vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2023-377-12-138-142vetpress-2888Research ArticleАГРОИНЖЕНЕРИЯ И ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИAGROENGINEERING AND FOOD TECHNOLOGIESСовершенствование технологии получения низкомолекулярного хитозана в условиях регулируемого ферментативного расщепленияImproving the technology for obtaining of low molecular weight chitosan under conditions of controlled enzymatic cleavagehttps://orcid.org/0000-0003-2516-7627МурадянЖ. Ю.MuradyanZh. Yu.

 Жора Юрикович Мурадян, кандидат биологических наук, доцент кафедры диагностики болезней, терапии, акушерства и репродукции животных

 ул. Академика Скрябина, 23, Москва, 109472

 Zhora Yurikovich Muradyan, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Disease Diagnostics, Therapy, Obstetrics and Animal Reproduction

 23 Academician Skryabin Str., Moscow, 109472

zh_muradyan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7914-4397АлбуловА. И.AlbulovA. I.

 Алексей Иванович Албулов, доктор биологических наук, профессор, заведующий отделом биологически активных веществ 

 пос. Биокомбината, 17, Лосино-Петровский, Москва, 141142

 Aleksey Ivanovich Albulov, Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biologically Active Substances

17 Biokombinat, Losino-Petrovsky, Moscow, 141142

info@bioprogress.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3010-5714РоговР. В.RogovR. V.

 Роман Васильевич Рогов, кандидат биологических наук, доцент департамента ветеринарной медицины Аграрно-технологического института

 ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

Roman Vasilievich Rogov, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Veterinary Medicine Agricultural Technological Institute6 Miklukho-Maclay Str., 117198, Moscow

r.v.rogov@mail.ruМосковская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии — МВА им. К.И. СкрябинаРоссияMoscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology — MVA named after K.I. ScriabinRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленностиРоссияAll-Russian Scientific Research and Technological Institute of the Biological IndustryRussian FederationРоссийский университет дружбы народовРоссияPeoplesʼ Friendship University of RussiaRussian Federation202320122023012138142Copyright © Мурадян Ж.Ю., Албулов А.И., Рогов Р.В., 20232023Мурадян Ж.Ю., Албулов А.И., Рогов Р.В.Muradyan Z.Y., Albulov A.I., Rogov R.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2888

Актуальность. Представлены экспериментальные данные по совершенствованию технологии производства регулируемого ферментативного расщепления хитозана для получения его низкомолекулярных производных. Экспериментальные исследования проводили в условиях кафедры диагностики болезней, терапии, акушерства и репродукции животных Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологий — МВА им. К.И. Скрябина и на базе Всероссийского научно-исследовательского и технологического института биологической промышленности.Методы. В качестве сырья для получения новых модификаций хитозана использовали кислоторастворимый хитозан из панциря камчатского краба (ММ 700 кДа, СДА 85%), сукцинат хитозана (ММ 330 кДа, СЗ 75,2 %), хитозан низкомолекулярный пищевой (гидрохлорид) (ММ 50 кДа), хитозан гелевый (2%-ный раствор в 2%-ной уксусной кислоте).Результаты. В результате эксперимента были подобраны технологические параметры получения низкомолекулярного хитозана методом ферментативного гидролиза. Достоверно наблюдалось наибольшее снижение динамической вязкости хитозана в опытно-промышленной серии II (в 29,3 раза), а опытно-промышленных серий I и III — в 6,9 и 10,6 раза соответственно. В результате ферментативного гидролиза хитозана в опытно-промышленной серии II удалось снизить молекулярную массу с 700 до 24 кДа, а в сериях I и III — до 102 и 66 кДа. На основании результатов исследований разработана, апробирована и предложена для промышленного применения технологическая схема получения низкомолекулярных производных хитозана методом ферментативного гидролиза, разработаны технические условия.

Relevance. Annotation. Experimental data on improving the production technology of regulated enzymatic cleavage of chitosan to obtain its low-molecular derivatives are presented. Experimental studies were carried out in the conditions of the Department of Disease Diagnostics, Therapy, Obstetrics and Animal Reproduction of the Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology — MVA named after K.I. Skryabin and on the basis of the All-Russian Research and Technological Institute of the Biological Industry.Methods. Acid-soluble chitosan from king crab shell (MM 700 kDa, SDA 85%), chitosan succinate (MM 330 kDa, SZ 75.2%), low-molecular food chitosan (hydrochloride) (MM 50 kDa) were used as raw materials for obtaining new modifications of chitosan, gel chitosan (2% solution in 2% acetic acid) manufactured by Bioprogress LLC.Results. As a result of the experiment, the technological parameters of obtaining low-molecular chitosan by enzymatic hydrolysis were selected. The greatest decrease in the dynamic viscosity of chitosan was reliably observed in the pilot-industrial series II (by 29.3 times), and the pilot-industrial series I and III — by 6.9 and 10.6 times, respectively. As a result of enzymatic hydrolysis of chitosan in the pilot series II, it was possible to reduce the molecular weight from 700 to 24 kDa, and in series I and III — to 102 and 66 kDa. Based on the research results, a technological scheme for obtaining low-molecular-weight chitosan derivatives by enzymatic hydrolysis has been developed, tested and proposed for industrial use, technical conditions have been developed.

низкомолекулярный хитозанферментативный гидролизферментный препаратмолекулярная массадинамическая вязкостьмолекулярно-массовые характеристикитехнологические параметрыlow molecular weight chitosanenzymatic hydrolysisenzyme preparationmolecular weightdynamic viscositymolecular weight characteristicstechnological parametersReferencesСкрябин К.Г., Вихорева Г.А., Варламов В.П. (ред.). Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука. 2002; 364. ISBN 5-02-006435-1 https://www.elibrary.ru/rvymdhSkryabin K.G., Vikhoreva G.A., Varlamov V.P. (eds.). Chitin and Chitosan. Obtaining, properties and application. Moscow: Nauka. 2002; 364 (In Russian). ISBN 5-02-006435-1 https://www.elibrary.ru/rvymdhАлбулов А.И., Варламов В.П., Фролова М.А., Самуйленко А.Я., Гринь А.В. Технология получения низкомолекулярного хитозана для использования в медицине, ветеринарии и агробиологии. Актуальная биотехнология. 2019; (3): 678–680. https://www.elibrary.ru/snojfyAlbulov A.I., Varlamov V.P., Frolova M.A., Samuylenko A.Ya., Grin A.V. Technology for obtaining low molecular weight chitosan for use in medicine, veterinary medicine and agrobiology. Topical biotechnology. 2019; (3): 678–680 (In Russian). https://www.elibrary.ru/snojfyАлбулов А.И., Фролова М.А., Варламов В.П., Еремец В.И., Елисеев А.К., Ковалева Э.И. Применение ферментного препарата «Целловиридин Г20Х» в технологии получения низкомолекулярного хитозана. Пищевая промышленность. 2019; (4): 17–19. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10007Albulov A.I., Frolova M.A., Varlamov V.P., Yeremets V.I., Eliseev A.K., Kovaleva E.I. The use of the enzyme preparation “Celloviridin G20H” in the technology for producing low molecular weight chitosan. Food Industry. 2019; (4): 17–19 (In Russian). https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10007Васильева Т.М., Лопатин С.А., Варламов В.П. Получение низкомолекулярных форм хитина и хитозана в электронно-пучковой плазме Химия высоких энергий. 2016; 50(2): 155–159. https://doi.org/10.7868/S002311931602008XVasilyeva T.M., Lopatin S.A., Varlamov V.P. Production of the low-molecular-weight chitin and chitosan forms in electron-beam plasma. High Energy Chemistry. 2016; 50(2): 155–159. https://doi.org/10.1134/S0018143916020089Журавлева Н.В., Лукьянов П.А. Хитинолептические ферменты: источники, характеристика и применение в биотехнологии. Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2004; (3): 76–86. https://www.elibrary.ru/hpnbhvZhuravleva N.V., Lukyanov P.A. Chitinolityc enzymes: sources, characteristics, and application in biotechnology. Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of Sciences. 2004; (3): 76–86 (In Russian). https://www.elibrary.ru/hpnbhvКуликов С.Н., Лисовская С.А. Антимикотическая активность низкомолекулярных продуктов гидролиза хитозана в отношении дрожжеподобных грибов. Успехи медицинской микологии. 2018; 18: 149–152. https://www.elibrary.ru/xqdfcxKulikov S.N., Lisovskaya S.A. Antimycotic activity of low molecular weight products of chitosan hydrolysis against yeast-like fungi. Advances in Medical Mycology. 2018; 18: 149–152 (In Russian). https://www.elibrary.ru/xqdfcxФролова М.А., Албулов А.И., Гринь С.А., Гринь А.В., Самуйленко А.Я. Технология изготовления низкомолекулярного хитозана на основе перекисного гидролиза. Научные основы производства и обеспечения качества биологических препаратов для АПК. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию института. Щелково: ВНИТИБП. 2019; 237–240. https://www.elibrary.ru/vcmgelFrolova M.A., Albulov A.I., Grin S.A., Grin A.V., Samuylenko A.Ya. Manufacturing technology of low molecular weight chitosan based on peroxide hydrolysis. Scientific basis for the production and quality assurance of biological preparations for the agro-industrial complex. Proceedings of the International scientific and practical conference dedicated to the 50th anniversary of the Institute. Shchelkovo: All-Russian Scientific Research and Technological Institute of Biological Industry. 2019; 237–240 (In Russian). https://www.elibrary.ru/vcmgelФролова М.А. Албулов А.И., Гринь С.А., Гринь А.В., Самуйленко А.Я. Разработка промышленной технологии изготовления низкомолекулярного хитозана. Ветеринария и кормление. 2019; (5): 35, 36. https://doi.org/10.30917/ATT-VK-1814-9588-2019-5-13Frolova M.A., Albulov A.I., Grin S.A., Grin A.V., Samuylenko A.Ya. Development of industrial technology for the manufacture of low molecular weight chitosan. Veterinaria i kormlenie. 2019; (5): 35, 36 (In Russian). https://doi.org/10.30917/ATT-VK-1814-9588-2019-5-13Aktuganov G.E., Melentiev A.I. Specific features of chitosan depolymerization by chitinases, chitosanases, and nonspecific enzymes in the production of bioactive chitooligosaccharides (Review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2017; 53(6): 611–627. https://doi.org/10.1134/S0003683817060023Aktuganov G.E., Melentiev A.I. Specific features of chitosan depolymerization by chitinases, chitosanases, and nonspecific enzymes in the production of bioactive chitooligosaccharides (Review). Applied Biochemistry and Microbiology. 2017; 53(6): 611–627. https://doi.org/10.1134/S0003683817060023Vasilieva T., Lopatin S., Varlamov V., Aung Tun Win. Controllable degradation of polisaccharides stimulated by electron-beam plasma. 22nd International Symposium on Plasma Chemistry. 2015; II-11-11.Vasilieva T., Lopatin S., Varlamov V., Aung Tun Win. Controllable degradation of polisaccharides stimulated by electron-beam plasma. 22nd International Symposium on Plasma Chemistry. 2015; II-11-11.Varlamov V.P., Ilyina A.V., Shagdarova B.Ts., Lunkov A.P., Mysyakina I.S. Chitin/Chitosan and Its Derivatives: Fundamental Problems and Practical Approaches. Biochemistry. Moscow. 2020; 85(S1): 154–176. https://doi.org/10.1134/S0006297920140084Varlamov V.P., Ilyina A.V., Shagdarova B.Ts., Lunkov A.P., Mysyakina I.S. Chitin/Chitosan and Its Derivatives: Fundamental Problems and Practical Approaches. Biochemistry. Moscow. 2020; 85(S1): 154–176. https://doi.org/10.1134/S0006297920140084Zargar V., Asghari M., Dashti A. A Review on Chitin and Chitosan Polymers: Structure, Chemistry, Solubility, Derivatives, and Applications. ChemBioEng Reviews. 2015; 2(3): 204–226. https://doi.org/10.1002/cben.201400025Zargar V., Asghari M., Dashti A. A Review on Chitin and Chitosan Polymers: Structure, Chemistry, Solubility, Derivatives, and Applications. ChemBioEng Reviews. 2015; 2(3): 204–226. https://doi.org/10.1002/cben.201400025

The authors declare that there are no conflicts of interest present.