Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Обзор литературы 8
1.1. Строение и свойства хитина и хитозана 8
1.2. Способы получения хитина и хитозана 12
1.2.1 Способы получения хитина 12
1.2.2 Способы получения хитозана 19
1.2.3 Влияние различных факторов на процесс деацетилирования хитина 23
1.3 Применение хитина и хитозана в различных отраслях хозяйства и медицине 27
ГЛАВА 2 Цель и задачи исследования. Объекты и методы 37
2.1 Объекты исследования 39
2.2 Методы исследований 41
ГЛАВА 3 Результаты исследований и их обсуждение. Разработка технологии пищевого хитозана 54
3.1 Выбор и обоснование рациональных параметров процессов депротеинирования и деминерализации панциря ракообразных 54
3.1.1 Исследование влияния различных факторов на процесс депротеинирования 54
3.1.2 Исследование влияния процесса деминерализации хитина на его качественные характеристики 59
3.2 Выбор и обоснование рациональных параметров процесса деацетилирования хитина 63
3.2.1 Деацетилирование хитина при высоких температурах 63
3.2.2 Деацетилирование хитина в условиях умеренных температур 69
3.2.3 Деацетилирование хитина модифицированным способом 74
3.2.4 Сравнительная оценка хитозана, полученного различными способами деацетилирования 88
Разработка технологии биологически активных препаратов на основе пищевого хитозана 95
3.3 Разработка технологического процесса БАД «Хитан» 99
3.4 Технологические параметры получения БАД «Полихит»
ГЛАВА 4 Практическая реализация результатов проведенного исследования
4.1 Комплексная технология переработки панцирьсодержащих отходов ракообразных 104
4.2 Модификация метода определения содержания хитозана в пищевых продуктах и различных препаратах на его основе. 108
4.3 Реализация результатов исследования 110
Выводы 111
Список литературы 113
Приложения 128
- Влияние различных факторов на процесс деацетилирования хитина
- Исследование влияния различных факторов на процесс депротеинирования
- Сравнительная оценка хитозана, полученного различными способами деацетилирования
- Комплексная технология переработки панцирьсодержащих отходов ракообразных
Введение к работе
В настоящее время во всем мире отмечается возросший интерес специалистов к полисахаридам природного происхождения, а именно хитину ракообразных, его производному - хитозану и возможностям их использования в различных областях жизнедеятельности человека. Это связано с биологическими свойствами данных полисахаридов, а также с наличием богатой сырьевой базы.
Основным сырьем для получения хитина является панцирь промысловых ракообразных. Другими источниками могут служить гладиус кальмара и сепион каракатицы (Немцев, 1994; Салем Омер, 1995; Дацун,1995), куколка шелкопряда и кутикула тараканов (Muzzarelli, 1977), биомасса микроорганизмов (Феофилова, 1995; Феофилова, 1999), диатомовые водоросли (Persiwal, 1967) и пчелиный подмор (Немцев, 2001).
Рыбная отрасль России располагает значительной базой панцирьсодержащего сырья. Панцирь, являющийся побочным продуктом "переработки ракообразных, составляет до 40% их массы, что позволяет организовать промышленное производство хитина и его производных.
Комплексное использование гидробионтов, предполагающее получение пищевых продуктов, ферментов, биологически активных препаратов и природного высокомолекулярного полисахарида хитозана имеет большое народнохозяйственное значение в плане повышения эффективности использования сырьевых ресурсов.
В разработку научных и практических основ химии и технологии хитина, хитозана, их производных внесли большой вклад отечественные и зарубежные ученые: Плиско Е.А., Нудьга Л.А., Быкова В.М., Гамзазаде А.И., Сафронова Т.М., Вихорева Г.А., Маслова Г.В., Варламов В.П., Кривошеина Л.И., Немцев СВ., Феофилова Е.П., Muzzarelli R.A.A., Hirano и многие другие.
О большом интересе к проблемам изучения этих биополимеров,
технологии их получения и использования свидетельствуют множество международных конференций по хитину и хитозану, проведенных за последние 20 лет: США (1977), Япония (1982), Италия (1985), Норвегия (1988), США (1991), Польша (1994), Франция (1997), Япония (2000), Норвегия (2001), Таиланд (2002), Польша (2004).
За прошедшие годы в нашей стране хитину и хитозану были посвящены семь Всероссийских и Международных конференций: Владивосток (1983), Мурманск (1987), Москва (1991), Москва (1995), Москва - Щелково (1999), Москва - Щелково (2001), Санкт-Петербург- Репино (2003), что убедительно свидетельствует о том, что Россия находится в числе ведущих стран мира по разработке и внедрению оригинальных технологий использования хитозана и его производных в различных отраслях народного хозяйства (Варламов, 2001).
В настоящее время ведущую роль в мире в части исследований по данной проблеме, производству хитина/хитозана и продуктов на их основе занимает Япония. В Японии работают около 20 компаний, выпускающих хитин, хитозан и другие производные, и свыше 40 организаций, занимающихся вопросами их использования. Именно в Японии с 1972 г. впервые в мире начато промышленное производство хитина/хитозана, которое к настоящему времени достигло около 2000 т/год (Красавцев, 2003).
По мнению американских экспертов, называющих хитозан «полимером XXI века», мировой рынок продукции на основе хитозана в будущем будет носить глобальный характер, хотя в настоящее время хитиновой проблемой занимаются в разной степени не более 15 стран, главным образом, связанных с морским рыболовством, а мировой рынок продукции из хитозана в ближайшей перспективе составит около 2 млрд. амер. долларов в год (Быков, 1995).
На сегодняшний день известно около 100 направлений практического использования хитина /хитозана, наиболее важными из которых признаны пищевая промышленность, медицина, косметика, сельское хозяйство, ветеринария, биотехнология и экология.
Значительная доля рынка потребления хитозана формируется в направлении его использования в здравоохранении и профилактической медицине.
Высокоэффективным путем решения проблемы поддержания здорового образа жизни населения является широкое применение биологически активных добавок (БАД) - концентратов натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема или введения в состав пищевых продуктов (Тутельян, 1996).
Биологически активные добавки уже давно широко применяются в мире в качестве сбалансированного питания и в последнее время все большее распространение получают в нашей стране. Использование БАД позволяет исправить многочисленные нарушения, вызванные изменением структуры питания значительной части населения нашей страны, а также применять их с целью профилактики, вспомогательной терапии и поддержки в физиологических границах функциональной активности органов и систем (Албулов, 2000).
Использование природного полисахарида - хитозана для производства биологически активных препаратов, обладающих лечебно-профилактической направленностью, обусловлено целым рядом его уникальных свойств. Прежде всего это сорбционные, липотропные, иммуномодулирующие, регенерирующие, бактериостатические свойства.
В свою очередь, высокие биологические свойства хитозана по отношению к сорбции тяжелых металлов, холестерина, радионуклидов и различных токсинов зависят не только от природы данного биополимера, но и от способа его получения, который обеспечивал бы сохранение в максимальной степени его нативной структуры.
Существующие различные технологии получения хитозана связаны, в основном, с жесткими условиями обработки хитина: высокими температурами и концентрациями щелочей, что оказывает существенное влияние на степень
деструкции полисахарида и, как следствие, значительно изменяет его нативные свойства.
В этой связи настоящие исследования, направленные на модификацию технологии пищевого хитозана с целью сохранения в процессе получения его нативной структуры и создание биологически активных препаратов на основе данного биополимера, представляются актуальными.
Цель работы: обоснование и разработка рациональной технологии пищевого хитозана и создание на его основе биологически активных препаратов определенной направленности.
Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке принципиально новой ресурсосберегающей технологии деацетилирования хитина, обеспечивающей сохранение в максимальной степени нативной структуры биополимера и его высокую биологическую активность.
Установлены закономерности влияния температуры и концентрации гидроокиси натрия на скорость и глубину реакции деацетилирования хитина.
Показана зависимость молекулярной массы и сорбционной активности хитозана от способа деацетилирования хитина.
Разработаны биологически активные добавки «Хитан» и «Полихит», новизна которых подтверждена патентами РФ, получен патент на новый способ получения хитозана из хитина ракообразных.
Практическая значимость.
Разработана и утверждена нормативная документация: ТУ 9289 - 067 -00472124 - 03 и ТИ, Изменения к ТИ «Хитозан пищевой», ТУ 9289 - 002 -00472124 - 03 и ТИ «Биологически активная добавка Хитан», ТУ 9289 - 005 -00038155 - 01 и ТИ «Биологически активная добавка Полихит», Методические указания «Методы определения содержания хитозана в пищевых продуктах и препаратах на его основе».
На базе ЗАО «Биопрогресс» освоен промышленный выпуск указанных продуктов.
Влияние различных факторов на процесс деацетилирования хитина
Низкая реакционная способность хитина и необходимость использования жестких условий деацетилирования обусловлены особенностями его надмолекулярной и морфологической структуры. Хитин характеризуется высокой степенью кристалличности до 85%, стеклообразным состоянием аморфной фазы, развитой системой межмолекулярных водородных связей, в которую включены гидроксильные, амидные и аминогруппы, а также гликозидных связей, энергия взаимодействия которых близка к 2,8 ккал/моль (Lusena,1953).
Высокая жесткость макромолекул хитина, их гидрофобность и низкая пористость обуславливают малую доступность реакционных центров (ацетамидных групп), в связи с чем принято считать, что причиной трудности деацетилирования является упорядочненная надмолекулярная структура хитина (Brine, 1981).
По предположению других авторов, хитин образует комплекс со щелочью, причем константа скорости реакции деацетилирования подобного хитин-щелочного комплекса значительно меньше, чем константа скорости процесса деацетилирования хитина ( Cid ,1999).
Таким образом, для уменьшения жесткости условий реакции деацетилирования необходимо предварительно воздействовать на надмолекулярную структуру и морфологию хитина.
Возможность воздействия на надмолекулярную структуру в процессе получения хитозана была обнаружена более 40 лет назад. Lusena и Rose (1953) показали, что две обработки хитина щелочными растворами калия концентрацией 55% продолжительностью по 0,5ч, разделенные промывкой и высушиванием на воздухе, по эффективности были эквивалентны одному непрерывному процессу продолжительностью 15 ч. Данные условия ацетилирования способствуют получению полимера со степенью деацетилирования порядка 90% и высокой молекулярной массой.
При применении растворов NaOH наблюдается аналогичная закономерность: применение трех последовательных обработок хитина продолжительностью по 1ч 47%-ным раствором NaOH при 110С обеспечивает получение хитозана со значением степени деацетилирования равной 96%, в то врехМя как непрерывная обработка в течение 4ч при тех же условиях позволяет получить продукт со значением степени деацетилирования 82% (Brine, 1981).
Для объяснения эффекта влияния промежуточных промывок и высушиваний хитина на свойства получаемого хитозана было предложено две гипотезы. Saito (1940) предположил, что в процессе промывки концентрация щелочи внутри хитин/хитозаных частиц снижается до концентрации максимального набухания, которая по аналогии с целлюлозой должна быть около 18-20%. Подобное увеличение набухания приводит к повышению доступности цепей полимера для следующей обработки. Согласно другой гипотезе, промывки и высушивание способствуют разрушению хитин-щелочного комплекса, делая таким образом ацетильные группы более доступными и реакционно-способными для последующего деацетилирования (Shimahara, 1982).
Для набухания пригодны растворы и растворители, способные не только быстро проникать в капиллярно-пористую структуру полисахарида, но и термодинамически с ним совместимые. Благодаря этому происходит набухание, в первую очередь, аморфной, а иногда и относительно упорядоченной фазы. В результате набухания ослабляются внутри- и межмолекулярные связи,, повышается подвижность различных структурных элементов, аморфная фаза переходит в высокоэластическое состояние что повышает реакционную способность полимера (Аким, 1971). Сродство полисахаридов, содержащих гидроксильные группы, к щелочи и сорбция катионов щелочи на этих группах способствует их набуханию в щелочи. Подобно мерсеризации целлюлозы, эффективность активации хитина набуханием в щелочи зависит от температуры и концентрации последней. Слишком низкая концентрация щелочи обеспечивает лишь набухание и разупорядочивание аморфных межфибриллярных областей. Увеличение концентрации NaOH до 17-25% позволяет вовлечь в процесс фибриллы, сферолиты и кристаллы, вызывая интеркристаллитное набухание (Cira, 1999).
Понижение температуры также способствует активации хитина. В процессе замораживания при температуре минус 12-18С происходит льдообразование, вызывающее дополнительный эффект разрыхления структуры волокон хитина (Немцев , 1997).
Широко известен способ диспергирования целлюлозы в виброшаровых или ударных мельницах (Кленкова, 1976). Применение этого способа для активации хитина обуславливает существенное увеличение дисперсности частиц полимера, при этом удельная поверхность, степень кристалличности и молекулярная масса изменяются незначительно. При использовании «мокрого» способа размола в среде таких реагентов, как диметилформамид, изопропанол эффективность данного способа увеличивается (Вихорева, 1998). Способ активации хитина механическим размолом является простым в реализации, но требует больших затрат электроэнергии, что приводит к удорожанию конечного продукта.
Еще более эффективным в отношении активации хитина является способ экструзионного размола (Роговина, 1994). При одновременном воздействии на полимер сдвиговых деформаций и высокого давления происходит аморфизация структуры хитина, снижение степени кристалличности, увеличение удельной поверхности. В этом случае степень кристалличности хитозана снижается с 74 до 30%, молекулярная масса с 1,9x105 до 5,0x104, удельная поверхность увеличивается с 0,49 до 6,75м /г. Однако недостатком экструзионной активации является получение полимеров не однородных по структуре с пониженной молекулярной массой. Помимо этого активация сопровождается «ороговением» полимера за счет образования сшивок (Акопова , 2001).
К сравнительно новым способам активации относится термохимический с помощью микроволнового облучения, проводимый на хитине из сухого панциря моллюска с 30%-ным раствором гидроокиси натрия (Shimahara, 1982). Микроволновая обработка в течение 22мин. при 2,45 гГц позволяет уменьшить продолжительность реакции деацетилирования в 16 раз. Однако, полученный таким образом хитозан имеет более низкую молекулярную массу, чем полимер, полученный из того же сырья обычным щелочным способом.
Смешение хитина с 30%-ным раствором щелочи и обработка его в микроволновом поле мощностью 440 Вт в течение 35 мин способствует получению хитозана со степенью деацетилирования 98% и молекулярной массой 131 кДа, в то время как обработка этого же хитина 50%-ным раствором NaOH при 136С в течение 1ч в атмосфере азота обеспечивает достижение степени деацетилирования 74% при величине молекулярной массы 467кДа. (Stivens, 1997) Следовательно, способ активации обработкой в микроволновом поле позволяет получить хитозан при меньшей концентрации щелочи за более короткое время с высокой степенью деацетилирования, но уменьшенной молекулярной массой.
Исследование влияния различных факторов на процесс депротеинирования
Основным принципом выделения хитина из панцирьсодержащих отходов ракообразных является отделение белковой и минеральной составляющих.
Режимы депротеинирования определяют возможность сохранения выделяемой белковой фракции с целью её последующего использования при производстве кормовых продуктов. Наиболее простым способом отделения белковой составляющей является механическое прессование на пресс-сепараторах. Однако данный способ не обеспечивает полного депротеинирования панциря. Структурные белки, прочно связанные с хитином и входящие в структуру самого панциря, являются недоступными при данном способе обработки панцирьсодержащих отходов.
Существующий способ депротеинирования с помощью ферментных препаратов микробиологического и животного происхождения, хотя и способствует отделению белков прочно соединенных с панцирем, но имеет ряд недостатков, связанных с необходимостью инактивации ферментов, длительностью обработки, использованием дорогостоящих ферментных препаратов. Кроме того, после ферментативной обработки остаточное содержание белка в панцире составляет 4-8%.
Удаление белков, входящих в структуру панциря ракообразных, целесообразно проводить, используя гидролиз щелочами низких концентраций при умеренном нагревании. Данный способ обеспечивает полное депротеинирование хитина при условии максимального сохранения его нативной структуры (Бржецки, 1982; Сафронова, 1995). Отделение белковой фракции проводили на экспериментальной линии ВНИРО в реакторах с щелочеустойчивой внутренней поверхностью. Сушеные панцирьсодержащие отходы креветки и крабовую крупку депротиенировали отдельно. Концентрацию гидроокиси натрия, _ продолжительность депротеинирования, а также соотношение панцирьсодержащих отходов и раствора изменяли в зависимости от вида сырья. Для проведения процесса депротеинирования сушеных видов сырья необходимо выбрать рациональное соотношение панцирь:раствор гидроокиси натрия. Сушка панцирьсодержащего сырья вызывает ороговение хитина и для осуществления процесса депротеинирования панцирьсодержащие отходы необходимо перевести в «активное» состояние путем частичного набухания в растворах гидроокиси натрия, что достигается увеличением гидромодуля в суспезии панцирыраствор гидроокиси натрия. Таким образом, опираясь на литературные источники, для проведения щелочного гидролиза были взяты следующие соотношения панцирьсодержащего сырья и раствора гидроокиси натрия: для креветки - 1:6, для краба-1:8. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что при обработке панциря ракообразных для достижения остаточного содержания азотистых веществ (без учета азота хитина) менее 1,5-1,0% целесообразно использовать 2-5% растворы гидроокиси натрия при температуре 80С и проведении Проведенные работы по депротеинированию крабовой крупки и панциря креветки растворами NaOH различной концентрации наглядно показывают (рис. 6), что для панциря креветки необходимо применять 2-4 % растворы. Панцирь краба, в отличие от панциря креветки, является более жестким по своей структуре и требует продолжительного времени обработки и более высоких концентраций гидроокиси натрия.
Для обработки крабовой крупки следует использовать 4-6% растворы гадроокиси натрия, так как меньшая концентрация не обеспечивает достижения минимального остаточного содержания азотистых веществ в данном сырье. Повышение концентрации NaOH влечет увеличение расхода реагента, не достигая при этом максимальной степени депротеинирования.
Результаты исследований, проведенные на панцире креветки указывают на то (рис.7), что для достижения остаточного содержания азотистых веществ на уровне 1% оптимальной является температура 60С при продолжительности реакции депротеинирования 120 мин.
Депротеинирование крабовой крупки проводили при разных температурах (рис. 8). Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что степень депротеинирования с повышением температуры возрастает и достигает 95-96% при 90С за 130-150 мин. Дальнейшее повышение температуры нецелесообразно, так как приводит к изменению нативных свойств хитозана, снижению его молекулярной массы, увеличению расхода электроэнергии.
Данные, представленные на рис.8, свидетельствуют о том, что однократная щелочная обработка крабовой крупки не обеспечивает полного удаления белковой фракции, в связи с чем для доочистки панциря от остаточного содержания белка необходимо проводить повторное депротеинирование.
При этом следует отметить, что повторное депротеинирование возможно проводить в более мягких условиях по сравнению с первичной обработкой - при температуре 70С и продолжительности 90-100мин. Таким образом, на основе вышеизложенных экспериментальных данных нами предложены рациональные режимы депротеинирования панцирьсодержащего сырья, представленные в таблице 6.
Сравнительная оценка хитозана, полученного различными способами деацетилирования
Известно, что физико-химические свойства хитозана, оказывающие . влияние в свою очередь на его показатели качества, существенно зависят от величины молекулярной массы, степени деацетилирования, степени кристалличности, полидисперсности. Данные показатели в большой степени определяются способом и условиями реакции-деацетилирования. Кроме того, на структуру и свойства хитозана влияют вид сырья, степень очистки хитина от белковой и минеральной составляющих. Изучение влияния технологических параметров деацетилирования хитина из панциря краба на структуру получаемого хитозана и его физико-химические свойства проводили посредством общепринятых методов, а также рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии. Качественные показатели образцов хитозана, полученных разными способами, представлены в табл. 18 Данные, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что такие качественные характеристики, как характеристическая вязкость, молекулярная масса образцов хитозана, полученных деацетилированием в условиях умеренных температур и модифицированным способом выгодно отличаются от хитозана, полученного деацетилированием при высоких температурах. Хитозан, полученный при высоких температурах имеет меньшую молекулярную массу и низкое значение характеристической вязкости, что связано с жесткими условиями проведения процесса деацетилирования, главным образом с высокими температурными режимами обработки. Степень деацетилирования образцов хитозана, полученных в зоне умеренных температур и модифицированным способом находится на одном уровне. Вероятно, недостатоточно высокие температуры обработки хитина компенсируются длительностью процесса, за счет чего происходит достижение соответствующих степеней деацетилирования. Данные кондуктометрического титрования по определению степени деацетилирования согласуются с ИК-спектральными анализами, проведенными на базе Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (рис. 24). Расчет степени деацетилирования проводили по соотношению интенсивностей в максимумах полос амид I / vCH2 (1655/2870). Интенсивность полос поглощения амид I (1656 см-1) и амид II (1555 см"1) с ростом степени деацетилирования постепенно уменьшается, практически исчезая в 85%-ном деацетилированом хитозане (спектр 4). Одновременно с этим возрастает полоса поглощения аминогрупп — NH2 (1598 см"1). Необходимо отметить, что коэффициент экстинции полосы амид I превышает таковой полосы аминогрупп, вследствие чего при одинаковом их содержании в хитине и хитозане интенсивности указанных полос существенно различаются. Хитозан, как и другие полисахариды, характеризуется тем, что чем более однородна его химическая структура, тем выше упорядочненость надмолекулярной структуры, степень кристалличности и ниже реакционная способность. Для определения степени кристалличности хитозана и исходного хитина в Институте элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН проведены рентгеноструктурные исследования. Результаты рентгеноструктурного анализа образцов хитозана, полученного при высоких температурах, модифицированым способом и в условиях умеренных температур показали идентичность их структуры (рис. 25). Для дифрактограмм всех образцов хитозана характерно наличие широкого рефлекса при 29=20 и широкого плато в области 20=10-15. Дифрактограммы такого вида с небольшим количеством широких рефлексов характерны. для малоупорядочненных структур с невысокой степенью кристалличности. Так степень кристалличности образцов хитозана, полученных при высоких температурах и модифицированным способом равна 15%, а при условии проведения процесса деацетилирования при умеренных температурах - 20%.
Более четко выраженный максимум на дифрактограмме исходного хитина (рис. 25) связан с большей степенью кристалличности. Таким образом, очевидно, что реакция деацетилирования сопровождается снижением степени кристалличности и увеличением структурной неоднородности хитозана.
Особенности строения надмолекулярной структуры хитозана, зависят от способа получения и определяют его сорбционную емкость. Совместно с институтом -физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН изучена адсорбция хитозаном представителя тяжелых металлов - никеля из водных растворов. Благодаря высокому содержанию азота хитозан способен сорбировать тяжелые металлы за счет хелатообразования и ионного обмена. Результаты проведенных исследований (рис. 26) свидетельствуют о большей сорбционной емкости хитозана, полученного модифицированным способом. Предельная величина адсобции никеля составляет 6,3 ммоль/г, что значительно превышает величину адсорбции хитозана, полученного при высоких температурах ( 1,1 ммоль/г). Проведенные исследования по изучению влияния технологических параметров деацетилирования хитина на характеристики получаемого хитозана позволили сделать вывод о предпочтительности обработки модифицированным способом. Дальнейшие исследования хитозана, полученного модифицированным способом, направленные на определение острой токсичности, проведены во Всероссийском научно-исследовательском и технологическом институте биологической промышленности.
Комплексная технология переработки панцирьсодержащих отходов ракообразных
На основании результатов исследований, представленных в разделах 3.2 и 3.3, разработана комплексная модифицированная технология переработки панцирьсодержащего сырья с получением пищевого хитозана и биологически активных препаратов. Технология пищевого хитозана из панциря краба предусматривает депротеинирование и деминерализацию панциря с последующей активацией полученого хитина 40%-ным раствором гидроокиси натрия при умеренных температурах (20-22С), тепловую обработку суспензии при температуре 60С в течение 2ч. Получаемый по данной технологи хитозан сохраняет в максимальной степени природные свойства полимера, обладает достаточно высокими вязкостными характеристиками и степенью деацетилирования. При этом по сравнению с деацетилированием в условиях умеренных температур значительно сокращается продолжительность процесса, что обеспечивает возможность практического осуществления данной технологии в условиях производства.
Хитозан, полученный по данной технологиии, может быть использован как в качестве эмульгатора и структурообразователя при производстве различных пищевых продуктов, так и в качестве основы для получения биологически активных препаратов на примере «Хитана» и «Полихита.
Технологическая схема комплексной переработки панцирьсодержащих отходов ракообразных на примере панциря краба представлена на рис.28. Сушеную крупку из панциря краба помещают в реактор, заливают предварительно подготовленным раствором гидроокиси натрия концентрацией 4-6% и при постоянном перемешивании депротеинируют при температуре 90С в течение 2-2,5ч. По окончании процесса депротеинирования суспензию разделяют фильтрованием на нутч-фильтре, осадок промывают водой и центрифугируют при 2000 об/мин. Полученный хитин-минеральный комплекс при содержании азотистых веществ не более 1,0% (без учета азота хитина) направляют на деминерализацию. В случае остаточного содержания азотистых веществ свыше 1,0% панцирьсодержащее сырье направляют на повторное депротеинирование раствором NaOH концентрацией 4-6% в течение 1,5-2ч. Далее хитин-минеральный комплекс подвергают кислотному гидролизу 4-6% раствором НС1 при комнатной температуре в течение 2-2,5ч при постоянном перемешивании. Для достижения остаточного содержания минеральных веществ в хитине менее 0,5% проводят повторную деминерализацию 4-6%-ным раствором соляной кислоты в течение 1ч. По окончании процесса деминерализации хитин отделяют фильтрованием, промывают дистиллированной водой и центрифугируют при 2000 об/мин. Полученный хитин подвергают деацетилированию в два этапа. Первоначально хитин помещают в емкости из полиэтилена или другого полимерного материала и заливают предварительно приготовленным, охлажденным до температуры 18-20С 40%-ным раствором гидроокиси натрия при соотношении хитин: раствор NaOH 1:7. Полученную суспензию выдерживают при температуре 20-22С в течение 5-7 суток для активации и частичного деацетилирования. В процессе выдерживания для перераспределения и выравнивания концентраций гидроокиси натрия и образующегося при частичном деацетилировании ацетата натрия суспензию периодически перемешивают электрической мешалкой с частотой вращения 30 об/мин. По истечении указанного времени суспензию разделяют на нутч-фильтре или центрифугированием. Отработанный раствор гидроокиси натрия собирают и после фильтрации и предварительного подкрепления используют повторно. На втором этапе полученный полуфабрикат помещают в реактор с мешалкой, приливают новую порцию 40%-ого раствора NaOH. Полученную суспензию нагревают до температуры в реакторе 60С и выдерживают при периодическом перемешивании в течение 2 часов. По окончании деацетилирования в реакционную смесь добавляют небольшое количество холодной дистиллированной воды, перемешивают в течение 2-Змин и центрифугируют с выделением хитозана и использованного раствора гидроокиси натрия, содержащего продукты деацетилирования хитина. Хитозан промывают дистиллированной водой до. достижения рН промывных вод 7,0-7,5, центрифугируют для отделения избыточной влаги и направляют на сушку при температуре 55-60С до достижения остаточного содержания влаги в хитозане не более 10%. Высушенный хитозан измельчают на коллоидной или шаровой мельнице до размера частиц не более 1-1,5мм. Измельченный хитозан фракционируют по размеру частиц на сите с размером ячеи 1x1мм, фракции с размером частиц более 1 мм направляют на повторное измельчение. Измельченный пищевой хитозан, предназначенный для использования в пищевой промышленности в качестве эмульгатора и структурообразователя, а также в качестве основного компонента для производства биологически активных добавок расфасовывают в пакеты из полимерных материалов предельной массой 5 кг и помещают на хранение (Приложение 2). Технология биологически активных добавок «Хитан» и «Полихит» описана в разделах 3.3.1 и 3.3.2 ( Приложение 3,4). Разработанная технология пищевого хитозана апробирована в условиях опытного участка экспериментальной базы ВНИРО. Технология биологически активных добавок проверена и уточнена на производственном участке ЗАО «Биорогресс», г. Щелково. Выпущены опытные партии БАД в количестве: «Хитан» - 800; «Полихит» - 560 флаконов (Приложение 5).
