تحول صنعتی با استفاده از پوست میگو

این درحالی است که پوسته بدن سخت‌پوستان حاوی مقادیر زیادی از ماده ارزشمند و کاربردی کیتوسان است که دستیابی به دانش فنی استخراج این ترکیب پرکاربرد می‌تواند گام مهمی در ایجاد تحول در صنایع مختلف دارویی، نساجی، کشاورزی، تصفیه آب و فاضلاب و نانوفناوری باشد.

با توجه به اهمیت این موضوع پژوهشگران جهاد دانشگاهی واحد مازندران با هدف استفاده از این ماده باارزش، موفق به دستیابی به فرآیند تولید و استخراج کیتوسان از پوسته میگو شده‌اند.

با مهندس علیرضا قرائتی، معاون پژوهشی جهاد دانشگاهی واحد مازندران و مجری این طرح گفت‌وگو کرده‌ایم تا با خواص کیتوسان و کاربرد‌های متنوع این ماده بیشتر آشنا شویم.

چرا کیتوسان را ماده‌ای ارزشمند می‌دانند؟

کیتوسان یک ترکیب کربوهیدراته است که از پوسته بدن سخت‌پوستان یعنی پوسته‌ای که کیتین داشته باشد جداسازی می‌شود. کیتوسان که از مشتقات کیتین است به عنوان دومین کربوهیدرات فراوان در کره زمین شناخته شده که پس از سلولز قرار می‌گیرد. اگر این کربوهیدرات در تولید مورد استفاده قرار گیرد موجب بازدهی بیشتر محصول می‌شود. حجم وسیع کاربردهای این ماده به دلیل ساختار سلولی منحصر به فردی است که دارد. به عبارتی کیتوسان هم می‌تواند بهبوددهنده خواص مواد باشد هم می‌تواند در مواد خواص جدید و منحصر به فردی را ایجاد کند؛ برای مثال صابون کیتوسان می‌تواند راهکاری برای از بین بردن چین و چروک صورت باشد که استفاده از آن هیچ عارضه‌ای را هم ایجاد نمی‌کند. خمیردندانی که در آن از کیتوسان استفاده شده باشد هم نه تنها می‌تواند باکتری‌های دهان و دندان را از بین ببرد، بلکه می‌تواند نقش موثری در سفید کردن دندان‌ها داشته باشد. در سطح دنیا هر محصولی که در آن از ماده کیتوسان استفاده شده باشد، در مقایسه، قیمت بالاتری دارد. که این نشان می‌دهد این ماده فواید بسیاری دارد.

چرا به دنبال دستیابی به روشی برای استخراج کیتوسان رفتید؟

در بازدیدی که از منطقه گمیشان داشتم، از مرکز فرآوری و پرورش میگو در این منطقه بازدید کردم. در این مرکز حجم انبوهی از پوسته میگو که در گوشه‌ای جمع‌آوری شده بود توجه مرا به خود جلب کرد. مسئولان این مرکز در پاسخ به پرسشی که درباره این ضایعات از آنها پرسیدم، گفتند، اینها پوسته میگو است که هیچ استفاده‌ای ندارد و باید دفع شود. یکی از مشکلات و محدودیت‌هایی که در دفع پوسته میگو وجود دارد، این است که ماندگاری بالایی دارد و تجزیه نمی‌شود. پس از بررسی‌هایی که روی پوسته میگو انجام دادم، متوجه شدم این پوسته سرشار از کیتین و کیتوسان است. کیتوسان ماده‌ای کاربردی است که می‌توان در صنایع مختلف از آن استفاده کرد.

روش جدیدی که ابداع شده از چه نظر با روش‌های دیگر متفاوت است؟

اکنون در دنیا روشی که در مقیاس صنعتی برای استخراج کیتوسان استفاده می‌شود، روش اتوکلاو است. به‌طور کلی فرآیند استخراج کیتوسان فرآیندی دومرحله‌ای است؛ در مرحله اول پوسته کیتینی بدن هر موجود سخت‌پوستی مانند میگو به کیتین تبدیل می‌شود و در مرحله بعد کیتین به کیتوسان تبدیل می‌شود. در مرحله اول اساس کار ما مشابه کشورهای دیگر است. در مرحله اول ابتدا پوسته شست‌و‌شو داده شده و خرد می‌شود. پس از آن از پوسته پروتئین‌زدایی می‌شود. با استفاده از یک‌سری محلول‌ها در درجه حرارت، خاص پروتئین‌ها را از پوسته جدا می‌کنیم. سپس مواد معدنی را از پوسته حذف می‌کنیم و دوباره پوسته را شست‌وشو می‌دهیم. محصول نهایی این مرحله کیتین است. تا این جای کار اساس کار ما و دیگر کشورها یکسان و مشترک است. آنچه ما انجام داده‌ایم دستیابی به روشی جدید برای تبدیل کیتین به کیتوسان بوده است. مرحله دوم کار در دنیا به روش اتوکلاو انجام می‌شود. در یک محفظه داغ حدود 120 درجه سانتی‌گراد و به کمک یک محلول قلیایی 40 درصد در مدت زمان چهار تا شش ساعت کیتین به کیتوسان تبدیل می‌شود. ما در این روش از مایکروویو استفاده کرده‌ایم و زمان انجام این فرآیند را به 15 تا 20 دقیقه کاهش داده‌ایم. البته با توجه به این‌که در صنایع مختلف از کیتوسان با درجه خلوص متفاوتی استفاده می‌شود، می‌توان این زمان را با توجه به درجه خلوص کیتوسان استخراج شده به پنج دقیقه هم رساند. فرآوری ماده‌ای که چهار تا پنج ساعت زودتر تولید می‌شود نه تنها انرژی کمتری مصرف می‌کند بلکه کیفیت نهایی محصول هم به‌مراتب بالاتر است. در دماهای بالا بعضی از ساختارهای سلولی می‌شکند. ما آزمایش‌های متعددی را انجام داده‌ایم و بهترین نمونه کیتوسان موجود در بازار را با نمونه‌ای که خودمان استخراج کرده‌ایم، مورد مقایسه قرار داده‌ایم. نتایج نشان می‌دهد کیفیت کیتوسان تولیدی به روش مایکروویو بالاتر است. کیتوسان یک محصول کاملا خالص شده از کیتین است؛ یعنی نسبت کیتین به کیتوسان مانند نسبت نیشکر است به قندی که می‌خوریم.

آیا با استفاده از این روش می‌توان از پوسته همه سخت‌پوستان، کیتوسان استخراج کرد؟

ما پوسته میگو را برای دستیابی به روش استخراج کیتوسان انتخاب کردیم، چرا که پوسته میگو در مزارع تکثیر و پرورش میگو به عنوان یک ماده زائد دور ریخته می‌شود. میگو‌ها در هر مرحله پوست‌اندازی می‌کنند. در کارخانجات فرآوری این محصول هم پوسته جدا و دور ریخته می‌شود. علاوه بر این پوسته میگو حاوی حجم بسیار زیادی از کیتوسان است. با این روش ابداعی می‌توان از پوست هر موجود سخت‌پوستی حتی آرتمیا هم کیتوسان استخراج کرد.

این محصول به تولید انبوه هم رسیده است؟

متاسفانه چون تولید انبوه کیتوسان با توجه به دستگاه‌های مورد نیاز برای این کار هزینه بالایی دارد ما هنوز موفق به تولید انبوه این ماده نشده‌ایم. البته این اطمینان را داریم که پس از یک سال کل هزینه برگشت داده می‌شود. اگر بخواهیم کیتوسان را از خارج کشور تهیه کنیم، باید برای خرید هر کیلو از آن حدود ده میلیون تومان پرداخت کنیم که با احتساب مراحل آزمایشگاهی این هزینه به 15 میلیون تومان هم می‌رسد. اما ‌ می‌توانیم کیتوسان را با بالاترین کیفیت با هر درجه خلوصی که در صنایع مختلف مورد نیاز باشد به قیمت یک‌دهم تهیه کنیم. تاکنون مراحل مقدماتی کار با موفقیت انجام شده است و امیدواریم در آینده‌ای نزدیک به مرحله تجاری‌سازی هم برسیم.

ردپای کیتوسان در صنایع داخلی

در دنیا در صنایع مختلف از کیتوسان استفاده می‌شود. این ماده بیش از 3000 کاربرد متنوع دارد. برای مثال در حوزه پزشکی می‌توان در تولید چسب‌هایی که برای ترمیم زخم و سوختگی کاربرد دارد و همچنین نخ‌های جراحی جاذب که استفاده از آنها در جراحی اهمیت زیادی دارد، از این ترکیب استفاده کرد. علاوه بر این کیتوسان در تولید انتقال‌دهنده‌های دارو هم کاربرد دارد. در مواد آرایشی و بهداشتی نیز به عنوان محافظت‌کننده پوست و مو از این ترکیب استفاده می‌شود. بیوتکنولوژی، صنایع چوب و کاغذ، نساجی، تصفیه آب و فاضلاب، کشاورزی و همچنین نانوفناوری نیز از دیگر صنایعی است که می‌توان از این ماده باارزش در آنها استفاده کرد. در کشور ما فقط یک نمونه از کاربردهای کیتوسان تجاری‌سازی شده که آن هم تولید صابون کیتوسان است که صادر شده و به بازار‌های داخلی وارد نمی‌شود. کیتوسان در کشور ما ماده گرانقیمتی است. اگر این ماده ارزان باشد و بتوانیم آن را در داخل کشور استخراج کنیم، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ چرا که استفاده از آن در مقایسه با مواد شیمیایی که اتفاقا بیشتر آنها وارداتی هم هستند؛ به مراتب ارزان‌تر است. اگر پروتکل‌های صنایع در دستور کار قرار گیرد و کیتوسان هم به عنوان ماده اولیه وجود داشته باشد، می‌توان از در کنار هم قرار دادن آنها صنایع را متحول کرد. برای مثال می‌توان در صنعت تصفیه آب آشامیدنی به جای ماده آلوم که از آن در سیستم تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود از کیتوسان استفاده کرد. کیتوسان برخلاف مواد شیمیایی اثرات سوئی ندارد. متاسفانه همه مواد شیمیایی که از آنها در صنایع مختلف استفاده می‌کنیم عوارض جانبی دارد.

فرانک فراهانی‌جم ‌/‌ گروه دانش