Qo'ziqorinlardan xitin va xitozan ishlab chiqarish
Ultrasonikatsiya qo'ziqorin kabi qo'ziqorin manbalaridan xitin va xitozanni chiqarishning yuqori samarali usuli hisoblanadi. Yuqori sifatli biopolimerni olish uchun xitin va xitozanni quyi oqimda qayta ishlashda depolimerizatsiya qilish va deatsetillash kerak. Ultrasonik yordamli depolimerizatsiya va deasetilatsiya yuqori samarali, sodda va tezkor usul bo'lib, yuqori molekulyar og'irlik va yuqori bioavailability bilan yuqori sifatli xitosanlarga olib keladi.
Ultrasonikatsiya orqali qo'ziqorinlardan olingan xitin va chitosan
Lentinus edodes (shiitake), Ganoderma lucidum (Lingzhi yoki reishi), Inonotus obliquus (chaga), Agaricus bisporus (tugma qo'ziqorinlari), Hericium erinaceus (sherlar yelkasi), Cordyceps sinensis (kattapillar f) kabi yeyiladigan va dorivor qo'ziqorinlar yog'och tovuqi), Trametes versicolor (Coriolus versicolor, Polyporus versicolor, turkeytail) va boshqa ko'plab qo'ziqorin turlari oziq-ovqat sifatida va bioaktiv birikmalarni olish uchun keng qo'llaniladi. Ushbu qo'ziqorinlar, shuningdek, qayta ishlash qoldiqlari (qo'ziqorin chiqindilari) xitozan ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Ultrasonikatsiya nafaqat qo'ziqorin hujayra devori tuzilishidan xitinning chiqarilishiga yordam beradi, balki ultratovush yordamida depolimerizatsiya va deasetilatsiya orqali xitinning qimmatli xitosanga aylanishini ham ta'minlaydi.
Xitinning xitozanga depolimerizatsiyasi va deasetilatsiyasi sonikatsiya orqali ta'minlanadi
Ultrasonikatsiya qo'ziqorinlardan xitin olish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ultratovush yuqori sifatli xitosan olish uchun xitinning depolimerizatsiyasi va deasetilatsiyasiga yordam beradi.
Prob tipidagi ultratovush tizimidan foydalangan holda intensiv ultratovush - bu xitinning depolimerizatsiyasi va deasetilatsiyasini rag'batlantirish uchun ishlatiladigan usul bo'lib, xitosan hosil bo'lishiga olib keladi. Chitin - qisqichbaqasimonlar, hasharotlar va ba'zi zamburug'larning hujayra devorlarida joylashgan tabiiy polisaxarid. Chitosan xitin molekulasidan asetil guruhlarini olib tashlash orqali xitindan olinadi.
Fungal xitinni xitozanga aylantirish uchun ultratovushli protsedura
Chitindan xitozan ishlab chiqarish uchun intensiv ultratovush qo'llanilganda, xitin suspenziyasi odatda 20 kHz dan 30 kHz gacha bo'lgan yuqori intensivlikdagi, past chastotali ultratovush to'lqinlari bilan sonikatsiya qilinadi. Jarayon kuchli akustik kavitatsiyani keltirib chiqaradi, bu suyuqlikdagi mikroskopik vakuum pufakchalarining shakllanishi, o'sishi va qulashini anglatadi. Kavitatsiya kavitatsiya pufakchalarini o'rab turgan suyuqlikda mahalliy o'ta yuqori kesish kuchlarini, yuqori haroratni (bir necha ming darajagacha) va bosimni (bir necha yuz atmosferagacha) hosil qiladi. Ushbu ekstremal sharoitlar xitin polimerining parchalanishiga va keyinchalik deasetilatsiyaga yordam beradi.
Ikki qo'ziqorin turidagi xitinlar va xitosanlarning SEM tasvirlari: a) L. vellereusdan olingan xitin; b) P.ribisdan olingan xitin; v) L.vellereusdan olingan xitozan; d) P. ribisdan olingan xitozan.
rasm va tadqiqot: © Erdog'an va boshqalar, 2017
Chitinning ultratovushli depolimerizatsiyasi
Xitinning depolimerizatsiyasi mikrostreaming va suyuqlik oqimi kabi mexanik kuchlarning qo'shma ta'siri, shuningdek, kavitatsiya paytida hosil bo'lgan erkin radikallar va boshqa reaktiv turlar tomonidan qo'zg'atilgan ultratovushli kimyoviy reaktsiyalar orqali sodir bo'ladi. Kavitatsiya paytida hosil bo'lgan yuqori bosimli to'lqinlar xitin zanjirlarini kesish kuchlanishiga olib keladi, natijada polimer kichikroq bo'laklarga bo'linadi.
Chitinning ultratovush deatsetilatsiyasi
Delimerizatsiyadan tashqari, intensiv ultratovush xitinning deasetilatsiyasiga ham yordam beradi. Deatsetilatsiya xitin molekulasidan asetil guruhlarini olib tashlashni o'z ichiga oladi, bu esa xitozan hosil bo'lishiga olib keladi. Kuchli ultratovush energiyasi, ayniqsa kavitatsiya paytida hosil bo'lgan yuqori haroratlar va bosimlar deasetilatsiya reaktsiyasini tezlashtiradi. Kavitatsiya natijasida hosil bo'lgan reaktiv sharoitlar xitindagi atsetil bog'lanishlarini buzishga yordam beradi, natijada sirka kislotasi ajralib chiqadi va xitin xitozanga aylanadi.
Umuman olganda, intensiv ultrasonikatsiya xitin polimerini parchalash va xitosanga o'tishni osonlashtirish uchun zarur bo'lgan mexanik va kimyoviy energiyani ta'minlash orqali depolimerizatsiya va deasetilatsiya jarayonlarini yaxshilaydi. Ushbu uslub turli sohalarda, jumladan farmatsevtika, qishloq xo'jaligi va biotibbiyot muhandisligida ko'plab ilovalar bilan xitindan xitosan ishlab chiqarishning tez va samarali usulini taklif etadi.
Quvvatli ultratovushli qo'ziqorinlardan sanoat chitosan ishlab chiqarish
Tijoriy xitin va xitozan ishlab chiqarish asosan dengiz sanoati chiqindilariga (ya'ni baliq ovlash, qobiqli baliqlarni yig'ish va boshqalar) asoslangan. Turli xil xom ashyo manbalari turli xil xitin va xitosan sifatlariga olib keladi, bu esa mavsumiy baliq ovlash o'zgarishi tufayli ishlab chiqarish va sifatning o'zgarishiga olib keladi. Bundan tashqari, qo'ziqorin manbalaridan olingan xitosan dengiz manbalaridan olingan xitosan bilan solishtirganda bir hil polimer uzunligi va ko'proq eruvchanligi kabi yuqori xususiyatlarni taqdim etadi. (Qarang: Ghormade va boshq., 2017) Yagona xitosan bilan ta'minlash uchun qo'ziqorin turlaridan xitinni ajratib olish barqaror alternativ ishlab chiqarishga aylandi. Qo'ziqorinlardan xitin va sitiosan ishlab chiqarish ultratovushli ekstraktsiya va deasetilatsiya texnologiyasidan foydalangan holda oson va ishonchli bo'lishi mumkin. Kuchli sonikatsiya xitinni chiqarish uchun hujayra tuzilmalarini buzadi va xitinning yuqori rentabelligi va ekstraktsiya samaradorligi uchun suvli erituvchilarda massa o'tkazilishiga yordam beradi. Keyinchalik ultratovushli deasetilatsiya xitinni qimmatli xitosanga aylantiradi. Ikkalasi ham, ultratovushli xitin ekstraktsiyasi va xitosanga deasetilatsiya har qanday tijorat ishlab chiqarish darajasiga chiziqli ravishda o'lchanishi mumkin.
Sonication qo'ziqorin chitosan ishlab chiqarishni kuchaytiradi va ishlab chiqarishni yanada samarali va tejamkor qiladi.
(rasm va tadqiqot: © Zhu va boshqalar, 2019)
Ultrasonicator UP400St qo'ziqorin ekstraktsiyasi uchun: Sonikatsiya xitin va xitozan polisakkaridlari kabi bioaktiv birikmalarning yuqori hosilini beradi.
Ultrasonik xitin va xitosan deasetilatsiyasi uchun tadqiqot natijalari
Zhu va boshqalar. (2018) o'z tadqiqotlarida ultratovushli deatsetilatsiya muhim yutuq bo'lib, b-xitinni past reaktsiya haroratida 83-94% deasetilatsiya bilan xitosanga aylantirgan degan xulosaga keldi. Chapdagi rasmda ultratovushli deatsetillangan xitozanning SEM tasviri ko'rsatilgan (90 Vt, 15 min, 20 v/v% NaOH, 1:15 (g: ml) (rasm va tadqiqot: © Zhu va boshqalar, 2018)
Ularning protokolida NaOH eritmasi (20 w/v %) NaOH parchalarini DI suvida eritish orqali tayyorlangan. Keyin gidroksidi eritmasi GLSP cho'kindisiga (0,5 g) 1:20 (g: ml) qattiq-suyuqlik nisbatida santrifüj naychasiga qo'shildi. Chitosan NaCl (40 ml, 0,2 M) va sirka kislotasiga (0,1 M) 1:1 eritma hajmi nisbatida qo'shildi. Keyin suspenziya prob tipidagi ultratovush apparati (250W, 20kHz) yordamida 60 daqiqa davomida 25 ° C yumshoq haroratda ultratovushga duchor bo'ldi. (Chju va boshq., 2018 yilga qarang)
Pandit va boshqalar. (2021) xitozan eritmalarining parchalanish tezligi polimerni eritish uchun ishlatiladigan kislota kontsentratsiyasidan kamdan-kam ta'sir qilishini va ko'p jihatdan haroratga, ultratovush to'lqinlarining intensivligiga va polimerni eritish uchun ishlatiladigan muhitning ion kuchiga bog'liqligini aniqladi. (qarang. Pandit va boshqalar, 2021)
Boshqa bir tadqiqotda, Zhu va boshqalar. (2019) Ganoderma lucidum spora kukunlarini qo'ziqorin xom ashyosi sifatida ishlatgan va ultratovush yordamida deatsetilatsiyani va sonikatsiya vaqti, qattiq-suyuqlik nisbati, NaOH kontsentratsiyasi va nurlanish kuchi kabi ishlov berish parametrlarining deatsetilatsiya darajasiga (DD) ta'sirini o'rgangan. xitozan. Eng yuqori DD qiymati quyidagi ultratovush parametrlarida olingan: 80W da 20 min sonication, 10% (g: ml) NaOH, 1:25 (g: ml). Ultrasonik usulda olingan xitosanning sirt morfologiyasi, kimyoviy guruhlari, termal barqarorligi va kristalligi SEM, FTIR, TG va XRD yordamida tekshirildi. Tadqiqot guruhi ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan xitosanning deatsetillanish darajasi (DD), dinamik yopishqoqligi ([ē]) va molekulyar og'irligi (Mv¯) sezilarli darajada yaxshilanganligi haqida xabar beradi. Natijalar zamburug'larning ultratovushli deasetilatsiya texnikasini ta'kidladi, bu biomedikal ilovalar uchun mos bo'lgan xitosan uchun juda kuchli ishlab chiqarish usuli. (Qarang: Chju va boshqalar, 2019)
Ultrasonik depolimerizatsiya va deasetilatsiya bilan yuqori sifatli xitosan
Xitin / xitosanni ekstraktsiyalash va depolimerizatsiya qilishning ultratovushli jarayonlari aniq boshqariladi va ultratovushli jarayon parametrlari xom ashyo va maqsadli yakuniy mahsulot sifatiga (masalan, molekulyar og'irlik, deasetilatsiya darajasi) moslashtirilishi mumkin. Bu ultratovush jarayonini tashqi omillarga moslashtirish va yuqori natija va samaradorlik uchun optimal parametrlarni o'rnatish imkonini beradi.
Ultrasonik deasetilatsiyalangan xitosan mukammal bioavailability va bio-uyg'unligini ko'rsatadi. Ultrasonik usulda tayyorlangan xitosan biopolimerlari biomedikal xossalari bo'yicha termal olingan xitosan bilan solishtirilganda, ultratovush usulida ishlab chiqarilgan xitosan fibroblast (L929 hujayra) hayotiyligini sezilarli darajada yaxshilaydi va Escherichia coli (E. coli) va Staphylococcus aureus (S. aureus) uchun antibakterial faollikni oshiradi.
(Qarang: Zhu va boshqalar, 2018)
Skanerli elektron mikroskop (SEM) tasvirlari 100 × kattalashtirishda a) gladius, b) ultratovush bilan ishlov berilgan gladius, c) b-xitin, d) ultratovush bilan ishlov berilgan b-xitin va e) xitozan (manba: Preto va boshqalar. 2017)
Chitin va Chitosanni qayta ishlash uchun yuqori samarali ultratovushli uskunalar
Xitinning parchalanishi va xitinning xitosanga desetilatsiyasi kuchli va ishonchli ultratovush uskunasini talab qiladi, ular yuqori amplitudalarni ta'minlaydi, jarayon parametrlari ustidan aniq nazoratni ta'minlaydi va og'ir yuk va talabchan muhitda 24/7 ishlashi mumkin. Hielscher Ultrasonics mahsulot assortimenti ushbu talablarni ishonchli bajaradi. Ajoyib ultratovush ishlashi bilan bir qatorda, Hielscher ultratovush apparatlari yuqori energiya samaradorligi bilan faxrlanadi, bu muhim iqtisodiy afzallikdir. – ayniqsa, tijorat yirik ishlab chiqarishda ishlaganda.
Hielscher ultrasonikatorlari sizning jarayoningiz ehtiyojlarini optimal tarzda qondirish uchun sonotrodlar, kuchaytirgichlar, reaktorlar yoki oqim hujayralari kabi aksessuarlar bilan jihozlanishi mumkin bo'lgan yuqori samarali tizimlardir. Raqamli rangli displey, sonikatsiyani oldindan o'rnatish imkoniyati, o'rnatilgan SD-kartada avtomatik ma'lumotlarni yozib olish, brauzerni masofadan boshqarish va boshqa ko'plab xususiyatlar bilan Hielscher ultrasonikatorlari eng yuqori jarayon nazorati va foydalanuvchilarga qulaylikni ta'minlaydi. Chidamlilik va og'ir yuk ko'tarish qobiliyati bilan birlashtirilgan Hielscher ultratovush tizimlari ishlab chiqarishdagi ishonchli ish otingizdir. Chitinning parchalanishi va deasetilatsiyasi maqsadli konversiyani va yuqori sifatli yakuniy xitosan mahsulotini olish uchun kuchli ultratovushni talab qiladi. Ayniqsa, xitin parchalarini parchalash va depolimerizatsiya / deasetilatsiya bosqichlari uchun yuqori amplitudalar va yuqori bosimlar juda muhimdir. Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovushli protsessorlari juda yuqori amplitudalarni osongina etkazib beradi. 200 µm gacha bo‘lgan amplitudalar 24/7 ish rejimida uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud. Hielscher ultratovush tizimlarining quvvat quvvati xavfsiz va foydalanuvchilarga qulay jarayonda samarali va tez depolimerizatsiya va deasetilatsiyaga imkon beradi.
Ultrasonik reaktor bilan 2000 Vt ultratovush probi UIP2000hdT qo'ziqorinlardan xitin olish va keyinchalik depolimerizatsiya / deasetilatsiya uchun
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Ultrasonikatsiya orqali yaxshilangan sinergetik xitin bilan davolash
An'anaviy kimyoviy va fermentativ xitin deatsetilatsiyasining kamchiliklarini (ya'ni, past samaradorlik, yuqori energiya narxi, uzoq ishlov berish muddati, zaharli erituvchilar) bartaraf etish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovush xitin va xitozanni qayta ishlashga birlashtirildi. Yuqori intensiv sonikatsiya va natijada akustik kavitatsiyaning ta'siri polimer zanjirlarining tez parchalanishiga olib keladi va polidispersiyani kamaytiradi, shu bilan xitosan sintezini rag'batlantiradi. Bundan tashqari, ultratovush kesish kuchlari kimyoviy, gidrolitik yoki fermentativ reaktsiyani kuchaytirish uchun eritmadagi massa o'tkazuvchanligini kuchaytiradi. Ultrasonik xitinni davolash kimyoviy usullar, gidroliz yoki fermentativ protseduralar kabi allaqachon mavjud bo'lgan xitinni qayta ishlash usullari bilan birlashtirilishi mumkin.
Ultratovush yordamida kimyoviy deasetilatsiya va depolimerizatsiya
Xitin reaktiv bo'lmagan va erimaydigan biopolimer bo'lganligi sababli, eriydigan va biologik kirish mumkin bo'lgan xitosanni olish uchun u demineralizatsiya, deproteinizatsiya va depolimerizatsiya / deasetilatsiya jarayonlaridan o'tishi kerak. Ushbu jarayon bosqichlari HCl kabi kuchli kislotalar va NaOH va KOH kabi kuchli asoslar bilan ishlov berishni o'z ichiga oladi. Ushbu an'anaviy jarayon bosqichlari samarasiz, sekin va yuqori energiya talab qilganligi sababli, sonikatsiya orqali jarayonni kuchaytirish xitosan ishlab chiqarishni sezilarli darajada yaxshilaydi. Quvvatli ultratovushni qo'llash xitosan rentabelligini va sifatini oshiradi, jarayonni bir necha kundan bir necha soatgacha qisqartiradi, yumshoqroq erituvchilarga imkon beradi va butun jarayonni energiya tejamkor qiladi.
Chitinning ultratovushli takomillashtirilgan deproteinizatsiyasi
Vallexo-Dominges va boshqalar. (2021) xitin deproteinizatsiyasi bo'yicha o'z tadqiqotlarida aniqladilar “biopolimerlarni ishlab chiqarish uchun ultratovushni qo'llash oqsil tarkibini, shuningdek, xitinning zarracha hajmini kamaytirdi. Ultratovush yordamida yuqori deasetilatsiya darajasi va o'rta molekulyar og'irlikdagi xitosan ishlab chiqarilgan.”
Chitin depolimerizatsiyasi uchun ultratovushli gidroliz
Kimyoviy gidroliz uchun xitinni deatsetillash uchun kislotalar yoki ishqorlar ishlatiladi, ammo gidroksidi deatsetilizatsiya (masalan, natriy gidroksid NaOH) kengroq qo'llaniladi. Kislota gidrolizi an'anaviy kimyoviy deasetilatsiyaga muqobil usul bo'lib, u erda organik kislota eritmalari xitin va xitozanni depolimerizatsiya qilish uchun ishlatiladi. Kislota gidrolizlash usuli asosan xitin va xitozanning molekulyar og'irligi bir hil bo'lishi kerak bo'lganda qo'llaniladi. Ushbu an'anaviy gidroliz jarayoni sekin va energiya va ko'p xarajat sifatida tanilgan. Kuchli kislotalarga bo'lgan talab, yuqori harorat va bosim gidrolitik xitosan jarayonini juda qimmat va vaqt talab qiladigan jarayonga aylantiradigan omillardir. Amaldagi kislotalar neytrallash va tuzsizlantirish kabi quyi oqim jarayonlarini talab qiladi.
Yuqori quvvatli ultratovushni gidroliz jarayoniga integratsiyalashgan holda, xitin va xitosanning gidrolitik parchalanishi uchun harorat va bosim talablari sezilarli darajada kamayishi mumkin. Bundan tashqari, sonikatsiya past kislota kontsentratsiyasiga yoki yumshoq kislotalardan foydalanishga imkon beradi. Bu jarayonni yanada barqaror, samaraliroq, tejamkor va ekologik toza qiladi.
Ultratovush yordamida kimyoviy deasetilatsiya
Xitin va xitozanning kimyoviy parchalanishi va deaktilelanishi asosan xitin yoki xitosanni mineral kislotalar (masalan, xlorid kislota HCl), natriy nitrit (NaNO) bilan davolash orqali amalga oshiriladi.2) yoki vodorod periks (H2O2). Ultratovush deatsetilatsiya tezligini yaxshilaydi va shu bilan maqsadli deasetilatsiya darajasini olish uchun zarur bo'lgan reaktsiya vaqtini qisqartiradi. Bu shuni anglatadiki, sonikatsiya 12-24 soatlik talab qilinadigan ishlov berish vaqtini bir necha soatgacha qisqartiradi. Bundan tashqari, sonikatsiya kimyoviy konsentratsiyalarni sezilarli darajada kamaytirishga imkon beradi, masalan, ultratovush yordamida 40% (w/w) natriy gidroksid, ultratovush ishlatmasdan esa 65% (w/w) talab qilinadi.
Ultrasonik-enzimatik deasetilatsiya
Enzimatik deatsetilatsiya engil, ekologik jihatdan xavfsiz ishlov berish shakli bo'lsa-da, uning samaradorligi va xarajatlari iqtisodiy emas. Fermentlarni yakuniy mahsulotdan murakkab, ko'p mehnat talab qiladigan va qimmat quyi oqim izolyatsiyasi va tozalash tufayli, fermentativ xitin deasetilatsiyasi tijorat ishlab chiqarishda qo'llanilmaydi, faqat ilmiy tadqiqot laboratoriyasida qo'llaniladi.
Enzimatik deatsetlitatsiyadan oldin ultratovushli dastlabki ishlov berish xitin molekulalarini parchalaydi, shu bilan sirt maydonini kengaytiradi va fermentlar uchun ko'proq sirt mavjud bo'ladi. Yuqori samarali sonikatsiya fermentativ deasetilatsiyani yaxshilashga yordam beradi va jarayonni yanada tejamkor qiladi.
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, uchuvchi va sanoat miqyosida ilovalar, dispersiya, emulsifikatsiya va ekstraktsiyani aralashtirish uchun yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi.
Adabiyot / Adabiyotlar
- Ospina Álvarez S.P., Ramírez Cadavid D.A., Escobar Sierra D.M., Ossa Orozco C.P., Rojas Vahos D.F., Zapata Ocampo P., Atehortúa L. (2014): Comparison of extraction methods of chitin from Ganoderma lucidum mushroom obtained in submerged culture. Biomed Research International 2014.
- Valu M.V., Soare L.C., Sutan N.A., Ducu C., Moga S., Hritcu L., Boiangiu R.S., Carradori S. (2020): Optimization of Ultrasonic Extraction to Obtain Erinacine A and Polyphenols with Antioxidant Activity from the Fungal Biomass of Hericium erinaceus. Foods, Dec 18;9(12), 2020.
- Erdoğan, Sevil & Kaya, Murat & Akata, Ilgaz (2017): Chitin extraction and chitosan production from cell wall of two mushroom species (Lactarius vellereus and Phyllophora ribis). AIP Conference Proceedings 2017.
- Zhu, L., Chen, X., Wu, Z., Wang, G., Ahmad, Z., & Chang, M. (2019): Optimization conversion of chitosan from Ganoderma lucidum spore powder using ultrasound‐assisted deacetylation: Influence of processing parameters. Journal of Food Processing and Preservation 2019.
- Li-Fang Zhu, Jing-Song Li, John Mai, Ming-Wei Chang (2019): Ultrasound-assisted synthesis of chitosan from fungal precursors for biomedical applications. Chemical Engineering Journal, Volume 357, 2019. 498-507.
- Zhu, Lifang; Yao, Zhi-Cheng; Ahmad, Zeeshan; Li, Jing-Song; Chang, Ming-Wei (2018): Synthesis and Evaluation of Herbal Chitosan from Ganoderma Lucidum Spore Powder for Biomedical Applications. Scientific Reports 8, 2018.
- G.J. Price, P.J. West, P.F. Smith (1994): Control of polymer structure using power ultrasound. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 1, Issue 1, 1994. S51-S57.
Bilishga arziydigan faktlar
Chitinning ultratovushli ekstraktsiyasi va deasetilatsiyasi qanday ishlaydi?
Quvvatli ultratovush to'lqinlari suyuqlik yoki atala (masalan, erituvchidagi xitindan tashkil topgan suspenziya) bo'lganda, ultratovush to'lqinlari suyuqlik orqali o'tib, o'zgaruvchan yuqori bosim / past bosim davrlarini keltirib chiqaradi. Past bosimli tsikllar davomida bir necha bosim davrlarida o'sadigan daqiqali vakuum pufakchalari (kavitatsiya pufakchalari deb ataladi) hosil bo'ladi. Muayyan o'lchamda, pufakchalar ko'proq energiyani o'zlashtira olmasa, ular yuqori bosimli aylanish jarayonida kuchli portlashadi. Pufakchaning portlashi kuchli kavitatsion (sonomexanik deb ataladigan) kuchlar bilan tavsiflanadi. Bu sonomexanik sharoitlar kavitatsion issiq nuqtada mahalliy ravishda yuzaga keladi va mos ravishda 4000K va 1000atm gacha bo'lgan juda yuqori harorat va bosim bilan tavsiflanadi; shuningdek, mos keladigan yuqori harorat va bosim farqlari. Bundan tashqari, 100 m/s gacha tezlikda mikro turbulentlik va suyuqlik oqimlari hosil bo'ladi. Qo'ziqorinlar va qisqichbaqasimonlardan xitin va xitosanning ultratovushli ekstraktsiyasi, shuningdek, xitin depolimerizatsiyasi va deasetilatsiyasi asosan sonomexanik ta'sirlardan kelib chiqadi: qo'zg'alish va turbulentlik hujayralarni buzadi va massa o'tkazilishini rag'batlantiradi, shuningdek kislotali yoki gidroksidi erituvchilar bilan birgalikda polimer zanjirlarini kesishi mumkin.
Ultrasonikatsiya orqali xitin ekstraktsiyasining ishlash printsipi
Ultrasonik ekstraktsiya qo'ziqorinlarning hujayra tuzilishini samarali ravishda buzadi va hujayra devori va hujayra ichidagi hujayra ichidagi birikmalarni (ya'ni, xitin va xitozan kabi polisaxaridlar va boshqa bioaktiv fitokimyoviy moddalar) erituvchiga chiqaradi. Ultrasonik ekstraksiya akustik kavitatsiyaning ishlash printsipiga asoslanadi. Ultrasonik / akustik kavitatsiyaning ta'siri yuqori kesish kuchlari, turbulentliklar va kuchli bosim farqlari. Ushbu sonomexanik kuchlar xitinli qo'ziqorin hujayra devorlari kabi hujayra tuzilmalarini buzadi, qo'ziqorin biomateriali va erituvchi o'rtasida massa almashinuvini ta'minlaydi va tez jarayonda juda yuqori ekstrakt hosil bo'lishiga olib keladi. Bundan tashqari, sonikatsiya bakteriyalar va mikroblarni o'ldirish orqali ekstraktlarni sterilizatsiya qilishga yordam beradi. Sonikatsiya orqali mikrobial inaktivatsiya hujayra membranasiga halokatli kavitatsion kuchlar, erkin radikallarni ishlab chiqarish va mahalliy isitish natijasidir.
Ultrasonikatsiya orqali depolimerizatsiya va deasetilatsiyaning ishlash printsipi
Polimer zanjirlari kavitatsiya pufakchasi atrofida ultratovush yordamida hosil bo'lgan kesish maydonida ushlanadi va qulab tushayotgan bo'shliq yaqinidagi polimer lasanining zanjir segmentlari uzoqroqqa qaraganda yuqori tezlikda harakatlanadi. Keyinchalik polimer segmentlari va erituvchilarning nisbiy harakati tufayli polimer zanjirida stresslar hosil bo'ladi va ular parchalanishni keltirib chiqarish uchun etarli. Shunday qilib, jarayon ~ 2 ° polimer eritmalaridagi boshqa kesish effektlariga o'xshaydi va juda o'xshash natijalar beradi. (qarang. Price va boshqalar, 1994)
xitin
Xitin - N-asetilglyukozamin polimeri (poli-(b-(1-4)-N-asetil-D-glyukozamin), qisqichbaqasimonlar va hasharotlar kabi umurtqasiz hayvonlarning tashqi skeletida keng tarqalgan tabiiy polisaxarid, ichki skelet. kalamar va murabbo, shuningdek, zamburug'larning hujayra devorlari tuzilishiga kiritilgan qo'ziqorin hujayra devorlari, xitin qo'ziqorin hujayra devorining shakli va qattiqligi uchun javobgardir.
xitozan xitinning eng keng tarqalgan va eng qimmatli hosilasi hisoblanadi. Bu N-asetil-glyukozamin va glyukozamindan tashkil topgan b-1,4 glikozid bilan bog'langan yuqori molekulyar og'irlikdagi polisakkariddir.
Chitosan kimyoviy yoki fermentativ yo'l bilan olinishi mumkin N- deasetilatsiya. Kimyoviy deasetilatsiya jarayonida asetil guruhi (R-NHCOCH3) yuqori haroratda kuchli gidroksidi tomonidan parchalanadi. Shu bilan bir qatorda, xitosanni fermentativ deatsetilatsiya orqali sintez qilish mumkin. Biroq, sanoat ishlab chiqarish miqyosida kimyoviy deatsetilatsiya afzal ko'rilgan usuldir, chunki deatsetilaz fermentlarining yuqori narxi va olingan xitosanning past mahsuldorligi tufayli fermentativ deatsetilatsiya sezilarli darajada kam samarali bo'ladi. Ultrasonikatsiya (1→4)-/b-bog'lanish (depolimerizatsiya) ning kimyoviy degradatsiyasini kuchaytirish va yuqori sifatli xitosan olish uchun xitinning deasetilatsiyasini ta'sir qilish uchun ishlatiladi.
Enzimatik deatsetilatsiya uchun dastlabki davolash sifatida sonikatsiya qo'llanilganda, xitosanning hosildorligi va sifati ham yaxshilanadi.
Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.