้ง (50 min/ขั้นตอน) ที่ 60ºC
เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกกำลังสูงตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม
ระบบอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการผลิตไคโตซาน
การทำให้ไคตินแตกเป็นชิ้นและการดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซานต้องใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีกำลังสูงและเชื่อถือได้ ซึ่งสามารถให้แอมพลิจูดสูง ควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างแม่นยำ และทำงานได้ตลอด 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวด กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher Ultrasonics ครอบคลุมความต้องการของคุณและกระบวนการของคุณ เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นระบบสมรรถนะสูงที่สามารถติดตั้งอุปกรณ์เสริม เช่น โซโนโทรด บูสเตอร์ เครื่องปฏิกรณ์ หรือเซลล์การไหล เพื่อให้เหมาะกับความต้องการของกระบวนการอย่างดีที่สุด
ด้วยจอแสดงผลสีดิจิทัล ตัวเลือกในการตั้งค่ารอบการใช้คลื่นอัลตราโซนิกไว้ล่วงหน้า การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในเครื่อง การควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ และคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมาย จึงมั่นใจได้ถึงการควบคุมกระบวนการและความสะดวกในการใช้งานในระดับสูงสุด เมื่อผสานกับความทนทานและความสามารถในการรองรับภาระงานหนัก ระบบอัลตราโซนิกของ Hielscher จึงเป็นเครื่องมือหลักที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตของคุณ
การทำให้ไคตินแตกเป็นชิ้นและการดีอะเซทิเลชันต้องใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูงเพื่อให้ได้การเปลี่ยนตามเป้าหมายและผลิตภัณฑ์ไคโตซานขั้นสุดท้ายที่มีคุณภาพสูง โดยเฉพาะการทำให้เกล็ดไคตินแตกเป็นชิ้น แอมพลิจูดสูงและความดันที่เพิ่มขึ้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics ให้แอมพลิจูดที่สูงมากได้อย่างง่ายดาย สามารถใช้งานที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างต่อเนื่องตลอด 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ผลิตตามความต้องการให้เลือกใช้ ความสามารถด้านกำลังของระบบอัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้การดีอะเซทิเลชันมีประสิทธิภาพและรวดเร็วในกระบวนการที่ปลอดภัยและใช้งานง่าย
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาตรต่อชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่านี้ | กลุ่มเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
วรรณกรรม/เอกสารอ้างอิง
- Butnaru E., Stoleru E., Brebu M.A., Darie-Nita R.N., Bargan A., Vasile C. (2019): ฟิล์มไบโอนาโนคอมโพสิตที่มีไคโตซานเป็นฐาน ซึ่งเตรียมด้วยเทคนิคอิมัลชันสำหรับการถนอมอาหาร Materials 2019, 12(3), 373.
- Fiamingo A., de Moura Delezuk J.A., Trombotto St. David L., Campana-Filho S.P. (2016): ไคโตซานมวลโมเลกุลสูงที่ผ่านการดีอะเซทิเลชันอย่างมากจากการดีอะเซทิเลชันเบตาไคตินหลายขั้นตอนโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย. Ultrasonics Sonochemistry 32, 2016. 79–85.
- Kjartansson, G., Wu, T., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): การเปลี่ยนไคตินเป็นไคโตซานโดยใช้โซโนเคมีช่วย, การประชุมหัวหน้าโครงการวิจัยของโครงการริเริ่มการวิจัยแห่งชาติ USDA, นิวออร์ลีนส์, LA, 28 มิถุนายน
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): อิทธิพลของอุณหภูมิระหว่างการดีอะเซทิเลชันไคตินให้เป็นไคโตซานโดยใช้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเป็นกระบวนการปรับสภาพเบื้องต้น, การประชุมประจำปีของสถาบันนักเทคโนโลยีอาหาร, นิวออร์ลีนส์, LA, 30 มิถุนายน, 95-18.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): อิทธิพลของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงต่อการเร่งการเปลี่ยนไคตินเป็นไคโตซาน, การประชุมประจำปีของสถาบันนักเทคโนโลยีอาหาร, นิวออร์ลีนส์, LA, 30 มิถุนายน, 95-17.
- Preto M.F., Campana-Filho S.P., Fiamingo A., Cosentino I.C., Tessari-Zampieri M.C., Abessa D.M.S., Romero A.F., Bordon I.C. (2017): แกลเดียสและอนุพันธ์ในฐานะวัสดุดูดซับชีวภาพที่มีศักยภาพสำหรับน้ำมันดีเซลเรือ Environmental Science and Pollution Research (2017) 24:22,932–22,939.
- Wijesena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., Lin Y., Amaratunga G.A.J., de Silva K.M.N. (2015): วิธีเตรียมอนุภาคนาโนและเส้นใยนาโนไคโตซานแบบบนลงล่าง. Carbohydrate Polymers 117, 2015. 731–738.
- Wu, T., Zivanovic, S., Hayes, D.G., Weiss, J. (2008). การลดมวลโมเลกุลของไคโตซานอย่างมีประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง: กลไกพื้นฐานและผลของพารามิเตอร์การแปรรูป Journal of Agricultural and Food Chemistry 56(13):5112-5119.
- Yadav M.; Goswami P.; Paritosh K.; Kumar M.; Pareek N.; Vivekanand V. (2019): ของเสียจากอาหารทะเล: แหล่งวัตถุดิบสำหรับการเตรียมวัสดุไคติน/ไคโตซานที่สามารถใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ Bioresources and Bioprocessing 6/8, 2019.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
การดีอะเซทิเลชันไคตินด้วยอัลตราโซนิกทำงานอย่างไร?
เมื่อส่งผ่านพลังงานอัลตราซาวนด์กำลังสูงและความถี่ต่ำ (เช่น 20–26kHz) เข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้น ของเหลวจะได้รับวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำสลับกัน ทำให้เกิดการอัดตัวและการขยายตัว ระหว่างวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำที่สลับกันนี้ จะเกิดฟองสุญญากาศขนาดเล็กซึ่งเติบโตขึ้นตลอดหลายวัฏจักรความดัน เมื่อฟองสุญญากาศไม่สามารถดูดซับพลังงานเพิ่มได้อีก ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรง ระหว่างการยุบตัวเข้าด้านในของฟองนี้ จะเกิดสภาวะที่รุนแรงมากเฉพาะจุด ได้แก่ อุณหภูมิสูงถึง 5000K ความดันสูงถึง 2000atm อัตราการเพิ่มอุณหภูมิ/ลดอุณหภูมิที่สูงมาก และความแตกต่างของความดัน เนื่องจากพลวัตการยุบตัวของฟองเร็วกว่าการถ่ายเทมวลและความร้อน พลังงานในโพรงที่กำลังยุบตัวจึงถูกจำกัดอยู่ในบริเวณที่เล็กมาก ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “จุดร้อน” การยุบตัวเข้าด้านในของฟองคาวิเทชันยังทำให้เกิดความปั่นป่วนระดับจุลภาค ลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s และแรงเฉือนที่เกิดตามมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคาวิเทชันจากอัลตราโซนิกหรือคาวิเทชันเชิงเสียง
หยดของเหลวและอนุภาคในของเหลวที่ได้รับคลื่นอัลตราโซนิกจะถูกกระแทกด้วยแรงคาวิเทชันเหล่านี้ และเมื่ออนุภาคที่ถูกเร่งความเร็วชนกัน อนุภาคจะแตกจากการชนระหว่างอนุภาค คาวิเทชันเชิงเสียงเป็นหลักการทำงานของการบด การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และโซโนเคมีด้วยอัลตราโซนิก
สำหรับการดีอะเซทิเลชันไคติน อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพิ่มพื้นที่ผิวโดยกระตุ้นพื้นผิวและส่งเสริมการถ่ายเทมวลระหว่างอนุภาคกับสารรีเอเจนต์
ไคโตซาน
ไคโตซานเป็นพอลิเมอร์คาร์โบไฮเดรตที่ผ่านการดัดแปร มีประจุบวก และไม่เป็นพิษ มีโครงสร้างทางเคมีซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยหน่วย β-(1,4) glucosamine เป็นองค์ประกอบหลัก (>80%) และหน่วย N-acetyl glucosamine (<20%) ที่กระจายแบบสุ่มตลอดสายโซ่ ไคโตซานได้จากไคตินผ่านการดีอะเซทิเลชันด้วยสารเคมีหรือเอนไซม์ ระดับการดีอะเซทิเลชัน (DA) เป็นตัวกำหนดปริมาณหมู่อะมิโนอิสระในโครงสร้าง และใช้แยกความแตกต่างระหว่างไคตินกับไคโตซาน ไคโตซานละลายได้ดีในตัวทำละลายที่มีความรุนแรงปานกลาง เช่น กรดอะซิติกเจือจาง และมีหมู่เอมีนอิสระหลายหมู่เป็นตำแหน่งที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ จึงทำให้ไคโตซานมีข้อได้เปรียบเหนือไคตินในปฏิกิริยาเคมีหลายชนิด
ไคโตซานมีคุณค่าเนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม ไม่เป็นพิษ มีฤทธิ์ต้านจุลชีพที่ดี (ต่อแบคทีเรียและเชื้อรา) ไม่ยอมให้ออกซิเจนซึมผ่าน และมีสมบัติในการสร้างฟิล์ม เมื่อเทียบกับไคติน ไคโตซานมีข้อได้เปรียบที่ละลายน้ำได้ จึงจัดการและใช้ในสูตรผลิตภัณฑ์ได้ง่ายกว่า
ไคตินเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีมากเป็นอันดับสองรองจากเซลลูโลส ปริมาณไคตินที่มีอยู่อย่างมหาศาลจึงทำให้เป็นวัตถุดิบราคาถูกและยั่งยืน
การผลิตไคโตซาน
ไคโตซานผลิตด้วยกระบวนการสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรก วัตถุดิบ เช่น เปลือกสัตว์จำพวกครัสเตเชียน (คือ กุ้ง ปู ล็อบสเตอร์) จะผ่านการกำจัดโปรตีน กำจัดแร่ธาตุ และทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้ไคติน ในขั้นตอนที่สอง ไคตินจะถูกนำไปทำปฏิกิริยากับเบสแก่ (เช่น NaOH) เพื่อกำจัดโซ่ข้างอะเซทิลและให้ได้ไคโตซาน กระบวนการผลิตไคโตซานแบบดั้งเดิมเป็นที่ทราบกันว่าใช้เวลานานมากและมีต้นทุนสูง
ไคติน
ไคติน (C8H13O5N)n เป็นพอลิเมอร์สายตรงของ β-1,4-N-acetylglucosamine และแบ่งเป็น α-, β- และ γ-ไคติน ไคตินเป็นอนุพันธ์ของกลูโคสและเป็นองค์ประกอบหลักของโครงร่างแข็งภายนอกของสัตว์ขาข้อ เช่น สัตว์จำพวกครัสเตเชียนและแมลง แรดูลา (แผงฟันขูด) ของสัตว์จำพวกมอลลัสก์ จะงอยปากของสัตว์จำพวกหมึก และเกล็ดของปลาและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกกลุ่มลิสแซมฟิเบีย อีกทั้งยังพบได้ในผนังเซลล์ของเชื้อราด้วย โครงสร้างของไคตินเทียบได้กับเซลลูโลส โดยก่อตัวเป็นเส้นใยนาโนหรือวิสเกอร์ที่มีโครงสร้างผลึก เซลลูโลสเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีมากที่สุดในโลก รองลงมาคือไคตินซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีมากเป็นอันดับสอง
กลูโคซามีน
กลูโคซามีน (C6H13NO5) เป็นน้ำตาลอะมิโนและเป็นสารตั้งต้นสำคัญในการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของโปรตีนและลิพิดที่มีหมู่น้ำตาลเชื่อมต่ออยู่ กลูโคซามีนเป็นสารประกอบที่มีมากตามธรรมชาติ และเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพอลิแซ็กคาไรด์ทั้งสองชนิด คือไคโตซานและไคติน จึงทำให้กลูโคซามีนเป็นหนึ่งในโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีมากที่สุด กลูโคซามีนที่จำหน่ายเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ผลิตโดยการไฮโดรลิซิสโครงร่างแข็งภายนอกของสัตว์จำพวกครัสเตเชียน ซึ่งก็คือเปลือกปูและเปลือกล็อบสเตอร์
กลูโคซามีนใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเป็นหลัก โดยใช้ในรูปของกลูโคซามีนซัลเฟต กลูโคซามีนไฮโดรคลอไรด์ หรือ N-acetyl glucosamine ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารกลูโคซามีนซัลเฟตใช้รับประทานเพื่อรักษาภาวะเจ็บปวดที่เกิดจากการอักเสบ การเสื่อมสลาย และการสูญเสียกระดูกอ่อนในที่สุด (โรคข้อเสื่อม)