Совершенствование технологии получения низкомолекулярного хитозана в условиях регулируемого ферментативного расщепления

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.

1. Скрябин 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/rvymdh

2. Албулов 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/snojfy

3. Албулов 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/10.24411/0235-2486-2019-10007

4. Васильева 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/S002311931602008X

5. Журавлева 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/hpnbhv

6. Куликов 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/xqdfcx

7. Фролова 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/vcmgel

8. Фролова 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-1814-9588-2019-5-13

9. Aktuganov 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/S0003683817060023

10. 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.

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/S0006297920140084

12. Zargar 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