Наука и технологии России

Вход Регистрация

"Вещество XXI века" смогут производить экологично

Исследователи разработали способ получения низкомолекулярного водорастворимого хитина и хитозана в электронно-пучковой плазме и создали плазмохимический реактор, реализующий этот метод. Новая технология сокращает время производства водорастворимых олигосахаридов хитина и хитозана с суток до минут и является экологически чистой. Полученные олигосахариды являются биологически активными соединениями и обладают антимикробными и фунгицидными свойствами. Результаты опубликованы в Carbohydrate Polymers.

Хитин — второй по распространённости биополимер после целлюлозы — и его производное хитозан были открыты около 200 лет назад, но наибольшую популярность эти вещества приобрели в последние десятилетия. Японские специалисты назвали эти полисахариды веществом ХХI века, а вложения в технологии процессинга хитина и хитозана исчисляются сотнями миллионов долларов и продолжают возрастать. На сегодня известно более 70 направлений применения хитина и хитозана в самых разных областях: в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности, косметологии и многих других. Одними из наиболее перспективных веществ, обладающих огромным потенциалом для широкого практического применения, являются низкомолекулярные водорастворимые олигосахариды хитина и хитозана. Традиционно для получения этих соединений исходное сырьё подвергают химическому гидролизу для деполимеризации. При этом используются высокие температуры, перекись водорода, концентрированные растворы неорганических и органических кислот, гидроокиси натрия и другие агрессивные вещества. В ходе такой обработки образуется большое количество слабокислых и слабощелочных сточных вод, их необходимо очищать, а отходы утилизировать. Кроме того, химический гидролиз требует больших временных затрат и может длиться несколько суток.

Учёные предположили, что плазмохимические методы деполимеризации хитина и хитозана с использованием неравновесной низкотемпературной электронно-пучковой плазмы могли бы стать перспективной альтернативой химическому гидролизу. Когда электронный пучок проходит через газ, происходит ионизация, возбуждение и диссоциация его молекул, вследствие чего нарабатываются радикалы и другие химически активные частицы в сверхвысоких концентрациях, которые не могут быть достигнуты в обычных равновесных условиях. Если ввести в плазму порошок хитина или хитозана, то эти частицы вместе с электронами первичного пучка способны вызвать необходимые превращения биополимерных молекул. При этом температура частиц порошка во время обработки остаётся на уровне комнатной, что позволяет исключить термическую деструкцию полисахаридов. Как известно, высокая температура является одной из главных проблем химического гидролиза.

Для оценки биологической активности полученных олигосахаридов хитина и хитозана были изучены их антибактериальные свойства in vitro. Установлено, что они полностью подавляют размножение как стафилококка, так и кишечной палочки в репликационных и покоящихся формах. Полученные хитоолигосахариды также ингибировали рост нитевидных грибов P. tardum, P. chrysogenum, A. flavus, P. betae и C. herbarum.

РЕЙТИНГ

4.50
голосов: 2

Обсуждение