اصلاحات کیتین و کیتوزان و کاربرد آنها به عنوان مواد غذایی فراویژه
عاطفه مقصودلو aدکتر علیرضا صادقی ماهونکb
a :دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
b : عضو هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
a_maghsoodloo2000@yahoo.com
چکیده :
بعد از سلولز، کیتین فراوان ترین پلی ساکارید طبیعی در زمین است.کیتین دارای ساختاری مشابه سلولز بوده و تفاوت آن ها در جایگزینی عامل هیدروکسیل با گروه استامید در کربن شماره 2 است. کیتوزان یک کوپلیمر از گلوکز آمین وN-استیل-D-گلوکز آمین است که بوسیله N- دی استیلاسیون کیتین از ضایعات خرچنگ و میگو تهیه می شود. اخیراً، با ایجاد اصلاحات در ساختمان کیتین و کیتوزان و ایجاد خصوصیات مفید در مشتقات قابل حل آنها،کاربردشان در صنایع غذایی افزایش یافته است. N-استیل-D-گلوکز آمین یکی از مشتقات کیتین است که از آن به عنوان مکمل غذایی و برای درمان زخم ها و التهاب قولون و دیگر التهابات دستگاه گوارش استفاده می شود. ایجاد اصلاحاتی مانند کوپلیمریزاسیون پیوندی ، دپلیمریزاسیون کیتین و کیتوزان که با روشهای روش های شیمیایی ، فیزیکی و آنزیمی صورت می گیرد، وهمچنین واکنش متقابل کیتوزان با سورفاکتا نت ها ، آلکیلاسیون کیتوزان، آسیلاسیون کیتوزان واصلاحات در فیلم کیتوزان باعث ایجادخواص فراویژه ی مهمی می شود که شامل ظرفیت جذب سطحی، نفوذپذیری انتخابی غشاهای کیتوزان و توانایی تشکیل فیلم، تجزیه پذیری زیستی، توانایی کلاته کردن، واکنش پذیری گروه های آمین دی استیله ،خاصیت آنتی اکسیدانی و خاصیت ضد میکروبی می باشد.
کلمات کلیدی: کیتین، کیتوزان، اصلاحات ، مواد غذایی ، فراویژه
مقدمه:
بعد از سلولز، کیتین فراوان ترین پلی ساکارید طبیعی در زمین است. منابع کیتین شامل سخت پوستان ،اسکلت خارجی گونه های زوپلانکتون های دریایی ،مرجان ها،دیاتومه های دریازی ،حشرات مانند پروانه ها و کفش دوزک ها ،دیواره سلولی جلبک ها، قارچ ها و مخمرها می باشد.
ساختار کیتین : پلی ساکارید با واحدهای N-acetyl-D-glucosamine با پیوند (4-1)β.کیتین دارای ساختاری مشابه سلولز بوده و تفاوت آن ها در جایگزینی عامل هیدروکسیل با گروه استامید در کربن شماره 2 است. مولکول های کیتین بعد از سنتز، بوسیله اتصالات هیدروژنی بین زنجیره مجاور به یکدیگر متصل می شوند.
ساختار کیتوزان :کیتوزان یک کوپلیمر ازglucosamine و N-acetyl glucosamin است که بوسیله N- دی استیلاسیون کیتین از ضایعات خرچنگ و میگو تهیه می شود.
N- استیل-D-گلوکز آمین : این ترکیب که از هضم اسیدی یا آنزیمی کیتین بدست می آید، به عنوان مکمل غذایی و برای درمان زخم ها و التهاب قولون و دیگر التهابات دستگاه گوارش استفاده می شود.
کوپلیمریزاسیون پیوندی (Graft copolymerization )
کوپلیمریزاسیون پیوندی کیتین باعث بهبود در حلال یت وجذب آب آن می شود. . مشتقات کیتوزان های پیوندی ، قابلیت جذب یونهای کلسیم و قلع را از آب ، دارا هستند .
انواع روش های دپلیمریزاسیونکیتین و کیتوزان :
1- روش های شیمیایی :روش های تخریب اسیدی ، به صورت تصادفی باعث هیدرولیز شده و تعداد زیادی مونومر بوجود می آورد .
2- رو شهای فیزیکی :پرتودهی ، روش مناسبی برای تخریب پلیمرهای بیولوژیکی است.
3-روش های آنزیمی : دپلیمریزاسیون در مکانهای انتخاب شده و مشخص مولکول و تحت شرایط ملایم اتفاق می افتد.با کیتیناز،کیتوزاناز،گلوکانا ز،لیپاز و برخی پروتئاز ها می توان LMWC با حلال یت بالا در آب تولید کرد .
واکنش متقابل کیتوزان باسورفاکتانت ها، آلکیلاسیون و آسیلاسیون کیتوزان ،باعث بهبود خاص فراویژه آن می شود.
کاربردهای کیتین و کیتوزان و مشتقات آنها:
نگهداری غذا:استفاده از فیلم های خوراکی به حفظ کیفیت محصول، افزودن خصوصیات حسی، بهبود ایمنی محصول ،جلوگیری از رشد میکروبی و افزایش عمر ماندگاری انواع محصولات غذایی آماده مصرف کمک می کند.
خواص ضد باکتریایی:فعالیت ضد باکتریایی کیتوزان و مشتقات آن در مقابل گروه های مختلف از میکروارگانیسم ها مثل باکتری ها، قارچ ها و مخمرها وابسته به وزن مولکولی متوسط و قابلیت آنها به تجزیه آنزیمی و رها شدن الیگومرهای محلول در آب است. بنابراین، تأثیر ضد باکتریایی کیتوزان و الیگومر های آن وابسته به وزن مولکولی آنها است .کیتوزان میکروکریستاله و مشتقات آن، مخصوصاً نمک ها، فعالیت ضد ویروسی زیادی را نشان می دهند.
خواص آنتی اکسیدانی: به طور کلی، کیتوزان خرچنگ در فعالیت آنتی اکسیدانی، توانایی شکار رادیکال های هیدروکسیل و توانایی کلاته کردن یون های آهن مناسب است
فهرست منابع:
1 K.V. Harish Prashanth and R.N. Tharanatha.Chitin/chitosan:modifications andtheir unlimited application potential-an
Overview, Trends in Food Science & Technology 18 (2007) 117e131
2. Jiangtao Wang, Xiaoxiao Jin, Defu Chang ,Chemical modification of chitosan under high-intensity ultrasound and properties of chitosan derivatives. Carbohydrate Polymers 78 (2009) 175–177
3. In-Kyu Park a; Tae-Hee Kim a; Su-Il Kim a; Toshihiro Akaike b; Japan 2003,Chemical Modification of Chitosan for Gene Delivery
4. Rachel Auze´ly, Marguerite Rinaudo , 2003Controlled Chemical Modifications of Chitosan.Characterization and Investigation of Original Properties
5.L.G.Engibaryan,M.A.Golub,E.M.Chaika,1998 .Modification of chitosan films with surfactants to regulatetheir solubility and swelling,G.A .vikhoreva
6. , T. B. Bogomolovaa, N. V. Kozlovaa, and S. N. Chvalunb,2008 Modification of Chitosan via Grafting of Glycolic Acid Followed by Polycondensation during Heat Treatmen
7. Chen, J.S., Hall, G., Asencio, S., Desai, S., Noe, D., Davis, W., and Woodward, B.B. (1998). The quality assessment of seafood products sold in Florida by organoleptic, chemical and microbiological methods. Food Laboratory, Division of Food Safety, Florida Dept., 161-172.
8.Devlieghere, F., Vermeulen, A., and Debevere, J. (2004). Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Micro., 21:703-714.
9.Suyatma, N.E., Copinet, A., Tighzert, L., and Coma , V. (2004). Mechanical and barrier properties of biodegradable films made from chitosan and poly (lactic acid) blends. J. Poly. Environ., 12(1):1-6
10.Synowiecki, J., and Al-Khateeb, N.A. (2003). Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Criti. Rev. Food Sci. Nutr., 43(2):145-171.
11.Yen, M.T., Yang, J.H., and Mau, J.L. (2008). Antioxidant properties of chitosan from crab shells. Carbohyd. Polym. 74:840-844.
12.Yen, M.T. Yang, J.H., and Mau, J.L. (2009). Physicochemical characterization of chitin and chitosan from crab shells. Carbohyd. Polym., 75:15-21.
13.AOAC. (2002). Official methods of analysis Association of Official Analytical Chemistry, 17th ed. The Association of Official Analytical Chemistry Inc: Washington, DC.
14.AOCS. (2002). Official methods and recommende practices of the American oil chemistry society. Champaign, American Oil Chemists Society, IL:USA.
15.Synowiecki, J., and Al-Khateeb, N.A. (2003). Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Criti. Rev. Food Sci. Nutr., 43(2):145-171.
16.Zeng, L., Qin, C., He, G., Wang, W., Li, W., and Xu, D. (2008). Effect of dietary chitosan on trace iron, copper and zinc in mice. Carbohyd. Poly., 74:279-282
عاطفه مقصودلو aدکتر علیرضا صادقی ماهونکb
a :دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
b : عضو هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
a_maghsoodloo2000@yahoo.com
چکیده :
بعد از سلولز، کیتین فراوان ترین پلی ساکارید طبیعی در زمین است.کیتین دارای ساختاری مشابه سلولز بوده و تفاوت آن ها در جایگزینی عامل هیدروکسیل با گروه استامید در کربن شماره 2 است. کیتوزان یک کوپلیمر از گلوکز آمین وN-استیل-D-گلوکز آمین است که بوسیله N- دی استیلاسیون کیتین از ضایعات خرچنگ و میگو تهیه می شود. اخیراً، با ایجاد اصلاحات در ساختمان کیتین و کیتوزان و ایجاد خصوصیات مفید در مشتقات قابل حل آنها،کاربردشان در صنایع غذایی افزایش یافته است. N-استیل-D-گلوکز آمین یکی از مشتقات کیتین است که از آن به عنوان مکمل غذایی و برای درمان زخم ها و التهاب قولون و دیگر التهابات دستگاه گوارش استفاده می شود. ایجاد اصلاحاتی مانند کوپلیمریزاسیون پیوندی ، دپلیمریزاسیون کیتین و کیتوزان که با روشهای روش های شیمیایی ، فیزیکی و آنزیمی صورت می گیرد، وهمچنین واکنش متقابل کیتوزان با سورفاکتا نت ها ، آلکیلاسیون کیتوزان، آسیلاسیون کیتوزان واصلاحات در فیلم کیتوزان باعث ایجادخواص فراویژه ی مهمی می شود که شامل ظرفیت جذب سطحی، نفوذپذیری انتخابی غشاهای کیتوزان و توانایی تشکیل فیلم، تجزیه پذیری زیستی، توانایی کلاته کردن، واکنش پذیری گروه های آمین دی استیله ،خاصیت آنتی اکسیدانی و خاصیت ضد میکروبی می باشد.
کلمات کلیدی: کیتین، کیتوزان، اصلاحات ، مواد غذایی ، فراویژه
مقدمه:
بعد از سلولز، کیتین فراوان ترین پلی ساکارید طبیعی در زمین است. منابع کیتین شامل سخت پوستان ،اسکلت خارجی گونه های زوپلانکتون های دریایی ،مرجان ها،دیاتومه های دریازی ،حشرات مانند پروانه ها و کفش دوزک ها ،دیواره سلولی جلبک ها، قارچ ها و مخمرها می باشد.
ساختار کیتین : پلی ساکارید با واحدهای N-acetyl-D-glucosamine با پیوند (4-1)β.کیتین دارای ساختاری مشابه سلولز بوده و تفاوت آن ها در جایگزینی عامل هیدروکسیل با گروه استامید در کربن شماره 2 است. مولکول های کیتین بعد از سنتز، بوسیله اتصالات هیدروژنی بین زنجیره مجاور به یکدیگر متصل می شوند.
ساختار کیتوزان :کیتوزان یک کوپلیمر ازglucosamine و N-acetyl glucosamin است که بوسیله N- دی استیلاسیون کیتین از ضایعات خرچنگ و میگو تهیه می شود.
N- استیل-D-گلوکز آمین : این ترکیب که از هضم اسیدی یا آنزیمی کیتین بدست می آید، به عنوان مکمل غذایی و برای درمان زخم ها و التهاب قولون و دیگر التهابات دستگاه گوارش استفاده می شود.
کوپلیمریزاسیون پیوندی (Graft copolymerization )
کوپلیمریزاسیون پیوندی کیتین باعث بهبود در حلال یت وجذب آب آن می شود. . مشتقات کیتوزان های پیوندی ، قابلیت جذب یونهای کلسیم و قلع را از آب ، دارا هستند .
انواع روش های دپلیمریزاسیونکیتین و کیتوزان :
1- روش های شیمیایی :روش های تخریب اسیدی ، به صورت تصادفی باعث هیدرولیز شده و تعداد زیادی مونومر بوجود می آورد .
2- رو شهای فیزیکی :پرتودهی ، روش مناسبی برای تخریب پلیمرهای بیولوژیکی است.
3-روش های آنزیمی : دپلیمریزاسیون در مکانهای انتخاب شده و مشخص مولکول و تحت شرایط ملایم اتفاق می افتد.با کیتیناز،کیتوزاناز،گلوکانا ز،لیپاز و برخی پروتئاز ها می توان LMWC با حلال یت بالا در آب تولید کرد .
واکنش متقابل کیتوزان باسورفاکتانت ها، آلکیلاسیون و آسیلاسیون کیتوزان ،باعث بهبود خاص فراویژه آن می شود.
کاربردهای کیتین و کیتوزان و مشتقات آنها:
نگهداری غذا:استفاده از فیلم های خوراکی به حفظ کیفیت محصول، افزودن خصوصیات حسی، بهبود ایمنی محصول ،جلوگیری از رشد میکروبی و افزایش عمر ماندگاری انواع محصولات غذایی آماده مصرف کمک می کند.
خواص ضد باکتریایی:فعالیت ضد باکتریایی کیتوزان و مشتقات آن در مقابل گروه های مختلف از میکروارگانیسم ها مثل باکتری ها، قارچ ها و مخمرها وابسته به وزن مولکولی متوسط و قابلیت آنها به تجزیه آنزیمی و رها شدن الیگومرهای محلول در آب است. بنابراین، تأثیر ضد باکتریایی کیتوزان و الیگومر های آن وابسته به وزن مولکولی آنها است .کیتوزان میکروکریستاله و مشتقات آن، مخصوصاً نمک ها، فعالیت ضد ویروسی زیادی را نشان می دهند.
خواص آنتی اکسیدانی: به طور کلی، کیتوزان خرچنگ در فعالیت آنتی اکسیدانی، توانایی شکار رادیکال های هیدروکسیل و توانایی کلاته کردن یون های آهن مناسب است
فهرست منابع:
1 K.V. Harish Prashanth and R.N. Tharanatha.Chitin/chitosan:modifications andtheir unlimited application potential-an
Overview, Trends in Food Science & Technology 18 (2007) 117e131
2. Jiangtao Wang, Xiaoxiao Jin, Defu Chang ,Chemical modification of chitosan under high-intensity ultrasound and properties of chitosan derivatives. Carbohydrate Polymers 78 (2009) 175–177
3. In-Kyu Park a; Tae-Hee Kim a; Su-Il Kim a; Toshihiro Akaike b; Japan 2003,Chemical Modification of Chitosan for Gene Delivery
4. Rachel Auze´ly, Marguerite Rinaudo , 2003Controlled Chemical Modifications of Chitosan.Characterization and Investigation of Original Properties
5.L.G.Engibaryan,M.A.Golub,E.M.Chaika,1998 .Modification of chitosan films with surfactants to regulatetheir solubility and swelling,G.A .vikhoreva
6. , T. B. Bogomolovaa, N. V. Kozlovaa, and S. N. Chvalunb,2008 Modification of Chitosan via Grafting of Glycolic Acid Followed by Polycondensation during Heat Treatmen
7. Chen, J.S., Hall, G., Asencio, S., Desai, S., Noe, D., Davis, W., and Woodward, B.B. (1998). The quality assessment of seafood products sold in Florida by organoleptic, chemical and microbiological methods. Food Laboratory, Division of Food Safety, Florida Dept., 161-172.
8.Devlieghere, F., Vermeulen, A., and Debevere, J. (2004). Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food Micro., 21:703-714.
9.Suyatma, N.E., Copinet, A., Tighzert, L., and Coma , V. (2004). Mechanical and barrier properties of biodegradable films made from chitosan and poly (lactic acid) blends. J. Poly. Environ., 12(1):1-6
10.Synowiecki, J., and Al-Khateeb, N.A. (2003). Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Criti. Rev. Food Sci. Nutr., 43(2):145-171.
11.Yen, M.T., Yang, J.H., and Mau, J.L. (2008). Antioxidant properties of chitosan from crab shells. Carbohyd. Polym. 74:840-844.
12.Yen, M.T. Yang, J.H., and Mau, J.L. (2009). Physicochemical characterization of chitin and chitosan from crab shells. Carbohyd. Polym., 75:15-21.
13.AOAC. (2002). Official methods of analysis Association of Official Analytical Chemistry, 17th ed. The Association of Official Analytical Chemistry Inc: Washington, DC.
14.AOCS. (2002). Official methods and recommende practices of the American oil chemistry society. Champaign, American Oil Chemists Society, IL:USA.
15.Synowiecki, J., and Al-Khateeb, N.A. (2003). Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Criti. Rev. Food Sci. Nutr., 43(2):145-171.
16.Zeng, L., Qin, C., He, G., Wang, W., Li, W., and Xu, D. (2008). Effect of dietary chitosan on trace iron, copper and zinc in mice. Carbohyd. Poly., 74:279-282