Optimierung des Extraktionsverfahrens von Chitin aus der Zikadenmauser und Bewertung seiner antioxidativen Aktivität und hämostatischen Wirkung
Chitin, auch bekannt als Chitosan, ist ein lineares makromolekulares Biopolysaccharid, das aus N-Acetyl-2-amino-2-desoxy-D-glucopyranose-Einheiten besteht, die durch β-1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind. Es ist ein halbtransparenter, blattförmiger Feststoff, und aufgrund der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Polysaccharidketten ist Chitin unlöslich in Wasser, verdünnten Säuren, verdünnten Basen oder allgemeinen organischen Lösungsmitteln. Chitin ist in den Panzern niederer Gliederfüßer und Insekten sowie in den Zellwänden bestimmter Algen und Pilze sowohl in mariner als auch in terrestrischer Umgebung weit verbreitet. Zu den Extraktionsmethoden gehören Säure-Base-Verfahren, enzymatische Hydrolyse, EDTA, mikrobielle Fermentation und Methoden mit ionischen Flüssigkeiten. Chitin hat biologische Aktivitäten wie antioxidative, blutstillende, antibakterielle, tumorhemmende, blutzuckersenkende, blutdrucksenkende, lipidsenkende und immunregulierende Eigenschaften. Aufgrund seiner Ungiftigkeit, guten Biokompatibilität, biologischen Abbaubarkeit und enzymatischen Abbaubarkeit findet es breite Anwendung in biomedizinischen Bereichen wie Arzneimittelabgabe, Gewebezüchtung, Wundheilung und Krebsbehandlung.
Das Periostracum Cicadae, auch Cicadae genannt, ist der Häutungspanzer der schwarzen Heuschrecke aus der Familie der Zikaden nach der Eklosion. Seine chemische Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Chitin, Eiweiß, anorganischen Salzen, Aminosäuren, Spurenelementen usw. In der traditionellen chinesischen Medizin wird sie häufig verwendet, um Wind und Hitze zu vertreiben, den Hals zu entlasten, Hautausschläge zu lindern, Krämpfe zu lösen, die Sehkraft zu verbessern und Trübungen zu beseitigen. Studien haben gezeigt, dass die Zikadenmaus als alternative Chitinquelle einen niedrigen Acetylierungsgrad, eine geringe Kristallinität, gute thermische Eigenschaften und eine gute ökologische Sicherheit aufweist. Aufgrund des hohen Preises der Zikadenmaus und des Fehlens fester Qualitätsstandards für Chitin kommt die Forschung zu Chitin aus der Zikadenmaus jedoch nur langsam voran. In dieser Studie wurde die traditionelle Säure-Base-Methode zur Extraktion von Chitin aus Zikadenmolken mit Hilfe von Ultraschall unterstützt, der Extraktionszyklus verkürzt und der Extraktionsprozess mit Hilfe von Einzelfaktor- und orthogonalen Experimenten optimiert. Die antioxidative Aktivität und die blutstillende Wirkung des Extrakts wurden ebenfalls bestimmt, was für die Förderung der Forschung und Anwendung von Chitin aus Zikadenmolken von großer Bedeutung ist.

Die optimalen Prozessparameter für die ultraschallunterstützte Säure-Base-Extraktion von Chitin aus Zikadenmolten wurden durch Einzelfaktorexperimente in Kombination mit orthogonalen Experimenten ermittelt, einschließlich Entkalkung: Massenanteil: 8% Salzsäure, Temperatur: Raumtemperatur, Fest-Flüssig-Verhältnis: 1:25, Ultraschallleistung: 160W, Ultraschallzeit: 150min; Proteinentfernung: Massenanteil: 10% Natriumhydroxid, Temperatur: 60 ℃, Fest-Flüssig-Verhältnis: 1:25, Ultraschallleistung: kein signifikanter Unterschied, Ultraschalldauer: 90min; Entfärbung: Massenanteil: 5% Kaliumpermanganat, 8% Natriumbisulfit, Temperatur: 90 ℃, Zeit: Kaliumpermanganat Reaktion für 60 Minuten, Natriumbisulfit Reaktion für 90 Minuten. Ultraschall-unterstützte Entkalkung und Entproteinisierung erhöhen die Penetration des Lösungsmittels und verkürzen die Extraktionszeit effektiv.
Im Vorversuch wurde eine wässrige Kaliumhydroxid/Harnstoff-Lösung zum Einfrieren und Auftauen bei niedrigen Temperaturen verwendet, um das Chitin der Zikadenmauser aufzulösen. Dabei wurde festgestellt, dass das Kaliumhydroxid/Harnstoff-System selbst einen erheblichen Einfluss auf freie Radikale hat. In dieser Studie wurde die antioxidative Aktivität der Chitosan-Suspension aus der Zikadenmauser untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass bei einer Konzentration der Chitosan-Suspension der Zikadenmaus von 18 mg/ml die Fängerrate der freien ABTS-Radikale 91 betrug.Wenn die Konzentration der Chitosan-Suspension der Zikadenmotte 15mg/mL beträgt, beträgt die Fängerrate der freien DPPH-Radikale 35,19%; Wenn die Konzentration der Chitosan-Suspension der Zikadenmotte 20mg/mL beträgt, beträgt die Fängerrate der freien O2-Radikale 63,72%. Der Grund, warum Chitosan eine ausgezeichnete antioxidative Aktivität aufweist, könnte darin liegen, dass es während des Säure-Base-Extraktionsprozesses teilweise deacetyliert wurde.
Mit der Reagenzglasmethode wurde die In-vitro-Gerinnungszeit von Kaninchenblut mit verschiedenen Dosen von Chitosanpulver bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die in vitro gerinnungsfördernde Wirkung des Chitosanpulvers aus der Zikadenmotte mit zunehmender Chitosandosis anstieg. Im Vergleich zu Yunnan Baiyao-Pulver mit derselben Dosis war die in vitro gerinnungsfördernde Wirkung von Zikadenmaus-Chitosan-Pulver signifikant besser. Mit der Schwanzschnittmethode wurden die Blutungszeit und -menge verschiedener Dosen von Cicada-Molt-Chitosan-Pulver bei Mäusen bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Positivkontrollgruppe mit Zikadenmaus-Chitosanpulver und Yunnan Baiyao-Pulver in jeder Dosis die Blutungszeit im Vergleich zur Blindkontrollgruppe deutlich verkürzen konnte. Im Vergleich zu Yunnan Baiyao-Pulver bei gleicher Dosis gab es signifikante Unterschiede in der Blutungszeit und der Menge an Chitosan, was darauf hindeutet, dass Chitosan aus der Zikadenmauser eine bessere hämostatische Wirkung hat als Yunnan Baiyao. Die Ergebnisse zeigten, dass das Chitosan der Zikadenmaus die Blutungszeit der Leberwunde signifikant verkürzen konnte, und dass die Daten der gleichen Dosis des Chitosans der Zikadenmaus besser waren als die der positiven Kontrolle von Yunnan Baiyao. Das Chitosan der Zikadenmaus hat eine gute Wirkung auf die Förderung der Blutgerinnung in blutenden Wunden von Organen mit hohem Blutgehalt im Körper, wie z. B. der Leber, und hat das Potenzial, als hämostatisches Material für die chirurgische Resektion einiger Organe entwickelt zu werden.