کیتین

کیتوسان دومین پلیمر زیستیِ فراوان در طبیعت است که از ترکیب کیتین با روشهای شیمیایی، الکتروشیمیایی یا آنزیمی به دست می‌ آید و در پوسته همه سخت پوستان مانند خرچنگ، میگو، ماهی مرکب و کریل و نیز در دیواره سلولی حشرات، کرمها و قارچها یافت می‌ شود. بنابراین کیتوسان را به عنوان یک پلی ساکارید زیست تخریب پذیر در نظر می گیریم. این پلی ساکارید از فرآیند استیل زدایی کیتین به دست می‌ آید که عنصر تشکیل دهنده‌ اسکلت بیرونی سخت پوستان، حشرات و دیواره ‌های قارچی آنهاست.

کیتوسان در میان خواص بی شمارش، زیست تخریب پذیر، زیست سازگار و غیر سمی است. کاربردهای مهمی در طیف گسترده‌ ای از بخشهای صنعتی دارد. ما آن را در پزشکی به عنوان یک عامل پیش انعقاد و هموستاتیک می ‌بینیم. در غذا و تغذیه نیز شاهد استفاده از آن به عنوان قوام دهنده، امولسیفایر و نگهدارنده مواد غذایی و همچنین یک عامل سیر کننده و چسبنده چربی هستیم. در صنایع شیمیایی، خواص لخته سازی آن می‌ تواند جامدات را به صورت سوسپانسیون جذب کند که برای فرآیندهای آگلوتیناسیون و رسوب گذاری استفاده می‌ شود. این پلی آمید علاوه بر داشتن خواص کیلیت، در ساخت نسل جدید پلاستیکهای زیست تخریب پذیر و فوق مقاوم به کار می ‌رود.

کیتوسان چگونه تولید می شود؟

کیتوسان به صورت تجاری از طریق استیل زدایی جزئی کیتین تولید می ‌شود که یک عنصر ساختاری در اسکلت بیرونی سخت پوستان و حشرات است. همچنین در دیواره‌ های سلولی قارچها، مانند قارچهای متعلق به جنس قارچهای زیگومیکوتا، در جلبکهای سبز، مانند جلبک کلرلا و همچنین در برخی از مخمرها و تک یاخته‌ ها وجود دارد. روش ساخت کیتوسان سه مرحله اصلی دارد: پروتئین زدایی، دمینرالیزاسیون و استیل زدایی. هدف فرآیند پروتئین زدایی، کم کردن محتوای پروتئین با استفاده از محلول قلیایی رقیق و حرارت دادن کافی است. فرآیند دمینرالیزاسیون برای کاهش محتوای معدنی (CaCO3) با استفاده از غلظت کمِ اسید، برای به دست آوردن کیتین در نظر گرفته شده است.

تولید کیتوسان از استیل زدایی کیتین با محلول غلیظ هیدروکسید سدیم در دماهای بالا انجام می‌ شود. این فرآیند با هدف حذف استیل از کیتین از طریق حرارت دادن در غلظت بالایی از محلول قلیایی قوی به دست می ‌آید. فرآیند استیل زدایی با استفاده از محلول قلیایی در دماهای بالا، باعث آزاد شدن استیل (CH3CHO-) از مولکول کیتین می ‌شود. محلولهای کیتوسان، مانند سایر پلیمرها، با وابستگی قابل توجهی مشخص می ‌شوند. این باعث می شود کیتوسان در آب محلول و چسبنده باشد که به راحتی به سطوح دارای بار منفی می ‌چسبد.

کاربرد و اهمیت کیتوسان در صنایع شیمیایی

کیتوسان به دلیل خواصی که دارد به تقویت سیستم دفاعی گیاهان در برابر عفونتهای ناشی از قارچها کمک می کند. این پلیمر به عنوان عنصر کمکی در رشد گیاهان استفاده می ‌شود. کیتوسان با توجه به شاخص سمیت پایین و فراوانی آن در محیط، به ارگانیسم یا حیوانات خانگی آسیب نمی ‌رساند، مشروط بر اینکه مطابق با استانداردهای مقرر استفاده شود. کیتوسان برای انعقاد کازئینهای شیر، تولید پنیرهای کم کالری و ساخت مواد با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف کاربرد دارد. همچنین در ترکیب با بنتونیت، ژلاتین، سیلیکا ژل، آیزینگلاس، چسب ماهی یا سایر عوامل اتصال دهنده استفاده می ‌شود. در ادامه به دو کاربرد مهم کیتوسان در صنعت کشاورزی و همچنین تصفیه آب و فاضلاب آشنا خواهید شد.

کاربرد کیتوسان در کشاورزی

کیتوسان در کشاورزی در دسته محرکهای زیستی قرار می گیرد؛ یعنی موادی از فرآیندهای گیاهی را تغییر می دهد و عملکرد آنها را بهبود می ‌بخشند. این پلیمر ضد قارچ، ضد میکروب و ضد ویروس و همچنین از محرکهای دفاعی و محرکهای رشد است. کیتوسان به عنوان یک تقویت کننده رشد طبیعی و یک آفت کش زیستی ارگانیک که توانایی گیاهان را برای دفاع در برابر قارچها بهبود می بخشد، استفاده می‌ شود. خاک و آب حاوی مقدار زیادی کیتین و محصولات تجزیه مولکولهای کیتوسان هستند.

کیتوسان بیشتر به دلیل توانایی خود در ایجاد سیستم دفاعی شناخته شده است. مولکولهای کیتوسان قادر به فعال کردن سیستمهای SAR (مقاومت به دست آمده از سیستم) و HR (پاسخ با حساسیت بالا) گیاهان هستند. این سیستمها با تحریک سیستم دفاعی و تولید فیتوالکسینها و پروتئینهای مرتبط با بیماری زایی کار می کنند و گیاهان را برای رویارویی با بدترین دشمن خود آماده، ساختار آنها را تقویت و رشد آنها را تسریع می بخشند. کیتوسان باعث افزایش فتوسنتز در گیاهان، افزایش رشد گیاه، تحریک جذب مواد مغذی و افزایش جوانه زنی می ‌شود. کیتوسان کیفیت بذر را بهبود می بخشد و رشد سبزیجات و میوه‌ ها را افزایش می‌ دهد. همچنین توانایی ذاتی گیاهان را برای محافظت از خود در برابر عفونت قارچی تا حد زیادی بهبود می ‌بخشد.

 کاربرد کیتوسان در تصفیه آب و فاضلاب

کیتوسان به طور گسترده در صنعت فاضلاب و تصفیه آب استفاده می ‌شود؛ جایی که لازم است ذرات معلق از مایعات حذف شود. همچنین به عنوان جاذبِ آلاینده‌ های موجود در فاضلاب کاربرد دارد. کیتوسان ظرفیت جذبِ زیستی بسیار بالایی دارد. این پلیمر می تواند بسیاری از آلاینده‌ ها، مواد مصنوعی و مواد سمی مانند یونهای فلزات سنگین، آفت کشهای ارگانیک، مواد جامد معلق، عوامل اکسید کننده آلی، ناخالصیهای چربی و روغن یا رنگهای نساجی، BOD، COD، چربیها، فلزات سنگین، فنلها را از پسابها جذب کند. علاوه بر این، کیتوسانها حاوی آکریل آمید نیستند و 100% از طریق فعالیت آنزیمی، تجزیه پذیر هستند.

علاوه بر این، کیتوسان، بسیاری از فلزات کمیاب و ضایعات رادیواکتیو را نیز بازیابی می‌ کند. بنابراین به دلیل ارزش اقتصادی بالا، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می‌ گیرد. کیتوسان همچنین توانایی تنظیم لجن و تجزیه زیستی در محیط و کاهش هزینه جداسازی آب با سانتریفیوژ را دارد. کیتوسان، فسفر، مواد معدنی سنگین و روغنها را از آب حذف می‌ کند، بنابراین برای تصفیه آب استفاده می ‌شود. همچنین می‌ توان آن را در سیستمهای تصفیه آب برای حذف ذرات مضر رسوبی، استفاده کرد، چرا که با استفاده از کیتوسان در تصفیه آب، تا 99 درصد رسوبات حذف می‌ شوند.

مزایا و معایب کیتوسان

کیتوسان پلیمری است که از کیتین استخراج می ‌شود که یک ماده‌ طبیعی محسوب می ‌شود، بنابراین زیست سازگار است. همچنین به عنوان یک نگهدارنده غذایی، امکان استفاده به عنوان روکش خوراکی بر روی غذاهای فاسد شدنی تازه یا فرآوری شده را به منظور افزایش عمر مفید آنها، فراهم می‌ کند. چرا که کیتوسان دارای خواص ضد میکروبیولوژیکی است که به آن اجازه می ‌دهد تا از مواد غذایی محافظت کند. در بیشتر غذاها، آلودگیهای میکروبی عمدتاً در سطح آن ایجاد می‌ شود. به این معنی که استفاده از مواد خوراکی مانند کیتوسان، فضایی سالم را بین سطح غذا و محیط آن فراهم می‌ کند. اما کیتوسان خواص پوششی ضعیفی داشته و در برابر گاز و بخار آب نفوذ پذیر است.

با کیتوسان می‌ توانید کلسترول خون را کاهش دهید. کیتوسان به عنوان یک درمان برای کم خونی عمل کرده و به تقویت سیستم ایمنی کمک می‌ کند. این ماده برای جلوگیری از عفونت در دندانها و لثه‌ ها بسیار مفید است. حتی در بهبود بافتها پس از مداخله جراحی پلاستیک همکاری می‌ کند. با تمام این مزایا، هنوز در مورد اثربخشی آن در درمانهای فوق الذکر و موثر و ایمن بودن آن برای یک برنامه رژیم غذایی تردید وجود دارد.

سوالات متداول کیتوسان چیست؟

1- مضرات کیتو‌سان برای بدن چیست؟

کیتو‌سان در جذب ویتامینهای محلول در چربی، ویتامینهای A، D، E K، و برخی مواد معدنی مانند روی و موادی مانند فلاونوئیدها اختلال ایجاد کرده و جذب بسیاری از داروها را مختل کند. همچنین عوارض جانبی احتمالی آن حالت تهوع و اسهال است.

2- آیا کیتو‌سان باعث کاهش وزن می شود؟

کیتو‌سان که از کیتین به دست می‌ آید یک فیبر طبیعی با خواص لاغری شناخته می شود. این فیبر دریایی از پوسته سخت پوستان به دست می آید، می‌ تواند تا 12 برابر وزن خود چربی را ثابت کرده و یک ژل غیر قابل هضم را تشکیل دهد که به طور طبیعی چربی را از بین می ‌برد.

3- کیتو‌سان در چه چیزی حل می‌شود؟

گروه آمینه موجود در کیتو‌سان دارای مقدار pKa ~ 6.5 است و برخلاف کیتین، در محلولهای رقیق هیدروژن کلرید و اسیدهای آلی مختلف مانند محلول اسید استیک، حل می ‌شود.

4- چه میکروارگانیسمهایی به عملکرد کیتو‌سان کمک می‌ کنند؟

کیتو‌سان یک پلی ساکارید است که به عنوان یک مولکول پاک کننده زیستی عمل می‌ کند. فعالیت میکروارگانیسمهای مفید در خاک مانند باسیل، فلورسنت، سودوموناس، اکتینومیست، میکوریزا و ریزوباکتریها را تحریک می‌ کند که این باعث تعادل میکروبی در ریزوسفر  می‌ شود.

5- چگونه کیتو‌سان را حل کنیم؟

کیتو‌سان از نظر ساختار شبیه به سلولز است و در حضور آب متورم می شود و موسیلاژ یا ژل تشکیل می‌ دهد. برای حل شدن آن در آب، PH باید کمتر از 6 باشد و اسید استیک، اسید لاکتیک یا اسید کلریدریک را به آن اضافه و به مدت چند ساعت در آن حل می‌ کنیم.