29 Mayıs 2015 Cuma

Kitin ; Biyolojik bir katkı madde

Biyolojik katkı maddesi Kitin


Kitin yunanca kökenli bir kelime olup, zırh anlamına gelen ‘CHİTON' sözcüğünden türemiştir. İlk olarak 1811 yılında Bradcannot tarafından kullanılmıştır. Sellülozdan sonra en yaygın olan karbonhidrat biyopolimeridir (Shahidi ve Ark; 1999).
Prof. Dr. Candan VARLIK / T.C. Anadolu BİL Meslek Yüksek Okulu
Yük. Müh. Didem ÜÇOK  ALAKAVUK / İ.Ü. Su Ürünleri Fakültesi İşleme Teknolojisi Anabilim Dalı
Kitin yunanca kökenli bir kelime olup, zırh anlamına gelen ‘CHİTON' sözcüğünden türemiştir. İlk olarak 1811 yılında Bradcannot tarafından kullanılmıştır. Sellülozdan sonra en yaygın olan karbonhidrat biyopolimeridir (Shahidi ve Ark; 1999).
Kitin eklembacaklılarda dış iskeletin temel yapı maddesidir. Yengeç ve istakoz gibi kabukluların, böceklerin dış iskeletinden başka kondroidin olarak da göz merceğinin, tendonların, kıkırdağın yapısında bulunur. Sellüloz bitkiler için nasıl önemli temel yapı taşı ise kitin ve türevleri de diğer canlılar için önemli yapı taşlarıdır (Lehninger; 1977).
Biyokimyasal özellikleri
En iyi bilinen iki amino şekerden biri D-GLUKOZAMİN (2-Amino-2-deoksi-D-Glukoz) diğeride D-GALAKTOZAMİN (2-Amino-2-deoksi-D-Galaktoz) dir. Her iki amino şekerde de ikinci karbon atomundaki hidroksil grubu yerine amino grubu bağlanmıştır. Amino şekerler birçok önemli biyolojik bileşiklerde N-Asetil türevleri biçiminde bulunurlar. Her iki şeker türevi de bakterilerin hücre duvarlarının membranlarında bulunan yapısal polisakkaritlerin önemli bir yapı taşıdır (Lehninger, 1977).
Şekil-1- D-Glukozamin ve D-Galaktozamin amino şekerlerinin açık formülleri (Lehninger, 1977; Mengi,1991)
D-Glukozamin, omurgalı hayvanların dokularındaki çoğu polisakkaritlerin yapısında bulunur ayrıca istakoz ve böceklerin dış iskeletinin yapısal polisakkaritleri olan kitinin de temel unsurudur. D-Galaktaozamin ise kıkırdaklıların önemli bir polisakkaridi olan kondroidin sülfatın ve glikolipidlerin bir bileşenidir (Lehninger, 1977).
Asidik mukopolisakkaritler insan vücudunda doğal olarak bulunmaktadır.
Tablo 1: Asetil Mukopolisakkaritler (Lehninger, 1977)
POLİSAKKARİT İÇERİÐݠBULUNDUÐU YER
Hiyalüronik asit Glukronik asit, N-Asetil-D-Glukozamin Sinoviyal sıvı
Kondroidin Glukronik asit, N-Asetil-D-Galaktozamin Kornea
Kondroidin-4-sülfat Glukronik asit, N-Asetil-D-Galaktozamin-4-sülfat Kıkırdak
Dermaton sülfat İdüronik asit, N-Asetil-D-Galaktozamin-4-sülfat Deri
Keratan sülfat Galaktoz, Galaktoz-6-sülfat, N-Asetil-D-Glukozamin-6-sülfat Kornea
Heparin Glukozamin-6-sülfat, Glükoronik asit-2-Sülfat, İdüronik asit
Glikozamin doğada hyalüronik asit, heparin ve kan grubu maddeleri gibi mükopolisakkaritlerin ve bunların proteinlerle bağlanması sonucu oluşan mükoproteinlerin bileşiminde yaygındır. Mantarlarda hücre duvarı, istakoz, yengeç gibi kabuklularda ise kabukta en önemli yapı taşı olan kitin N-asetil glikozamin polimeri; kondroidin ise N-asetil galaktoz amin polimeridir. Kitin asitlerle kaynatılarak glikozamin elde edilir. Galaktozamin ise, yine N-asetil türevi biçiminde, kıkırdak, kemik, kornea, deri, tendonlar, kalp kapakçıklarında bulunan kondroproteinlerin bileşimine giren bir grup karmaşık sülfatlı mükopolisakkaritlerde bulunur. Kondroproteinlerin koruyucu tekniklerle hidrolizleri protein+kondroidin sülfat verir. Kondroidin sülfat tam olarak hidrolize uğratılınca da galaktozamin, bir üronik asit, asetik ve sülfürik asitler serbest kalır (Mengi,1991).
Şekil 2: Kitinin yapısı (www.psrc.usm.edu/macrog/sea/chitin.htm)
Kitin asitlerle hidrolize edildiğinde glikozamin ve asetik asit verir. Asetik asit glikozaminin
amino grubu ile N-asetil biçimde birleşmiştir. Başka bir deyişle N-asetil glikozamin birimleri
birbirlerine (1-4 ) glikozidik bağ ile bağlanmışlardır. Kitinin kısmi hidrolizi iki molekül N-asetil glikozaminden oluşan bir disakkarit olan kitobiozu serbest bırakır. Kitozan kitinin deasetilasyonu ile elde edilir (Mengi,1991).
Kitin üretimi ve kullanım alanları:
Dünyada kitin üretimi su ürünleri işlemesi için özelleşmiş fabrikalar tarafından yapılmaktadır. Bir kilogram karides kabuğundan 700 g kitozan eldesi için ortalama 6,3 kg HCL, 1,8 kg NaOH ve 1,4lt su gerekmektedir (Kumar, 2000). Yaklaşık olarak 10 gram kitozan 7,5 Amerikan Doları karşılığında satılmaktadır (Aldrich, 2000). Kitin ve kitozan üretiminde fabrika alanı ve yeri, laboratuar ve nakliye önemli konuları oluşturmaktadır (Kumar, 2000).
Kitin ve kitozan üretiminde yengeçlerin ve karideslerin kabukları kullanılmakta olup, aynı zamanda bu gibi su ürünlerinin işlenmesi sırasında ortaya çıkan kabukların değerlendirilmesini de sağlamakta, yapılan kimyasal işlemler sonrasında ürün elde edilmektedir. İlk olarak Japonya'da, Amerika'nın Oregon, Washington ve Virginia bölgelerinde bu çıkarma işleminin yapıldığı fabrikalar kurulmuştur. Şu anda ticari olarak kitin ve kitozan üretimi Hindistan, Japonya, Polonya, Norveç ve Avustralya'da yapılmaktadır (Kumar, 2000).
Kitin ve kitozan türevleri Avrupa ve Amerika da yoğun olarak kullanılmaktadır. Fransa Kitin ve türevleri ihtiyacını Hindistan'daki fabrikalardan karşılamaktadır. Hindistan'daki fabrikalar yetiştirilen istakozların dış kabuklarından (karapakslarından) kitin elde etmektedirler. Bu fabrikalar yılda 500 ton kitin ve türevlerini üretebilmektedirler (www.france-chitine.com/capacite.htm). Ayrıca Fransa kendi ülkesindeki kitozan fabrikaları için en uygun istakoz karapakslarını Saint-Laurent körfezinden ve Labrador kıyılarında istakozlardan temin etmektedir (www.marinard.com/Francais/complete-product.html). 
Kitin ve kitozan birçok alanda kullanılmakta olup, belli başlı kullanım alanları tablo 2'de verilmiştir. 
Tablo 2:  Kitin ve kitozanın kullanım alanları www.marinard.com/Francais/complete-applications.html, Kumar (2000)
Tarım Nematosid,Fungisit,Bakteriostatik
Biyoteknoloji Proteinlerin ayrıştırılması,Kromatografi
Biyomedikal Tümör aktivitelerinin inhibe edilmesi, Kandeki kolesterol miktarının kontrolü, Yapay deri, Ameliyat ipliği
Kağıt endüstrisi Dayanıklı kağıt üretimi
Farmasöik Çeşitli ilaçlar
Oftalmoloji Optik lenslerin yapımında
Tekstil Giyim, Pansuman bezleri
Kullanılmış suların arıtılması Ağır metallerin çökertilmesi, Radyoaktif metallerin çökeltilmesi
Kozmetik Nemlendirici kremler, Şampuanlar ve diş macunları
Yem sanayi Kabuklardan elde edilen karatenoidin yemlere eklenmesi
Gıda Endüstrisi Antioksidatif katkı maddesi, asit regülatörü, renk koruyucu, antimikrobiyal katkı maddesi, Kaplama maddesi
Gıda endüstrisinde kitozan daha çok katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Gıda katkı maddesi tek başına gıda olarak tüketilemeyen veya yardımcı maddesi olarak kullanılamayan, tek başına besleyici değeri olan veya olmayan; seçilen teknoloji gereği kullanılan işlem veya imalat sırasında kalıntı veya türevleri mamul maddede bulunabilen; gıdanın üretilmesi, tasnifi, işlenmesi, hazırlanması, ambalajlanması , taşınması , depolanması sırasında gıda maddesinin tat, koku, görünüş, yapı ve diğer niteliklerini korumak, düzeltmek veya istenmeyen değişikliklere engel olmak amacıyla kullanılmasına izin verilen maddedir. Ancak kitin ve kitozan türevleri katkı maddesi olarak birden çok fonksiyona sahiptir. Bu fonksiyonlar aşağıda kısaca açıklanmıştır (Shahidi ve Ark; 1999).
Antimikrobiyal katkı maddesi kullanımı:Kitin, kitozan ve türevleri doğal antimikrobiyal madde olarak Avrupa, Amerika ve Japonya'da yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bakteri ve mantarlara karşı bakterisit ve fungisit etki göstermektedir (Helander ve ark;2001).
Antimikrobiyal etki mekanizması kesin olarak bilinmemekle beraber kitozan molekülünün  pozitif yüklü olması ve mikrobiyal organizmaların hücre duvarının  negatif yüklü olması, kitozanın mikroorganizmanın hücre duvarını tahrip ederek yaşam faaliyetini durdurmasına sebep olduğu gözlenmiştir. Kitin ve kitozan bakterilerin ve mantarların aktivitelerini inhibe etmektedir. Deasetil kitozan, sülfonakitozan ve sülfonobenzoilkitozan solüsyonları gram pozitif bakterilerden Staphylococcus aereus Listeria monocytogenes, Bacillus aereus ve gram negatif bakterilerden Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus, Pseudomonas aeruginosa , Shgyella dysenteriae, Vibrio cholerae, Aeromonas hydrophlla, Salmonella typhimurium gibi türlerin aktivitelerini inhibe edici etkiye sahiptir (Helander ve ark; 2001).
Kitin, kitozan ve türevlerinin zararlı mikroorganizmaların gelişimini engelleyen ve bifidobakteri olarak adlandırılan mikroorganizmaların popülasyonunun artması yönünde etkileri vardır. Fungisit olarak  da kullanılmaktadırlar. Halk sağlığı açısından kimyasal fungisitlerin oluşturduğu tehlikeyi kitin türevleri oluşturmamaktadır. Bu yüzden son yıllarda tercih sebebi olmuşlardır. Fakat fungisit özelliği üzerinde hala çalışmalar yapılmaktadır. Henüz kesin etkisi tespit edilememiştir. Ancak invitro çalışmalarda tüm mantarlara karşı kitin türevleri etkili olmuştur. Sadece Zygomycetes gurubu mantarlar direnç göstermişlerdir. Bunun nedeni ise bu grup mantarların hücre duvarının en önemli komponentlerinden birinin kitozan oluşudur. İnvivo çalışmalar ise şeker kamışı üzerinde yapılmıştır. Kitozan; şeker kamışına tatbik edilmiş ve Aspergillus niger gelişimini inhibe etmiştir(Shahidi ve ark; 1999).
Antioksidatif katkı maddesi olarak kullanımı:
Kitozan'ın antioksidatif etkisi et ve su ürünlerinde araştırılmış ve bu etkinin varlığı belirlenmiştir. Yapılan bir çalışmada dana etinde 5000 ppm N-carboxymetilkitozan kullanılmış ve sonuçta TBA miktarı %93 oranında  inhibe edilmiş ve etin içindeki heksanal miktarı %99 düzeyinde indirgenmiştir (Shahidi ve Ark; 1999).
Asit regülatörü olarak kullanımı:
Kitin ve kitozan türevleri meyve sularına katıldığı taktirde bulanıklığı giderir ve asitliğini düşürür(Shahidi ve Ark; 1999).
Renk koruyucu olarak kullanımı:Kitin ve kitozan türevleri meyvelerdeki kahverengileşmeyi önler (Shahidi ve Ark; 1999).
Diyet yardımcı maddesi olarak kullanımı:
Kitozan diyet gıdaların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle kalorisi düşük patates cipsi ve bisküvi üretiminde tercih edilir. Diyet gıdaların ve diyete yardımcı maddelerin üretim sanayinde , son yıllarda üretilen tüm ürünlerde en çok tercih edilen maddedir. Bunun nedeni ise kolesterol düşürücü etkisinin olması ve vücuttaki depo yağ ile birleşerek sindirim yoluyla vücuttan uzaklaşmasını sağlamasıdır (Shahidi ve Ark; 1999).
Kaplama maddesi olarak kullanımı:Bütün bu kullanım alanlarının dışında kitozanın gıda ambalaj sanayiinde özel bir kullanım alanı vardır. Aktif paket olarak adlandırılan bu fonksiyonu şu şekilde yerine getirir: kitozan ile lamine edilmiş (kaplanmış) gıdalar herhangi bir ambalaj maddesi ile paketlenmese bile kitozan mikrobiyal faaliyetleri durduğundan gıdada doğal bir ambalaj materyali görevini yapar. Kitozan bu antimikrobiyal etksinin yanı sıra oksijen geçişini de engelleyerek gıdayı koruma amacına yönelik etkiye sahiptir (Shahidi ve ark; 1999). Kaplama maddesi olarak kullanımı kitin ve kitozan türevlerinden oluşan solüsyona ürünün daldırılıp oluşan film tabakasıyla ürün yüzeyinin kaplanması şeklinde olmaktadır. Bunun için kitin kitozan ve türevlerinden hazırlanan iki farklı iyonize olmuş solüsyon karıştırılır. Bu da polimer komplekslerin çökmesine sebep olur. Bu işlem sonunda sol-gel denilen solüsyon-gel elde edilir (Shahidi ve ark; 1999).
Kitozan filmler çok esnektirler ve zor yırtılırlar. Özellikle taze ve işlemiş gıdaların (meyve, sebze, et ve su ürünleri gibi) raf ömrünü arttırmak ve depolama sürelerini uzatmak için bu film tabakası ile kaplanırlar. Bu şekilde kaplama maddesi gıdaların içerdiği mikroorganizmaların hava almasını önler, meyve ve sebzelerde mantar gelişimini inhibe eder, etilen ve karbondioksiti indirger , ısı iletkenliğini azaltır. Su aktivitesi fazla olan gıdalar için idealdir. Nem kaybını engelleyerek üründe oluşabilecek büzüşmeyi ve köü görünümü önler (Shahidi ve ark; 1999).
Ayrıca modifiye atmosfer ile paketlenmiş ve yarı iletken kitozan film ile kaplanmış gıdalarda terlemenin azaldığı bilinmektedir (Shahidi ve ark; 1999).
KAYNAKLAR:
ALDRİCH Handbook of Fine Chemicals and Laboratory Equipment 2000 Taufkirchen Germany
HELANDER, I.M.; NURMİAHO-LASSİLA, E.-L.; AHVENAİNEN, R.; RHOADES, J.; ROLLER, S. (2001): Chitosans Distrupts The Barrier properties of The Outer Membrane of Gram-negative Bacteria. İnternational Journal of Food Microbiology (71) p: 235-244.
KUMAR, M.N.V.R. (2000): AReview of Chitin and Chitosans Applications. Reactive & Functional Polymers (46) p: 1-27.
LEHNİNGER, A.L. (1977): Biochemie übersetz von Kleinig, H., Liedvogel, B.2., neubearbeitete und erweiterte auflage. Verlag Chemie.New York. Weinheim  209 214
MENGİ, A.(1991): BİYOKİMYA Yayın no: 3654 İsatanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi No: 132 322
SHAHIDI, F.;ARACHCHİ J. K. V.; JEON, Y.-J.(1999): Food Applications of Chitin and Chitosans. Trends in Food Science& Technology (10) p:37-51.
www.marinard.com/Francais/complete-applications.html
www.marinard.com/Francais/complete-product.html
www.psrc.usm.edu/macrog/sea/chitin.html

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder