¿Cuáles son las aplicaciones del quitosano en el campo de la ciencia de los alimentos?
1 Coadyuvantes para el procesamiento de alimentos
1.1 Clarificador de jugos
El quitosano se puede utilizar como clarificador de jugos, vinagre, melaza y vino, especialmente para jugos de frutas. numerosos estudios de aclaración. Para obtener un jugo claro y transparente, además de eliminar los sólidos suspendidos y los sedimentos, es más importante eliminar la pectina turbia, las proteínas y otros coloides que están cargados positivamente e interactúan con los electrolitos aniónicos cargados negativamente en el jugo (como los coloides). ) interactúan, destruyendo así la estabilidad de la estructura coloidal, provocando que los coloides se agreguen y se hunda, y el jugo se clarificará después de la filtración. A lo largo de los años, algunos estudiosos han utilizado el quitosano para clarificar el jugo de kiwi, el jugo de manzana y el jugo de pera. La transmitancia de luz del jugo clarificado alcanza entre el 90% y el 95%. Otra ventaja del jugo clarificado con quitosano es que puede eliminar la polifenol oxidasa del jugo y reducir la velocidad de oscurecimiento del jugo.
1.2 Floculante de jugo de azúcar
Las proteínas, pectinas, taninos, pigmentos, lípidos, etc. del jugo de azúcar generalmente están cargados negativamente. El quitosano es el único polisacárido alcalino en la naturaleza con carga positiva. Cuando se agrega al jugo de azúcar, el coloide cargado negativamente en el jugo de azúcar es absorbido por iones -NH3+, lo que da como resultado neutralidad eléctrica, por lo que el quitosano puede purificar el jugo de azúcar. Japón ha utilizado quitosano para clarificar mezclas de jugos de frutas [5] y miel de desecho [6] hace muchos años. En los últimos años, Lu Dongmei et al. [7] también utilizaron quitosano para clarificar jugos de frutas mixtos. El tratamiento se llevó a cabo en condiciones de temperatura de 100 °C, pH 6,8, dosis de quitosano de 500 mg/kg y dosis de PAM de 2,5 mg/. kg La tasa de eliminación de color alcanzó el 79% y la tasa de eliminación de turbidez es superior al 94%. Liang Ping [8] et al. realizaron una prueba de purificación con floculante de quitosano de jarabe crudo por el método de sulfito (jarabe retamizado de azúcar crudo de una fábrica de azúcar). Los resultados mostraron que las mejores condiciones de proceso para el tratamiento por flotación de aire son: cantidad de adición de P2O5 450 mg/. kg, temperatura 80°C, pH=6,0, cantidad de adición de quitosano 110 mg/kg; en estas condiciones, se puede lograr una buena tasa de eliminación de turbidez y decoloración.
1.3 Desacidificante de zumos
Muchos zumos de frutas y verduras contienen más ácidos orgánicos. El quitosano se puede combinar con ácidos orgánicos para formar sales. Rwan et al. agregaron 15 mg/kg de quitosano al jugo de uva. Los contenidos de ácido cítrico, ácido tartárico, ácido L-málico, ácido oxálico y ácido ascórbico en el jugo de uva se redujeron en un 56,6%, 41,2%, 38,8%, 36,8%. y 6,5% respectivamente. El contenido total de ácido en el jugo se reduce en un 52,6% y el jugo queda bien purificado. El jugo limpia bien. Agregar quitosano al jugo de fruta del monje puede eliminar el sabor amargo desagradable y mejorar el sabor. Spqgna et al. informaron que después de agregar quitosano al vino puro, el vino cambió de amarillo claro a amarillo dorado intenso debido a la afinidad entre el quitosano y los compuestos polifenólicos, y la calidad del vino mejoró enormemente.
2 Aditivos Alimentarios
2.1 Antioxidantes Alimentarios
Debido a que los productos cárnicos contienen una gran cantidad de ácidos grasos insaturados, se oxidan y deterioran fácilmente, acortando así su vida útil. de la carne. Para prolongar la vida útil del producto, se deben agregar antioxidantes. El quitosano se está desarrollando rápidamente como un nuevo antioxidante. Darmadji et al. estudiaron el efecto antioxidante del quitosano en la carne de res, agregándole 1% de quitosano y almacenándolo a 4°C durante 3 días. Se encontró que la carne de res tenía una reducción del 70% en ácido barbitúrico sulfatado (TBA). Shahihi et al. informaron que la sal de N,O-hidroximetilquitosano (NOOC) y sus sales de lactato y pirrolato fueron muy efectivas para inhibir la oxidación de la carne cocida, y el sabor de la carne cocida casi no cambió después de 7 días de refrigeración. Señaló que entre (500-3000) mg/kg, los efectos de inhibición de la oxidación del NOOC y los derivados del quitosano antes mencionados fueron del 69,9%, 63,4% y 66,3% respectivamente.
2.2 Conservantes alimentarios
Las propiedades antibacterianas del quitosano y sus derivados han llamado mucho la atención en los últimos años. Es eficaz contra bacterias y hongos.
En general, se cree que debido a la interacción entre las cargas positivas de las moléculas de quitosano y las cargas negativas de la membrana celular bacteriana, se liberan proteasas intracelulares y otros componentes, logrando así efectos antibacterianos y bactericidas. El quitosano se usa ampliamente para conservar frutas, verduras, carne y huevos. La investigación de Simpaon et al muestra que el quitosano en una concentración del 0,02% es suficiente para inhibir el crecimiento de Bacillus, mientras que para Escherichia coli y Salmonella, una concentración de 0,005. % es suficiente. El efecto antibacteriano del quitosano puede alcanzar el 90% y el crecimiento de bacterias puede inhibirse por completo cuando la concentración de quitosano es tan alta como 0,0075%.
Estudios realizados por muchos académicos han demostrado que el uso de envoltura plástica de quitosano puede controlar mejor la podredumbre y el deterioro de melocotones, peras, kiwis, pepinos, pimientos, uvas, fresas, mangos y tomates, y prolongar el almacenamiento. tiempo y vida útil. Esto se debe a que la película de quitosano puede impedir la penetración de oxígeno en la atmósfera y el escape del dióxido de carbono producido por la respiración del fruto, pero puede inducir el escape del gas etileno que provoca la maduración del fruto, inhibiendo así la reproducción de hongos y retrasando la maduración. de frutas. El recubrimiento de película de quitosano puede inhibir el aumento del contenido de antocianinas, flavonoides y todas las sustancias fenólicas en la fruta, controlar el aumento de la actividad de la peroxidasa, controlando así el amarillamiento y el dorado de la fruta y asegurando la calidad de la fruta. Tomando como ejemplo la conservación del tomate, los tomates se recubrieron con quitosano en una concentración del 2%. Después de 15 días de almacenamiento, se descubrió que el contenido total de ácido, azúcar total y vitamina C de los tomates era cercano al del original. tomates Generalmente, los tomates se pueden almacenar durante 30 días. El efecto de almacenamiento es mejor que una solución de ácido benzoico al 0,2%. Zhang Shenghui y otros utilizaron derivados del quitosano y otros aditivos para hacer conservantes de recubrimiento. Las manzanas y las peras se pueden mantener frescas durante 6 meses a una temperatura de 10 a 25°C, con una buena tasa de fruta del 99%. El período de almacenamiento de los kiwis chinos tratados con conservante de quitosano por Chen Tian y otros puede alcanzar los 80 días, mientras que el período de almacenamiento de los kiwis sin tratar es de sólo 7 a 12 días.
Gu Weizhi et al. realizaron una prueba sobre la conservación de la carne de cerdo con quitosano. Los resultados mostraron que cuando se almacenaba una solución de quitosano al 2% a 20 °C y 40 °C, la vida útil del primer producto. La calidad de la carne de cerdo se extendió 2 días y 6 días respectivamente. Os amu et al. infiltraron una solución de ácido láctico de quitosano en fibras de celulosa regeneradas para formar materiales de conservación de telas no tejidas, que se utilizan para contener alimentos de pescado y carne. Pueden absorber exudados y prevenir el crecimiento de microorganismos como Staphylococcus aureus y E. coli para lograr fines de conservación.
2.3 Espesante alimentario
Tetsuya et al. utilizaron quitosano y CaCO3 como espesantes para fideos, y la dosis de quitosano fue del 0,4% al 1,8%. Tomohiho et al. agregaron quitosano en polvo a geles alimentarios elaborados con claras de huevo para mejorar su dureza y elasticidad. Además de las funciones anteriores, el quitosano también se puede utilizar como estabilizador de alimentos, emulsionante, mejorador del sabor, etc.
3 Alimentos Saludables
El quitosano se considera el alimento saludable de segunda generación después de las pastillas de vitaminas, el suero y la lecitina y la espirulina. Por ser una fibra animal comestible, luego de ser ingerida y absorbida por el cuerpo humano, se descompone en oligosacáridos bajo la acción de las bacterias intestinales, teniendo estas últimas una mejor actividad fisiológica. Se informa que el quitosano tiene tres funciones (regulación inmune, regulación del pH y regulación hormonal), tres eliminaciones (eliminación del colesterol dañino en el cuerpo, eliminación de iones metálicos en el cuerpo y eliminación de toxinas como pesticidas y radicales libres en el cuerpo). el cuerpo) y tres reducciones (disminución de los lípidos y el azúcar en la sangre, disminución de la presión arterial), por lo que el quitosano se puede utilizar para preparar alimentos saludables.
3.1 Pérdida de peso y reducción del colesterol
El quitosano alimentario y su complejo de ácidos grasos son alimentos ideales para perder peso. Los estudios han encontrado que el quitosano y sus sales complejas de ácidos grasos pueden formar complejos en el cuerpo con sustancias lipídicas como triglicéridos, ácidos grasos, colesterol, ácidos biliares y otros compuestos que son muchas veces su peso. Estos complejos no se ven afectados por la digestión y la absorción. por el sistema digestivo y no por la hidrólisis por el ácido gástrico puede reducir la digestión y absorción de dichas sustancias por parte del cuerpo, permitiendo que se excreten a través de los intestinos, reduciendo así las calorías de los alimentos y logrando el propósito de perder peso y reducir los lípidos. La función del quitosano es reducir el contenido calórico de los alimentos, logrando así el propósito de perder peso y reducir los ésteres [21]. Al mismo tiempo, los oligosacáridos generados por el quitosano bajo la acción de las bacterias intestinales tienen calorías significativamente más bajas que la sacarosa. Los oligosacáridos no se absorben en el tracto digestivo y casi todos ingresan a los intestinos, por lo que tienen efectos evidentes contra la obesidad.
3.2 Alimentos anticancerígenos
El quitosano puede ajustar el valor del pH de los fluidos corporales y hacerlos débilmente alcalinos. El aumento del valor del pH en el cuerpo aumenta la actividad de los linfocitos y los linfocitos. Destruye el cáncer. Se mejora la actividad de las células, lo que desempeña un papel en la prevención y la lucha contra el cáncer. La fórmula de un alimento saludable anticancerígeno como Yukio [22] es: fibra de maíz: quitosano: ácido algínico 1:0,01~1,0:0,01.
1,0:0,001~1,0. Por ejemplo, mezcle y procese los siguientes materiales para hacer galletas: 51 gramos de harina, 1% de fibra de maíz, 11,3 gramos de azúcar, 5 gramos de oligosacáridos, 5 gramos de miel, 2 gramos de quitosano, 2 gramos de glucosa y 0,5 gramos. de ácido algínico, 0,5 g de sal, 30,2 g de CaCO y 2,5 g de levadura en polvo.
3.3 Alimentación saludable gastrointestinal
Dado que el quitosano se disuelve en una solución ácida diluida para formar un líquido coloidal, el líquido coloidal formado por el quitosano bajo la acción del ácido gástrico puede adherirse formando una película protectora sobre la pared del estómago puede evitar que el ácido gástrico irrite la superficie dañada del estómago, ayudando así en el tratamiento de las úlceras gástricas. El quitosano genera oligosacáridos bajo la acción de las bacterias intestinales, que pueden promover el crecimiento y la proliferación de bacterias intestinales beneficiosas como Bifidobacterium y mejorar el entorno microecológico intestinal. Además de los alimentos saludables mencionados anteriormente, el quitosano y sustancias relacionadas también se pueden convertir en alimentos para la salud bucal, alimentos cárnicos artificiales, alimentos regulados por elementos traza metálicos, etc.
4 Agente purificador de agua
4.1 Tratamiento de aguas residuales de la industria alimentaria
El quitosano es un polímero cargado positivamente en la naturaleza y es un excelente floculante en el procesamiento de aguas residuales. Las aguas residuales de la industria alimentaria contienen una gran cantidad de sustancias útiles, como proteínas y ácidos grasos, que pueden flocular y precipitar sus ingredientes activos para su utilización. La mayor ventaja del quitosano en el tratamiento de aguas residuales de alimentos o proteínas es que el residuo se puede reciclar como pienso. causando contaminación secundaria. Huang Hui et al. estudiaron las condiciones y los resultados del uso de quitosano como floculante para sedimentar las aguas residuales de lodos de ventilador. Los resultados mostraron que la tasa de sedimentación de la floculación fue rápida, la tasa de eliminación de DQO fue del 86 % y la tasa de recuperación de proteínas fue del 81 %. A un pH de 6,5 a 8,5, el efecto de floculación del quitosano de alta concentración fue mejor que el del quitosano de baja concentración. Zhou Gui et al. utilizaron quitosano como floculante para tratar aguas residuales de alcohol de melaza con alta concentración. Los resultados experimentales mostraron que cuando el pH = 7,0, la temperatura es de 25 °C, el tiempo de agitación es de 30 minutos y el tiempo de reposo es de 2. horas, la ayuda coagulante P30 Bajo la acción efectiva, la tasa de eliminación de CODcr de las aguas residuales de alcohol de melaza puede alcanzar el 96,2%. Cai Weimin et al. [25] utilizaron sal de amonio cuaternario de quitosano modificado para tratar aguas residuales de glutamato monosódico cuando la dosis era de 100 mg/l, la tasa de eliminación de turbidez alcanzó el 99,5 % y la tasa de eliminación de DQO fue del 37,9 %. Fang Xinlan et al. utilizaron quitosano para tratar el líquido residual del capullo que contenía proteína de gelatina de seda soluble en agua. En condiciones de pH de 7 a 10, la tasa de eliminación de DQO podría alcanzar más del 85%, que es mucho mayor que la tasa de eliminación de DQO utilizando aluminio básico. Cloruro como floculante (hasta 54,7%).
4.2 Preparación de agua pura
El quitosano ha sido aprobado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos como agente purificador de agua potable por sus características naturales, no tóxicas y seguras. al. utilizó el método de preparación de reticulación de N-carboxichitosano como agua pura. Muzzarelli et al. utilizaron N-carboximetil quitosano reticulado como adsorbente para eliminar eficazmente Pb2+ y Cd2+ en el agua potable. Murcott et al. usarse en combinación para eliminar Pb2+ y Cd2+ del agua potable. Murcott et al. informaron que el uso de quitosano y bentonita en una cierta proporción (1:5 ~ 1:20) puede eliminar las partículas, el color y el olor en el agua potable. La dosis de quitosano es solo 0. Después del tratamiento, puede. Reduzca la turbidez del agua de 2 NTU a 0,3 NTU, el valor del pH de 7,2 a 7,0, elimine el 17 % de la alcalinidad (CaCO3) y elimine del 96 % al 100 % del color. Las investigaciones realizadas por muchos académicos han demostrado que el quitosano tiene más ventajas que los floculantes tradicionales cuando se utiliza como floculante en el tratamiento del agua.