Хитин входит в состав растений. Что такое хитин. Строение хитиновой оболочки

Дары моря хитин и хитозан обратили на себя внимание ученых почти 200 лет назад. Хитин был открыт в 1811 г., а хитозан в 1859 г. Но более интенсивное освоение его начато позже, о чём свидетельствуют материалы международных конференций по хитозану, проводимых с 1977 года. После 1985 года резко возросло количество сообщений по применению этого замечательного продукта. В настоящее время интерес к хитозану лавинообразно нарастает с каждым годом – в этой области теперь работают и крупнейшие мировые концерны, ранее не связанные ни с природными соединениями, ни даже вообще с химией.

Что такое хитин?

Хитин(C8H13NO5)n (фр. chitine, от др.-греч.: хитон - одежда, кожа, оболочка) высокомолекулярный линейный полисахарид, который в комплексе с белками, меланинами и минеральными веществами образует твердый наружный покров и внутренние опорные структуры насекомых, ракообразных, а также входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. Т.е., хитин природное вещество, созданное для защиты живых организмов от вредного воздействия.

Хитин является вторым веществом по распространенности в природе после целлюлозы, а их химическая структура и очень близка.

На сегодняшний день хитин получают в основном из панцирей ракообразных. В России главным источником хитина является камчатский краб, краб стригун и углохвостая креветка, обитающая в Баренцевом море. Основное производное хитина - хитозан.

Что такое хитозан?

Хитозан – это биоактивный катионный полисахарид, мономером которого является N-ацетил-1,4-b-D-глюкопиранозамин, его получают только из хитина, путем жесткой обработки щелочными растворами.

Хитозан обладает антибактериальными, противогрибковыми, антиоксидантными, противодиабетическими, противовоспалительными и противораковыми свойствами, а также он способен снижать уровень холестерина в крови. Ему свойственны такие характеристики как биосовместимость, нетоксичность, низкая аллергенность и биоразлагаемость.

Широкое применение хитозан нашел в следующих сферах человека

• Медицина
• Сельское хозяйство
• Текстильная промышленность
• Пищевая и молочная промышленность
• Водоподготовка

Молекула хитозана представляет собой длинную цепочку, состоящую из множества гексозных (мономерных) колец, доходящих до десятков миллионов, поэтому данный биополимер не растворяется в воде и не всасывается в кишечнике, а действует как мощный сорбент. Благодаря своим сильным сорбционным свойствам хитозан похож на большой товарный поезд, который выводит из кишечника не только вредные, но и полезные вещества, подвергая организм тотальной чистке. В ряде случаев такая «чистка» имеет смысл, но зачастую причиняет организму человека значительный вред. Таким образом, хитозан – это сорбент, который нерастворим в воде и не участвует в обменных процессах организма в полном объеме.

Что такое олигосахариды хитозана и чем они отличаются от хитозана?

Чтобы активно участвовать в обменных процессах организма, необходимы водорастворимые формы хитозана, которые при внутреннем употреблении легко будут проникать через стенки кишечника в кровеносную систему и активно участвовать в профилактике нарушений обмена веществ. Для получения водорастворимых форм хитозана необходимо разорвать длинную (полимерную, с количеством звеньев n=∞) цепочку хитозана на короткие – олигомеры (малые, n< 20) путем воздействия на них натуральных ферментов. В результате образуются низкомолекулярные водорастворимые формы хитозана – олигосахариды хитозана .

Олигосахариды хитозана близки по своей структуре к олигосахаридам женского грудного молока. Являясь полностью натуральным продуктом, по своим свойствам олигосахариды хитозана биосовместимы с тканями человеческого организма (соединительной, хрящевой), беспрепятственно проникают через стенку кишечника при внутреннем употреблении или через кожу в случае наружного применения.

Олигосахариды хитозана , обладая хелатными (захватывающими) свойствами являются мощным транспортным средством, способным доставлять в кровоток организма витамины, аминокислоты, лекарственные средства, макро- и микроэлементы, и другие различные необходимые вещества. С помощью олигосахаридов хитозана могут быть доставлены в организм самые трудноусвояемые полезные вещества даже на клеточном уровне.

Японские специалисты считают, что уже через два три десятилетия промышленная цивилизация будет немыслима без хитозана точно также, как без алюминия, полиэтилена или персонального компьютера, а доходность и товарооборот этой отрасли в самое ближайшее время станет выше, чем в целлюлозно-бумажной.

Грибы – настоящий супер-продукт. В них есть витамины группы В, калий, медь, цинк, селен, а также множество других питательных компонентов. Но что особенно интересно в составе грибов, так это их уникальная текстура, не имеющая аналогов среди других представителей природы. И за «мясистую» структуру грибов отвечает вещество хитин. Да-да, тот самый хитин, известный из уроков биологии, который содержится в панцирях ракообразных и насекомых. Именно благодаря уникальной химической структуре грибы были выделены в отдельное царство. Но какая роль отведена природой хитину, кроме как создавать панцири и придавать уникальность грибам?

Что такое хитин

Хитин является вторым наиболее распространенным биополимером на планете.

По некоторым оценкам, в природе ежегодно производится ровно столько этого вещества, сколько и целлюлозы. Оно, с химической точки зрения, представляет собой азотсодержащий полисахарид с неразветвленной цепью. В естественных условиях является частью сложных органических и неорганических соединений.

Хитин в качестве натурального биополимера содержится в основном в экзоскелете (внешняя часть скелета) креветок, крабов, омаров, раков. Также есть в грибах, дрожжах, некоторых бактериях и крыльях бабочек. В человеческом организме необходим для формирования волос и ногтей, а у птиц – оперения. Чистый хитин более хрупкий, чем в сочетании с другими веществами. Экзоскелеты насекомых – это комбинация хитина и белков. Раковины ракообразных, как правило, состоят из хитина и карбоната кальция.

Хитин имеет много коммерческих аналогов, в том числе пищевых и фармацевтических продуктов. Они обычно используются как загустители пищи и стабилизаторы, также помогают создавать съедобную пленку на продуктах.

В пищевых продуктах хитин представленный в модифицированной и более биодоступной форме хитозана. Хитозан – это производное хитина, образуется в результате воздействия на вещество температурой и щелочью. Как говорят ученые, это вещество по своему составу напоминает ткани человеческого организма. В промышленных целях его получат из панцирей ракообразных.

История открытия

Открытие хитина приходится на 1811 год, когда профессор Генри Браконно впервые обнаружил его в грибах. Ученый с особым интересом принялся изучать неизвестное вещество, которое не поддавалось влиянию серной кислоты. Затем (в 1823 году) это вещество обнаружили в крыльях майских жуков и назвали его «хитин», что по-гречески значит «одежда, оболочка». Этот материал структурно напоминал целлюлозу, но был значительно сильнее. Впервые структуру хитина определил швейцарский химик Альберт Хофманн. А в 1859 году ученый мир узнал и о хитозане. После того, как химики «очистили» от кальция и протеинов хитин. Это вещество, как оказалось, благотворно сказывается практически на всех органах и системах человеческого тела.

На протяжении последующего столетия интерес к хитину немного угас, и только в 1930-х годах вырос с новой силой. А в 1970-х годах началось производство вещества из панцирей моллюсков.

Хитин в природе

Как уже было отмечено, хитин – это основной компонент экзоскелета (внешней части скелета) многих членистоногих, таких как насекомые, пауки, ракообразные. Экзоскелеты из этого прочного и твердого вещества защищают чувствительные и мягкие ткани животных, лишенных внутренних скелетов.

Хитин по своей структуре напоминает целлюлозу. И функции у этих двух веществ также похожи. Так как целлюлоза придает прочность растениям, хитин укрепляет ткани животных. Однако эту функцию он выполняет не самостоятельно. Ему на помощь приходят белки, в том числе эластичный резилин. От концентрации тех или иных белков зависит прочность экзоскелета: будет ли он жестким, как панцирь жука, или мягким и гибким, как суставы у крабов. Также хитин может комбинироваться с небелковыми веществами, такими как карбонат кальция. В таком случае образовываются раковины ракообразных.

Животные, которые носят «скелет» на внешней стороне, из-за жесткости брони являются относительно негибкими. Членистоногие могут сгибать конечности или сегменты своего тела только в суставах, где экзоскелет тоньше. Поэтому для них важно, чтобы экзоскелет соответствовал анатомии. Помимо роли жесткой оболочки-панциря, хитин предотвращает высыхание и обезвоживание тел насекомых и членистоногих.

Но животные растут, а значит, время от времени нуждаются в коррекции «размера» брони. Но поскольку хитиновая конструкция не может расти вместе с животными, они сбрасывают старую оболочку и начинают секретировать новый экзоскелет железами эпидермиса. И пока новая броня затвердевает (а на это понадобится немного времени), животные становятся чрезвычайно уязвимыми.

Меж тем, природа панцирями из хитина одарила только мелких животных, более крупных особей фауны подобная броня не защитила бы. Не подошла бы она и наземным беспозвоночным, поскольку со временем хитин толстеет и тяжелеет, а значит, животные не смогли бы двигаться под тяжестью этой защитной брони.

Биологическая роль в организме

Попадая в человеческий организм, хитин, который обладает способностью связывать пищевые липиды, уменьшает активность всасывания жиров в кишечнике. В результате в теле снижается уровень холестерина и триглицеридов. С другой стороны, хитозан способен влиять на метаболизм кальция и ускорять его выведение с мочой. Также это вещество может значительно снизить уровень витамина Е, но положительно повлиять на минеральный состав костной ткани.

В организме хитин-хитозан играет роль антибактериального вещества.

По этой причине он входит в состав некоторых средств для обработки ран. Меж тем, длительный прием хитина может нарушить здоровую микрофлору желудочно-кишечного тракта и активизировать рост патогенной микрофлоры.

Функции хитина и хитозана:

• компонент детского питания;
• полезная пищевая добавка;
• снижает холестерин;
• источник клетчатки;
• способствует размножению бифидобактерий;
• помогает при непереносимости лактозы;
• важен для снижения лишнего веса;
• противоязвенный компонент;
• необходим для прочности костей;
• благотворно влияет на здоровье глаз;
• избавляет от болезней десен;
• противоопухолевый агент;
• компонент косметических средств;
• составляющая многих медицинских средств;
• ароматизатор, консервант;
• применяется для производства текстиля, бумаги;
• средство для обработки семян;
• важен для очищения воды.

Для чего нужен

Существует рад научных доказательств, которые свидетельствуют о влиянии хитина на снижение концентрации холестерина. Особенно заметно это свойство в комбинации хитозана и хрома. Впервые этот эффект на примере крыс был доказан японскими учеными в 1980 году. Затем исследователи открыли, что снижение холестерина происходит благодаря способности хитина связывать клетки липидов, предотвращая их всасывание организмом. Затем норвежские ученые огласили результаты своего опыта: чтоб снизить уровень холестерола почти на 25 процентов, необходимо в течение 8 недель в добавку к диетам принимать хитозан.

Положительное влияние хитина ощущают также почки. Особенно важно это вещество для поддержания оптимального самочувствия у людей, проходящих процедуры гемодиализа.

Воздействие на кожу заключается в активизации способности к быстрому заживлению ран.

Пищевые добавки, содержащие хитозан, помогают поддерживать здоровый вес.

Воздействует на организм по принципу растворимой клетчатки. А значит, улучшает работу пищеварительных органов, ускоряет прохождение пищи кишечным трактом, улучшает моторику кишечника.

Улучшает структуру волос, ногтей и кожи.

Полезные свойства

Многочисленные исследования показали, что хитин и его производные не обладают токсичностью, а значит, могут смело применяться в пищевой и фармацевтической промышленности. Согласно некоторым данным, только в США и Японии БАДы на основе хитина принимает около 2 миллионов человек. И их число только растет. Кстати, японские врачи рекомендуют пациентам принимать хитин как средство против аллергии, высокого давления, артрита.

Помимо этого, известно, что хитин полностью разлагается под воздействием микроорганизмов, а поэтому является экологически чистым веществом.

Хитин и…

…пищеварение

Введение хитина в обычный рацион – это лучшее, что может сделать человек для своего здоровья. Так, по крайней мере, говорят некоторые исследователи. Ведь потребление этого вещества не только поможет скинуть лишний вес, но и снизит артериальное давление, предотвратит возникновение язв в пищеварительной системе, облегчит переваривание пищи.

Несколько исследований, проведенных в Японии и Европе, показали, что хитин и его производные способствуют росту полезных бактерий в кишечнике. Также в ученых есть основания предполагать, что хитин не просто улучшает работу толстой кишки (избавляя от синдрома раздраженного кишечника), но и предотвращает образование в тканях злокачественных опухолей и полипов.

Доказано, что это уникальное вещество защищает от гастрита, останавливает диареи, избавляет от запоров, выводит токсины.

…лактоза

Это может удивить, но результаты исследований убеждают в истинности данного предположения. Хитин облегчает непереносимость лактозы. Результаты опытов удивили даже ученых. Оказалось, на фоне хитина даже пища, на 70 процентов состоящая из лактозы, не вызывает симптомов несварения.

…лишний вес

Сегодня существует ряд доказательств того, что хитин является блокатором жира. Когда человек потребляет этот углевод, он связывается с липидами, которые попали в организм с пищей. А будучи нерастворимым (неперевариваемым) компонентом, этой же способностью автоматически наделяет связанный жир. В результате получается, что этот странный «дует» путешествует телом, не всасываясь в него. Экспериментально установлено, что для потери веса необходимо употреблять по 2,4 г хитозана в сутки.

…заживление ран

Хитин является одним из важнейших веществ для больных с ожоговыми ранами. Он имеет замечательную совместимость с живой тканью. Ученые заметили, что благодаря этому веществу раны затягиваются быстрее. Оказалось, что кислая смесь хитина ускоряет заживление травм после ожогов разной степени. Но изучение этой способности хитина продолжаются.

…минерализация

Этот полисахарид играет решающую роль в минерализации разных тканей. И главный пример этого – раковины моллюсков. Исследователи, изучив эту способность хитина, возлагают большие надежды на это вещество в качестве компонента для восстановления костной ткани.

«Саранчу на обед заказывали?»

В пищевую промышленность хитозан «ворвался» в 1990-х годах. Рекламируя новую пищевую добавку, производители повторяли, что она способствует снижению веса и холестерина, предотвращает остеопороз, гипертонию, язву желудка.

Но, понятно, употребление хитина в пищу не началось в конце прошлого века. Этой традиции, как минимум, несколько тысяч лет. Жители Ближнего Востока и Африки с незапамятных времен потребляют саранчу, как полезное и питательное блюдо. Упоминания о насекомых в роли пищи есть на страницах Старого Завета, в записях древнегреческого историка Геродота, в древнеримских анналах, в книгах исламистов и в сказаниях ацтеков.

У некоторых народностей Африки традиционным блюдом считалась сушеная саранча с молоком. На Востоке была традиция преподношения насекомых мужу в качестве наивысшего дара. В Судане лакомством считали термитов, а изюминкой званых ужинов у ацтеков были вареные муравьи.

По поводу подобных гастрономических вкусов ныне существуют разные мнения. Но во многих странах Востока и сейчас продают жареную саранчу, в Мексике готовят кузнечиков и клопов, филиппинцы наслаждаются разными блюдами из сверчков, а в Таиланде туристам охотно предложат специфические лакомства из личинок жуков, сверчков, гусениц и блюда из стрекоз.

Кузнечики альтернатива мясу?

К жукоедению в современном мире относятся по-разному. Одних бросает в жар только от мысли, что кто-то где-то щелкает вместо семечек тараканов. Другие решаются отведать гастрономической экзотики, путешествуя миром. А для третьих, кузнечики и вся хитиновая братия служат обычной пищей, которая остается в почете сотни лет.

Этот факт не мог не заинтересовать исследователей. Они принялись изучать, что полезного может получить человек, потребляя насекомых. Как и следовало ожидать, ученые определили, что вся эта «жужжащая экзотика» снабжает человека хитином, что, бесспорно, уже плюс.

Кроме того, в ходе изучений химического состава насекомых оказалось, что в некоторых содержится почти столько протеинов, как в говяжьем мясе. Например, 100 г кузнечиков содержат в себе 20,5 г белка, а это всего на 2 г меньше, чем в говядине. В навозных жуках – около 17 г протеинов, в термитах – 14, а в пчелиных телах есть примерно 13 г белков. И все бы ничего, но собрать 100 г насекомых, гораздо тяжелее, чем купить 100-граммовый кусок мяса.

Как бы там ни было, но в конце XIX века британец Винсент Хольт основал для гурманов некое новое течение и назвал его энтомофагией. Приверженцы этого движения вместо мясоедения или вегетарианства «исповедовали» питание насекомыми. Сторонники такой диеты считали свой рацион, богатый хитином, почти что лечебным. А блюда из своего меню – полезнее и чище, чем продукты из животных.

Как получить из пищи максимум хитина

Креветки принадлежат к списку продуктов с максимальным содержанием хитина. Но если желаете и вправду получить максимум вещества из этого продукта, тогда предпочтение следует отдать не королевским, а более мелким экземплярам. Их панцири легче разжевать, а хитин из них легче усваивается организмом. Если в качестве источника хитина брать рыбу, то готовить ее надо исключительно с чешуей. Ну и не стоит забывать о грибах, из которых можно приготовить десятки блюд. И что самое приятное – не придется жевать ничьи панцири или чешую.

Фармацевтический аналог

Жареные кузнечики, тараканы или навозные жуки, понятное дело, не уникальный источник хитина. Современный человек может легко возобновить в организме запасы вещества, избегая столь экзотической кухни. Не зря же исследователи на протяжении десятилетий учились выделять этот полезный компонент из природных источников.

В Советском Союзе, например, медпрепарат с хитином в составе появился еще во второй половине ХХ столетия. Правда, тогда эта разработка хранилась под грифом «Секретно». Советские ученые после серии экспериментов на мышах, собаках и обезьянах доказали эффективность хитина в лечении от радиации. Немногими годами позже опробовали действенность средства на людях.

Затем оказалось, что, кроме защиты от радиоизлучений, это вещество эффективно против аллергий, онкологических образований, дисфункции кишечника и гипертонии. В сегодняшнее время исследования продолжаются. А не так давно ученые смогли получить хитозан из пчел. Это событие послужило новым толчком в развитии науки хитинологии.

Нормы потребления

Безопасной дозой хитина считается суточная порция, не превышающая 3 г. В противном случае, вместо того, чтобы улучшить моторику возможно нарушение работоспособности желудочно-кишечного тракта.

Меж тем, более активное потребление этого полисахарида позволено людям с лишним весом и повышенным холестерином. Также стоит обратить внимание на максимально позволенные суточные нормы хитина при жировом перерождении печени, нарушенном метаболизме, сахарном диабете и аллергических состояниях. Кроме того, повышенную потребность в хитине ощущают люди с сахарным диабетом, частыми запорами, при интоксикациях, а также после пересадки участков кожи.

Наоборот, не желательно чрезмерно увлекаться грибами и ракообразными людям с дисбактериозом, метеоризмом, гастритом, панкреатитом, воспалениями в органах пищеварения.

Побочные эффекты

Исследования подтверждают, что хитин обладает крайне низким уровнем токсичности. Побочные эффекты возможны у людей с аллергией на моллюсков. Это проявляется, как правило, в форме запоров и метеоризма. Чрезмерное потребление хитозана усложняет работу пищеварительной системы, вплоть до полной блокировки.

Как распознать дефицит

Повышенный уровень холестерина служит одним из симптомов недостатка хитина. Нарушение работы почек также может свидетельствовать о недостатке вещества из панцирей моллюсков. И даже педикулез (вшивость), как говорят некоторые исследователи, появляется также тогда, когда организму не хватает хитина.

Среди других симптомов:

• физическая слабость;
• потеря аппетита;
• ожирение;
• нарушение сна;
• частые аллергии;
• расстройства кишечника;
• боли в суставах;
• избыток шлаков.

Чем полезны старые крабы

Растения служат для человека источником целлюлозы, которая является, если можно так сказать, натуральным аналогом пластика. Много лет тому назад ученые научились делать из этого материала многое, пластик и вискозу в том числе.

Но некоторые животные также могут продуцировать натуральный «пластик». И в мире фауны это хитин. На протяжении многих лет крабовое мясо использовали в пищевой промышленности, а оболочки этих ракообразных выбрасывали. Ежегодно по несколько тысяч тонн. А все потому, что ученые никак не могли выяснить, как извлечь из этих панцирей хитин. И только в 1975 году химики смогли впервые выделить из брони необходимое вещество и переработать его в желаемую форму. Так появилась хирургическая нить, которая не вызывает аллергий, способствует быстрому заживлению ран, а затем растворяется в организме. Это открытие послужило невероятным толчком в развитии медицины. Трудно поверить, но все это благодаря панцирям краба, которые еще совсем недавно выбрасывались как мусор.

Сферы использования хитина

Человек нашел много способов использования хитина в свое благо. Так в медицине прочный хитин применяют для создания хирургических нитей. Из-за своей способности быстро поглощать воду, он стал частью тампонов и губок. Хитин обладает сильными антибактериальными, антивирусными и противогрибковыми свойствами. По этой причине он часто служит дополнительным компонентом медицинских бинтов, перевязочного материала.

В пищеварительной промышленности хитин входит в состав многих продуктов как компонент-загуститель. Помимо этого, вещество применяют при очистке воды от жиров, солей тяжелых металлов, токсинов, в качестве компонента кормов для домашних животных. Также входит в состав многих косметических средств и даже служит компонентом для изготовлений нательного белья. Хитин используют в биомедицине, микробиологии, сельском хозяйстве. Пчеловоды для борьбы с клещами применяют апизан – средство, созданное на основе низкомолекулярного хитозана.

Хитин в косметологии

В последнее время среди ассортимента косметических товаров завоевывают популярность препараты на основе хитина. Современные шампуни, бальзамы и средства для укладки волос, зубные пасты, кремы и гели довольно часто содержат в себе этот полезный полисахарид. Экстракт, полученный из раковин ракообразных, возвращает коже эластичность, укрепляет ногти, покрывает защитной пленкой волосы. Если говорить о волосах, то благодаря хитиновому «покрытию» они легче расчесываются, приобретают здоровый блеск, не электризуются, выглядят более объемно. И при всем этом они сохраняют способность дышать.

Антивозрастная косметика нового поколения имеет в своем составе производное хитина – хитозан. Он разглаживает морщины, освежает цвет кожи, улучшает кровоснабжение. Это же вещество вводят в состав препаратов против ожирения, поскольку способствует выведению лишней жидкости и токсинов из тканей организма.

Хитиновые рецепты

Народные врачеватели также никогда не игнорировали хитин. В частности, пчелы и продукты их жизнедеятельности всегда ценились на Руси. Но сейчас – о пчелах, в качестве источника полезного хитина. В основе приготовления многих лечебных средств лежит пчелиный подмор (погибшие насекомые). Они как раз и служат источником хитина. Чаще всего из пчелиного подмора готовят водные и спиртовые настойки. Эти средства в народной медицине применяли для быстрого заживления ран, предотвращения образования рубцов, а также как кровеостанавливающее, обезболивающее и общеукрепляющее средство.

Спиртовая настойка для укрепления организма

Ингредиенты:

• пчелиный подмор – 1 столовая ложка;
• спирт 40-процентный.

Как приготовить

Пчелиный подмор измельчить (можно использовать кофемолку) и залить спиртом. Смесь настаивать 21 день в притемненном месте. На протяжении этого времени регулярно (минимум раз в сутки) взбалтывать смесь. Хранить в плотно закрытой таре в темном месте.

Средство принимают для укрепления иммунитета и очищения организма.

Водный настой для похудения

Ингредиенты:

• пчелиный подмор – 2 столовые ложки;
• кипяток – 500 мл.

Как приготовить

Подмор залить кипящей водой, довести до кипения и на медленном огне протомить 2 часа. Процедить, охладить. Принимать трижды в день по 1 столовой ложке перед едой (за полчаса).

Средство регулирует гормональный баланс, ускоряет сжигание жиров, способствует похудению.

Порошок против туберкулеза (из медведки)

За два дня до приготовления рецепта медведку садят «на голодный паек». Этот прием позволяет очистить пищеварительный тракт насекомого. Затем дезинфицируют с помощью спирта. И только после этого приступают к сушке. Лучше всего сушить в духовке при небольшой температуре. Сухих насекомых измельчить в кофемолке. Принимать, вымешав с медом, 2-3 раза в сутки. Разовая дозировка – 1 чайная ложка.

Хитин на протяжении длительного времени оставался для исследователей неразгаданным веществом. Но с каждым годом ученые узнают все больше об этом уникальном полисахариде. И чем больше открытий делают, тем больше восхищаются свойствами хитина. А не так давно в ученых кругах заговорили и потенциальной возможности создания из хитина неограниченного количества продуктов. Насколько реальны эти идеи, еще предстоит узнать.

Тип «Членистоногие» включает в себя классы Ракообразных, Паукообразных и Насекомых. Одним из общих признаков Членистоногих является хитиновый покров всего тела. Такая оболочка надёжно защищает внутренние органы и является основой опорно двигательной системы этих животных: узнать подробнее о составе и функциях хитинового покрова Членистоногих поможет данная статья.

Что такое хитин?

В переводе с греческого языка хитин (хитон) – одежда, оболочка, кожа. Природный азотосодержащий полисахарид хитин - это полимер, в основу которого входит N-ацетил глюкозамин. По своей структуре он похож на целлюлозу. Его физические свойства:

• твёрдый;
• бесцветный или полупрозрачный;
• жёсткий на ощупь;
• нерастворимый в воде.

Рис. 1. Структура хитина

В природе хитин редко встречается в чистом виде, так как представлен в комплексе с другими полисахаридами. Такие соединения ассоциируют с белками.

Хитин впервые был выделен из внешней оболочки тарантула. Название возникло в 1823 году, когда французский учёный А. Одье исследовал покров насекомых.

Хитин входит в состав клеточных стенок грибов и бактерий. Он является наружным скелетом Членистоногих и других беспозвоночных животных. Именно благодаря ему тело снаружи защищено от механического, химического и другого воздействия окружающей среды.

Данное соединение образуется в теле Кишечнополостных животных, а также разнообразных червях.

Ежегодно на планете в живых организмах образуется и распадается около 10 млрд. тонн хитина.

Из хитина в промышленных условиях получают хитозан. Для этого используют панцири Ракообразных (раков, крабов, криля). Применяют его как добавку в кормах животных, для изготовления продуктов питания, косметики, в медицинских целях и сельском хозяйстве.

Функции хитинового покрова

Экзоскелет Членистоногих выполняет функции:

• наружного панциря, за которым скрываются внутренние органы;
• выступает в роли скелета, к которому изнутри крепятся сократительные структуры мышечной системы;
• придаёт телу форму;
• не допускает излишнюю потерю влаги из организма животных.

Будучи достаточно плотным соединением, хитиновая оболочка не даёт возможности расти животному. Также толщина покрова неодинакова по всему телу. Например, в спинной части слой твёрже, чем у основания конечностей. Поэтому время от времени Членистоногим приходится менять свой покров. Процесс замены внешней оболочки называется линькой. В этот период, пока новая хитиновая оболочка твердеет, животное быстро растёт, но становится достаточно уязвимым.

Строение хитиновой оболочки

Если рассматривать строение оболочки под микроскопом, то можно обнаружить два слоя клеток:

• экзокутикулу;
• эндокутикулу.

Рис. 2. Хитиновая оболочка

У Ракообразных тело покрыто хитином, пропитанным солями кальция. Такое соединение формирует достаточно прочную оболочку, напоминающую броню.

У Насекомых оболочка пропитана белками.

У наземных представителей типа Членистоногих поверх хитинового покрова имеется восковидное вещество, которое предотвращает потерю влаги.

Рис. 3. Хитин под микроскопом

Что мы узнали?

В вышеизложенном тексте мы узнали, что Членистоногие имеют хитиновый покров. Это особое природное соединение, которое имеет плотную структуру и выступает в качестве опорно двигательной системы данного типа животных. Хитин является природным полисахаридом, напоминающим целлюлозу у растений. В его функции входит защита от повреждений и испарения излишней влаги.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5 . Всего получено оценок: 75.

Хитин - что такое? Это химическое соединение, принадлежащее к полисахаридам, которое содержит азот. Его полное химическое наименование: поли-N-ацетил-D-глюкозо-2-амин. Но так произносить долго и громоздко, поэтому ученые придумали простое и интересное слово - хитин, означающее «оболочка» или «одежда» на греческом.

Определение

Все знают, что в панцирях ракообразных и насекомых есть хитин. Почему этот биополимер такой популярный? В природе каждый год производится огромное количество целлюлозы, которая входит в состав практически всех растений и, как ни странно, хитина. Помимо морских животных и жуков с мотыльками, это вещество содержится в клетках грибов и бактерий. Хитин обеспечивает рост волос и ногтей у человека.

Хитин - что такое? Довольно хрупкое вещество, поэтому в природе он встречается в виде соединений с белками и другими химическими элементами. У этого полимера существует много аналогов в пищевой и фармацевтической промышленности. Его используют в качестве стабилизаторов и загустителей. В продуктах хитин принимает вид хитозана - вещества, которое образуется под действием высокой температуры и щелочи.

История открытия

Как же в поле зрения человека попал этот полимер? Хитин - что такое? Люди узнали о нем в 1811 году благодаря работам профессора Генри Браконно. Он первым решился на химическое исследование грибов. Его заинтриговало вещество, которое не поддавалось довольно агрессивному воздействию сильных кислот.

Двенадцать лет спустя, в 1823 году, аналогичное вещество было обнаружено в панцирях майских жуков. Именно в этот момент полимер получил свое название. По структуре материал был похож на целлюлозу, но гораздо прочнее. Пространственную структуру хитина удалось отрыть химику Альберту Хофманну. Через тридцать пять лет ученое сообщество узнало и о хитозане.

Больше чем на полвека разговоры об этом веществе прекратились. Казалось, что все уже выяснено, изучать по данному вопросу больше нечего, но в тридцатых годах прошлого века интерес к хинину снова возник. Это было связано с развитием косметической отрасли. Спустя сорок лет наука придумала способ изготавливать этот уникальный материал в промышленных масштабах.

В природе

В естественной среде практически на каждом шагу встречается хитин. Что такое ценное вещество делает под ногами? Панцирь насекомого или членистоногого, клеточка гриба и лишайника, крылья бабочек и мотыльков содержат хитин. Хитин входит в состав клеточной стенки грибов. Он держит их специфическую форму, делает мягкими и упругими.

Благодаря известной прочности этого материала маленькие создания могут свободно существовать, ведь их мягкие тела не имеют скелета, в отличие от рыб и позвоночных животных. Хитин защищает насекомых и членистоногих от обезвоживания и высыхания.

Для большей прочности хитин соединяется с белками, например резилином. От его концентрации зависят физические свойства материала: твердость, подвижность, гибкость и другие. В комбинации с кальцием хитин образует раковину моллюсков.

Если животное вырастает из своей «брони», то наблюдается процесс смены панциря. На какое-то время насекомое становится беззащитным перед внешними факторами. Благо, свежий хитин быстро твердеет под воздействием воздуха и тепла.

Биологическая роль

Хитин входит в состав клеток животных и растений, которые человек употребляет в пищу. Попадая в организм, это вещество связывает жиры и таким образом снижает уровень холестерина в крови. Кроме того, он влияет на обмен кальция и ускоряет его выведение, снижает уровень жирорастворимых витаминов, особенно Е.

Известно, что хитин проявляет и антибактериальные свойства, поэтому его используют в антисептических препаратах. Данное вещество добавляют в детское питание для новорожденных, которые не переносят лактозу.

Хитин можно использовать для профилактики язвенной болезни, предотвращения появлений опухолей и остеопороза.

К сожалению, есть и отрицательные стороны. Длительный прием хитина подавляет размножение нормальной микрофлоры кишечника и стимулирует активность условно-патогенных бактерий, вызывая дисбактериоз.

Полезные свойства

Хитин в грибах - настоящий подарок природы человеку. Употребление продуктов, содержащих данное вещество, помогает поддержать здоровье. Благодаря своему действию на холестерин и другие липидные фракции, хитин помогает снизить вес и давление, предупреждает развитие язвы желудка и улучшает процесс пищеварения. Есть исследования, в которых говорится, что хитин не просто нормализует работу толстого кишечника, но и оказывает превентивное воздействие на клетки, предотвращая рост опухолей и полипов.

Еще одна полезная функция биополимера - облегчение переваривания лактозы. Доказано, что даже у людей с аллергией на молочные продукты, добавление хитина дает потрясающие результаты.

Существует гипотеза, что хитин, в том или ином виде, связывает молекулы жира и не дает им взаимодействовать с клетками организма. Все употребленные в пищу липиды транзитом проходят сквозь кишечную трубку, не оставляя последствий. Известно, что употребление 2,5 г хитина в день помогает сбросить вес.

Фармацевтический аналог

Хитин в клетке организма насекомых или грибов является отличным косметическим и лечебным средством, но ударяться в экзотическую кулинарию, жевать чьи-то панцири или чешую ради похудения не очень удобно. Поэтому фармацевтическая промышленность активно старается наладить доступное производство искусственно синтезированного хитина.

В прошлом веке в СССР велись разработки подобного лекарства, но исследования проводились в закрытых государственных лабораториях и на суд широкой общественности не выставлялись. Ученые доказали, что хитин отлично справляется с лучевой болезнью. Были проведены опыты на животных, а спустя какое-то время и на людях.

Следом за радиацией хитину покорилась аллергия, онкология и гипертония. Исследования все еще продолжаются, так как «золотая середина» между стоимостью производства и качеством получаемого продукта пока не найдена. Последние открытия в этой области сообщают, что найден способ получения хитозана из пчел. Это дало новый виток развития косметологии и медицины.

Нормы и побочные эффекты

Может быть, начать ложками есть хитин? Состав панцирей креветок и чешуи рыб имеет не только этот компонент, поэтому чрезмерная увлеченность морепродуктами не приведет ни к чему хорошему. Ярые поклонники морепродуктов забывают о гельминтозе и отравлении токсинами.

Безопасное количество хитина в день не должно превышать 3 г. Люди с лишним весом могут себе позволить слегка превысить указанную дозировку.

Хронические заболевания печени, нарушения метаболизма, сахарный диабет и аллергия упешно лечатся хитином, поэтому, если вам поставлен один из этих диагнозов, стоит пересмотреть свое отношение к этому веществу, так как оно может помочь поддержать здоровье.

Сферы использования

Хитин - понятие довольно популярное. Человек научился любое вещество использовать для своего блага. Медицина решила использовать его как основу для хирургического материала и бинтов, как антисептик, как индуктор эпителизации (заживление ран) и средство для борьбы с грибковыми заболеваниями. Губки и тампоны из хитина отлично поглощают воду и не деформируются.

Пищеварительная промышленность использует его в качестве натурального загустителя. Очистка воды не обходится без хитина, так как он связывает жиры, соли тяжелых металлов и токсины. Элитный корм для животных также содержит данное вещество.

Косметическая отрасль рекламирует хитин как универсальное средство для поддержания молодости и стройности. Это и средства по уходу за волосами (шампуни, бальзамы, гели), и зубные пасты, и кремы для лица и тела. Антивозрастная косметика на основе хитозана чудесно преображает женщин - разглаживает морщины, улучшает цвет кожи, стимулирует кровообращение.

Кроме того, хитин используют при производстве тканей для нижнего белья.

Хитин – природный аминополисахарид. По распространенности в живой природе занимает второе место после целлюлозы. В организмах членистоногих (крабов, омаров, раков, криля и т.п.), насекомых (пчел, жуков и т.п.), клетках грибов и дрожжей, диатомовых водорослях хитин в комплексе с минеральными веществами, белками и меланинами образует внешний скелет и внутренние опорные структуры. Биосинтез хитина происходит в особых клеточных органеллах (хитосомах) с участием фермента хитинсинтетазы путем последовательного переноса остатковN -ацетил-D -глюкозамина из уридинфосфат-N -ацетил-D -глюкозамина на растущую полимерную цепь.

Получение

Наиболее доступным для промышленного освоения и масштабным источником получения хитина являются панцири промысловых ракообразных. Поскольку хитин не растворим в воде, то не поддается выделению из панциря напрямую. Для его получения необходимо последовательно отделить белковую и минеральную составляющие панциря, т.е. перевести их в растворимое состояние и удалить. Обобщенная схема получения хитина приведена на рис.1.

Рис.1. Этапы процесса получения хитина.

Существует несколько способов извлечения хитина из хитинсодержащего сырья: химический, биотехнологический, электрохимический.

Химический способ выделения хитина из панцирьсодержащего сырья заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и депигментации с помощью химических реагентов – кислот, щелочей, перекисей, поверхностно-активных веществ и т.д.

Достоинства химического способа получения хитина: высокая степень депротеинирования и деминерализации полисахарида; относительная доступность недорогих реагентов; сравнительно небольшое время получения готового продукта. Недостатки: экологическая опасность из-за использования концентрированных реагентов и образования больших объемов кислотно-щелочных, солевых и органических стоков; необходимость использования достаточно концентрированных растворов химических реагентов, вызывающих ухудшение качества целевых продуктов, что обусловлено процессами деструкции хитина, гидролиза и химической модификации белка и липидов; использование коррозионно-стойкого оборудования; большой расход воды на технологические нужды и многократные промывки.

Биотехнологический способ заключается в использовании ферментов для удаления остаточного белка и минеральных веществ. Используютсяферменты и ферментные препараты микробиологического и животного происхождения. Достоинства биотехнологических способов депротеинирования и деминерализации хитина: используются "щадящие" условия, что позволяет сохранить в наибольшей степени нативные свойства хитина и белка, получаемые при этом белковые продукты практически не содержат хлорида натрия, присутствие которого неизбежно в случае применения кислотно-щелочных растворов; использование ряда ферментных препаратов делает возможным совмещение нескольких операций, что упрощает процесс; уменьшение, по сравнению с кислотно-щелочным способом, агрессивности реакционной среды, что, в свою очередь, снижает затраты на оборудование и увеличивает срок его службы; возможность осуществления производства хитина в судовых условиях непосредственно вместе вылова сырья.

Однако биометоды не лишены существенных недостатков. Это невысокая степень депротеинирования хитина даже при применении нескольких последовательных обработок в свежеинокулированных ферментах, что связано с присутствием части белка в недоступной для протеолитических ферментов форме. Многостадийность и длительность обработки. Использование дорогостоящих ферментов или штаммов бактерий. Наконец, необходимость обеспечения стерильности производства.

Электрохимический способ является альтернативой химическому и биотехнологическому способам, и позволяет в одном технологическом процессе получать хитин достаточно высокой степени очистки и ценные в пищевом отношении белок и липиды.

Сущность технологии получения хитина заключается в проведении стадий депротеинирования, деминерализации и обесцвечивания панцирьсодержащего сырья в виде водно-солевой суспензии в электролизерах оригинальной конструкции под действием электромагнитного поля, направленного потока ионов и образующихся в результате электролиза воды Н + - и ОН - - ионов и ряда низкомолекулярных продуктов, обусловливающих кислую и щелочную реакцию среды и ее окислительно-восстановительный потенциал соответственно.

К преимуществам электрохимической технологии получения хитина относятся: возможность получения в одном технологическом цикле всех ценных компонентов сырья с максимальным выходом при сохранении их биологических и функциональных свойств за счет щадящих условий обработки; исключение необходимости использования кислот, щелочей и ферментов, и, соответственно, снижение экологических нагрузок на окружающую среду; сокращение расхода пресной воды на промывки; интенсификация процесса; повышение износостойкости оборудования из-за отсутствия агрессивных сред; возможность оперативного изменения производительности и технологической схемы процесса; возможность получения широкого спектра производных хитина.