สารบัญ
ไคโตซาน (chitosan) คืออะไร?
ไคโตซาน คือ สารธรรมชาติจำพวกสารโพลีเซคคาไรด์ (Polysaccharide) สกัดที่ได้จากเปลือกกุ้ง กระดองปู และแกนปลาหมึก เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถสกัดได้จากเปลือกแข็งของแมลง ผนังเซลล์ของเห็ดและรา และสาหร่ายบางชนิด โดยแยกเอาโปรตีนและเกลือแร่ออกจะได้สารที่เรียกว่าไคติน (Chitin) แสดงดังรูปที่
รูปที่ 1 แสดงไคตินในธรรมชาติ
ไคโตซานเป็นสารพอลิเมอระรรมชาติซึ่งเป็นอนุพันธ์ของไคตินที่มีหมู่อะมิโน (-NH2) มาประกอบกันเรียกว่า polyamino glucose มีสูตรโมเลกุล (C6H12O4N)n ไคโตซานมีชื่อทางเคมีว่า poly-β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose สามารถเตรียมได้จากปฏิกิริยาการกำจัดหมู่อะซีติล (deacetylation) ออกจากไคตินในสารละลายด่างเข้มข้น จึงทำให้โครงสร้างของไคตินบางส่วนเปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะหมู่ฟังชั่นที่มีธาตุไนโตรเจนในรูปของหมู่อะเซตามิโด (NH-CO-CH3) เปลี่ยนไปเป็นหมู่อะมิโน (NH2) แสดงดังรูปที่ 2
รูปที่ 2 แสดงการเตรียมไคโตซานจากไคติน
กระบวนการผลิตไคโตซาน
กระบวนการผลิตไคโตซานมี 4 ขั้นตอนสำคัญ ได้แก่ การกำจัดเกลือแร่ การกำจัดโปรตีน การฟอกสีและการสกัดไคโตซาน
1. การกำจัดเกลือแร่
เป็นขั้นตอนการสกัดเกลือแร่ เช่น เกลือแคลเซียมคาร์บอเนตที่พบในเปลือกของสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง กรดที่ใช้ เช่น กรดไฮโดรคลอริก กรดฟอร์มิก กรดอะซิติก กรดซัลฟูริก และกรดกำมะถัน เป็นต้น
2. การกำจัดโปรตีน
เป็นขั้นตอนการสกัดแยกโปรตีนออกในเปลือกของสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง ขั้นตอนการแยกโปรตีนนี้ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้น 1-10 เปอร์เซ็นต์ สามารถให้ความร้อนได้เพื่อสกัดโปรตีนออกได้สมบูรณ์
3. การฟอกสี
การผลิตไคตินจากขั้นตอนดังกล่าวไว้ข้างต้นนั้นพบว่า ไคตินที่ได้มักจะยังคงมีสีดังนั้นหากต้องการไคตินฟอกขาวจะต้องนำไคตินมาผ่านกระบวนการแยกสีโดยสารสี (pigment) ในไคตินสามารถกำจัดได้โดยการสกัดด้วยอะซิโตน คลอโรฟอร์ม เอธิลอะซิเตต สารผสมระหว่างเอทานอลและอีเทอร์ โดยปรกติทำการฟอกสีด้วยสารละลายโซเดียมไฮโปคลอไรท์ หรือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
4. การสกัดไคโตซาน
การสกัดไคโตซานเกิดจากปฏิกิริยาการกำจัดหมู่อะซิธิลของไคตินหรือที่เรียกว่า ปฏิกิริยา deacetylation ทำให้เอ็น-อะซิทิลกลูโคซามีนซึ่งเป็นโมเลกุลเดี่ยวของไคตินถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคซามีน ดังนั้นจากไคตินจึงเปลี่ยนเป็นไคโตซาน ขั้นตอนการสกัดไคโตซานจากไคตินสามารถทำได้โดยการแช่ไคตินในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือโปตัสเซียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 50 เปอร์เซ็นต์ ที่อุณหภูมิ100 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่า เป็นเวลา 6 ชั่วโมง ทำให้หมู่อะซิทิลบางส่วนหรือทั้งหมดจะถูกดึงออกจากโพลิเมอร์