USE OF BIOMASS OF HIGHER FUNGI GROWN ON EDIBLE PLANT RAW MATERIALS FOR THE ISOLATION OF THE CHITIN-GLUCAN COMPLEX IN AN EXTRACTION PLANT
Authors: Д.В. Чащилов, , Д.В. Минаков, , А.А. Минакова, , Н.В. Бычин, 
Published: January 2023

Для получения биополимера хитина, природного полисахарида, перспективно использование биомассы высших грибов. Хитин в клеточной стенке грибов находится в форме хитин-глюканового комплекса (ХГК) и трудно выделяется из сырья. Выделенный ХГК – перспективный структурный наполнитель биокомпозиционных материалов и носитель функциональных биоактивных компонентов. Традиционное сырье для получения ХГК – панцири ракообразных – имеет ограничение по воспроизводимости сырья. В связи с этим актуально изучение возможности использования биомассы высших грибов для выделения ХГК. Предметом экспериментального исследования выступили плодовые тела опенка осеннего Armillaria mellea, полученные биотехнологическим способом из непищевого растительного сырья. Цель – изучение возможности выделения ХГК из биомассы грибов на экстракционной установке. Использовались визуальный осмотр, термогравиметрический анализ (ТГА) и дифференциальный термический анализ (ДТА). Применили оригинальную экстракционную установку с механическим перемешиванием. Сырьё подсушивалось и измельчалось. Проводилась экстракция – щелочное депротеинирование, кислотная деминерализация, а также обезвоживание с промежуточным межстадийным фильтрованием и промывкой в дистиллированной воде. Полученные образцы ХГК – сухие, сыпучие, мелкодисперсные, светло-кремового цвета. Выход продукта после обработки составил 23%. Испытывались образцы путём ТГА, ДТА в синхронном термоанализаторе DTG-60 (Shimadzu Corporation, Киото, Япония), используя алюминиевые тигли, навеску от 1 до 3 мг, атмосферу азота, расход 40 мл/мин, скорость нагрева 100С/мин, предельная температура 5000С. Установлено, что термическое разложение образцов трёхстадийное: 1) при температуре до 890С испаряется вода; 2) до температуры 3900С происходит разложение термолабильных компонентов ХГК, наблюдается резкий пик при температуре 3210С; 3) при температуре свыше 4000С наблюдается плавное разложение наиболее термостойких компонентов. Содержание воды – 7,9% (отн.), убыль массы на второй стадии – 78,7%, на третьей стадии – 3,3%, твердый остаток – 10,1%. Из полученного продукта путём гетерогенного щелочного деацетилирования получены образцы хитозан-глюканового комплекса (ХтзГК). Результаты исследования могут быть использованы: 1) для выделения ХГК и ХтзГК из биомассы грибов, пригодных для получения биокомпозиционных материалов, например, основы раневых повязок; 2) для определения верхнего температурного предела термической стерилизации продукта, обработка может проводится при температуре до 1600С; 3) для разработки интегрированной технологии комплексной переработки растительного сырья.

To obtain a biopolymer of chitin, a natural polysaccharide, the use of biomass of higher fungi is promising. Chitin in the cell wall of fungi is in the form of chitin-glucan complex (ChGC) and is difficult to isolate from raw materials. The isolated ChGCis a promising structural filler of biocompositional materials and a carrier of functional bioactive components. The traditional raw material for the production of HCG – crustacean shells – has a limitation on the reproducibility of raw materials. In this regard, it is important to study the possibility of using the biomass of higher fungi for the isolation of HCG. The subject of the experimental study was the fruit bodies of the autumn Armillaria mellea, obtained by a biotechnological method from non-edible plant raw materials. The aim is to study the possibility of isolation of HCG from the biomass of fungi on an extraction plant. Visual inspection, thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA) were used. An original extraction plant with mechanical mixing was used. The raw materials were dried and crushed. Extraction was carried out – alkaline deproteination, acid demineralization and dehydration with intermediate interstage filtration and washing in distilled water. The obtained samples of ChGCare dry, loose, finely dispersed, light cream color. The yield of the product after processing was 23%. Samples were tested by TGA, DTA in a synchronous thermal analyzer DTG-60 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan), using aluminum crucibles, a weight from 1 to 3 mg, nitrogen atmosphere, flow rate 40 ml/min, heating speed 100C/min, maximum temperature 5000C. It is established that the thermal decomposition of samples is three-stage: 1) at a temperature of up to 890C, water evaporates; 2) up to a temperature of 3900C, the decomposition of thermolabile components of ChGCoccurs, a sharp peak is observed at a temperature of 3210C; 3) at a temperature above 4000C, a smooth decomposition of the most heat-resistant components is observed. Water content – 7.9% (rel.), weight loss in the second stage – 78.7%, in the third stage – 3.3%, solid residue – 10.1%. Samples of the chitosan-glucan complex (ChtzGC) were obtained from the resulting product by heterogeneous alkaline deacetylation. The results of the study can be used: 1) to isolate ChGC and ChtzGC) hCG from the biomass of fungi suitable for the production of biocompositional materials, for example, the basis of wound dressings; 2) to determine the upper temperature limit of thermal sterilization of the product, processing can be carried out at temperatures up to 1600C; 3) to develop an integrated technology for complex processing of plant raw materials.