Хитин и хитозан из грибов

Шампиньоны (Agaricus bisporus) являются самым потребляемым грибом в мире. В процессе их производства и сбора накапливаются отходы, состоящие в основном из ножек и грибов неправильных размеров и формы. В зависимости от размера грибной фермы количество отходов составляет от 5 до 20% от объема производства. В результате в масштабах страны ежегодно образуется порядка 50 тысяч тонн отходов, не имеющих подходящего коммерческого использования. С этим связаны реальные экологические проблемы.

Как можно использовать эти отходы?

Agaricus bisporus богат хитиновыми биополимерами (или гликозаминогликанами), состоящими в основном из содержащихся в клеточных стенках хитина и хитозана. Эти соединения могут быть использованы для очистки воды, как биопестициды, антимикробные агенты и защитные покрытия [1].

В настоящее время коммерческий хитин и его деацетилированное производное хитозан получают из отходов в результате переработки панцирей креветок и крабов. Хитин также добывают из скелетов кальмаров и кутикул насекомых. Однако, традиционное промышленное производство хитина из панцирей ракообразных требует использования агрессивных растворителей и высокотемпературной обработки, а также имеет сезонные и географические ограничения. Помимо этого животный хитин содержит аллергенный белок тропомиозин.

Грибная биотехнология производства хитина и хитозана характеризуется важными преимуществами в сравнении с классическими схемами. Хитиновый материал из грибов можно производить в контролируемой среде круглый год, а процесс экстракции проще и требует менее агрессивных растворителей.

Хитозан является одним из структурных биополимеров клеточных стенок грибов. Его содержание зависит в первую очередь от таксономии грибов. Например, у зигомицетов клеточная стенка состоит из хитозан-глюканового комплекса, а у гомобазидиомицетов, эуаскомицетов и дейтериомицетов – из хитин-глюкана. Хитозан в промышленных масштабах производят путем деацетилирования хитина, выделенного из панцирей ракообразных. При этом технология предусматривает использование сильной щелочи, высоких температур и длительного времени обработки.

Перспективы применения хитина и хитозана из грибов

Первое сообщение о получении хитозана из мицелия Mucor rouxii появилось в 1979 г [2]. С тех пор были разработаны различные способы использования биомассы грибов для этих целей. Мицелий различных грибов, включая Absidia coerulea, Absidia glauca, Aspergillus niger, Colletotricum lindemuthianum, Gangronella butleri, M. rouxii, Phycomyces blakesleeanus, Pleurotus sajo-caju, Rhyzopus oryzae, Lentinus edodes и Trichoderma reesei, были предложены в качестве альтернативного источника хитозана. Однако из-за различий в процедурах экстракции, о которых сообщается в литературе, достоверно сравнить различные виды грибов как потенциальные источники хитина/хитозана пока невозможно.

Грибные хитин и хитозан потенциально отличаются от выделенных из ракообразных по молекулярной массе, степени ацетилирования и распределению заряженных функциональных групп. Эти различия могут изменять их функциональные свойства и биоактивность. Показано, что содержание хитина в ножках A. bisporus достигает 19% (на сухой вес) во время послеуборочного хранения. С учетом состава и количества грибных отходов, ежегодно накапливаемых производителями, существует возможность производства из этого источника порядка 1000 тонн в год сырого грибного хитина для условий США. Сырой хитин из A. bisporus состоит из хитин-глюканового комплекса, который потенциально может быть использован в качестве биопестицида, регулятора роста растений и ценной кормовой добавки [1].

Автор: Михаил Владимирович Вишневский.

Источники:

1. Wu,T., Zivanovic S., Draughon A. et al. Chitin and ChitosansValue-Added Products from Mushroom Waste. Journal od. Agriculturtal and Food Chemistry, 2004, v. 52, pp. 7905-7910.
2. White S. A., Farina P. R., Fulton I. Production and isolation of chitosan from Mucor rouxii. Applied and . Enironmental Microbiology, 1979, v. 38 (2), pp. 323-328.