Chitinni Chitosanga ultratovush orqali aniqlash
Ultrasonik chitosan ishlab chiqarish
Chitosan xitinning N-deatsetilatsiyasi natijasida olinadi. An'anaviy deatsetilatsiyada xitin suvli ishqor erituvchilariga namlanadi (odatda 40-50% (w / w) NaOH). Namlash jarayonida yuqori harorat 100 dan 120ºC gacha bo'lishi juda ko'p vaqt talab etadi, shu bilan birga har bir ho'llash bosqichida olingan xitosanning hosildorligi past bo'ladi. Yuqori quvvatli ultrasoniklarni qo'llash xitinning deatsetilizatsiya jarayonini sezilarli darajada kuchaytiradi va past haroratda tezkor davolanishda past molekulyar og'irlikdagi xitosanning yuqori mahsuldorligini keltirib chiqaradi. Ultrasonik deatsetilatsiyalash natijasida yuqori sifatli xitosan olinadi, u oziq-ovqat va farmatsevtika tarkibiy qismi, o'g'it sifatida va boshqa ko'plab sanoat ilovalarida ishlatiladi.
Ultrasonik davolash xitinning atsetilatsiyasining (DA) yuqori darajasiga olib keladi, bu xitinning atsetilatsiyalanish darajasini DA≥90 dan xitosanga DA≤10 bilan pasaytiradi.
Ko'pgina tadqiqotlar chitosanga ultratovushli xitin deatsetilatsiyasining samaradorligini tasdiqlaydi. Weiss J. va boshq. (2008) sonikasyon xitinning xitosanga konversiyasini keskin yaxshilaydi, deb aniqladi. Chitinni ultratovush bilan davolash vaqtni tejash bilan birga, talab qilinadigan jarayon vaqtini 12-24 soatdan bir necha soatgacha qisqartiradi. Bundan tashqari, to'liq konversiyaga erishish uchun kamroq hal qiluvchi talab qilinadi, bu sarflangan yoki ta'sirlanmagan erituvchini, ya'ni konsentrlangan NaOHni yo'q qilish va chiqarib yuborish atrof-muhitga ta'sirini kamaytiradi.
Xitinning xitozanga dezetilatsiyasi sonikasyon bilan yordam beradi
UIP4000hdT – 4 kVt quvvatli ultrasonik tizim
Ultrasonik xitosanni davolashning ish printsipi
High-power, low-frequency ultrasonication (∼20-26kHz) creates acoustic cavitation in liquids and slurries. High-power ultrasound promotes the conversion of chitin to chitosan as the solvent (e.g., NaOH) fragmentes and penetrates the solid chitin particles, thereby enlarging the surface area and improving the mass transfer between solid and liquid phase. Furthermore, the high shear forces of ultrasonic cavitation create free radicals which increase the reactivity of the reagent (i.e. NaOH) during hydrolysis. As a non-thermal processing technique, sonication prevents the thermal degradation producing high-quality chitosan. Ultrasonic shorten processing times required to extract chitin from crustaceans as well as yield chitin (and thus subsequently chitosan) of higher purity compared to traditional processing conditions. For the production of chitin and chitosan, ultrasounds thus has the potential to lower production cost, decrease processing time, allow for a better control of the production process and reduce environmental impact of the process waste.
- Yuqori Chitosan samarasi
- Yuqori sifat
- Vaqtni qisqartirish
- Pastki harorat harorati
- Samaradorlikni oshirish
- oson & xavfsiz operatsiya
- ekologik-do'st
Chitosanga ultratovushli xitin deketilatsiyasi – Protokol
1) Xitinni tayyorlang:
Qisqichbaqasimon qobiqlarni manba materiali sifatida ishlatib, eriydigan organikalarni va tuproq, oqsilni o'z ichiga olgan yopishqoq aralashmalarni olib tashlash uchun yaxshilab yuvish kerak. Shundan so'ng, qobiq materiallari to'liq quritilishi kerak (masalan, pechda 24 soat davomida 60ºC). Keyin quritilgan qobiqlar tuproqqa aylanadi (masalan, bolg'a tegirmonidan foydalangan holda), gidroksidi muhitda (masalan, NaOH 0,155 dan 5,0 M gacha) va kislotada demineralizatsiya qilinadi (masalan, xlorid kislotasini suyultirish).
2) Ultrasonik deatsetilatsiya
Odatda, ultrasonik deatsetilatsiya reaktsiyasini o'tkazish uchun beta-xitin zarralari (0,125 mm) < D < 0.250 mm) are suspended in 40% (w/w) aqueous NaOH at a ratio beta-chitin/NaOH aqueous solution of 1/10(g mL-1), suspenziya ikki devorli shisha tokchaga o'tkaziladi va Hielscher yordamida soniklanadi UP400St ultratovushli homogenizator. Ultrasonik xitin deatsetilatsiya reaktsiyasini o'tkazishda quyidagi parametrlar (f. Fiamingo va boshqalar 2016) doimiy ravishda saqlanib turadi: (i) ultratovush tekshiruvi (Sonotrode Hielscher S24d22D, uchi diametri = 22 mm); (ii) sonikatsion pulsatsiya rejimi (IP = 0,5 sek); (iii) sirtning ultratovush intensivligi
(I = 52,6 Vt sm)-2), (iv) reaktsiya harorati (60ºC ± 1ºC), (v) reaktsiya vaqti (50 min), (vi) nisbati beta-xitin 40% (w / w) suvli natriy gidroksid (BCHt / NaOH = 1) / 10 g ml-1); (vii) beta-xitin suspenziyasining hajmi (50 ml).
Birinchi reaktsiya doimiy magnit aralashtirish sharoitida 50 minut davom etadi va keyin suspenziyani 0ºC ga qadar tez sovutish bilan uziladi. Keyinchalik pH 8,5 ga suyultirish uchun xlorid kislotasi qo'shiladi va CHs1 namunasi filtrlash orqali ajratilib, kengaytirilgan suv bilan yuviladi va atrof muhitda quritiladi. Xuddi shu ultrasonik deatsetilatsiya CHs1-ga ikkinchi qadam sifatida takrorlanganda, u CHs2 namunasini chiqaradi.
100 × a) gladius, b) ultratovush bilan ishlov berilgan gladius, c) ch-xitin, d) ultratovush bilan ishlov berilgan β-xitin va e) xitosan (manba: Preto va boshqalar) . 2017)
Fiamingo va boshqalar. Beta-xitinning ultrasonik deatsetilatsiyasi yuqori qo'shimcha molekulyar og'irlikdagi xitosanni past darajadagi atsetilatsiyasiz, qo'shimchalar, inert atmosfera va uzoq reaktsiya vaqtlaridan samarali foydalanib aniqladi. Ultrasonik deatsetilatsiya reaktsiyasi engilroq sharoitlarda amalga oshirilsa ham – ko'pchilik termokimyoviy deatsetilasyonlar bilan solishtirganda past reaktsiya harorati. Beta-xitinning ultrasonik deatsetilatsiyasi o'zgaruvchan atsetilatsiyaga (4% ≤ DA ≤ 37%), yuqori og'irlikdagi o'rtacha molekulyar og'irlikka (900000 g mol) ega tasodifiy deatsetilatsiyalangan xitosanni tayyorlashga imkon beradi.-1 ≤ MV ≤ 1.200.000 g mol-1 ) va 60ºC da ketma-ket uchta reaktsiyani (50 min / qadam) o'tkazish orqali past dispersiya (1.3 ≤ Ð 4 1.4).
Laboratoriyadan pilot va sanoat miqyosidagi yuqori kuchli ultratovushli protsessorlar.
Chitosan ishlab chiqarish uchun yuqori samarali ultrasonik tizimlar
Xitinning parchalanishi va xitinning xitosanga dekoltsiyasi yuqori amplituda etkazib bera oladigan kuchli va ishonchli ultrasonik uskunalarni talab qiladi, jarayon parametrlari ustidan aniq nazoratni ta'minlaydi va og'ir yuk ostida va talab qilinadigan sharoitlarda 24/7 rejimida ishlashi mumkin. Hielscher Ultrasonics mahsulot assortimenti sizni va sizning jarayoningiz talablarini qamrab oladi. Hielscher ultrasonikatorlari sizning jarayon ehtiyojlaringizni eng maqbul tarzda qondirish uchun sonotrodlar, kuchaytirgichlar, reaktorlar yoki oqim kameralari kabi jihozlar bilan jihozlangan yuqori samarali tizimlardir.
Raqamli rangli displeyda sonikasyon ishini oldindan belgilash, o'rnatilgan SD-kartada ma'lumotlarni avtomatik ravishda yozish, brauzerni masofadan boshqarish va boshqa ko'plab funktsiyalar, eng yuqori darajadagi jarayonlarni boshqarish va foydalanuvchilarga qulaylik ta'minlanadi. Mustahkamlik va og'ir yuk ko'tarish qobiliyatiga ega Hielscher ultratovush tizimlari sizning ishlab chiqarishdagi ishonchli ish otingizdir.
Xitinning parchalanishi va deatsetilatsiyasi maqsadli konversiyani va yuqori sifatli chitosan mahsulotini olish uchun kuchli ultratovushni talab qiladi. Ayniqsa, chitin parchalari parchalanishi uchun yuqori amplituda va ko'tarilgan bosim juda muhimdir. Hielscher ultratovush’ sanoat ultrasonik protsessorlari juda yuqori amplituda osongina etkazib beradi. 200 mkm gacha bo'lgan amplitudalar kunu-tun ishlashda doimiy ravishda ishlaydi. Bundan ham yuqori amplituda uchun tayyorlangan ultrasonik sonotrodlar mavjud. Hielscher ultratovush tizimlarining quvvat hajmi xavfsiz va foydalanuvchilarga qulay bo'lgan jarayonda samarali va tez dezetilatsiyani amalga oshirishga imkon beradi.
Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi:
| Buyurtma miqdori | Oqim darajasi | Tavsiya Qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 500ml uchun | 10 200ml / min uchun | UP100H |
| 10 2000mL uchun | 20 400ml / min uchun | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L | 04L / min uchun .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L uchun | 10L 2 / min | UIP4000hdT |
| ga | 10 100L / min uchun | UIP16000 |
| ga | katta | Klaster UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!
Adabiyotlar / manbalar
- Butnaru E., Stoleru E., Brebu MA, Darie-Nita RN, Bargan A., Vasile C. (2019): Oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun emulsiya texnikasi tomonidan tayyorlangan xitosan asosidagi bionanokompozit filmlar. Materiallar 2019, 12 (3), 373.
- Fiamingo A., de Moura Delezuk JA, Trombotto Sent-Devid L., Kampana-Filho SP (2016): Beta-xitinning juda ko'p ultratovush yordamida deatsetilatsiyasidan yuqori darajada dezetilatsiyalangan yuqori molekulyar og'irlikdagi xitosan. Ultrasonik Sonokimyo 32, 2016. 79-85.
- Kjartansson, G., Vu, T., Zivanovich, S., Vays, J. (2008): Chitinni Chitosanga sonokimyoviy usulda o'tkazish, USDA milliy tadqiqot tashabbusi bo'yicha asosiy tergovchilar yig'ilishi, Nyu-Orlean, LA, 28 iyun.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovich, S., Vayss, Dj. (2008): Xitinni xitosan bilan xitosanga deasetilatsiyasidagi haroratning oldindan davolash sifatida yuqori intensiv ultratovush bilan ta'siri, Oziq-ovqat texnologiyalari institutining yillik yig'ilishi. , Nyu-Orlean, LA, 30 iyun, 95-18.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovich, S., Vayss, J. (2008): Xitinning xitosanga aylanishini tezlashtirish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovushning ta'siri, Oziq-ovqat texnologiyalari institutining yillik yig'ilishi, Yangi 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): Gladius va uning hosilalari dengiz dizel yog'i uchun potentsial biosorbents sifatida. Atrof-muhit va ifloslanishni tadqiq qilish (2017) 24: 22932–22939.
- Wijesena RN, Tissera N., Kannangara YY, Lin Y., Amaratunga GAJ, de Silva KMN (2015): Xitosan nanohissellari va nanofiberlarni yuqoridan pastga tushirish uchun tayyorlash usuli. Uglevod polimerlari 117, 2015. 731–738.
- Wu, T., Zivanovich, S., Xeys, DG, Vayss, J. (2008). Xitosan molekulyar og'irligini yuqori intensivlikdagi ultratovush yordamida kamaytirish: ishlov berish parametrlarining asosiy mexanizmi va ta'siri. Qishloq xo'jaligi va oziq-ovqat kimyosi jurnali 56 (13): 5112-5119.
- Yadav M .; Gosvami P .; Paritosh K .; Kumar M .; Pareek N .; Vivekanand V. (2019): Dengiz mahsulotlari chiqindilari: tijoriy ravishda ishlatiladigan xitin / chitosan materiallarini tayyorlash manbai. Bioresurslar va Bioprosesing 6/8, 2019 yil.
Bilishingiz kerak bo'lgan dalillar
Ultrasonik Chitin deaktilatsiyasi qanday ishlaydi?
Supero'tkazuvchi (masalan, 20-26 kGts) yuqori quvvatli, past chastotali ultratovush suyuqlik yoki atala bilan birlashtirilganda, siqilish va kamyoblanishni keltirib chiqaradigan suyuqlikka alternativa yuqori bosimli / past bosimli tsikllar qo'llaniladi. Ushbu o'zgaruvchan yuqori bosimli / past bosimli tsikllar davomida bir nechta bosim davrlarida o'sadigan kichik vakuum pufakchalari hosil bo'ladi. Vakuum pufakchalari ko'proq energiya yuta olmasa, shiddat bilan qulab tushadi. Pufakni portlatish paytida mahalliy sharoit juda og'ir sharoitlarda yuzaga keladi: yuqori harorat 5000K gacha, 2000 metrgacha bo'lgan bosim, juda yuqori isitish / sovutish tezligi va bosim farqlari. Pufakchaning qulashi dinamikasi massa va issiqlik o'tkazuvchanligiga nisbatan tezroq bo'lganligi sababli, qulab tushadigan bo'shliqdagi energiya "issiq nuqta" deb ataladigan juda kichik zonaga tushadi. Kavitasyon pufagining portlashi natijasida mikroturbulanslar, 280 m / s gacha tezlikda suyuqliklar va natijada kesish kuchlari paydo bo'ladi. Ushbu hodisa ultratovush yoki akustik kavitatsiya sifatida tanilgan.
Sonikatsiyalangan suyuqlikdagi tomchilar va zarralar ana shu kavitatsion kuchlar tomonidan ta'sirlanadi va tezlashtirilgan zarralar bir-biri bilan to'qnashganda, ular zarralararo to'qnashuv natijasida parchalanib ketadi. Akustik kavitatsiya ultrasonik frezalash, tarqatish, emulsifikatsiya va sonokimyoning ish printsipidir.
Xitin deatsetilatsiyasi uchun sirtni faollashtiradigan va zarrachalar va reagentlar orasidagi massa almashinuvini rag'batlantiradigan yuqori intensivlikdagi ultratovush ortadi.
chitosan
Chitosan is a modified, cationic, non-toxic carbohydrate polymer with a complex chemical structure formed by β-(1,4) glucosamine units as its main component (>80%) and N-acetyl glucosamine units (<20%), randomly distributed along the chain. Chitosan is derived from chitin through chemical or enzymatic deacetylation. The degree of deacetylation (DA) determines the content of free amino groups in the structure and is used to distinguish between chitin and chitosan. Chitosan shows good solubility in moderate solvents such as diluted acetic acid and offers several free amine groups as active sites. This makes chitosan advantageous over chitin in many chemical reactions.
Chitosan is valued for its excellent biocompatibility and biodegradability, non-toxicity, good antimicrobial activity (against bacteria and fungi), oxygen impermeability and film forming properties. In contrast to chitin, chitosan has the advantage of being water-soluble and thereby easier to handle and use in formulations.
As the second most abundant polysaccharide following cellulose, the huge abundance of chitin makes it a cheap and sustainable raw material.
Chitosan ishlab chiqarish
Chitosan ikki bosqichli jarayonda ishlab chiqariladi. Birinchi bosqichda qisqichbaqasimon qobiqlar (masalan, qisqichbaqalar, qisqichbaqalar, omar) kabi xom ashyo xitinni olish uchun aminokislotalarga aylantiriladi, zararsizlantiriladi va tozalanadi. Ikkinchi bosqichda xitinni olish uchun asetil yon zanjirlarini olib tashlash uchun xitin kuchli asos (masalan, NaOH) bilan ishlov beriladi. An'anaviy xitosan ishlab chiqarish jarayoni ko'p vaqt talab qiladigan va katta xarajatlarga olib kelishi ma'lum.
chitin
Chitin (C8H13The5N)n a-1,4-N-atsetilglyukozaminning to'g'ri zanjirli polimeridir va a-, β- va γ-xitinga bo'linadi. Glyukozaning hosilasi bo'lgan xitin artropodlarning ekzoskeletlari, qisqichbaqasimonlar va hasharotlar, mollyuskalarning radulaalari, sefalopod tumshug'lari, baliq va lissampibianlarning tarozi bo'lib, ularni zamburug'lar hujayralarida ham topish mumkin. Xitinning tuzilishi tsellyuloza bilan taqqoslanib, kristalli nanofibril yoki mo'ylov hosil qiladi. Tsellyuloza dunyodagi eng mo'l polisakarid bo'lib, undan keyin xitin ikkinchi o'rinda turadi.
glukozamin
Glyukosamin (C6H13yo'q5) aminokislota va glikozillangan oqsillar va lipidlarning biokimyoviy sintezida muhim vositadir. Glyukosamin tabiiy ravishda juda ko'p miqdordagi birikma bo'lib, u ikkala polisakkarid, xitosan va xitin tarkibiga kiradi, bu esa glyukosaminni eng ko'p miqdorda monosakkaridlardan biriga aylantiradi. Savdoda mavjud bo'lgan glyukozaminning ko'p qismi qisqichbaqasimon ekzoskeletlarni gidroliz qilish yo'li bilan, ya'ni qisqichbaqasimon va langust qobig'ida ishlab chiqariladi.
Glyukosamin asosan xun takviyesi sifatida ishlatiladi, bu erda glyukosamin sulfat, glyukosamin gidroxloridi yoki N-asetil glyukozamin shaklida qo'llaniladi. Glyukozamin sulfat qo'shimchalari yallig'lanish, parchalanish va xaftaga tushish natijasida yuzaga keladigan og'riqli holatni davolash uchun og'iz orqali yuboriladi (osteoartrit).