Herkunft
Herkunft und Pflanzenwirkstoffe.
Wie Chitosan üblicherweise gewonnen wird, beschreibt die Fachliteratur; wie daraus mit Pflanzenextrakten Z-Chitosan entsteht, beschreiben die Patentschriften. Diese Seite zeigt beide Wege offen und mit Quellen.
Herkunfts-Pfad
Vom Rohstoff zu Z-Chitosan in sechs Stationen.
Die Stationen 01 bis 04 zeigen nach der Fachliteratur, wie Chitosan üblicherweise gewonnen wird; die Patentschriften nennen keine Rohstoffquelle. Die Stationen 05 und 06 folgen den Patentschriften. Tippen Sie eine Station an, um Chemie, Zweck und Nachhaltigkeit zu sehen.
01
Schalen als Nebenprodukt
Chitosan wird meist aus Krebstierschalen gewonnen, daneben aus Pilzen. Bei der Verarbeitung von Garnelen und Krabben bleiben die Schalen übrig; sie bestehen im Wesentlichen aus Chitin, Proteinen und Calciumcarbonat.
Literatur Yan & Chen 2015; Younes & Rinaudo 2015
- Chemie
- Chitin (C₈H₁₃O₅N)ₙ, verbunden mit Proteinen; Mineralanteil CaCO₃
- Zweck
- Rohstoff für Chitin
- Nachhaltigkeit
- Ein Reststoff, der vielerorts entsorgt wird, wird stofflich genutzt (Yan & Chen 2015).
02
Entmineralisierung
Verdünnte Säure löst das Calciumcarbonat aus den Schalen. Dabei entweicht Kohlendioxid.
Literatur Younes & Rinaudo 2015
- Chemie
- CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
- Zweck
- Entfernt den Mineralanteil
- Nachhaltigkeit
- Säure und Abwasser sind die Stellgrößen dieser Stufe; biologische Verfahren wie Fermentation werden erforscht (Younes & Rinaudo 2015).
03
Entproteinisierung: Chitin
Verdünnte Lauge löst die Proteine. Zurück bleibt Chitin, ein faseriges, weißliches Biopolymer.
Literatur Younes & Rinaudo 2015
- Chemie
- Chitin = Poly-β-(1→4)-N-Acetyl-D-Glucosamin
- Zweck
- Trennt die Proteine vom Chitin
- Nachhaltigkeit
- Enzymatische Entproteinisierung ist als Alternative mit weniger Lauge beschrieben (Younes & Rinaudo 2015).
04
Deacetylierung: Chitosan
Konzentrierte Lauge spaltet einen Teil der Acetylgruppen ab. Es entstehen freie Aminogruppen, und aus Chitin wird Chitosan.
Literatur Younes & Rinaudo 2015
- Chemie
- –NH–CO–CH₃ + OH⁻ → –NH₂ + CH₃COO⁻ · Deacetylierungsgrad (DDA) typisch 60–95 %
- Zweck
- Freie Aminogruppen machen Chitosan in saurer Lösung positiv geladen und löslich.
- Nachhaltigkeit
- Die Stufe benötigt konzentrierte Lauge und erhöhte Temperatur (Younes & Rinaudo 2015).
05
Inklusion: Z-Chitosan
Chitosan und Pflanzenextrakt werden getrennt mit je einem Katalysator emulgiert und dann mit einem weiteren Katalysator vernetzt. So entsteht Z-Chitosan, ein Einschlusskomplex aus Chitosan und mindestens einem Pflanzenextrakt.
Patent US 11,708,424 B1 · US 12,071,490 B2
- Chemie
- Schema laut US 11,708,424 B1: Chitosan–O⁻ + Pflanzenextrakt, mit Katalysator → Einschlusskomplex
- Zweck
- Verbindet das Chitosan als Träger mit dem Pflanzenextrakt
- Nachhaltigkeit
- Laut Patentschrift laufen alle drei Schritte in wässriger Lösung bei Raumbedingungen.
06
Einbringung in Produkte
Die Lösung wird schrittweise zu Pulver getrocknet. Das Pulver wird in einem Polymer zu einem Masterbatch verarbeitet, das in Kunststoffe, Polymere oder Gewebe kommt.
Patent US 12,071,490 B2
Vier Wege ins Material- Chemie
- Physikalische Schritte: schrittweises Trocknen, Compoundieren zum Masterbatch
- Zweck
- Bringt Z-Chitosan in Kunststoff, Polymer oder Gewebe
- Nachhaltigkeit
- Laut Patentschrift macht das Masterbatch 1–10 % des Kunststoffs, Polymers oder Gewebes aus.
Hinweis
Offen gesagt: Herkunft und Allergie.
Chitosan wird meist aus Krebstierschalen gewonnen, daneben aus Pilzen (Rinaudo 2006). Krebstiere zählen in der EU zu den Allergenen, die bei Lebensmitteln anzugeben sind (Verordnung (EU) Nr. 1169/2011, Anhang II).
Ob im fertigen Produkt Restprotein nachweisbar ist, zeigt nur eine Analyse.
Angaben zur Rohstoffquelle von Z-Chitosan erhalten Sie auf Anfrage.
Botanik-Atlas
Sechs Beispiele aus der Patentschrift.
Die Patentschrift US 11,708,424 nennt in Anspruch 2 über 70 mögliche Extrakte. Sechs davon zeigen wir hier, jeweils mit dem Hauptwirkstoff, den die Fachliteratur der Pflanze zuordnet; das ist keine Analyse von Z-Chitosan. Öffnen Sie eine Schublade, um das Molekül zu drehen.
Hauptwirkstoff Thymol
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Thymus vulgaris L.
Thymian · Hauptwirkstoff Thymol
Thymol ist ein phenolisches Monoterpen und prägt das ätherische Öl des Thymians. Seine antibakterielle und antimykotische Wirkung ist in der Literatur umfassend untersucht.
Literatur Marchese et al. 2016, Food Chemistry 210:402–414
Hauptwirkstoff Carvacrol
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Origanum vulgare L.
Oregano · Hauptwirkstoff Carvacrol
Carvacrol ist ein Isomer des Thymols und je nach Herkunft Hauptbestandteil des Oreganoöls. Übersichtsarbeiten beschreiben antimikrobielle, antioxidative und weitere biologische Aktivitäten.
Literatur Leyva-López et al. 2017, Molecules 22(6):989
Hauptwirkstoff Zimtaldehyd
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Cinnamomum verum J. Presl
Zimt · Hauptwirkstoff Zimtaldehyd
trans-Zimtaldehyd ist der Hauptbestandteil des Zimtrindenöls. Eine Übersichtsarbeit ordnet ihm die antibakterielle Aktivität des Zimts zu und beschreibt mehrere Angriffspunkte an der Zelle.
Literatur Vasconcelos et al. 2018, Microbial Pathogenesis 120:198–203
Hauptwirkstoff Eugenol
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Syzygium aromaticum (L.) Merr. & L. M. Perry
Nelke · Hauptwirkstoff Eugenol
Eugenol ist ein Phenylpropanoid und der Hauptbestandteil des Nelkenöls. Seine antimikrobielle Wirkung wird vor allem mit Effekten an der Zellmembran erklärt.
Literatur Marchese et al. 2017, Critical Reviews in Microbiology 43(6):668–689
Hauptwirkstoff Menthol
Molekül drehen
Mentha × piperita L. (Pfefferminze)
Minze · Hauptwirkstoff Menthol
Menthol ist ein Monoterpen-Alkohol und Hauptbestandteil des Pfefferminzöls. Neben der bekannten Kühlwirkung sind antibakterielle und antimykotische Eigenschaften beschrieben.
Literatur Kamatou et al. 2013, Phytochemistry 96:15–25
Hauptwirkstoff 1,8-Cineol
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Salvia rosmarinus Spenn. (syn. Rosmarinus officinalis L.)
Rosmarin · Hauptwirkstoff 1,8-Cineol
1,8-Cineol ist ein Monoterpen-Ether und oft Hauptbestandteil des Rosmarinöls, neben Campher und α-Pinen. Eine Übersichtsarbeit fasst antioxidative und antimikrobielle Eigenschaften von Rosmarin zusammen.
Literatur Nieto et al. 2018, Medicines 5(3):98
Quellen11
- Yan N., Chen X. (2015): Sustainability: Don't waste seafood waste. Nature 524(7564):155–157. doi:10.1038/524155a
- Younes I., Rinaudo M. (2015): Chitin and chitosan preparation from marine sources. Structure, properties and applications. Marine Drugs 13(3):1133–1174. doi:10.3390/md13031133
- Rinaudo M. (2006): Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science 31(7):603–632.
- Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 betreffend die Information der Verbraucher über Lebensmittel, Anhang II (Stoffe oder Erzeugnisse, die Allergien oder Unverträglichkeiten auslösen), Nr. 2 Krebstiere.
- US 11,708,424 B1, Ansprüche 1 und 2; US 12,071,490 B2, Ansprüche 1, 7 und 8 sowie Beschreibung. USPTO.
- Marchese A. et al. (2016): Antibacterial and antifungal activities of thymol: A brief review of the literature. Food Chemistry 210:402–414.
- Leyva-López N., Gutiérrez-Grijalva E. P., Vazquez-Olivo G., Heredia J. B. (2017): Essential oils of oregano: biological activity beyond their antimicrobial properties. Molecules 22(6):989. doi:10.3390/molecules22060989
- Vasconcelos N. G., Croda J., Simionatto S. (2018): Antibacterial mechanisms of cinnamon and its constituents: A review. Microbial Pathogenesis 120:198–203. doi:10.1016/j.micpath.2018.04.036
- Marchese A. et al. (2017): Antimicrobial activity of eugenol and essential oils containing eugenol: A mechanistic viewpoint. Critical Reviews in Microbiology 43(6):668–689. doi:10.1080/1040841X.2017.1295225
- Kamatou G. P. P., Vermaak I., Viljoen A. M., Lawrence B. M. (2013): Menthol: A simple monoterpene with remarkable biological properties. Phytochemistry 96:15–25. doi:10.1016/j.phytochem.2013.08.005
- Nieto G., Ros G., Castillo J. (2018): Antioxidant and antimicrobial properties of rosemary (Rosmarinus officinalis, L.): A review. Medicines 5(3):98. doi:10.3390/medicines5030098
Vom Rohstoff zum Nachweis.
Das Wirkmodell nach Literatur zeigt die Technologie-Seite. Patentschriften und Laborprüfungen stehen unter Nachweise.