Chitosan

Geschrieben von: Michael Pankratius

Chitin ist ein nachwachsender Rohstoff, der in natürlicher Form in Krabbenschalen, Insektenpanzern, Schalen- und Krustentieren und auch in Pilzen vorkommt. Allein in Deutschland fallen mehr als 5000 Tonnen im Jahr an Chtinabfällen an. Ein Großteil des gewonnenen Chitins stammt aus den Abfällen der Krabbenfischerei. Chitin bildet den Ausgangsstoff zur Chitosan-Herstellung. Dazu werden die Acetylgruppen des Chitins chemisch oder enzymatisch abgespalten.
Da es sich beim Chitin und beim Chitosan um Biopolymere handelt, kommen diese beiden Substanzen sowohl mit verschiedenen Molekulargewichten als auch mit unterschiedlicher Anzahl an Acetylgruppen vor. Es gibt keinen genau definierten Übergang zwischen Chitin und Chitosan. In der Regel wird aber von Chitosan gesprochen, wenn der Deacetylierungsgrad > 40 - 50 % ist und die Verbindung in organischen Säuren löslich ist. Als weiteres Qualitätsmerkmal für Chitosan gilt das Molekulargewicht. Mittels dieses Kriteriums kann Chitosan in drei Bereiche gegliedert werden:
niedermolekular: M ~ 150 000 D,
mittelmolekur: M ~ 400 000 D,
hochmolekular: M ~ 600 000 D.
Chitosan ist ein farbloser, amorpher, zäher Stoff. Industriell hergestelltes, hochmolekulares Chitosan ist in verdünnten starken Säuren außer Schwefelsäure sowie in organischen Säuren löslich. Die Löslichkeit in Säuren und gleichzeitig schlechte Löslichkeit in neutralem oder alkalischem pH ist einzigartig unter den Biopolymeren und daher charakterisierend. Mit abnehmender molarer Masse ist aber auch Chitosan (oder Oligo-Glucosamin) in Wasser und sogar in Laugen löslich.

Herstellung

Das Standard-Verfahren zur Chitosanproduktion ist im Folgenden aufgelistet. Dabei beginnt der Prozess mit der Gewinnung von Chitin aus Krabbenschalen.

Ausgangsprodukt: Krabbenschalen
Mahlen
Deproteinierung: Extraktion mit verd. NaOH
Demineralisierung: mit verd. HCl
Entfärbung: z. B. mit Oxidationsmitteln
Deacetylierung: Erhitzen (110 - 115 °C) mit NaOH (40 - 50 %)
Waschen: mit Wasser
Endprodukt: Chitosan

Nutzen

Chitosan ist ein vielfältig nutzbarer Stoff, der z.B. dazu dienen kann, Naturwachse und -öle wasserverdünnbar zu machen. Da es allerdings auch in hohem Maße fähig ist, Fett zu binden, wird Chitosan schon seit längerer Zeit unterstützend bei der Gewichtsreduktion eingesetzt. Chitosan ist positiv ionisch geladen und kann daher im Darm die negativ geladenen Fette binden. Diese Bindung ist allerdings nicht reversibel, so dass man auch von einer Fettfalle spricht. Chitosan kann das 6-bis 8-fache seines Gewichtes an Fett binden. Diesen Komplex kann der Verdauungstrakt nicht mehr aufnehmen. Somit wird das Fett wieder ausgeschieden. Nebenwirkungen dieser Methode können Vitaminmangel durch nicht weiterverarbeitete fettlösliche Vitamine sein. Auch das Risiko des so genannten Jo-Jo-Effektes ist gegeben.

Aufgrund seiner Fähigkeit Schwermetallionen wie Kupfer, Cadmium, Blei, Nickel oder Zink zu adsorbiert, aber Magnesium-, Calcium-, Kalium- und Natrium-Ionen nicht, eignet sich ein Ionenaustauscher aus Chitosan Schwermetalle aus natürlichen Gewässern zu entfernen.
Chitosan wird in der Wasseraufbereitung, in der Abwasserklärung und in der Getränkeindustrie vielfältig und großtechnisch eingesetzt, um Schwebstoffe zu binden und auszufällen.
Aber vor allem auch als Filtermaterial  (zur Wassergewinnung oder in Kläranlagen) sowie als Ausgangsmaterial für Fasern, Schaumstoffe, Membranen und Folien (Biokunststoff) verwendet. Dabei gehört zu den positiven Eigenschaften in dem Bereich die Sauerstoff-Barrierewirkung, die einen Vakuumabschluß ermöglicht.
Zur weiteren Anwendung kommt Chitosan in der Medizin, als blutstillende Wundauflage (koagulierend), in der Phytomedizin als Bakterizid und Fungizid, in der Naturkosmetik (Zahnpasta, abrasiv) und in der Zelluloseindustrie (glättender Papierzusatz).


Stichworte: , , ,

Datum: Samstag, 10. Juli 2010 10:31
Themengebiet: Glossar Trackback: Trackback-URL
Feed zum Beitrag: RSS 2.0 Diesen Artikel kommentieren

Kommentar abgeben