CHITOSAN-GLUCAN COMPLEX FROM FRUITING BODIES OF HIGHER FUNGI AS THE BASIS OF FUNCTIONAL FILM HYBRID BIOCOMPOSITES
Authors: Чащилов Д.В. , Минаков Д.В. , Минакова А.А. , Бычин Н.В. 
Published: September 2024

Перспективным направлением исследований является использование грибного сырья для получения различных биокомпозитных материалов. Недостаточное количество научных данных по использованию грибного сырья в качестве источника для получения хитозана, в частности пленок на основе хитозан-глюканового комплекса, определило цель представленного исследования. Хитин из биомассы грибов преобразованный в хитозан реакцией деацетилирования, является перспективным объектом для получения функциональных плёночных гибридных полимерных биокомпозитных материалов. Предмет исследования – образцы пленок на основе хитозан-глюканового комплекса, полученного из биомассы плодовых тел высших грибов. Цель работы – получение пленочных материалов на основе хитозан-глюканового комплекса, исследование их структуры, механических и физико-химических свойств. Хитозан-глюкановый комплекс (ХтзГК) получали методом щелочного гидролиза хитин-глюканового комплекса, пленочные материалы – методом мокрого формования на подложку. Для исследования механических и физико-химических свойств использовали термогравиметрический анализ, дифференциальную сканирующую калориметрию и термомеханический анализ. Исследование микроструктуры пленок проводили методом сканирующей электронной микроскопии. В результате формования внешний рельеф поверхности пленок был в значительной степени текстурирован: 1) явно видны переплетённые волокнистые утолщения – остатки не полностью растворившихся частиц ХтзГК; 2) имеются закрытые микропоры поперечным размером от 100 до 1000 нм; 3) локально расположены плоские друзы пластинчатых кристаллов. Прочность пленки при растяжении – до 2,9 МПа, модуль упругости до 70 МПа, относительное удлинение при разрыве до 14%. Содержание воды в пленке достигает 15% (масс.). Термическая стабильность до 200℃, далее продукт постепенно разлагается в несколько этапов. Результаты применимы для: 1) получения опытных образцов гибридных биокомпозитных пленок с различными наполнителями; 2) для оценки возможностей использования пленок биокомпозитов; 3) разработки перспективной интегрированной технологии переработки легко возобновляемого непищевого растительного сырья в востребованные экономикой РФ продукты.

A promising area of research is the use of mushroom raw materials to produce various biocomposite materials. Insufficient scientific data on the use of mushroom raw materials as a source for the production of chitosan, in particular films based on the chitosan-glucan complex, determined the purpose of the presented study. Chitin from fungal biomass converted to chitosan by deacetylation reaction is a promising object for the production of functional film hybrid polymer biocomposite materials. The subject of the study is samples of films based on the chitosan-glucan complex obtained from the biomass of fruit bodies of higher mushrooms. The purpose of the work is to obtain film materials based on the chitosan–glucan complex, to study their structure, mechanical and physico-chemical properties. Chitosan-glucan complex (ChsGC) was obtained by alkaline hydrolysis of the chitin-glucan complex, film materials were obtained by wet molding onto a substrate. Thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and thermomechanical analysis were used to study the mechanical and physico-chemical properties. The microstructure of the films was studied by scanning electron microscopy. As a result of molding, the outer relief of the surface of the films was largely textured: 1) intertwined fibrous thickenings are clearly visible – the remains of not completely dissolved ChsGC particles; 2) there are closed micropores with a transverse size from 100 to 1000 nm; 3) flat druses of lamellar crystals are locally located. The tensile strength of the film is up to 2.9 MPa, the modulus of elasticity is up to 70 MPa, the elongation at break is up to 14%. The water content in the film reaches 15% (wt.). Thermal stability up to 200℃, then the product decomposes gradually in several stages. The results are applicable for: 1) obtaining prototypes of hybrid biocomposite films with various fillers; 2) to assess the possibilities of using biocomposite films; 3) developing a promising integrated technology for processing easily renewable non-food plant raw materials into products demanded by the economy of the Russian Federation.