Что такое хитин у животных. Хитин полезные свойства

Хитин представляет собой природное соединение из ряда азотосодержащих . Его также принято называть «шестой элемент». Хитин в достаточно больших количествах содержится в организмах некоторых насекомых, различных ракообразных, в стеблях и листьях растений. Стоит отметить, что в природе по своим производительным данным он уступает только .

На протяжении сотней лет хитин считался отходом, так как он по своему составу не способен растворятся ни в разбавленных щелочах, и многих других растворителях, ни в воде. Плюсом хитина является высокая эксплуатационная себестоимость при прямом использовании, в отличие от целлюлозы.

Полезные свойства хитина

Научно-технические открытия позволили человеку обнаружить в хитине ряд интересных свойств, которыми целлюлоза не обладает. К примеру, на сегодняшний день данное вещество – единственная съедобная животная целлюлоза во всем мире. Следует отметить, что хитин заряжен исключительно положительными ионами. Помимо этого, в его состав входят минералы, жиры, сахар и белки, что дает полное право для того, чтобы считать его шестым жизненно необходимым человеку важным элементом.

Попадая в человеческий организм, хитин активно поглощает негативно заряженные жирные кислоты. Таким образом, данное вещество препятствует их всасыванию в кишечник. Постепенно хитин выводит негативно заряженные жирные кислоты из организма.

Волокна хитина беспрерывно активизируют перистальтику пищеварения. Данное воздействие стимулирует употребляемую пищу перемещаться в пищеварительном тракте в ускоренном режиме. Таким образом, хитин – это действенный и безопасный метод . Помимо этого, волокна хитина обладают свойством связывать холестерин и жирные кислоты, препятствуя при этом всасыванию вредных веществ в кровеносные сосуды.

Хитозан, который получен путем дезацетилирования, эффективно активизирует необходимую деятельность клеток организма человека. При этом он значительно налаживает нервную саморегуляцию и гормональную секрецию.

Научные работы показали, что хитозан обладает способностью снижать концентрацию холестерина в крови. Таким образом, он не позволяет оседать ему в печени и препятствует его всасыванию в тонком кишечнике.

Помимо этого, данное вещество значительно ограничивает абсорбцию ионов хлора в организме человека, понижая кровяное давление и расширяя сосуды. Одним словом, хитин существенно замедляет процесс старения организма, укрепляя иммунитет, защищая печень, регулируя функции внутренних органов, активизируя клетки и очищая организм от вредных токсинов и шлаков.

Построенный из остатков N-ацетил--D-глюкозамина с 14-связями между ними (см. ф-лу). Деацетилированные (частично или полностью) полимеры , встречающиеся в природе или получаемые хим. обработкой хитина, носят назв. хитозанов.

Х итин широко распространен в природе, являясь опорным компонентом клеточной стенки большинства грибов и нек-рых водорослей, наружной оболочки членистоногих и червей, нек-рых органов моллюсков.
Аналогия в хим. строении хитина и целлюлозы приводит к близости их физ.-хим. св-в, что позволяет им выполнять сходные ф-ции в живых системах. Как и молекулы целлюлозы , молекулы хитина обладают большой жесткостью и выраженной склонностью к межмол. ассоциации с образованием высокоупорядоченных надмол. структур. Известно неск. типов таких кристаллич. образований ( -хитины), к-рые различаются степенью упорядоченности и взаимной ориентацией отдельных полимерных цепей. Хитин не раств. в воде , и его удается растворить только в присут. агентов, эффективно разрывающих водородные связи (насыщенный водный р-р LiSCN, 5-10%-ный р-р LiCl в ДМСО или N,N-диметилацетамиде).
Биосинтез хитина происходит в особых клеточных органеллах (хитосомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последоват. переноса остатков N-ацетил-D-глюкозамина из уридиндифосфат-N-ацетил-D-глюкозамина на растущую полимерную цепь. Хитозан, наличие к-рого особенно характерно для клеточных стенок нек-рых грибов, образуется путем ферментативного N-деацетилирования хитин а.
В природе хитин находится в комплексе с др. полисахаридами и минер. в-вами и ковалентно связан с белком . Для выделения хитина пользуются его нерастворимостью и большой хим. стойкостью, переводя в р-р сопутствующие компоненты сырья. Так, панцири крабов или омаров, содержащие до 25% хитина, деминерализуют соляной к-той, белки раств. в горячей щелочи , отбеливание хитина проводят Н 2 О 2 . Более мягкие условия выделения заключаются в деминерализации комплексонами и обработке окислителями при нейтральных рН. Получаемый таким способом хитин имеет мол. массу порядка неск. миллионов.
Х итин медленно раств. в конц. НС1 и H 2 SO 4 с деструкцией полимерных цепей. Для прспаративного получения хитоолигосахаридов разработаны условия частичного кислотного гидролиза , сольволиза жидким HF и ферментативного расщепления. При продолжит. нагревании с сильными минер. к-тами образуется D-глюкозамин. При нагр. с сильными щелочами происходит N-деацетилирование с образованием хитозана; практически получаемые образцы хитозанов обычно имеют мол. массу порядка (1-5) х 10 5 и могут различаться остаточным содержанием ацетильных групп.
Х итин является вторым после целлюлозы по распространенности природным биополимером . Его ежегодное образование составляет неск. десятков миллиардов тонн. Наиб. доступными источниками хитина служат отходы промысла морских беспозвоночных и мицелий низших грибов. Практич. использование немодифицированного хитина сдерживается его плохой р-римостью. Хотя волокна и пленки из хитина обладают ценными св-вами, до сих пор отсутствует экономичный и удобный с технол. точки зрения метод их получения. Более перспективен хитозан, к-рый раств. в к-тах с образованием солей , дающих высоковязкие р-ры. Хитозан дает прочные соед. с белками , анионными полисахаридами , образует хелатные комплексы с металлами и т. д., на чем основано его применение для удаления белка из сточных вод в произ-ве пищ. продуктов (мясная, рыбная, молочная пром-сть, сыроделие), создания хелатирующих ионообменников , иммобилизации живых клеток в биотехнологии , при изготовлении мед. препаратов, отделке бумаги и текстильных волокон . Нек-рые N-ацилпроизводные хитозана - хорошие гелеобразователи; при ацилировании хитозана производными дикарооновых к-т получают поперечносшитые гели , удобные для

Если вы думаете, что саранчу едят только в некоторых странах Африки и на Ближнем Востоке, то вы глубоко заблуждаетесь. На самом деле блюда из насекомых регулярно потребляем и мы с вами. И это очень полезно. Вот уже несколько десятилетий в продукты питания, лекарства, косметику и даже в бинты и хирургические нитки (шовный материал) добавляют хитин и его производные. Первыми начали это делать японцы, за ними экзотическую моду подхватили европейцы и американцы. Теперь к хитину приобщились и мы.

Тот, кто в школе не прогуливал уроки биологии, помнит, что хитин - вещество, из которого сделан панцирь рака. Однако хитин есть не только у раков. Он входит в состав наружного скелета всех членистоногих: ракообразных (крабов, креветок, омаров) и насекомых (жуков, бабочек). Кроме того, хитин содержится в клеточной стенке дрожжей, водорослей и грибов.

От всех болезней

Хитиновые добавки кладут в пищу для улучшения ее внешнего вида, для усиления вкуса и аромата либо в качестве консерванта. Некоторые предпочитают насекомых в виде пищевых добавок.

Польза от подобной диеты:

• защищает организм от радиоактивного излучения;
• подавляет рост раковых клеток;
• предупреждает развитие инфарктов и инсультов (усиливает эффект препаратов, разжижающих кровь);
• повышает иммунитет ;
• регулирует уровень холестерина в крови (помогает при атеросклерозе и ожирении);
• улучшает пищеварение (снижает кислотность желудочного сока, стимулирует рост полезных бифидобактерий);
• борется с воспалительными процессами;
• ускоряет процессы регенерации (восстановления) тканей.

В живой природе хитин встречается так часто, что по распространенности занимает почетное второе место среди органических веществ (после целлюлозы). Некоторые ученые даже полагают, что в самом ближайшем будущем человечество полностью перейдет на хитиновую диету. Так профессор химии полимеров из Северной Каролины Сэм Хадсон недавно заявил, что современные исследователи «стоят на пороге прекрасного нового мира, такого же бесконечного, как и количество продуктов, которые можно получить из хитина».

Из истории

А все началось с того, что в далеком 1811 году директор Ботанического сада в Нанси (Франция) профессор Генри Браконно занялся изучением химического состава грибов. Его внимание привлекло странное вещество, которое не смогла растворить серная кислота. Это и был самый настоящий хитин. Вскоре выяснилось, что выделенный французским ученым биополимер имеется не только в грибах, но и в надкрыльях насекомых. И в 1823 году веществу дали официальное название. «Хитин» - от греческого “chiton” - одежда. В 1859 году химики, избавившись от кальция и белков, получили из хитина новое вещество - хитозан - еще более интересное, чем его предшественник. Впрочем, после всех открытий хитином целых 100 лет никто кроме узких спецалистов не интересовался.

О том, как полезен хитин с хитозаном для здоровья, выяснилось только в конце XX века. Однако поедать членистоногих вместе с хитиновым покровом люди начали давным-давно. Еще в Библии в книге Левита упоминаются «чистые» и «нечистые» насекомые, то есть те, которых можно или нельзя есть. Так, например, к «чистым» относят саранчу и кузнечиков. Саранчой и диким медом питался Иоанн Креститель в пустыне. Древнегреческий историк Геродот упоминал об африканцах, которые ловят саранчу, сушат ее на солнце, обливают молоком и съедают. Считается, что даже древние римляне не брезговали саранчой в меду, а жены основателя ислама Мохаммеда посылали в дар супругу целые подносы саранчи.

Вареных муравьев подавали на званых обедах при дворе индейского властителя Монтесумы. Известный зоолог и путешественник Альфред Брем в своей книге «Жизнь животных» описывал, как жители Судана ловят и с удовольствием едят термитов. У многих народов гастрономическая любовь к жучкам-паучкам сохранилась и по сей день. В некоторых странах Африки и на Ближнем Востоке в лавках и на базарах продают саранчу, а блюда из нее входит в меню дорогих ресторанов. На Филиппинах существует множество способов приготовления сверчков. В Таиланде в пищу идут и сверчки, и гусеницы, и стрекозы, и личинки жуков. В Мексике едят клопов-вонючек и кузнечиков.

Хитиновая диета

Любопытно, что диету из насекомых придумали еще в конце XIX века. В 1885 году английский путешественник и естествоиспытатель Винсент Хольт в противовес вегетарианству и мясоедению стал призывать к энтомофагии - питанию насекомыми. Не догадываясь об оздоровляющем действии хитина и хитозана, Хольт тем не менее писал: «Насекомые в качестве источника питательных веществ гораздо полезнее и чище, поскольку они сами питаются исключительно растительной пищей».

Насытиться насекомыми хоть и трудно, но возможно. Главное (хотя бы примерно) подсчитать: сколько кузнечиков, термитов, пчел и навозных жуков нужно поймать, чтобы они в сумме весили 100 граммов.

Сравнительная пищевая ценность в граммах на 100 г продукта:

• Кузнечики: белков - 20.6; жиров - 6.1
• Навозные жуки: белков - 17.2; жиров - 3.8
• Термиты: белков - 14.2; жиров - 2.2
• Пчелы: белков - 13.4; жиров - 1.4
• Говядина: белков - 23.5; жиров - 21.2

Энтомофагия - все-таки, экзотика. Сегодня, чтобы испытать на себе целительное действие хитина (хитозана) совсем не обязательно, превозмогая брезгливость жевать тараканов и скарабеев. Можно просто зайти в магазин и купить что-нибудь диетическое.

Хитин в нашей стране

Самый первый лекарственный препарат на основе хитина был создан в 1960-е годы в Советском Союзе. Он должен был защищать человека от ионизирующего излучения. Все исследования нового лекарства были строго засекречены военными, причем его состав скрывали даже от врачей. После серии экспериментов на мышах, собаках и обезьянах было доказано, что препарат помогает животным выжить после смертельной дозы облучения. Чуть позднее ученые выяснили, что хитиновые лекарства помогают и человеку, а также, что их свойства не ограничивается только радиопротекторным эффектом.

Хитин и его производные помогают бороться с раковыми опухолями, аллергиями, гипертонией, заболеваниями кишечника и т.д. Кроме того, хитиновые включения способствую более продолжительному действию остальные лекарства.

Исследования хитина и хитозана продолжаются и сейчас. В России этим занимаются члены, созданного в 2000 году, Российского Хитинового Общества. В его состав вошли не только ученые, занимающиеся исследованием хитина и хитозана, но и специалисты из других областей науки, представители промышленности, медицины, сельского хозяйства. На Западе лучшим хитинологам вручается Браконновская премия, названная в честь первооткрывателя хитина Браконно. В России подобная премия названа в честь энтузиаста исследований хитина - академика Павла Шорыгина.

Все знают о целлюлозе: по общему объему органической массы этот полисахарид занимает первое место на Земле. И все знают, насколько важен этот углевод для промышленности. А вот о полисахариде, который стоит на втором месте по своей массе и не менее полезен человеку, — хитине — помнят разве что любители биологии. Вещество является основным компонентом экзоскелета (панцирь и клешни) членистоногих и некоторых беспозвоночных, а также входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. О невероятных свойствах хитина и их применении в медицине, пищевой промышленности и радиационной защите говорили на совместной научной сессии Российского хитинового общества и кафедры технологии мясных, рыбных продуктов и консервирования холодом Университета ИТМО.

Источник: www.gorilao.com.br

В природе хитин выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая прочность ракообразных, грибов и бактерий. В этом он похож на целлюлозу, которая является опорным материалом клеточной стенки растений. Но хитин является более реакционноспособным, говорится в материалах Российского хитинового общества. При нагревании и обработке концентрированной щелочью он превращается в хитозан. Этот полимер может растворяться в растворах разбавленных кислот, а также связываться и реагировать с другими химическими веществами. Таким образом, иногда химики называют хитозан «конструктором», с помощью которого можно создавать различные полимеры. Чтобы получить хитин в чистом виде, из содержащих его органических веществ удаляют белок, кальций и другие минералы, переводя их в растворимую форму. В результате получается хитиновая крошка.

«Для получения хитина используются ракообразные, грибы и насекомые. К слову, это вещество было впервые обнаружено в шампиньонах. Применение хитина и производного от него хитозана только расширяется. Полисахарид входит в состав пищевых добавок, лекарств, противоожоговых препаратов, растворимых хирургических нитей, используется в противорадиационных целях и во многих других. Хитозан — это полезная вещь, которая требует дальнейшего изучения », — прокомментировал президент Российского хитинового общества, доктор химических наук Валерий Варламов

Хитин в медицине

Благодаря тому, что хитозан отлично реагирует с другими химическими веществами, на цепочку полимера можно «навешивать», например, лекарства и рецепторы. Таким образом, действующее вещество будет высвобождаться только там, где оно нужно, не подвергая токсикозу весь организм. Более того, хитозан сам по себе совершенно не токсичен для живых существ, подчеркнул профессор Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности Алексей Албулов .

Хитозан также используется в качестве БАДа. Например, его низкомолекулярная фракция непосредственно всасывается в кровь и работает на уровне иммунной системы. Среднемолекулярная фракция является антибактериальным компонентом, который подавляет развитие патогенной микрофлоры в кишечнике. Кроме того, она способствует образованию пленки на слизистых оболочках кишечника, которая защищает их от воспаления. При этом пленка быстро растворяется, что важно для применения в медицине. Высокомолекулярная фракция хитозана служит в качестве сорбента для токсинов, которые есть в желудочно-кишечном тракте.

«Мы знаем много сорбентов, которые также обладают вредными для человека свойствами — они всасываются, откладываются в мышцах и костях. Хитозан лишен всех этих побочных эффектов. Более того, он может сорбировать экстракты трав, которые в связке с ним долго не теряют своих полезных свойств, и использоваться в качестве БАДа. Также хитозан используется в гелевой форме для лечения заболеваний полости рта или ожогов », — добавил Алексей Албулов.

Кроме того, хитозан обладает противоопухолевым эффектом, поэтому может применяться для профилактики рака, подчеркнула ученый секретарь Института микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН Ирина Мысякина . Вещество снижает уровень холестерина, так как связывает пищевые липиды и препятствует всасыванию жиров из кишечника. Также ведутся исследования применения хитозана в качестве медицинских имплантов.

Хитин и генная терапия

Генная терапия сейчас активно развивается. С помощью научного метода можно устранить активность того или иного «вредного» гена или вставить вместо него другой. Но для того, чтобы это сделать, необходимо каким-то образом доставлять «нужную» генную информацию в клетку. Раньше для этого использовались вирусы, однако у этой системы есть множество недостатков: канцерогенность и дороговизна в первую очередь подчеркнул сотрудник Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Андрей Критченков . Но с помощью хитозана можно доставлять необходимую генную информацию в клетку без вредных последствий и относительно дешево.

«Невирусные векторы для доставки РНК можно буквально музыкально настраивать с помощью химических модификаций. Хитозан — более эффективный вектор, чем липосомы или катионные полимеры, потому что он лучше связывается с ДНК. Кроме того, такие системы нетоксичны, и их можно получать при комнатной температуре », — рассказал ученый.

Хитин в пищевой промышленности

Способность хитозана к абсорбированию используется в пивоварении для удаления осадка. Так называемые помутнения в напитке образуются из-за компонентов сырья и вспомогательных материалов в виде белков, углеводов, живых клеток и оксалатов. Чтобы удалять живые клетки, на этапе осветления продукта используется хитозан, привела пример профессор кафедры пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья Университета ИТМО Татьяна Меледина .

Об использовании хитозана для сохранения свежести сырого мяса рассказал доцент кафедры Денис Бараненко . Для этого пленка из хитозана в составе с другими веществами (крахмал, клетчатка или желатин) была нанесена на продукт, чтобы предотвратить потерю влаги. Дело в том, что понижение активности воды на поверхности продукта увеличивает время его хранения. Кроме того, хитозановая пленка понижает скорость распространения микробов в сыром мясе, подавляет появление бактерии золотистого стафилококка.

«Обычно свежее мясо хранится не более двух дней. В результате экспериментов с хитозаном нам удалось повысить продолжительность хранения в полтора-два раза. В некоторых случаях срок доходил и до двух недель. Кроме того, с точки зрения потребительских свойств, пленка из хитозана — идеальная упаковка, так как ее практически не видно », — сказал Денис Бараненко.

Хитозан в пищевой индустрии также применяется для свертывания сывороточных белков в молочной промышленности, для производства йодированных продуктов питания на основе создания комплексов «йод-хитозан» и для других целей.

На научной сессии также были представлены возможности Университета ИТМО по разработкам и исследованиям в области применения хитозана.

Хитин – природный аминополисахарид. По распространенности в живой природе занимает второе место после целлюлозы. В организмах членистоногих (крабов, омаров, раков, криля и т.п.), насекомых (пчел, жуков и т.п.), клетках грибов и дрожжей, диатомовых водорослях хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Биосинтез хитина происходит в особых клеточных органеллах (хитосомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последовательного переноса остатковN -ацетил-D -глюкозамина из уридинфосфат-N -ацетил-D -глюкозамина на растущую полимерную цепь.

Получение

Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири промысловых ракообразных. Поскольку хитин не растворим в воде, то не поддается выделению из панциря напрямую. Для его получения необходимо последовательно отделить белковую и минеральную составляющие панциря, т.е. перевести их в растворимое состояние и удалить. Обобщенная схема получения хитина приведена на рис.1.

Рис.1. Этапы процесса получения хитина.

Существует несколько способов извлечения хитина из хитинсодержащего сырья: химический, биотехнологический, электрохимический.

Химический способ выделения хитина из панцирьсодержащего сырья заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и депигментации с помощью химических реагентов – кислот, щелочей, перекисей, поверхностно-активных веществ и т.д.

Достоинства химического способа получения хитина: высокая степень депротеинирования и деминерализации полисахарида; относительная доступность недорогих реагентов; сравнительно небольшое время получения готового продукта. Недостатки: экологическая опасность из-за использования концентрированных реагентов и образования больших объемов кислотно-щелочных, солевых и органических стоков; необходимость использования достаточно концентрированных растворов химических реагентов, вызывающих ухудшение качества целевых продуктов, что обусловлено процессами деструкции хитина, гидролиза и химической модификации белка и липидов; использование коррозионно-стойкого оборудования; большой расход воды на технологические нужды и многократные промывки.

Биотехнологический способ заключается в использовании ферментов для удаления остаточного белка и минеральных веществ. Используютсяферменты и ферментные препараты микробиологического и животного происхождения. Достоинства биотехнологических способов депротеинирования и деминерализации хитина: используются "щадящие" условия, что позволяет сохранить в наибольшей степени нативные свойства хитина и белка, получаемые при этом белковые продукты практически не содержат хлорида натрия, присутствие которого неизбежно в случае применения кислотно-щелочных растворов; использование ряда ферментных препаратов делает возможным совмещение нескольких операций, что упрощает процесс; уменьшение, по сравнению с кислотно-щелочным способом, агрессивности реакционной среды, что, в свою очередь, снижает затраты на оборудование и увеличивает срок его службы; возможность осуществления производства хитина в судовых условиях непосредственно вместе вылова сырья.

Однако биометоды не лишены существенных недостатков. Это невысокая степень депротеинирования хитина даже при применении нескольких последовательных обработок в свежеинокулированных ферментах, что связано с присутствием части белка в недоступной для протеолитических ферментов форме. Многостадийность и длительность обработки. Использование дорогостоящих ферментов или штаммов бактерий. Наконец, необходимость обеспечения стерильности производства.

Электрохимический способ является альтернативой химическому и биотехнологическому способам, и позволяет в одном технологическом процессе получать хитин достаточно высокой степени очистки и ценные в пищевом отношении белок и липиды.

Сущность технологии получения хитина заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и обесцвечивания панцирьсодержащего сырья в виде водно-солевой суспензии в электролизерах оригинальной конструкции под действием электромагнитного поля, направленного потока ионов и образующихся в результате электролиза воды Н + - и ОН - - ионов и ряда низкомолекулярных продуктов, обусловливающих кислую и щелочную реакцию среды и ее окислительно-восстановительный потенциал соответственно.

К преимуществам электрохимической технологии получения хитина относятся: возможность получения в одном технологическом цикле всех ценных компонентов сырья с максимальным выходом при сохранении их биологических и функциональных свойств за счет щадящих условий обработки; исключение необходимости использования кислот, щелочей и ферментов, и, соответственно, снижение экологических нагрузок на окружающую среду; сокращение расхода пресной воды на промывки; интенсификация процесса; повышение износостойкости оборудования из-за отсутствия агрессивных сред; возможность оперативного изменения производительности и технологической схемы процесса; возможность получения широкого спектра производных хитина.