Da Quitina ao Biofertilizante "Quitosano Camponês"

Vive

_prosa técnica_ 14ª do Saber e Fazer em mãos dos camponeses latinoamericanos.

Da Quitina ao Biofertilizante "Quitosano Camponês"

Sebastião Pinheiro

Oliver Naves Blanco

Revisão Bibliográfica

A quitina e a quitosana são biomateriais consideravelmente versáteis e promissores. O derivado de quitina desacetilada, quitosana é polímero bioativo mais útil e interessante. Apesar da sua biodegradabilidade, possui muitos grupos laterais amino reativos, que oferecem possibilidades de modificações químicas, formação de uma grande variedade de derivados úteis que estão comercialmente disponíveis ou podem ser disponibilizados através de reações de enxerto e interações iônicas. Este estudo analisa a pesquisa contemporânea em quitina e quitosana para aplicações em vários campos industriais e biomédicos.

O quitosano é um polissacarídeo linear composto por D-glucosamina (unidade desacetilada) ligada a β-(1 → 4) distribuída aleatoriamente e N-acetil-D-glucosamina (unidade acetilada). É feito tratando as cascas de quitina de camarão e outros crustáceos com uma substância alcalina, como o hidróxido de sódio.

A quitosana possui vários usos biomédicos comerciais e possíveis. Pode ser usado na agricultura como tratamento de sementes e biopesticida, ajudando as plantas a combater infecções fúngicas. Na produção de vinho, pode ser usado como agente de granulação, ajudando também a evitar a deterioração. Na indústria, pode ser usado em um revestimento de tinta de poliuretano auto-reparável. Na medicina, é útil em ataduras para reduzir o sangramento e como agente antibacteriano; ele também pode ser usado para ajudar a distribuir drogas através da pele.

Mais controversa, a quitosana tem sido usada para limitar a absorção de gordura, o que a tornaria útil para a dieta, mas há evidências contra isso.

Outros usos da quitosana que foram pesquisados ​​incluem o uso como fibra dietética solúvel.

Fabricação e propriedades

A quitosana comercial é derivada das cascas de camarão e outros crustáceos marinhos, incluindo o Pandalus borealis, retratado aqui.

Formação de quitosana por desacetilação parcial de quitina

A quitosana é produzida comercialmente pela desacetilação da quitina, que é o elemento estrutural do exoesqueleto de crustáceos (como os caranguejos e camarões) e das paredes celulares dos fungos. O grau de desacetilação (%DD) pode ser determinado por espectroscopia de RMN, e a %DD em quitosanas comerciais varia de 60 a 100%. Em média, o peso molecular da quitosana produzida comercialmente está entre 3.800 e 20.000 Daltons. Um método comum para a síntese de quitosana é a desacetilação da quitina usando hidróxido de sódio em excesso como reagente e água como solvente. A reação segue cinética de primeira ordem, embora ocorra em duas etapas; a barreira de energia de ativação para o primeiro estágio é estimada em 48,8 kJ mol-1 a ​​25-120 ° C e é maior do que a barreira para o segundo estágio.[2] Esta via de reação, quando permitida a conclusão (desacetilação completa), produz até 98% do produto.[3]

O grupo amino na quitosana tem um valor de pKa de ~ 6,5, o que leva a uma protonação significativa em solução neutra, aumentando com o aumento da acidez (diminuição do pH) e a % do valor-DA. Isso torna a quitosana solúvel em água e um bioadesivo que se liga prontamente a superfícies carregadas negativamente [4] [5], como as membranas mucosas. A quitosana aumenta o transporte de drogas polares através das superfícies epiteliais e é biocompatível e biodegradável. Não é aprovado pelo FDA para entrega de medicamentos embora. Quantidades purificadas de quitosanas estão disponíveis para aplicações biomédicas.

As nanofibrilas foram feitas usando quitina e quitosana. [6]

Usos na Agricultura e horticultura

Os usos agrícolas e hortícolas da quitosana, principalmente para defesa de plantas e aumento de produtividade, baseiam-se em como esse polímero de glucosamina influencia a bioquímica e a biologia molecular da célula vegetal. Os alvos celulares são a membrana plasmática e a cromatina nuclear. Alterações subsequentes ocorrem nas membranas celulares, cromatina, DNA, cálcio, MAP Kinase, burst oxidativo, espécies reativas de oxigênio, genes relacionados à patose (PR) e fitoalexinas.[7]

A quitosana foi registrada pela primeira vez como um ingrediente ativo (licenciado para venda) em 1986. [8]

No biocontrole natural e eliciador

Na agricultura, a quitosana é tipicamente usada como um tratamento natural de sementes e estimulador do crescimento de plantas, e como uma substância biopesticida ecologicamente correta que aumenta a capacidade inata das plantas de se defenderem contra infecções fúngicas.[9] Os ingredientes ativos de biocontrole natural, quitina/quitosana, são encontrados nas cascas de crustáceos, como lagostas, caranguejos e camarões, e muitos outros organismos, incluindo insetos e fungos. É um dos materiais biodegradáveis ​​mais abundantes do mundo.

Moléculas degradadas de quitina/quitosana existem no solo e na água. Aplicações de quitosana para plantas e culturas são reguladas pela EPA, e o Programa Orgânico Nacional do USDA regula o seu uso em fazendas e cultivos orgânicos certificados. [10] Produtos de quitosana biodegradáveis ​​e aprovados pela EPA são permitidos para uso externo e interno em plantas e culturas cultivadas comercialmente e por consumidores.[11]

A capacidade natural de biocontrole da quitosana não deve ser confundida com os efeitos de fertilizantes ou pesticidas nas plantas ou no meio ambiente. Os biopesticidas ativos de quitosana representam um novo nível de controle biológico econômico das lavouras para agricultura e horticultura.[12] O modo de ação de biocontrole da quitosana provoca respostas de defesa inatas naturais dentro da planta para resistir a insetos, patógenos e doenças transmitidas pelo solo quando aplicadas à folhagem ou ao solo.[13] A quitosana aumenta a fotossíntese, promove e melhora o crescimento das plantas, estimula a absorção de nutrientes, aumenta a germinação e a brotação e aumenta o vigor das plantas. Quando usado como tratamento de sementes ou revestimento de sementes de algodão, milho, batata-semente, soja, beterraba sacarina, tomate, trigo e muitas outras sementes, provoca uma resposta imunitária inata no desenvolvimento de raízes que destroem cistos de nematóides parasitários sem prejudicar os nematóides e organismos benéficos.[14] [15]

As aplicações agrícolas da quitosana podem reduzir o estresse ambiental devido à seca e às deficiências do solo, fortalecer a vitalidade das sementes, melhorar a qualidade das plantações, aumentar a produtividade e reduzir a deterioração de frutas, vegetais e frutas cítricas. A vida de flores cortadas e árvores de Natal. O Serviço Florestal dos EUA realizou uma pesquisa sobre quitosana para controlar patógenos em pinheiros [17] [18] e aumentar o fluxo de resina que resiste à infestação por besouros de pinheiro.[19]

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Da Quitina ao Biofertilizante "Quitosano Camponês" de Blanco agriCultura