Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore) разработали экологически чистый способ создания хитина с использованием двух видов пищевых отходов - панцирей креветок и выброшенных фруктов - и их ферментации.
Хитин широко используется в пищевой промышленности, например, в качестве пищевых загустителей и стабилизаторов, а также в качестве антимикробной упаковки для пищевых продуктов.
Метод NTU является более устойчивым, чем современные подходы, которые химически извлекают хитин из морских отходов, что является дорогостоящим, потребляет большое количество энергии и приводит к химическим побочным продуктам, которые могут сбрасываться в промышленные сточные воды.
Ежегодно в мире образуется от шести до восьми миллионов тонн ракообразных отходов, при этом от 45 до 60 процентов панцирей креветок выбрасываются как побочные продукты переработки.
Профессор Уильям Чен, директор программы пищевых наук и технологий в NTU, который руководил исследованием, сказал: «Огромное количество отходов креветок вызвало промышленный интерес, поскольку они являются богатым источником хитина. проблема в методе добычи, который является неустойчивым и вредным для окружающей среды.
«В нашем новом методе используются отходы ракообразных и выброшенные отходы фруктов, а для извлечения хитина используются естественные процессы ферментации. Проф. Чен.
Выводы группы были опубликованы в рецензируемом журнале AMB Express в январе 2020 года.
Команда NTU протестировала десять источников обычных фруктовых отходов, таких как выжимки белого и красного винограда, кожура манго и яблок, а также сердцевины ананасов, в различных экспериментах по ферментации. Они обнаружили, что фруктовые отходы содержат достаточно сахара, чтобы запустить процесс ферментации, который расщепляет панцири креветок до хитина.
Они использовали метод «рентгеновской дифракции» для определения атомной и молекулярной структуры хитина, созданного с использованием нового метода, и уровень его чистоты был измерен с использованием «индекса кристалличности». Образцы сырого хитина, экстрагированные из панцирей креветок, ферментированных с использованием фруктовых отходов, дали индекс кристалличности 98,16% по сравнению с коммерческими образцами хитина с индексом 87,56%. В процессе ферментации с использованием содержания сахара из фруктовых отходов производился хитин более высокого качества, чем коммерческий.
Профессор Чен сказал: «Наше исследование привело не только к получению хитина более высокого качества, но и к более устойчивому и безвредному для окружающей среды процессу. Хотя различные виды фруктовых отходов дали хорошие результаты, сахар из выжимок красного винограда имеет наилучшую производительность. Это также экономически эффективный метод для промышленных масштабов, который может представлять потенциальный интерес для виноделен, стремящихся сократить и переработать свои отходы."
"Это исследование также перекликается с исследовательской направленностью NTU, направленной на разработку устойчивых инноваций, которые приносят пользу обществу и промышленности и создают более экологичное будущее".
Г-н Лу Юэн Мэн, управляющий директор Integrated Aqua Singapore Pte. Ltd., не участвовавшая в исследовании, сказала: «Последние инновации, разработанные профессором Уильямом Ченом из программы пищевых наук и технологий в NTU, являются прекрасным примером того, как опыт высшего учебного заведения может быть применен к повысить эффективность работы пищевой промышленности при одновременном сокращении отходов пищевой промышленности. Благодаря простому процессу ферментации ценные хитин и хитозан, извлеченные из панцирей креветок, являются экологически чистыми, и продукты могут быть повторно использованы в пищевой промышленности."
Оставив хитин для прохождения дальнейших стадий ферментации, исследовательская группа NTU также обнаружила, что они могут далее ферментировать его в хитозан, который можно использовать в качестве усилителя роста в удобрениях для растений или в качестве контролируемой системы доставки лекарств в фармацевтических препаратах..
В настоящее время команда NTU изучает способы использования хитозана для улучшения результатов предыдущих исследований, таких как упаковка для пищевых продуктов, созданная с использованием остатков сои или окары. Это потенциально может привести к созданию более прочной целлюлозной пленки с антимикробными и антибактериальными свойствами.
Профессор Чен также работает с несколькими компаниями, чтобы стимулировать внедрение более экологичных промышленных методов производства хитина и хитозана.