Оптимизация процесса экстракции хитина из личинок цикад и оценка его антиоксидантной активности и гемостатического эффекта
Хитин, также известный как хитозан, представляет собой линейный макромолекулярный биополисахарид, состоящий из N-ацетил-2-амино-2-дезокси-D-глюкопиранозы, соединенной β -1,4-гликозидными связями. Он представляет собой полупрозрачное листообразное твердое вещество, и благодаря водородной связи между полисахаридными цепями хитин нерастворим в воде, разбавленных кислотах, разбавленных основаниях или общих органических растворителях. Хитин широко представлен в панцирях низших членистоногих, насекомых, а также в клеточных стенках некоторых водорослей и грибов как в морской, так и в наземной среде. Методы экстракции включают кислотно-основной, ферментативный гидролиз, ЭДТА, микробную ферментацию и ионные жидкости. Хитин обладает такими биологическими свойствами, как антиоксидантное, гемостатическое, антибактериальное, противоопухолевое, гипогликемическое, гипотензивное, липидоснижающее и иммунорегулирующее. Благодаря своей нетоксичности, хорошей биосовместимости, биоразлагаемости и способности к ферментативной деградации, он широко используется в биомедицинских областях, таких как доставка лекарств, тканевая инженерия, заживление ран и лечение рака.
Периостракум цикад, также известный как цикада, представляет собой линяющий панцирь насекомого семейства цикадовых - черного кузнечика после экплозии. Его химический состав в основном включает хитин, белок, неорганические соли, аминокислоты, микроэлементы и т.д. Как широко используемое в Китае средство традиционной китайской медицины, оно обладает такими свойствами, как рассеивание ветра и жара, облегчение состояния горла, проникающая сыпь, снятие спазмов, улучшение зрения и устранение помутнений. Исследования показали, что линька цикад, как альтернативный источник хитина, имеет низкую степень ацетилирования, кристалличность, термические свойства и хорошую экологическую безопасность. Однако из-за высокой цены линьки цикад и отсутствия установленных стандартов качества хитина, исследования хитина линьки цикад в настоящее время продвигаются медленно. В данном исследовании для извлечения хитина из личинок цикад использовался традиционный кислотно-основной метод с применением ультразвука, сокращен цикл экстракции и оптимизирован процесс экстракции с помощью однофакторных и ортогональных экспериментов. Также были определены антиоксидантная активность и гемостатический эффект экстракта, что имеет важное справочное значение для продвижения исследований и применения хитина личинок цикад.

Оптимальные параметры процесса кислотно-основной экстракции хитина из личинок цикад с помощью ультразвука были получены в ходе однофакторных экспериментов в сочетании с ортогональными экспериментами, включая декальцинацию: массовая доля: 8% соляной кислоты, температура: комнатная температура, соотношение твердое вещество и жидкость: 1:25, мощность ультразвука: 160 Вт, время ультразвука: 150 мин; удаление белка: массовая доля: 10% гидроксид натрия, температура: 60 ℃, соотношение твердого тела и жидкости: 1:25, мощность ультразвука: нет существенной разницы, время ультразвука: 90мин; обесцвечивание: массовая доля: 5% перманганат калия, 8% бисульфит натрия, температура: 90 ℃, время: реакция перманганата калия в течение 60 минут, реакция бисульфита натрия в течение 90 минут. Декальцинация и депротеинизация с помощью ультразвука увеличивают проникновение растворителя, эффективно сокращая время экстракции.
В предварительном эксперименте водный раствор гидроксида калия/мочевины был использован для низкотемпературного замораживания и оттаивания с целью растворения хитина личинок цикад. В ходе процесса было обнаружено, что система гидроксид калия/мочевина сама по себе оказывает значительное влияние на свободные радикалы. В данном исследовании изучалась антиоксидантная активность суспензии хитозана личинок цикад. Результаты показали, что при концентрации суспензии хитозана личинок цикад 18 мг/мл, уровень поглощения свободных радикалов ABTS составил 91.31%, демонстрируя сильную способность к отжигу свободных радикалов; когда концентрация суспензии хитозана личинки цикады составляет 15 мг/мл, скорость отжигов свободных радикалов DPPH составляет 35,19%; когда концентрация суспензии хитозана личинки цикады составляет 20 мг/мл, скорость отжигов свободных радикалов O2 составляет 63,72%. Причиной превосходной антиоксидантной активности хитозана может быть его частичное деацетилирование в процессе кислотно-основной экстракции.
Методом пробирок определяли время свертывания крови кролика in vitro с различными дозами хитозанового порошка. Результаты показали, что прокоагулянтная способность хитозанового порошка in vitro увеличивается с увеличением дозы хитозана линьки цикады. По сравнению с порошком Yunnan Baiyao в той же дозе, прокоагулянтная способность in vitro порошка хитозана личинок цикад была значительно выше. Для определения времени и объема кровотечения при применении различных доз порошка хитозана из личинок цикад на мышах использовался метод отрезания хвоста. Результаты показали, что положительная контрольная группа порошка хитозана линьки цикады и порошка Yunnan Baiyao в каждой дозе могла значительно сократить время кровотечения по сравнению с пустой контрольной группой. По сравнению с порошком Юньнань Байяо в той же дозе, наблюдались значительные различия во времени кровотечения и количестве хитозана, что указывает на то, что хитозан личинки цикады обладает лучшей гемостатической способностью, чем Юньнань Байяо. Создав модель кровотечения из печени мыши и измерив время кровотечения из раны, результаты показали, что хитозан линьки цикады может значительно сократить время кровотечения из раны печени, а данные одной и той же дозы хитозана линьки цикады были лучше, чем у положительного контроля Yunnan Baiyao. Хитозан личинки цикады оказывает хорошее воздействие на свертываемость крови в кровоточащих ранах органов с богатым содержанием крови в организме, таких как печень, и имеет потенциал для разработки в качестве гемостатического материала для хирургической резекции некоторых органов.