GENERALIDADES DEL QUITOSAN CAPITULO 1.

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- ABSORCIÓN DE AGUA.

El quitosán se hincha en contacto con el agua debido a la presencia de grupos hidroxilo y amino en su estructura. El índice de hinchamiento depende del peso molecular y grado de desacetilación del polímero, aumenta al aumentar el peso molecular, no obstante con el grado de desacetilación se observa la tendencia contraria, disminuye al aumentar el grado de desacetilación.

- INTERACCIÓN CON PÉPTIDOS O PROTEINAS.

El conocimiento sobre el papel de las interacciones proteína-polisacárido es aún limitado. La distinción más importante que puede hacerse es entre interacciones covalentes y no covalentes (conjugados covalentes de proteína hidrófoba-polisacárido hidrófilo). La unión covalente entre estos dos biopolímeros tiene como propósito la formación de un conjugado estable que combina las propiedades de superficie del componente hidrofóbico proteico con las propiedades estabilizadoras del polisacárido hidrofílico.

- HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL QUITOSANO.

El quitosán es hidrolizado principalmente por las quitinasas y las quitosanasas, aunque también puede ser hidrolizado por enzimas comerciales como glucanasas, pectinasas, lipasas y algunas proteasas. Las quitinasas son endo-β-1,4-N-acetilglucosaminidasas que hidrolizan los enlaces β-1,4-glicosídicos de quitinas, quitodextrinas y quitosanos parcialmente acetilados de forma aleatoria. Están presentes en hongos, insectos, algunas bacterias y en plantas superiores.

Las bacterias producen quitinasas para digerir la quitina y utilizarla como fuente de carbono y energía mientras que en las plantas las quitinosas están involucradas en mecanismos de defensa frente a patógenos que contienen quitina.

Las quitinasas y quitosanasas no están disponibles para aplicarlas a escala industrial, además su costo es muy elevado. La depolimerización del quitosán se puede realizar con enzimas inespecíficas. Se han utilizado celulasas, pectinasas, lipasas y proteasas para despolimerizar el quitosán].

Entre las proteasas podemos destacar a la papaína, una proteasa particularmente atractiva debido a su origen vegetal. Otra proteasa que despolimeriza de forma eficiente el quitosán es la pronasa, una serin proteasa obtenida a partir de Streptomyces griseus, obteniéndose quitosán de bajo peso molecular, oligómeros y monómeros. La máxima depolimerización con pronasa tiene lugar a pH 3,5 y 37ºC.

- SOLUBILIDAD.

- SOLUBILIDAD DE LA QUITINA.

La quitina es un material insoluble en la mayoría de los solventes. Es posible disolverla en los sistemas que detallaremos a continuación.

- Soluciones de sales neutras.

La quitina se solubiliza con un alto grado de hidratación en soluciones de sales neuitras, en caliente. La eficiencia de disolución sigue la secuencia:

LiSCN > Ca(SCN)2 > Cal2 > CaBr2 > CaCl2

- Medios ácidos.

La quitina se solubiliza en HCl, H2SO4 y H3PO4 concentrados sin embargo al mismo tiempo se producen reacciones de hidrólisis y en el caso del ácido sulfúrico se presentan también reacciones de sulfatación.

- SOLUBILIDAD DEL QUITOSÁN.

La presencia de grupos amino a lo largo de la cadena de quitosán permite la disolución de esta macromolécula en disoluciones de ácidos diluidos, por medio de la protonación de esos grupos.

En medios ácidos diluidos tiene lugar el siguiente equilibrio:

[pic 5]

Al adquirir carga positiva la amina, el quitosán aumenta su capacidad hidrofílica y pasa a ser soluble en soluciones ácidas diluidas formando sales ya que el pKa del grupo amino en el quitosán es 6,5. En ácidos inorgánicos se puede solubilizar en clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico, nítrico y perclórico diluidos. En cambio es insoluble en ácido sulfúrico diluido. También es insoluble en la gran mayoría disolventes orgánicos. El quitosán, al igual que la quitina, es insoluble en agua.

- PROPIEDADES BIOLÓGICAS

El quitosán es un polímero natural, no tóxico y biodegradable. Además puede actuar como agente reductor del colesterol y como estimulante del sistema inmunológico.

- PROPIEDADES ANTIMICROBIANAS

La actividad antimicrobiana del quitosán dependerá de factores como el tipo de quitosán (grado de desacetilación, peso molecular), del pH del medio, de la temperatura, etc. Existen varias hipótesis sobre el mecanismo de la actividad antimicrobiana del quitosán. La más probable es un cambio en la permeabilidad de la célula debido a las interacciones entre el quitosán que es policatiónico y las cargas electronegativas de la superficie de la célula]. El quitosán es capaz de inhibir algunas bacterias Gram negativas como los son la Escherichia coli, la Pseudomonas aeruginosa, la Shigella dysenteriae, la Vibrio spp. y la Salmonella typhimurium].

- MANEJO, ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE.

Bajo condiciones normales la quitina y el quitosán no requieren ningún tipo de manejo especial debido a su estabilidad. Debe evitarse depositar quitina y quitosán en lugares húmedos o junto a agentes altamente oxidantes.

- SEGURIDAD Y TOXICIDAD

La quitina como tal no es tóxica, sin embargo, cuando se encuentra en forma de polvo puede producir algunas molestias como la obstrucción de las vías respiratorias e irritación al contacto con los ojos. En el primer caso, la quitina puede removerse con aire fresco mientras que en el segundo caso se requiere lavar con agua. La quitina y el quitosán no tienen efectos perjudiciales en la ingestión, a excepción de aquellos casos en donde la persona sea alérgica a los productos marinos, especialmente si su origen es de cangrejos, langostas o langostinos, situación en la cual puede causar irritaciones en la piel y debe acudirse al médico.

- APLICACIONES DEL QUITOSÁN EN LA INDUSTRIA.

La abundancia de la quitina combinada con su química específica, hace de este polímero la base de una serie de aplicaciones de las cuales se describen las principales en el cuadro 1.2.

Cuadro 1.2. Aplicaciones