Manufacture and properties[edit]Com

Manufacture and properties[edit]

Commercial chitosan is derived from the shells of shrimp and other sea crustaceans, including Pandalus borealis, pictured here.[1]
Chitosan is produced commercially by deacetylation of chitin, which is the structural element in the exoskeleton of crustaceans (such as crabs and shrimp) and cell walls of fungi. The degree of deacetylation (%DD) can be determined by NMR spectroscopy, and the %DD in commercial chitosans ranges from 60 to 100%. On average, the molecular weight of commercially produced chitosan is between 3800 and 20,000 Daltons. A common method for the synthesis of chitosan is the deacetylation of chitin using sodium hydroxide in excess as a reagent and water as a solvent. This reaction pathway, when allowed to go to completion (complete deacetylation) yields up to 98% product.[2][dead link]

The amino group in chitosan has a pKa value of ~6.5, which leads to a protonation in acidic to neutral solution with a charge density dependent on pH and the %DA-value. This makes chitosan water soluble and a bioadhesive which readily binds to negatively charged surfaces such as mucosal membranes. Chitosan enhances the transport of polar drugs across epithelial surfaces, and is biocompatible and biodegradable. It is not approved by FDA for drug delivery though. Purified quantities of chitosans are available for biomedical applications.

Chitosan and its derivatives, such as trimethylchitosan (where the amino group has been trimethylated), have been used in nonviral gene delivery. Trimethylchitosan, or quaternised chitosan, has been shown to transfect breast cancer cells, with increased degree of trimethylation increasing the cytotoxicity; at approximately 50% trimethylation, the derivative is the most efficient at gene delivery. Oligomeric derivatives (3-6 kDa) are relatively nontoxic and have good gene delivery properties.[3]

Usage[edit]
Agricultural and horticultural use[edit]
The agricultural and horticultural uses for chitosan, primarily for plant defense and yield increase, are based on how this glucosamine polymer influences the biochemistry and molecular biology of the plant cell. The cellular targets are the plasma membrane and nuclear chromatin. Subsequent changes occur in cell membranes, chromatin, DNA, calcium, MAP Kinase, oxidative burst, reactive oxygen species, callose pathogenesis-related (PR) genes and phytoalexins.[4]

Natural biocontrol and elicitor[edit]
In agriculture, chitosan is used primarily as a natural seed treatment and plant growth enhancer, and as an ecologically friendly biopesticide substance that boosts the innate ability of plants to defend themselves against fungal infections.[5] The natural biocontrol active ingredients, chitin/chitosan, are found in the shells of crustaceans, such as lobsters, crabs, and shrimp, and many other organisms, including insects and fungi. It is one of the most abundant biodegradable materials in the world.

Degraded molecules of chitin/chitosan exist in soil and water. Chitosan applications for plants and crops are regulated by the EPA, and the USDA National Organic Program regulates its use on organic certified farms and crops.[6] EPA-approved, biodegradable chitosan products are allowed for use outdoors and indoors on plants and crops grown commercially and by consumers.[7]

The natural biocontrol ability of chitosan should not be confused with the effects of fertilizers or pesticides upon plants or the environment. Chitosan active biopesticides represent a new tier of cost-effective biological control of crops for agriculture and horticulture.[8] The biocontrol mode of action of chitosan elicits natural innate defense responses within plant to resist insects, pathogens, and soil-borne diseases when applied to foliage or the soil.[9] Chitosan increases photosynthesis, promotes and enhances plant growth, stimulates nutrient uptake, increases germination and sprouting, and boosts plant vigor. When used as seed treatment or seed coating on cotton, corn, seed potatoes, soybeans, sugar beets, tomatoes, wheat and many other seeds, it elicits an innate immunity response in developing roots which destroys parasitic cyst nematodes without harming beneficial nematodes and organisms.[10][11]

Agricultural applications of chitosan can reduce environmental stress due to drought and soil deficiencies, strengthen seed vitality, improve stand quality, increase yields, and reduce fruit decay of vegetables, fruits and citrus crops (see photo right).[12] Horticultural application of chitosan increases blooms and extends the life of cut flowers and Christmas trees.[13] The US Forest Service has conducted research on chitosan to control pathogens in pine trees[14][15] and increase resin pitch outflow which resists pine beetle infestation.[16]


NASA life support GAP technology with untreated beans (left tube) and ODC chitosan biocontrol-treated beans (right tube) returned from the Mir space station aboard the space shuttle – September 1997
Chitosan has a rich history of being researched for applications in agriculture and horticulture dating back to the 1980s.[17] By 1989, chitosan salt solutions were applied to crops for improved freeze protection or to crop seed for seed priming.[18] Shortly thereafter, chitosan salt received the first ever biopesticide label from the EPA, then followed by other intellectual property applications.

Chitosan has been used to protect plants in space, as well, exemplified by NASA's experiment to protect adzuki beans grown aboard the space shuttle and Mir space station in 1997 (see photo left).[19] NASA results revealed chitosan induces increased growth (biomass) and pathogen resistance due to elevated levels of beta 1-3 glucanase enzymes within plant cells. NASA confirmed chitosan elicits the same effect in plants on earth.[20]

Nontoxic, low molecular weight chitosan polymer solutions appear to be safe enough for broad-spectrum agricultural and horticultural uses.[21][22] In 2008, the EPA approved natural broad-spectrum elicitor status for an ultralow molecular active ingredient of 0.25% chitosan.[23]

A natural chitosan elicitor solution for agriculture and horticultural uses was granted an amended label for foliar and irrigation applications by the EPA in 2009.[12] Given its low potential for toxicity and abundance in the natural environment, chitosan does not harm people, pets, wildlife, or the environment when used according to label directions.[24][25][26] The US Forest Service tested chitosan as an ecofriendly biopesticide to prearm pine trees to defend themselves against mountain pine beetles.

Water filtration[edit]
Chitosan can also be used in water processing engineering as a part of a filtration process. Chitosan causes the fine sediment particles to bind together, and is subsequently removed with the sediment during sand filtration. It also removes phosphorus, heavy minerals, and oils from the water. Chitosan is an important additive in the filtration process. Sand filtration apparently can remove up to 50% of the turbidity alone, while the chitosan with sand filtration removes up to 99% turbidity.[27] Chitosan has been used to precipitate caseins from bovine milk and cheese making.[28][29]

Chitosan is also useful in other filtration situations, where one may need to remove suspended particles from a liquid. In combination with bentonite, gelatin, silica gel, isinglass, or other fining agents, it is used to clarify wine, mead, and beer. Added late in the brewing process, chitosan improves flocculation, and removes yeast cells, fruit particles, and other detritus that cause hazy wine. Chitosan combined with colloidal silica is becoming a popular fining agent for white wines, because chitosan does not require acidic tannins (found primarily in red wines) with which to flocculate.[30]

Manufacture[edit]

Large three-dimensional functional objects made from chitosan.[31]
Bioinspired materials, a manufacturing concept inspired by natural nacre, shrimp carapace or insect cuticles,[32][33][34] has led to development of methods to manufacture large scale consumer objects using chitosan.[35][36] This method is based on replicating the molecular arrangement of chitosan from natural materials into fabrication methods, such as injection molding or mold casting.[37] Once discarded, chitosan-constructed objects are biodegradable and non-toxic.[38] The method is being explored to engineer human organs or tissues using three-dimensional bioprinting.[39][40]

Pigmented chitosan objects can be recycled,[41] with the option of reintroducing or discarding the dye at each recycling step, enabling reuse of the polymer independently of colorants.[42][43] Unlike other plant-based bioplastics (e.g. cellulose, starch), the main natural sources of chitosan are from marine environments and do not compete for land or other human resources.[44][31]

The fabrication of large objects with chitosan applies concepts from Shrilk, a chitosan material that replicates insect cuticle and a fibroin protein from silk for uses in bioengineering.[45][46]

Winemaking and fungal source chitosan[edit]
Chitosan has a long history for use as a fining agent in winemaking.[47][48] Fungal source chitosan has shown an increase in settling activity, reduction of oxidized polyphenolics in juice and wine, chelation and removal of copper (post-racking) and control of the spoilage yeast Brettanomyces. These products and uses are approved for European use by the EU and OIV standards.[49]

Potential industrial uses[edit]
Scientists have developed a polyurethane coating that heals its own scratches when exposed to sunlight.[50][51] The self-healing coating uses chitosan incorporated into traditional polymer materials, such as those used in coatings on cars to protect paint. When a scratch damages the chemical structure, the chitosan responds to sunshine by forming chemical chains that bond with other materials in the substance, eventually sm

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การผลิตและคุณสมบัติ [แก้ไข]ไคโตซานเชิงพาณิชย์ได้จากเปลือกกุ้งและอื่น ๆ ทะเลครัสเตเชีย รวม Pandalus เหนือ ภาพที่นี่ [1]ไคโตซานผลิตในเชิงพาณิชย์ deacetylation ของไคทิน ซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างในโครงกระดูกภายนอกของครัสเตเชีย (เช่นปูและกุ้ง) และผนังเซลล์ของเชื้อรา สามารถระบุระดับการ deacetylation (% DD) ทาง NMR ก % DD ในช่วง chitosans พาณิชย์จาก 60 ไป 100% โดยเฉลี่ย น้ำหนักโมเลกุลของไคโตซานที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ได้ระหว่าง Daltons 3800 ล้าน และ 20000 วิธีการทั่วไปในการสังเคราะห์ของไคโตซานเป็น deacetylation ของ chitin ใช้โซดาไฟในส่วนที่เกินเป็นรีเอเจนต์และน้ำเป็นตัวทำละลาย นี้ปฏิกิริยาทางเดิน เมื่อได้รับอนุญาตให้ไปเสร็จสมบูรณ์ (สมบูรณ์ deacetylation) ทำให้ค่าผลิตภัณฑ์ 98% [2] [ลิงค์ตาย]กลุ่มอะมิโนในไคโตซานมีค่า pKa ของ ~ 6.5 ซึ่งนำไป protonation ในโซลูชันกรดให้เป็นกลางด้วยความหนาแน่นค่าธรรมเนียมขึ้นอยู่กับค่า pH และ%ค่า DA นี้ทำให้ไคโตซานน้ำละลาย และ bioadhesive ซึ่งพร้อม binds ไปส่งคิดค่าบริการเพิ่มพื้นผิวเช่นสาร mucosal ไคโตซานช่วยขนส่งยาเสพติดที่ขั้วโลกทั้งผิว epithelial และชีวภาพ และย่อยสลายยาก มันจะไม่อนุมัติ โดย FDA สำหรับการจัดส่งยาเสพติดว่า Chitosans บริสุทธิ์ปริมาณพร้อมใช้งานสำหรับโปรแกรมประยุกต์ทางชีวการแพทย์มีการใช้ไคโตซานและอนุพันธ์ เช่น trimethylchitosan (ที่อะมิโนมีการ trimethylated), ในยีน nonviral Trimethylchitosan หรือ quaternised ไคโตซาน ได้รับการแสดงการ transfect เซลล์มะเร็งเต้านม มีการเพิ่มระดับของ trimethylation เพิ่ม cytotoxicity ที่ประมาณ 50% trimethylation อนุพันธ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดที่ส่งยีน Oligomeric อนุพันธ์ (3-6 kDa) เป็นพิษทั้งค่อนข้าง และมีคุณสมบัติการส่งยีนดี [3][แก้ไข] การใช้งานใช้ และผลผลิตทางการเกษตร [แก้ไข]การเกษตร และผลผลิตทางการใช้ไคโตซาน สำหรับพืชป้องกันและผลผลิตเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับว่ามีผลต่อพอลิเมอร์นี้ glucosamine ชีวเคมีและอณูชีววิทยาของพืชเซลล์ โทรศัพท์มือถือเป้าหมายมีเยื่อพลาสมาและนิวเคลียร์โครมาติน ภายหลังการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์ โครมาติน ดีเอ็นเอ แคลเซียม แผนที่ Kinase, oxidative ระเบิด ออกซิเจนปฏิกิริยาชนิด callose ยีนที่เกี่ยวข้องกับพยาธิกำเนิด (PR) และ phytoalexins [4]ธรรมชาติ biocontrol และ elicitor [แก้ไข]ในเกษตร ไคโตซานถูกใช้ เป็นหลักการรักษาเมล็ดพันธุ์ธรรมชาติและเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช และมีสารปลอด biopesticide ที่ช่วยเพิ่มความสามารถโดยธรรมชาติของพืชเพื่อปกป้องตัวเองจากการติดเชื้อรา [5] ส่วนผสมธรรมชาติ biocontrol ไคทิน/ไคโตซาน ที่พบในเปลือกหอยของครัสเตเชีย เช่นกุ้งก้ามกราม ปู กุ้ง และหลายอื่น ๆ สิ่งมี ชีวิต แมลงและเชื้อรา เป็นหนึ่งในวัสดุย่อยสลายยากมากที่สุดในโลกเสื่อมโทรมโมเลกุลของไคทิน/ไคโตซานที่มีอยู่ในดินและน้ำ ใช้งานไคโตซานสำหรับพืชและพืชถูกควบคุม โดย EPA และโปรแกรมอินทรีย์แห่งชาติจากกำหนดใช้ในฟาร์มได้รับการรับรองอินทรีย์และพืช [6] ผลิตภัณฑ์ไคโตซาน EPA อนุมัติ สลายได้สำหรับใช้กลางแจ้ง และในร่มบนพืชและพืชที่ปลูกในเชิงพาณิชย์ และผู้บริโภค [7]ไม่ควรสับสน biocontrol ธรรมชาติความสามารถของไคโตซานกับผลกระทบของปุ๋ยหรือสารกำจัดศัตรูพืชเมื่อพืชหรือสิ่งแวดล้อม ไคโตซานใช้ biopesticides แสดงระดับใหม่ของการควบคุมประสิทธิภาพของพืชเพื่อการเกษตรและพืชสวน [8] biocontrol โหมดของการดำเนินการของไคโตซาน elicits ป้องกันธรรมชาติโดยธรรมชาติการตอบสนองภายในพืชให้ต้านทานแมลง โรค และโรคดินแบกรับเมื่อใช้กับใบหรือดิน [9] ไคโตซานช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่งเสริม และช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช กระตุ้นการดูดซับธาตุอาหาร เพิ่มการงอกและงอก และเพิ่มพืชแข็ง เมื่อใช้เป็นรักษาเมล็ดหรือเมล็ดเคลือบบนผ้าฝ้าย ข้าวโพด เมล็ดมันฝรั่ง ถั่วเหลือง น้ำตาลพืชบีทถูกทำ มะเขือเทศ ข้าวสาลี และเมล็ดอื่น ๆ elicits เป็นภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติตอบสนองในการพัฒนารากซึ่งทำลาย nematodes ถุงเสียงฟู่เหมือนกาฝากโดยไม่เป็นอันตรายต่อ nematodes เป็นประโยชน์และสิ่งมีชีวิต [10] [11]เกษตรกรรมของไคโตซานสามารถลดความเครียดสิ่งแวดล้อมเนื่องจากภัยแล้งและดินทรง เสริมพลังเมล็ด ยืนคุณภาพ เพิ่มผลผลิต และลดผุผลไม้ผัก ผลไม้ และพืชไร่ส้ม (ดูภาพขวา) [12] ใบสมัครเมนของไคโตซานเพิ่มบลูมส์ และขยายอายุการตัดดอกไม้และต้นไม้คริสต์มาส [13] บริการป่าในสหรัฐอเมริกาได้ดำเนินการวิจัยไคโตซานเพื่อควบคุมโรคในต้นสน [14] [15] และเพิ่มกระแสสนามยางซึ่งพยายามขัดขวางรบกวนด้วงสน [16]นาซ่าชีวิตสนับสนุนเทคโนโลยี GAP ถั่วไม่ถูกรักษา (หลอดซ้าย) กับ ODC ไคโตซานรักษา biocontrol ถั่ว (หลอดขวา) กลับจากสถานีอวกาศมีร์บน เรือกระสวยอวกาศ – 1997 กันยายนไคโตซานเป็นประวัติของการทำวิจัยสำหรับโปรแกรมประยุกต์ในการเกษตรและพืชสวนจะไฟต์ได้ [17] โดย 1989 แก้ไขปัญหาเกลือไคโตซานถูกนำไปใช้กับพืชป้องกันหยุดปรับปรุง หรือ การครอบตัดเมล็ดสำหรับเมล็ดด้วย [18] มิช้ามินาน เกลือไคโตซานได้รับที่เคย biopesticide ป้ายชื่อจาก EPA แล้วตาม ด้วยโปรแกรมประยุกต์อื่น ๆ ทรัพย์สินทางปัญญาไคโตซานถูกใช้เพื่อปกป้องพืชในพื้นที่ เช่น exemplified โดยการทดลองของ NASA เพื่อป้องกันถั่ว adzuki โตบนเรือกระสวยอวกาศและสถานีอวกาศมีร์ในปี 1997 (ดูรูปซ้าย) [19] ผล NASA เปิดเผยไคโตซานก่อให้เกิดการเติบโตเพิ่มขึ้น (ชีวมวล) และต้านทานการศึกษาจากระดับสูงของเบต้า 1-3 คัดเอนไซม์ภายในเซลล์พืช นาซ่ายืนยันผลเดียวกันในพืชบนโลก elicits ไคโตซาน [20]Nontoxic โซลูชั่นโพลีเมอร์ของไคโตซานน้ำหนักโมเลกุลต่ำปรากฏจะปลอดภัยเพียงพอสำหรับใช้ทางการเกษตร และผลผลิตทาง broad-spectrum [21] [22] ในปี 2008, EPA ที่อนุมัติสถานะธรรมชาติ broad-spectrum elicitor ultralow โมเลกุลใช้ส่วนผสมของไคโตซาน 0.25% [23]โซลูชั่น elicitor ธรรมชาติไคโตซานสำหรับใช้ผลผลิตทางการเกษตรและได้รับป้ายชื่อการแก้ไขสำหรับ foliar และงานชลประทาน โดย EPA ที่ในปี 2552 [12] ให้ศักยภาพต่ำความเป็นพิษและความอุดมสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ ไคโตซานไม่เป็นอันตรายต่อคน สัตว์ สัตว์ป่า หรือสภาพแวดล้อมเมื่อใช้ตามฉลากคำแนะนำ [24] [25] [26] บริการป่าสหรัฐอเมริกาการทดสอบไคโตซานเป็น biopesticide ecofriendly มีการ prearm สนเพื่อปกป้องตัวเองกับด้วงสนภูเขาเครื่องกรองน้ำ [แก้ไข]นอกจากนี้ยังใช้ไคโตซานในวิศวกรรมเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกรองน้ำ ไคโตซานทำให้อนุภาคตะกอนดีผูกเข้าด้วยกัน และจะถูกเอาออกในเวลาต่อมาอยู่กับตะกอนที่ระหว่างเครื่องกรองทราย มันยังเอาฟอสฟอรัส แร่หนัก และน้ำมันจากน้ำ ไคโตซานเสริมสำคัญในการกรองได้ เครื่องกรองทรายเห็นได้ชัดสามารถเอาถึง 50% ของความขุ่นเพียงอย่างเดียว ในขณะที่ไคโตซานกับทรายกรองเอาค่าความขุ่นของน้ำ 99% [27] ไคโตซานมีการใช้ precipitate caseins จากนมวัวและชีสทำ [28] [29]Chitosan is also useful in other filtration situations, where one may need to remove suspended particles from a liquid. In combination with bentonite, gelatin, silica gel, isinglass, or other fining agents, it is used to clarify wine, mead, and beer. Added late in the brewing process, chitosan improves flocculation, and removes yeast cells, fruit particles, and other detritus that cause hazy wine. Chitosan combined with colloidal silica is becoming a popular fining agent for white wines, because chitosan does not require acidic tannins (found primarily in red wines) with which to flocculate.[30]Manufacture[edit]Large three-dimensional functional objects made from chitosan.[31]Bioinspired materials, a manufacturing concept inspired by natural nacre, shrimp carapace or insect cuticles,[32][33][34] has led to development of methods to manufacture large scale consumer objects using chitosan.[35][36] This method is based on replicating the molecular arrangement of chitosan from natural materials into fabrication methods, such as injection molding or mold casting.[37] Once discarded, chitosan-constructed objects are biodegradable and non-toxic.[38] The method is being explored to engineer human organs or tissues using three-dimensional bioprinting.[39][40]ไคโตซานมีสีวัตถุสามารถถูกรีไซเคิล, [41] พร้อม reintroducing หรือย้อมที่รีไซเคิล การเปิดใช้งานของพอลิเมอร์อิสระ colorants ละทิ้ง [42] [43] ซึ่งแตกต่างจากอื่น ๆ จากพืชชีวภาพ (เช่นเซลลูโลส แป้ง), แหล่งธรรมชาติหลักของไคโตซานจากสภาพแวดล้อมทางทะเล และไม่แย่งที่ดินหรือทรัพยากรบุคคลอื่น ๆ [44] [31]ประดิษฐ์ของวัตถุขนาดใหญ่ที่มีไคโตซานใช้แนวคิดจาก Shrilk ไคโตซานเป็นวัสดุที่สามารถจำลองการตัดแต่งหนังแมลงและโปรตีน fibroin จากไหมใช้ใน bioengineering [45] [46]ไคโตซานแหล่ง winemaking และเชื้อรา [แก้ไข]ไคโตซานมีประวัติยาวนานสำหรับใช้เป็นตัวแทน fining winemaking [47] [48] ไคโตซานต้นเชื้อราได้แสดงการเพิ่มขึ้นในตะกอนกิจกรรม ลด polyphenolics ตกแต่งในน้ำไวน์ chelation และของทองแดง (หลังเรียง) และควบคุมเชื้อยีสต์เน่าเสีย Brettanomyces ผลิตภัณฑ์เหล่านี้และใช้เป็นอนุมัติใช้ยุโรปตามมาตรฐาน EU และ OIV [49]อุตสาหกรรมที่มีศักยภาพใช้ [แก้ไข]นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสารเคลือบผิวโพลียูรีที่รักษารอยขีดข่วนตัวเองเมื่อสัมผัสกับแสงแดด [50] [51] เคลือบรักษาตนเองใช้ไคโตซานที่รวมอยู่ในวัสดุพอลิเมอร์แบบดั้งเดิม เช่นที่ใช้ในเคลือบบนรถปกป้องสี เมื่อขีดความเสียหายโครงสร้างเคมี ไคโตซานที่ตอบแดด โดยการขึ้นโซ่เคมีที่พันธบัตรกับวัสดุอื่น ๆ ในสาร เอสเอ็มในที่สุด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การผลิตและคุณสมบัติ [แก้ไข] ไคโตซานเชิงพาณิชย์ได้มาจากเปลือกกุ้งและกุ้งทะเลอื่น ๆ รวมทั้ง Pandalus เหนือ, ภาพที่นี่. [1] ไคโตซานที่ผลิตในเชิงพาณิชย์โดยสิกของไคตินซึ่งเป็นองค์ประกอบของโครงสร้างในรพกุ้ง ( เช่นปูและกุ้ง) และผนังเซลล์ของเชื้อรา ระดับของสิ (% DD) จะถูกกำหนดโดยสเปคโทร NMR และ% DD ไคโตซานเชิงพาณิชย์ในช่วง 60-100% โดยเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุลของไคโตซานที่ผลิตในเชิงพาณิชย์อยู่ระหว่าง 3,800 และ 20,000 Daltons วิธีการทั่วไปสำหรับการสังเคราะห์ไคโตซานเป็นสิกของไคตินโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซในส่วนที่เกินเป็นน้ำยาและน้ำเป็นตัวทำละลาย ทางเดินปฏิกิริยานี้เมื่อได้รับอนุญาตให้ไปเสร็จสิ้น (สิสมบูรณ์) อัตราผลตอบแทนถึง 98% สินค้า. [2] [ลิงค์ตาย] กลุ่มอะมิโนในไคโตซานมีค่า pKa 6.5 ~ ซึ่งนำไปสู่โปรตอนในที่เป็นกรดให้เป็นกลาง วิธีการแก้ปัญหาที่มีความหนาแน่นค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับค่า pH และ% DA-ค่า นี้จะทำให้น้ำที่ละลายน้ำได้และไคโตซานซึ่ง bioadhesive พร้อมผูกกับพื้นผิวที่มีประจุลบเช่นเยื่อเมือก ไคโตซานช่วยเพิ่มการขนส่งยาเสพติดขั้วทั่วพื้นผิวเยื่อบุผิวและย่อยสลายได้ทางชีวภาพและ มันไม่ได้รับการอนุมัติจากองค์การอาหารและยาสำหรับการส่งมอบยาเสพติดว่า ปริมาณที่บริสุทธิ์ของไคโตซานที่มีอยู่สำหรับการใช้งานทางการแพทย์. ไคโตซานและอนุพันธ์เช่น trimethylchitosan (ที่กลุ่มอะมิโนที่ได้รับการ trimethylated) ได้ถูกนำมาใช้ในการส่งมอบยีน nonviral Trimethylchitosan หรือ quaternised ไคโตซานได้รับการแสดงที่จะ transfect เซลล์มะเร็งเต้านมที่มีระดับที่เพิ่มขึ้นของการเพิ่ม trimethylation พิษ; อยู่ที่ประมาณ 50% trimethylation อนุพันธ์มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการส่งมอบยีน สัญญาซื้อขายล่วงหน้า Oligomeric (3-6 กิโลดาลตัน) จะค่อนข้างปลอดสารพิษและมีคุณสมบัติในการส่งมอบยีนที่ดี. [3] การใช้งาน [แก้ไข] การเกษตรและการใช้พืชสวน [แก้ไข] การใช้การเกษตรและพืชสวนสำหรับไคโตซานเป็นหลักสำหรับการป้องกันพืชและการเพิ่มผลผลิตเป็นไปตาม เกี่ยวกับวิธีการนี้พอลิเมอลูมีอิทธิพลต่อชีวเคมีและอณูชีววิทยาของเซลล์พืช เป้าหมายของเซลล์เมมเบรนที่มีพลาสม่าและโครมาตินิวเคลียร์ ภายหลังการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์โครมาติดีเอ็นเอแคลเซียมแผนที่ไคเนสระเบิดออกซิเดชัน, ออกซิเจน, callose ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรค (PR) และยีน phytoalexins. [4] ควบคุมทางชีวภาพธรรมชาติและกระตุ้น [แก้ไข] ในการเกษตรจะใช้ไคโตซาน ส่วนใหญ่เป็นการรักษาเมล็ดพันธุ์ธรรมชาติและเพิ่มการเจริญเติบโตของพืชและสารปราบแมลงศัตรูพืชมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ช่วยเพิ่มความสามารถโดยธรรมชาติของพืชที่จะปกป้องตัวเองจากการติดเชื้อรา. [5] ส่วนผสมที่ใช้งานควบคุมทางชีวภาพธรรมชาติไคติน / ไคโตซานที่พบในเปลือกหอย ของกุ้งเช่นกุ้งปูและกุ้งและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อีกมากมายรวมทั้งแมลงและเชื้อรา มันเป็นหนึ่งในวัสดุที่ย่อยสลายมากที่สุดในโลก. โมเลกุลเสื่อมโทรมไคติน / ไคโตซานที่มีอยู่ในดินและน้ำ การประยุกต์ใช้ไคโตซานสำหรับพืชและพืชมีการควบคุมจาก EPA และ USDA อินทรีย์แห่งชาติโปรแกรมควบคุมการใช้งานในฟาร์มได้รับการรับรองอินทรีย์และพืช. [6] EPA ได้รับการอนุมัติย่อยสลายผลิตภัณฑ์ไคโตซานที่ได้รับอนุญาตสำหรับการใช้งานกลางแจ้งและในร่มในพืชและพืชที่ปลูก ในเชิงพาณิชย์และผู้บริโภค. [7] ความสามารถในการควบคุมทางชีวภาพตามธรรมชาติของไคโตซานไม่ควรจะสับสนกับผลกระทบของการใช้ปุ๋ยหรือยาฆ่าแมลงเมื่อพืชหรือสิ่งแวดล้อม ไคโตซานแมลงศัตรูพืชที่ใช้งานเป็นตัวแทนชั้นใหม่ของการควบคุมทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพของพืชเพื่อการเกษตรและพืชสวน. [8] โหมดของการดำเนินการควบคุมทางชีวภาพของไคโตซาน elicits การตอบสนองการป้องกันโดยธรรมชาติธรรมชาติภายในโรงงานที่จะต้านทานแมลงเชื้อโรคและโรคที่เกิดจากดินเมื่อนำมาใช้ เพื่อใบไม้หรือดิน. [9] ไคโตซานเพิ่มการสังเคราะห์ส่งเสริมและเพิ่มการเจริญเติบโตของพืชจะช่วยกระตุ้นการดูดซึมสารอาหารเพิ่มการงอกและแตกหน่อและช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพืช เมื่อนำมาใช้ในการรักษาหรือการเคลือบเมล็ดพันธุ์เมล็ดฝ้ายข้าวโพดมันฝรั่งเมล็ดถั่วเหลืองน้ำตาลหัวบีต, มะเขือเทศ, ข้าวสาลีและเมล็ดพืชอื่น ๆ อีกมากมายมัน elicits การตอบสนองภูมิคุ้มกันในการพัฒนารากซึ่งทำลายไส้เดือนฝอยถุงพยาธิไส้เดือนฝอยโดยไม่ทำร้ายประโยชน์และสิ่งมีชีวิต [10] [11] การใช้งานการเกษตรของไคโตซานสามารถลดความเครียดสิ่งแวดล้อมเนื่องจากภัยแล้งและข้อบกพร่องดินเสริมสร้างพลังเมล็ดปรับปรุงคุณภาพยืนเพิ่มผลผลิตและลดการสลายตัวของผลไม้ผักผลไม้และพืชตระกูลส้ม (ดูภาพขวา). [ 12] การประยุกต์ใช้การปลูกพืชสวนของบุปผาการเพิ่มขึ้นของไคโตซานและยืดอายุของไม้ตัดดอกและต้นคริสมาสต์. [13] สหรัฐอเมริกาป่าได้ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับไคโตซานในการควบคุมเชื้อโรคในต้นสน [14] [15] และเพิ่มการไหลออกสนามเรซินซึ่งต่อต้าน . สนรบกวนด้วง [16] นาซาช่วยชีวิตเทคโนโลยี GAP กับถั่วได้รับการรักษา (หลอดซ้าย) และไคโตซาน ODC ถั่วรับการรักษาควบคุมทางชีวภาพ (หลอดขวา) กลับมาจากสถานีอวกาศเมียร์บนกระสวยอวกาศ - กันยายน 1997 ไคโตซานมีประวัติศาสตร์อันยาวนานของการเป็น การวิจัยสำหรับการใช้งานในด้านการเกษตรและพืชสวนเดทกลับไปปี 1980. [17] 1989 โดยสารละลายเกลือไคโตซานถูกนำไปใช้กับพืชสำหรับการป้องกันที่ดีขึ้นหรือแช่แข็งเมล็ดพืชสำหรับรองพื้นเมล็ด. [18] หลังจากนั้นไม่นานเกลือไคโตซานที่ได้รับครั้งแรกที่เคย ฉลากปราบแมลงศัตรูพืชจาก EPA แล้วตามด้วยการใช้งานทรัพย์สินทางปัญญาอื่น ๆ . ไคโตซานได้รับการใช้ในการป้องกันพืชในพื้นที่เป็นอย่างดีสุดขั้วโดยการทดลองของนาซ่าที่จะปกป้องถั่ว adzuki เติบโตบนกระสวยอวกาศและสถานีอวกาศเมียร์ในปี 1997 (ดูซ้ายภาพ ). [19] ผลการนาซ่าเผยไคโตซานที่ก่อให้เกิดการเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้น (ชีวมวล) และความต้านทานต่อการติดเชื้อเนื่องจากระดับสูงของเบต้า 1-3 glucanase เอนไซม์ภายในเซลล์พืช นาซ่ายืนยันไคโตซานองค์ผลเช่นเดียวกันในพืชที่อยู่ในแผ่นดิน. [20] ปลอดสารพิษ, น้ำหนักโมเลกุลต่ำไคโตซานโพลิเมอร์ปรากฏโซลูชั่นเพื่อความปลอดภัยเพียงพอสำหรับคลื่นความถี่กว้างใช้การเกษตรและพืชสวน. [21] [22] ในปี 2008 ได้รับการอนุมัติ EPA ธรรมชาติ สถานะกระตุ้นกว้างสเปกตรัมสำหรับสารออกฤทธิ์ ultralow โมเลกุลของไคโตซาน 0.25%. [23] ไคโตซานธรรมชาติกระตุ้นการแก้ปัญหาเพื่อการเกษตรและการใช้พืชสวนได้รับการแก้ไขฉลากสำหรับการใช้งานทางใบและการชลประทานจาก EPA ในปี 2009 [12] ได้รับของ ที่อาจเกิดขึ้นต่ำเป็นพิษและความอุดมสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ, ไคโตซานที่ไม่เป็นอันตรายต่อคนสัตว์เลี้ยงสัตว์ป่าหรือสภาพแวดล้อมเมื่อใช้ตามทิศทางที่ป้าย. [24] [25] [26] สหรัฐอเมริกาป่าทดสอบไคโตซานเป็น ecofriendly ปราบแมลงศัตรูพืช เพื่อ prearm ต้นสนที่จะปกป้องตัวเองกับด้วงภูเขาสน. กรองน้ำ [แก้ไข] ไคโตซานยังสามารถใช้ในการประมวลผลในด้านวิศวกรรมน้ำเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการกรอง ไคโตซานที่ทำให้เกิดอนุภาคตะกอนที่ดีในการผูกเข้าด้วยกันและจะถูกลบออกในภายหลังในช่วงที่มีตะกอนทรายกรอง มันยังเอาฟอสฟอรัสแร่ธาตุที่หนักและน้ำมันจากน้ำ ไคโตซานเป็นสารเติมแต่งที่สำคัญในกระบวนการกรอง กรองทรายเห็นได้ชัดว่าสามารถลบได้ถึง 50% ของความขุ่นอยู่คนเดียวในขณะที่ไคโตซานที่มีการกรองทรายเอาความขุ่นถึง 99%. [27] ไคโตซานได้รับการใช้ในการตกตะกอน caseins จากวัวนมและเนยแข็ง. [28] [29] ไคโตซานยังมีประโยชน์ในสถานการณ์กรองอื่น ๆ ที่อาจจะต้องลบอนุภาคแขวนลอยจากของเหลว ร่วมกับเบนโทไนท์, เจลาตินซิลิกาเจลวุ้นหรือตัวแทนอื่น ๆ ใสสะอาดก็จะใช้ในการชี้แจงไวน์ทุ่งหญ้าและเบียร์ ที่เพิ่มเข้ามาในช่วงปลายกระบวนการผลิตเบียร์, ไคโตซานช่วยเพิ่มตะกอนและขจัดเซลล์ยีสต์อนุภาคผลไม้และเศษซากอื่น ๆ ที่ก่อให้เกิดหมอกไวน์ ไคโตซานรวมกับซิลิกาคอลลอยด์เป็นตัวแทนใสสะอาดเป็นที่นิยมสำหรับไวน์ขาวเพราะไคโตซานไม่จำเป็นต้องเป็นกรดแทนนิน (ที่พบมากที่สุดในไวน์แดง) ด้วยซึ่งในการ flocculate. [30] ผลิต [แก้ไข] ขนาดใหญ่ทำงานวัตถุสามมิติที่ทำจากไคโตซาน . [31] วัสดุ bioinspired แนวคิดแรงบันดาลใจจากการผลิตมุกธรรมชาติกุ้งกระดองหรือล่อนแมลง [32] [33] [34] ได้นำไปสู่การพัฒนาวิธีการในการผลิตวัตถุผู้บริโภคขนาดใหญ่โดยใช้ไคโตซาน. [35] [36 ] วิธีการนี้จะขึ้นอยู่กับการจำลองการจัดเรียงโมเลกุลของไคโตซานจากวัสดุธรรมชาติเป็นวิธีการผลิตเช่นการฉีดขึ้นรูปหรือหล่อแม่พิมพ์. [37] ทิ้งเมื่อวัตถุไคโตซานที่สร้างจะถูกย่อยสลายและไม่เป็นพิษ. [38] วิธีการคือ การสำรวจวิศวกรอวัยวะเนื้อเยื่อของมนุษย์หรือใช้ bioprinting สามมิติ. [39] [40] สีวัตถุไคโตซานที่สามารถนำมารีไซเคิล, [41] กับตัวเลือกของ reintroducing หรือสีย้อมทิ้งในแต่ละขั้นตอนการรีไซเคิลที่ช่วยให้นำมาใช้ใหม่ของพอลิเมออิสระ ของสี. [42] [43] ซึ่งแตกต่างจากพลาสติกชีวภาพจากพืชอื่น ๆ (เช่นแป้งเซลลูโลส) แหล่งธรรมชาติหลักของไคโตซานจากสภาพแวดล้อมทางทะเลและไม่แข่งขันสำหรับที่ดินหรือทรัพยากรมนุษย์อื่น ๆ . [44] [31] การผลิตของวัตถุขนาดใหญ่ที่มีไคโตซานใช้แนวคิดจาก Shrilk วัสดุไคโตซานที่ซ้ำหนังกำพร้าแมลงและโปรตีนไฟโบรอินจากผ้าไหมสำหรับการใช้งานในชีววิศวกรรม. [45] [46] การผลิตไวน์และไคโตซานแหล่งเชื้อรา [แก้ไข] ไคโตซานมีประวัติศาสตร์อันยาวนานสำหรับการใช้งาน เป็นตัวแทนในการผลิตไวน์ใสสะอาด. [47] [48] แหล่งเชื้อราไคโตซานที่ได้แสดงให้เห็นเพิ่มขึ้นในกิจกรรมการตกตะกอนการลดลงของ polyphenolics ออกซิไดซ์ในน้ำผลไม้และไวน์ขับและการกำจัดของทองแดง (โพสต์โกรธ) และการควบคุมการเน่าเสีย Brettanomyces ยีสต์ . ผลิตภัณฑ์เหล่านี้และการใช้งานได้รับการอนุมัติสำหรับการใช้งานในยุโรปโดยสหภาพยุโรปและมาตรฐาน OIV. [49] ที่มีศักยภาพใช้ในอุตสาหกรรม [แก้ไข] นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสารเคลือบยูรีเทนที่ช่วยรักษารอยขีดข่วนของตัวเองเมื่อสัมผัสกับแสงแดด. [50] [51] ตัวเอง เคลือบรักษาใช้ไคโตซานรวมอยู่ในวัสดุพอลิเมดั้งเดิมเช่นที่ใช้ในการเคลือบบนรถเพื่อปกป้องสี เมื่อความเสียหายที่เกิดรอยขีดข่วนโครงสร้างทางเคมี, ไคโตซานที่ตอบสนองต่อแสงแดดโดยการสร้างเครือข่ายทางเคมีที่ผูกพันกับวัสดุอื่น ๆ ในสารในที่สุดเอสเอ็ม

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การผลิตและสมบัติ [ แก้ไข ]

พาณิชย์ ไคโตซาน ได้มาจากเปลือกของกุ้ง และสัตว์ทะเลอื่น ๆ รวมทั้ง pandalus borealis pictured ที่นี่ [ 1 ]
ไคโตซานที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ โดยดีอะเซทิลเลชันของไคติน ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโครงสร้างในเปลือกของสัตว์ เช่น ปูและกุ้ง ) และผนังเซลล์ของเชื้อรา .ระดับดีอะเซทิลเลชัน ( % DD ) สามารถถูกกำหนดโดย NMR สเปกโทรสโกปีและ % DD ในไคโตซานเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ 60 ถึง 100 % โดยเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุลของไคโตซานที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ระหว่าง 3 และ 20 , 000 ดาลตัน . วิธีการทั่วไปสำหรับการสังเคราะห์ไคโตซาน คือ ดีอะเซทิลเลชันของไคตินและใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ในส่วนที่เป็นสารเคมีและน้ำเป็นตัวทำละลาย เช่นนี้ปฏิกิริยาเมื่อได้รับอนุญาตไปเสร็จ ( ให้ตลอด ) ผลผลิตถึง 98% ของผลิตภัณฑ์ [ 2 ] [ ลิงค์ตาย ]

กลุ่มอะมิโนในไคโตซานมี pKa ค่า ~ 6.5 ซึ่งนำไปสู่โปรตอนในที่เป็นกรดเป็นกลางสารละลายที่มีประจุความหนาแน่นขึ้นอยู่กับค่า pH และค่า % ต้า