โครงสร้างและสมบัติ การสกัด การวิเคราะห์ การดัดแปรโครงสร้าง และการใช้ประโยชน์ของไคตินและไคโตซาน
คำสำคัญ:
ไคติน, ไคโตซาน, ระดับการกำจัดหมู่อะเซทิล, การดัดแปรโครงสร้างบทคัดย่อ
ไคตินและไคโตซานเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีศักยภาพในการนำไปใช้ประโยชน์ในด้านวัสดุชีวภาพ บรรจุภัณฑ์ และสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างของวัตถุดิบและกระบวนการเตรียมส่งผลให้โครงสร้างและสมบัติของวัสดุแตกต่างกัน บทความปริทัศน์เชิงบรรยายนี้ได้สังเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้าง การสกัด การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะ การดัดแปร และการใช้ประโยชน์ของไคตินและไคโตซาน โดยเปรียบเทียบกระบวนการสกัดทางชีวภาพ ทางเคมี และการใช้ตัวทำละลายทางเลือก พร้อมอภิปรายการประเมินระดับการกำจัดหมู่อะเซทิล มวลโมลาร์ ความบริสุทธิ์ และสมบัติของวัสดุ การดัดแปรครอบคลุมการเชื่อมขวาง การต่อกิ่ง และปฏิกิริยาที่หมู่อะมิโนหรือหมู่ไฮดรอกซิล โดยยกตัวอย่างสภาวะและผลเชิงปริมาณจากงานวิจัย การสังเคราะห์ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มระดับการดัดแปรไม่ได้ทำให้สมบัติทุกด้านดีขึ้นพร้อมกันเสมอไป เช่น การเพิ่มความคงรูปอาจลดการบวมตัวและการแพร่ของสาร ดังนั้น การออกแบบวัสดุจึงต้องเลือกโครงสร้างให้เหมาะกับหน้าที่และสภาวะการใช้งาน พร้อมทั้งแยกหลักฐานระดับวัสดุออกจากประสิทธิผลของผลิตภัณฑ์ แนวทางพัฒนาที่สำคัญ ได้แก่ การรายงานคุณลักษณะที่เปรียบเทียบกันได้ การควบคุมสารตกค้างและความสม่ำเสมอระหว่างรุ่นการผลิต การทดสอบในสภาวะใช้งานจริง และการประเมินการใช้ทรัพยากรตลอดกระบวนการ
Downloads
เอกสารอ้างอิง
An, N. T., Thien, D. T., Dong, N. T., & Dung, P. L. (2009). Water-soluble N-carboxymethyl-
chitosan derivatives: Preparation, characteristics and its application. Carbohydrate Polymers, 75(3), 489-497.
ASTM International. (2026). Standard test method for tensile properties of thin plastic sheeting (ASTM D882-18).
ASTM International. (2025a). Standard guide for characterization and testing of chitosan salts as starting materials intended for use in biomedical and tissue-engineered medical product applications (ASTM F2103-18(2025)).
ASTM International. (2025b). Standard test method for determining degree of deacetylation in chitosan salts by proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectroscopy (ASTM F2260-18(2025)).
ASTM International. (2025c). Standard test method for determining the molar mass of chitosan and chitosan salts by size exclusion chromatography with multi-angle light scattering detection (SEC-MALS) (ASTM F2602-18(2025)).
Brugnerotto, J., Lizardi, J., Goycoolea, F. M., Argüelles-Monal, W., Desbrières, J., & Rinaudo, M. (2001). An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization. Polymer, 42(8), 3569-3580.
Chang, K. L. B., Tsai, G., Lee, J., & Fu, W. R. (1997). Heterogeneous N-deacetylation of chitin in alkaline solution. Carbohydrate Research, 303(3), 327-332.
Gutiérrez-Ruíz, S. C., Cortes, H., González-Torres, M., Almarhoon, Z. M., Gürer, E. S., Sharifi-Rad, J., & Leyva-Gómez, G. (2024). Optimize the parameters for the synthesis by the ionic gelation technique, purification, and freeze-drying of chitosan-sodium tripolyphosphate nanoparticles for biomedical purposes. Journal of Biological Engineering, 18, 12.
Hiranpattanakul, P., Jongjitpissamai, T., Aungwerojanawit, S., & Tachaboonyakiat, W. (2018). Fabrication of a chitin/chitosan hydrocolloid wound dressing and evaluation of its bioactive properties. Research on Chemical Intermediates, 44(8), 4913–4928.
Kurita, Y., & Isogai, A. (2010). Reductive N-alkylation of chitosan with acetone and levulinic acid in aqueous media. International Journal of Biological Macromolecules, 47(2), 184-189.
Lavertu, M., Xia, Z., Serreqi, A. N., Berrada, M., Rodrigues, A., Wang, D., Buschmann, M. D., & Gupta, A. (2003). A validated 1H NMR method for the determination of the degree of deacetylation of chitosan. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 32(6), 1149-1158.
Liu, J., Wang, Q., & Wang, A. (2007). Synthesis and characterization of chitosan-g-poly(acrylic acid)/sodium humate superabsorbent. Carbohydrate Polymers, 70(2), 166-173.
Lv, J., Lv, X., Ma, M., Oh, D. H., Jiang, Z., & Fu, X. (2023). Chitin and chitin-based biomaterials: A review of advances in processing and food applications. Carbohydrate Polymers, 299, 120142.
Mao, H. Q., Roy, K., Troung-Le, V. L., Janes, K. A., Lin, K. Y., Wang, Y., August, J. T., & Leong, K. W. (2001). Chitosan-DNA nanoparticles as gene carriers: Synthesis, characterization and transfection efficiency. Journal of Controlled Release, 70(3), 399-421.
No, H. K., Park, N. Y., Lee, S. H., & Meyers, S. P. (2002). Antibacterial activity of chitosans and chitosan oligomers with different molecular weights. International Journal of Food Microbiology, 74(1-2), 65-72.
Poirier, M., & Charlet, G. (2002). Chitin fractionation and characterization in N,N-dimethylacetamide/lithium chloride solvent system. Carbohydrate Polymers, 50(4), 363-370.
Ravi Kumar, M. N. V. (2000). A review of chitin and chitosan applications. Reactive and Functional Polymers, 46(1), 1-27.
Rinaudo, M. (2006). Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science, 31(7), 603-632.
Rinaudo, M., Milas, M., & Dung, P. L. (1993). Characterization of chitosan. Influence of ionic strength and degree of acetylation on chain expansion. International Journal of Biological Macromolecules, 15(5), 281-285.
Saravana, P. S., Ho, T. C., Chae, S. J., Cho, Y. J., Park, J. S., Lee, H. J., & Chun, B. S. (2018). Deep eutectic solvent-based extraction and fabrication of chitin films from crustacean waste. Carbohydrate Polymers, 195, 622-630.
Sieval, A. B., Thanou, M., Kotzé, A. F., Verhoef, J. C., Brussee, J., & Junginger, H. E. (1998). Preparation and NMR characterization of highly substituted N-trimethyl chitosan chloride. Carbohydrate Polymers, 36(2-3), 157-165.
Suchyta, D. J., Soto, R. J., & Schoenfisch, M. H. (2017). Selective monophosphorylation of chitosan via phosphorus oxychloride. Polymer Chemistry, 8(16), 2552-2558.
Thambiliyagodage, C., Jayanetti, M., Mendis, A., Ekanayake, G., Liyanaarachchi, H., & Vigneswaran, S. (2023). Recent advances in chitosan-based applications-A review. Materials, 16(5), 2073.
Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V., Olivier, J. P., Rodriguez-Reinoso, F., Rouquerol, J., & Sing, K. S. W. (2015). Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 87(9-10), 1051-1069.
Tzereme, A., Christodoulou, E., Kyzas, G. Z., Kostoglou, M., Bikiaris, D. N., & Lambropoulou, D. A. (2019). Chitosan grafted adsorbents for diclofenac pharmaceutical compound removal from single-component aqueous solutions and mixtures. Polymers, 11(3), 497.
Younes, I., & Rinaudo, M. (2015). Chitin and chitosan preparation from marine sources. Structure, properties and applications. Marine Drugs, 13(3), 1133-1174.
Younes, I. , Ghorbel- Bellaaj, O. , Nasri, R. , Chaabouni, M. , Rinaudo, M. , & Nasri, M. ( 2012) .
Chitin and chitosan preparation from shrimp shells using optimized enzymatic
deproteinization. Process Biochemistry, 47(12), 2032-2039.
Zhang, Z., Jin, F., Wu, Z., Jin, J., Li, F., Wang, Y., Wang, Z., Tang, S., Wu, C., & Wang, Y. (2017). O-acylation of chitosan nanofibers by short-chain and long-chain fatty acids. Carbohydrate Polymers, 177, 203-209.
