Chitina: struttura, funzioni, usi
La chitina, dopo la cellulosa, è il polisaccaride più abbondante in natura e ha formula (C8H13O5N)n
È un polisaccaride lineare presente nella matrice extracellulare di una varietà di invertebrati tra cui spugne, molluschi, nematodi e artropodi e funghi.
È un componente importante delle matrici extracellulari protettive o di supporto che ricoprono il tessuto che lo produce o l’intero corpo dell’organismo.
Nel 1811 il chimico francese Henri Braconnot scoprì una sostanza estratta dai funghi che non si dissolveva nell’acido solforico. Nel 1823 il chimico francese isolò la stessa sostanza dallo scarabeo e la denominò chitina dal greco χιτών che significa copertura
Le fibre di chitina si associano tra loro adottando una delle tre possibili organizzazioni cristalline, cioè α-, β- o γ-chitina. Di solito questi fasci di fibre interagiscono con le proteine che legano la chitina formando strutture di ordine superiore.
Struttura della chitina
È costituita da unità di β(1,4)-N-acetilglucosammina, ammide derivante dal glucosio. Ha una struttura simile a quella della cellulosa in cui un gruppo -OH su ciascun monomero è sostituito da un gruppo CH3CONH-.
Questa struttura porta alla formazione di un maggior numero di legami a idrogeno rispetto alla cellulosa e ciò conferisce al polimero una maggiore resistenza.
La chitina, attraverso i legami idrogeno, si presenta sotto forma di microfibrille cristalline ordinate che formano componenti strutturali nell’esoscheletro degli artropodi e pareti cellulari di funghi e lieviti. A seconda della disposizione della catena laterale della spina dorsale, si presenta come tre allomorfi: forme α, β e γ.
Nella forma α, le catene laterali sono disposte in parallelo e aderiscono fortemente mediante legami idrogeno, mentre nella struttura β vi è una disposizione delle catene antiparallele con un contenuto inferiore di legami idrogeno tra i fogli e la γ-chitina è una miscela di entrambi i gruppi α- e β-.
Le proprietà di questo polimero naturale come durezza, flessibilità e permeabilità sono determinate dal rapporto tra α e β-chitina. La forma α- è scarsamente idrofila e ha una permeabilità all’acqua molto bassa mentre la forma β-si gonfia facilmente ed è più permeabile . È noto che la chitina è scarsamente solubile nei comuni solventi organici principalmente a causa della sua struttura semicristallina altamente estesa legata a idrogeno ed è stata un ostacolo nel suo utilizzo appropriato
Funzioni
È un eteropolimero cationico lineare ed è il componente principale, insieme a proteine e carbonato di calcio, dell’esoscheletro di animali come scarafaggi e crostacei che ha proprietà elastiche tenaci. La funzione principale dell’esoscheletro contenente chitina è quella di proteggere i tessuti molli interni da qualsiasi tipo di lesione, funge da barriera contro la disidratazione, fondamentale per la loro sopravvivenza e da meccanismo di difesa contro la predazione. Nei funghi, la chitina è utilizzata per creare una parete cellulare
Estrazione
La chitina presente in natura si trova in una matrice complessa di proteine, pigmenti e carbonato di calcio e l’estrazione richiede fasi di demineralizzazione, deproteinizzazione e rimozione del pigmento. Pertanto, l’estrazione richiede la rimozione di altri due costituenti principali del guscio: le proteine e il carbonato di calcio inorganico.
La demineralizzazione chimica prevede l’uso di acidi come acido cloridrico, acido nitrico, acido acetico e acido solforico per rimuovere i costituenti minerali delle sostanze inorganiche, principalmente carbonato di calcio e fosfato di calcio.
Deproteinizzazione chimica effettuata utilizzando un trattamento alcalino : le proteine vengono rimosse trattando i gusci demineralizzati con idrossido di sodio, carbonato di sodio, fosfato di sodio, solfuro di sodio, carbonato di potassio e idrossido di potassio.
Usi
Per le sue proprietà è utilizzata quale materiale per fili chirurgici per suture che, a causa della sua capacità di biodegradazione, sono riassorbibili. È utilizzata come agente cicatrizzante in quanto accelera la guarigione delle ferite e nello sviluppo di pelle artificiale che non dà rigetto. È utilizzata nella purificazione dell’acqua e delle acque reflue. È anche usata come addensante e stabilizzante per alimenti e prodotti farmaceutici e funge da legante in coloranti, tessuti e adesivi.
