بهینه سازی استحصال کیتین و کیتوزان خالص از پوسته کیتینی گونه های Litopenaeus vannamei و Portunus pelagicus

نوع مقاله: محیط زیست جانوری

نویسندگان

گروه زیست شناسی دریا، دانشکده علوم دریایی و اقیانوسی، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، استان خوزستان، خرمشهر

چکیده

 با بهینه ­سازی روش­ های استخراج ترکیبات دریایی، می ­توان درصد بالایی از کیتین و کیتوزان را از پسماند و پوسته­­ های گونه ­های ارزشمند دریایی جهت مصارف دارویی و صنعتی استحصال نمود. در این پژوهش از پوسته ضایعات میگوی (Litopenaeus vannamei) و خرچنگ (Portunus pelagicus ) به ­عنوان  دور ریز محصولات فرآوری شده، جهت استخراج این  دو ترکیب با ارزش استفاده شده است. برای استحصال کیتین از دو روش استفاده شد. در روش اول پروتئین ­زدایی با NaOH  10%، کانی ­زدایی با HCL 15%، چربی ­زدایی  با NaOH  15% و رنگ­ بری با استون انجام گرفت. در روش دوم رنگ ­بری با هیپوکلریت سدیم 3% ، کانی­ زدایی با  HCLیک مولار و سپس پروتئین ­زدایی توسطNaOH  یک مولار انجام شد. با استیل­ زدایی کیتین حاصله، کیتوزان به ­دست آمد. درصد استحصال کیتین از پوسته میگو و خرچنگ با روش اول به­­ترتیب 75/3% و 58% و با روش دوم به­ ترتیب 30/26% و 37/8% محاسبه شد. روش اول استخراج کیتین، برای تولید کیتوزان انتخاب شد. درصد کیتین موجود  در چنگال و پاهای راه ­روی خرچنگ (0/07±58%) و بندهای بدن میگو (0/12±81%) بیش ­تر از پوسته بخش کاراپاس بود (0/05>P). درصد استحصال کیتوزان از پوسته میگو 29/3% و از پوسته خرچنگ 31/2% بود. درجه داستیلاسیون کیتوزان به ­دست آمده از پوسته ­های کیتینی دوگونه در این تحقیق، 45% (پوسته میگو) و 52/63% ( پوسته خرچنگ) محاسبه  شد. استفاده از دور ریزهای میگو و خرچنگ در جهت تولید کیتین و کیتوزان علاوه بر حفظ محیط زیست و حذف پسماند، می ­تواند منجر به تولید محصولات با ارزش اقتصادی شود.

کلیدواژه‌ها


  1. پورمراد، ف.؛ ابراهیمی، پ.؛ ابراهیم­ زاده، م.ع.؛ هنری، س. و اورنگیان، م.، 1384. تعیین درجه داستیلاسیون کیتوسان تهیه شده از پوست میگو. مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندان. دوره 15، شماره 50، صفحات 27 تا 34.
  2. خاکشور، م.ص. و پازوکی، ج.، 1395. بررسی و مقایسه خواص میکروبی کیتین و کیتوزان استخراج شده از بخش ­های مختلف اسکلت خارجی خرچنگ شناگر آبی (Portunus segnis) از منطقه بندرعباس. مجله زیست ­شناسی دریا. دوره 8، شماره 1، صفحات 9 تا 20.
  3. خاکشور، م. ص. و پازوکی، ج.، 1393. استخراج ترکیبات کیتین  کیتوزان موجود در اسکلت خارجی خرچنگ شناگر آبی (Portunus segnis Forskal, 1775 ) منطقه بندرعباس- خلیج فارس. محیط زیست جانوری. دوره 6، شماره 1، صفحات 11 تا 18.
  4. خاکشور، م.ص.؛ پازوکی، ج.؛ طادی، ف. و طاهری، س.، 1391. مقایسه میزان کیتین و کیتوزان استخراج شده در بین جنس ­های نر و ماده، اندام­ های مختلف و فصول متفاوت صید خرچنگPortunus Segnis ، خلیج فارس. همایش ملی فرآورده ­های طبیعی و گیاهان دارویی. مقالات دانشگاه علوم پزشکی خراسان شمالی.
  5. طاهری، ع.؛ سیفان، ا. و جلالی ­نژاد، س.، 1392. اثر ضدمیکروبی و ضدقارچی کیتوزان محلول در اسید و آب پوسته میگوی سفید هندی (Fenneropenaeus indicus). مجله دانشگاه علوم پزشکی فسا. سال 3، شماره 1، صفحات 49 تا 55.
  6. غیاث­ الدین، ع.؛ شجاع ­الساداتی، س.ع. و واشقانی ­فراهانی، ا.، 1390. اصلاح و بهینه­ سازی فرایند استخراج کیتین از پوسته میگو. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران. دوره 30، شماره 1، صفحات 1 تا 9.
  7. کرباسی، ا.؛ برزگر. ح. و مصباحی، غ.، 1384. مقایسه کیتوزان تولیدی از پوسته میگو به­ عنوان قوام دهنده درسس مایونز با کیتوزان تجاری و CMC. فصلنامه علوم و صنایع غذایی ایران. دوره 2، شماره 3، صفحات 67 تا 79.
  8. موسوی ­نسب،م.؛موسوی­ نسب،س.س.؛مصباحی،غ.وجمالیان، ج.، 1393. ارزیابی خصوصیات کیفی کیتوزان تولیدی از پوسته میگو و کیتوزان تجاری از خرچنگ. فصلنامه علوم و صنایع غذایی. شماره 45، دوره 11، صفحات 163 تا 174.
  9. Abdou, E.S.; Nagy, K.S.A. and Elsabee, M.Z., 2008. Extraction and characterization of chitin and chitosan from local sources. Bioresource. Technolog. Vol. 99, No. 5, pp: 1359-1367.
  10. Alishahi, A.; Mirvaghefi, A.; Tehrani, M.R.; Farahmand, H.; Shojaosadati, S.A.; Dorkoosh, F.A. and Elsabee, Z., 2001. Enhancement and characterization of chitosan Extraction from the wastes of shrimp packaging   plants. Journal of Polymers and the Environment. Vol. 19, pp: 776-783.
  11. A.O.A.C.  1990. Official methods of Association of official Analytical Chemist Washington, D.C.
  12. Atanda, S.A. and Sumaila, P.P.M., 2016. Development and Characterization of Chitosan from Shrimp Exoskeleton. Academica Editores: Acta Velit. Vol. 2, No. 3, pp: 2-12.
  13. Beaulieu, C., 2005. Chitin and Chitosan. Marinard Biotech. pp: 1-7.
  14. Bolat, Y.; Bilgin, S.; Günlü, A.; Izci, L.; Koca, S.B.; Çetinkaya, S. and Koca, H.U., 2010. Chitin-Chitosan Yield of Freshwater Crab (Potamon potamios, Olivier 1804) Shell. Pakistan Veterinary Journal. Vol. 30, pp: 227-231.
  15. Burrows, F.; Louime, C.M. and Onokpise, O., 2007.  Extraction and Evaluation Abasing of chitosan from Crab Exoskeleton as a Seed Fungicide and Plant Growth Enhancer. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences. Vol. 2, pp: 103-111.
  16. Cho, H.R.; Chang, D.S.; Lee, W. D.; Jeong, E.T. and Lee, E.W., 1998. Utilization of chitosan hydrolysate as a natural food preservative for fish meat paste products. Korean Journal of Food Science and Technology. Vol. 30, pp: 817-822.
  17. Cho, Y.I.; No, H.K. and Meyers, S.P., 1998. Physicochemical characteristics and Functional properties of various commercial chitin and chitosan products. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Vol. 46, pp: 3839-3843. 
  18. Divya, K.; Rebello, S. and Jisha, M.S., 2014.  A Simple and Effective Method for Extraction of High Purity Chitosan from Shrimp Shell Waste. Institute of Research Engineers and Doctors. Proc.  Of the Intl. Conf. On Advances in Applied Science and Environmental Engineering- ASEE.
  19. Felicity, B.; Clifford, L.; Michael, A. andOghenekome, O., 2007. Extraction and evaluation of chitosan from exoskeleton as a seed fungicide and plant growth enhancer American-Eurasian. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences. Vol. 2, pp: 103-111.
  20. Hossain, M.S. and Iqbal, A., 2014. Preparation and characterization of chitosan from shrimp waste. Journal of Bangladesh Agricultural research. Vol. 12, pp: 153-160.
  21. Jiang, T.D., 2001. Chitosan; Chemical industry press: Beijing, China. Vol. 91, pp: 100-108.
  22. Kanauchi, O.; Deuchi, K.; Imasato, Y.; Shizukuishi, M. and Kobayashi, E., 1995. Mechanism for the inhibition of fat digestion by chitosan and for the synergistic effect of ascorbate.  Biosci Biotechnol Biochem. Vol. 59, No. 5, pp: 786-790.
  23. Kamala, K.; Sivaperumal, P. and Rajaram, R., 2013. Extraction and Characterization of Water Soluble Chitosan from Parapeneopsis Stylifera Shrimp Shell Waste and Its Antibacterial Activity. International Journal of Scientific and Research Publications. Vol. 3, No. 4, pp: 1-8.
  24. Kaya, M.; Baran, T. and Karaarslan., 2015. A new method for fast chitin extraction from shells of crab, crayfish and shrimp. Natural Product Research: Formerly Nat. Prod. Lett. pp: 1-4.
  25. Khor, E., 2001. Chitin: fulfilling a biomaterials promise. Amsterdam: Elsevier Science. 10 p.
  26. Kumari, S.; Rath, P. and Kumar, A.S.H., 2016. Chitosan from shrimp shell (Crangon crangon) and fish scales (Labeorohita): Extraction and characterization. African. Journal of Biotechnology. Vol. 15, pp: 1258-1268.
  27. Kurita, K., 2006. Chitin and chitosan: Functional biopolymers from marine crustaceans. Marine Biotechnology. Vol. 8, pp: 203-226.
  28. Lertsutthiwong, P.; How, N.C.; Chandrkrachang, S.F. and Stevens, W., 2002. Effect of Chemical Treatment on the Characteristics of Shrimp Chitosan. Journal of Metals, Materials and Minerals. Vol. 12, No. 1, pp: 11-18.
  29. Limpanavech, P.; Chaiyasuta, S.; Vongpromek, R.; Pichyangkura, R.; Khunwasi, Ch.; Chadchawan, S.; Lotrakul, P.; Bunjongrat, R.; Chaidee, A. and Bangyeekhun, T., 2008. Chitosan effects on floral production, gene expression and anatomical changes in the Dendrobium orchid.  Scientia Horticulturae. Vol. 116, pp: 65-72.
  30. Mahdy Samar, M.; El-Kalyoubi, M.H.; Khalaf, M.M. and Abd El-Razik, M.M., 2013. Physicochemical, functional, antioxidant and antibacterial properties of chitosan extracted from shrimp wastes by microwave technique. Annals of Agricultural and Science. Vol. 58, pp: 33-41.
  31. Mirzadeh, H.; Yaghoubi, N.; Amanpour, S.; Ahmadi, H.; Mohagheghi, M.A. and Hormozi, F., 2002. Preparation of chitosan derrived from shrimp’s shell Persian Gulf as Blood Hemostasis Agent. Iranian Polymer Journal. Vol. 11, pp: 63-68.
  32. Muslim, T.; Rahman, M.H.; Begum, H.A. and Rahman, M.A., 2013. Chitosan and carboxymethyl chitosan from fish scales of Labeo rohita. Dhaka University Journal and Science. Vol. 61, pp: 145-148.
  33. No, H.K.; Cho, Y.I.; Kim, H.R. and Meyers, S.P., 2000. Effective deacetylation of chitin under conditions of 15 psi/121oC. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Vol. 48, pp: 2625-2627.
  34. No, H.K.; Lee, S.H.; Park, N.Y. and Meyers, S.P., 2003. Comparison of physichemical, binding, and antibacterial properties of chitosans prepared without and with deproteinization process. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Vol. 51, pp: 7659-7663.
  35. Pariser, E.R. and Lombordi, D.P., 1988. A guide to the research literature chitin, Source book. Plenum Press. New York, U.S.A. 560 p.
  36. Revathi, M.; Saravanan, R. and Shanmugam, A., 2012. Production and characterization of chitinase from Vibrio species, a head waste of shrimp Metapenaeus dobsonii (Miers, 1878) and chitin of Sepiella inermisOrbign, 1848. Advances in Bioscience and Biotechnology. Vol. 3, pp: 392-397.
  37. Roberts, G.A.F., 1992. Chitin Chemistry. Macmillan. London.
  38. Rout, S.K., 2001. Physicochemical, functional, and spectroscopic analysis of crawfish chitin and chitosan as affected by process modification.  Louisiana State University: Baton Rouge, LA, USA.
  39. Shahidi, F. and Synowiecki, J., 1991. Isolation and characterization of nutrient and value-added products from snow crab (Chionoecetes opilio) and shrimp (Pandalus borealis) processing discards. Journal of Agricultural and Food Chemistry. Vol. 39, pp: 1527-1532.
  40. Synowiecki, J. and Al-Khateeb, N.A., 2003. Production, properties,and some new applications of chitin and its derivatives. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. Vol. 43, pp: 145-171.
  41. Tajik, H.; Moradi, M.; Razavi Rohani, S.M.; Erfani, A.M. and Shokouhi Sabet Jalali, F., 2008. Preparation of chitosan from brine shrimp (Artemia uremiana) cyst shells and effects of different chemical processing sequences on the physicochemical and functional properties of the product. Molecules. Vol. 10, pp: 1263-1274.
  42. Wang, X. and Xing, B., 2007. Importance of structural makeup of biopolymers for organic contaminant sorption. Environmental Science and Technology. Vol. 41, pp: 3559-3565.
  43. Webster, C.; Onokpise, O.; Abazinge, M.; Muchovej, J.; Johnson, E. and Louime, C., 2014. Turning waste in to usable products: A case study of extracting chitosan from blue crab. American Journal of Environmental Science. Vol. 10, pp: 357-362. 
  44. Yen, M.T.; Yang, T.J. and Mau, J.L., 2009. Physicochemical characterization of chitin and chitosan from crab shells. Carbohydrate Polymers. Vol. 75, pp: 15-21.