پديد آورندگان :
كنعاني، هادي دانشگاه تهران - دانشكده منابع طبيعي - گروه علوم و صنايع چوب و كاغذ، كرج , جنوبي، مهدي دانشگاه تهران - دانشكده منابع طبيعي - گروه علوم و صنايع چوب و كاغذ، كرج , مرادپور، پيام دانشگاه تهران - دانشكده منابع طبيعي - گروه علوم و صنايع چوب و كاغذ، كرج , رفيع، غلامرضا دانشگاه تهران - دانشكده منابع طبيعي - گروه شيلات، كرج
كليدواژه :
پوسته ميگو , درجه استيل زدايي , كايتوزان , نانو كايتوزان
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: كيتين و كايتوزان به عنوان فراوان‌ترين آمينو‌پلي‌ساكاريدها در طبيعت، داراي خصوصياتي از جمله زيست‌سازگاري، ميزان سميت پايين، زيست تخريب پذيري هستند. اين خصوصيات منحصر به فرد، موجب شد تا كيتين و كايتوزان توجه زيادي را به دليل پتانسيل بالا، جهت توليد محصولات با ارزش، به سمت خود جلب كند. كايتوزان، داراي كاربردهاي زيادي در صنعت كشاورزي و حفاظت چوب از قبيل آفت‌كش‌ها و حشره‌كش‌ها دارد و همينطور در زيست‌پزشكي داراي كاربرد متعددي از جمله استفاده در صنعت داروسازي به عنوان رهايش دارويي مي‌باشد، همچنين مي‌تواند به شكل حامل‌هاي دارويي مورد استفاده قرار گيرد . هدف از اين مقاله استخراج كايتوزان بسيار خالص با درجه استيل‌زدايي بالا از پوسته ميگو است.
مواد و روش: در مطالعه حاضر، استخراج و بررسي ويژگي‌هاي كايتوزان از پوسته ميگو پرورشي (Litopenaeus vannamei) بررسي شد. بدين منظور كايتوزان با استفاده از روش شيميايي شامل معدني‌زدايي ( با غلظتHCl 4 درصد)، پروتئين‌زدايي (با غلظت NaOH 4 درصد) و استيل‌زدايي (با غلظت NaOH 60 درصد) استخراج شد. همچنين، نانو كيتوزان با روش ژلاتين يوني تهيه شد. يكسري پارامترها مورد مطالعه قرار گرفتند كه شامل درجه استيل‌زدايي، وزن مولكولي، pH و حلاليت بودند. همچنين آزمون طيف سنجي FTIR، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني FESEM))، پتانسيل زتا، طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) و پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شدند.
يافته‌ها: نتايج آزمون FTIR روي كيتين و كايتوزان استخراج شده از پوسته ميگو نشان داد، حذف مواد پروتئيني، معدني با به كارگيري هيپدروكلريك‌اسيد، سديم‌هيدروكسيد مناسب بوده است. درجه بالاي استيل‌زدايي كايتوزان در اين مطالعه (87٪) تاثير معني‌داري بر حلاليت مناسب و ويسكوزيته پايين كايتوزان داشت. حلاليت كايتوزان در اسيداستيك 86 درصد بدست آمد. وزن مولكولي كايتوزان استخراج شده 110 كيلو دالتون مي‌باشد. كايتوزان با اين وزن مولكولي مي‌تواند در صنعت داروسازي كاربرد مطلوبي داشته باشد. با توجه به الگوهاي XRD كايتوزان در مطالعات قبلي، پيك‌هاي بدست‌آمده در الگوهاي XRD در اين پژوهش ساختار نيمه كريستالي كايتوزان را تاييد مي‌كند. با توجه به تغيير سطح كايتوزان كه در تصاوير FESEM مشاهده شده بود مي‌تواند به دليل خالص‌سازي كايتوزان باشد. آزمون FESEM نشان داد قطر نانوكايتوزان 100 تا 150 نانومتر است.
نتيجه‌گيري: از نتايج اين تحقيق مي‌توان دريافت كه با استفاده از روش استخراج كايتوزان در اين تحقيق، كايتوزان با خلوص بالا و با درجه استيل‌زدايي بالا مي‌تواند بدست آيد. با افزايش درجه‌ي استيل‌زدايي، حلاليت كايتوزان افزايش يافته و همچنين اين درجه استيل‌زدايي در بهبود وزن مولكولي (وزن مولكولي كم) تاثير زيادي داشته است. در نتيجه بررسي نقش انحلال‌پذيري كايتوزان در مجاورت استيك‌اسيد، اين مسئله روشن مي‌شود كه انحلال‌پذيري كايتوزان و همچنين اندازه ذرات نانو كايتوزان به pH محلول بستگي دارد. كايتوزان توليد شده را مي‌توان به طور گسترده‌اي در صنايع دارويي مورد استفاده قرار داد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: chitin and chitosan, as the most abundant amino-polysaccharide
in nature, have characteristics such as biocompatibility, low toxicity, and biodegradability.
These unique specifications have resulted in chitin and chitosan attracting a lot of attention
because of the high potential for producing valuable products. Chitosan has many uses in the
agricultural industry and wood preservation, such as pesticides and insecticides, as well as in
biomedical applications, including the use in the pharmaceutical industry as a drug release, and
can also be used as drug carriers. The purpose of this article is to extract highly purified chitosan
with high de-acetylation degree from shrimp shells.
Materials and Methods: In this study, the extraction and characterization of chitosan from the
shrimp shell (Litopenaeus vannamei) was investigated. For this purpose, chitosan was extracted
by chemical method including mineralization (with 4% HCl concentration), protein degradation
(with 4% NaOH concentration), and deacetylation (with 60% NaOH concentration). Also,
nano-chitosan was prepared by ionic gelation method. A series of parameters were studied,
which included the degree of deacetylation, molecular weight, pH and solubility. Also, FTIR
spectroscopy, FESEM scanning electron microscopy, Zeta potential, X-ray diffraction
spectroscopy (EDX) and X-ray diffraction (XRD) were used.
Results: The results of FTIR test on chitin and chitosan extracted from shrimp shell showed that
the removal of protein and mineral materials was appropriate with the use of hydrochloric acid,
sodium hydroxide. The high degree of deacetylation of chitosan in this study (87%) had a
significant effect on the proper solubility and low viscosity of chitosan. The solubility of
chitosan in acetic acid was 86%. The molecular weight of the chitosan extracted was 110 kDa.
With this molecular weight, chitosan can be used well in the pharmaceutical industry.
According to chitosan XRD patterns in previous studies, the peaks obtained in XRD patterns in
this study confirmed the semi-crystalline structure of chitosan. Due to the change in the level of
chitosan seen in FESEM images, it can be due to the purification of chitosan. The FESEM test
confirms nano-chitosan with diameter range of 100 to 150 nm.
Conclusion: From the results of this study, it can be concluded that using the chitosan
extraction method in this research, highly purified chitosan with the high de-acetylation degree
can be obtained. With increasing degree of deacetylation, the solubility of chitosan has
increased and this degree of deacetylation has had a significant effect on improving molecular
weight (Low molecular weight). As a result of the study of the role of solubility of chitosan in
the vicinity of acetic acid, it becomes obvious that the solubility of the chitosan and the size of
the nano-chitosan particles depend on the solution pH. The produced chitosan can be used in the
wide variety of application mainly in pharmaceutical industry.
