ХАЙРОВА А.Ш. — НОМИНАНТ № 10 на ПРЕМИЮ имени П.П. ШОРЫГИНА 2019 г.


НОМИНАНТ № 10 на ПРЕМИЮ имени П.П. ШОРЫГИНА 2019 г.

Хайрова Аделя Шамилевна 

Место работы и должность:  ФИЦ Биотехнологии РАН, аспирант 2 года обучения, младший научный сотрудник.

Адрес: г. Москва

НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИТОЗАНА ИЗ НАСЕКОМЫХ

Расширение областей применения хитина и хитозана обусловливает поиск новых перспективных источников биополимеров. Сегодня в мире активно развивается технология по переработке пищевых отходов и органических отходов сельского хозяйства с помощью насекомых – личинок мух черная львинка. В настоящее время эта технология стала развиваться и в России. Помимо кормового белка и биогумуса насекомое (в различных стадиях онтогенеза) является источником сырья для получения хитина.

Все ранее известные способы получения хитина из личинок черной львинки Hermetia illucens направлены на последовательное удаление примесных компонентов из хитин-содержащего сырья. Такой подход является многостадийным и не гарантирует получения чистого продукта. С целью преодоления перечисленных недостатков предлагается для получения хитина использование непосредственной экстракции целевого продукта. Известно, что хитин растворим в концентрированных минеральных кислотах, таких, как соляная, серная, фосфорная и т.п. Однако это свойство биополимера ранее не применялось для его выделения. Для получения хитина использовали фосфорную кислоту, т. к. она, в отличие от соляной и серной, практически не гидролизует хитин в процессе его получения. Предлагаемый способ получения хитина не требует стадии обезжиривания, которая осуществляется обработкой сырья органическими растворителями или раствором щелочи при высокой температуре. Кроме того, хитин, получаемый через стадию растворения, является не кристаллическим, а аморфным. На основе такого хитина можно получать коллоидные растворы, используемые, например, в качестве субстрата при определении хитиназной активности ферментов. Чистота получаемого хитина подтверждается данными элементного анализа, ИК-спектроскопии и титрованием свободных аминогрупп в сравнении с аналогичными параметрами переосажденного хитина из панциря краба (ООО «Биопрогресс», Московская область).

Поскольку в аморфном хитине ацетильные группы стерически более доступны, чем в кристаллическом, можно было предположить, что их удаление возможно в более мягких условиях. Полученный аморфный хитин подвергали реакции дезацетилирования с помощью растворов щелочи различной концентрации – 10, 20, 30, 40 и 50% (в/об) гидроксида натрия в течение 60 мин при 100 . При использовании раствора щелочи до 40% реакционную смесь разбавляли водой в 5 раз, осадок промывали на пористом фильтре до нейтрального pH и высушивали под эксикатором. Оказалось, что полученная материя не растворялась в 1% уксусной кислоте, свидетельствуя о том, что дезацетилирование не было успешным.

При выделении гидролизата после обработки 50%-NaOH (в/об) оказалось, что при добавлении воды хитин полностью растворяется. Для выделения продуктов гидролиза использовали катионную ионообменную смолу амберлит IRC-50 (Serva), чтобы удалить щелочь. Полученный хитозан лиофильно высушивали и характеризовали. Молекулярную массу определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Наблюдали 2 пика: первый c Mw ~ 15 кДа  и индексом полидисперсности 1.5 и второй c Mw ~ 370 Да и индексом полидисперсности 1.1, что примерно соответствует димеру.  После проведения диализа в мешках с порами 3.5 кДа (Spectra/Por), значительная часть низкомолекулярной фракции была удалена. Степень дезацетилирования определяли методом титрования и с помощью протонного магнитного резонанса (ПМР), значение СДА получалось в диапазоне 42-48%. Таким образом, в результате щелочного гидролиза аморфного хитина был получен низкомолукулярный хитозан, растворимый в широком диапазоне рН.

Список публикаций по теме работы

Статьи

  1. Хайрова А.Ш., Лопатин С.А., Синицына О.А., Синицын А.П., Варламов В.П. Получение хитина из черной львинки Hermetia illucens путем прямой экстракции // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. №3(2). С. 84-88.

Тезисы докладов

  1. Хайрова А.Ш., Лопатин С.А., Синицына О.А., Синицын А.П., Варламов В.П., «Новый способ получения хитина из насекомых, Четырнадцатая Международная Конференция «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана», Севастополь, Россия, 2018, сентябрь.
  2. Khayrova, «Novel Method of Obtaining Chitin from the Black Soldier Fly Hermetia Illucens by Direct Extraction» in Third World summit and Expo on Food Technology and Probiotics, Prague, Czech Republic, 2018, p. 27.

Основные достижения, патенты

  1. Лопатин С.А., Хайрова А.Ш., Варламов В.П., Соколов И.В. Способ получения хитина из личинок черной львинки Hermetia illucens. Заявка на патент РФ №2018117669 от 14.05.2018. Положительное решение от 31.10.2018.