fbpx

Хайрова А. Ш. – Номинант № 7 на Премию им. П.П. Шорыгина


Номинант № 7 на Премию им. П.П. Шорыгина 2020 года

Хайрова Аделя Шамилевна

Место работы и должность: ФИЦ Биотехнологии РАН, м.н.с., аспирант

Адрес: г. Москва

ЧЕРНАЯ ЛЬВИНКА КАК НОВЫЙ ИСТОЧНИК ХИТОЗАНА И МЕЛАНИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

По данным ФАО, почти треть всех произведенных продуктов питания в мире расходуется впустую. Эти потери косвенно приводят к переэксплуатации энергетических, земельных и водных природных ресурсов. В настоящее время активно развивается технология по экологически безопасной переработке органических отходов с помощью личинок черной львинки Hermetia illucens. Это дает возможность максимально эффективно использовать продовольственные потери и пищевые отходы, возвращая в рацион сельскохозяйственных животных и птиц необходимый кормовой белок.

Помимо кормового белка и биогумуса насекомое (в различных стадиях онтогенеза) является источником сырья для получения хитина, его производного хитозана и меланиновых комплексов. На более ранних стадиях развития (личинка) можно получать чистый хитин и хитозан, в то время как на более поздних стадиях (кутикула куколки, подмор) – хитин/хитозан-меланиновые комплексы. 

Кутикулу куколок и подмор H. illucens подвергали стадиям деминерализации, депротеинирования, обезжиривания и деацетилирования. Предполагалось, что для удаления белка и жира из кутикулы куколок и подмора подойдут условия (1-10% NaOH), ранее используемые для ракообразных и подмора пчел. Первоначально, после проведения стадии деминерализации в 1% HCl применялись две концентрации гидроксида калия – 5 и 10%.

Тем не менее, такой обработки оказалось недостаточно, чтобы удалить белок и жир из хитин-меланиновых комплексов, и концентрация щелочи была увеличена до 30 и 50%. В частности, это было наиболее ярко выражено в случае с подмором, в котором оставшееся содержание жира было 21-27%. Это можно объяснить тем, что жир в подморе отличается и может содержать воск.  В связи с этим для подмора была введена дополнительная стадия обезжиривания органическим растворителем после проведения деминерализации. В результате обработки диэтиловым эфиром, жир из хитозан-меланинового комплекса был удален.  Ранее нами было показано, что обработка хитина из черной львинки 50% щелочью позволяет получать хитозан со СД 90%, в то время как обработка более слабой щелочью, 30%, не приводит к деацетилированию хитина. Было замечено, что при увеличении концентрации NaOH, содержание белка в подморе возрастало. Это можно объяснить тем, что более концентрированная щелочь более плотная и вязкая, что не позволяет ей эффективно смачивать материю и проникать в нее. Исходя из этого, целесообразно получать хитозан-меланиновый комплекс из хитин-меланинового комплекса, а не из деминерализованного сырья.

Было сделано важное наблюдение, что кутикула куколки имеет двухслойную структуру. Внутренний белый слой представляет хитин, а внешний темный – хитин-меланиновый комплекс. Внутренний хитиновый слой можно удалить методом прямой экстракции с использованием фосфорной кислоты. При деацетилировании кутикулы получали смесь хитозана и хитозан-меланинового комплекса. Хитозан был отделен от хитозан-меланинового комплекса путем растворения в уксусной кислоте.

Таким образом, в этой работе были впервые получены и охарактеризованы хитин- и хитозан-меланиновые комплексы из H. illucens. Были подобраны оптимальные условия для удаления примесей. Ожидается, что хитин/хитозан-меланиновые комплексы могут иметь более высокую биологическую и сорбционную активности по сравнению с чистыми хитином и хитозаном и являются перспективными объектами для изучения в будущем.

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.
  2. Khayrova A., Lopatin S., Varlamov V. Black Soldier Fly Hermetia illucens as a Novel Source of Chitin and Chitosan // International Journal of Sciences. 2019. №8(4). P. 81-86.
  3. Принята в печать: Khayrova A., Lopatin S., Varlamov V. Obtaining chitin/chitosan-melanin complexes from black soldier fly Hermetia illucens // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.

Устные доклады:

  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. A. 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.
  3. Хайрова А.Ш., Лопатин С.А., Варламов В.П., «Исследование черной львинки, как потенциального источника хитозана», Международная научно-практическая конференция “Научные основы производства и обеспечения качества биологических препаратов для АПК”, Щелково, Россия, 2019, сентябрь.
  4. A. Khayrova, “Obtaining Chitin/Chitosan-melanin Complexes from Black Soldier Fly Hermetia Illucens”, The 3rd International Conference on Nanomaterials and Biomaterials (ICNB 2019), Lisbon, Portugal, 2019, December.

Патенты:

  1. Лопатин С.А., Хайрова А.Ш., Варламов В.П., Соколов И.В. Способ получения хитина из личинок черной львинки Hermetia illucens, Патент РФ №2680691, Бюл. № 6, 2019.
  2. Заявка на патент РФ (рег. номер 2019144495): Лопатин С.А., Хайрова А.Ш., Варламов В.П., Соколов И.В. Способ получения ковалентно-связанного хитозан-меланинового комплекса из мухи черная львинка Hermetia illucens.