Chitine

Définition

La chitine est une substance polymère comparable à la cellulose mais azotée puisqu'il s'agit d'un acétylglucosamine. Elle entre, notamment, dans la composition du tégument des arthropodes (insectes, arachnides et crustacés), des Nématodes, ainsi que dans celle de la paroi des eumycètes.

Chez un crustacé, la chitine recouvre l'abdomen et le céphalothorax :

La chitine vient couvrir une partie de l'exosquelette d'un crustacé, renforçant la dureté de la carapace.

Explications

Plus simplement, la chitine est une substance organique azotée (glycoprotéique) de la cuticule (carapace) des crustacés (crevettes, crabes, homards, langoustes, écrevisses...) et autres arthropodes (insectes, araignées) qui forme leur exosquelette. Cette chitine est assez dure, renforcée par du carbonate de calcium, et offre une protection plus difficile à percer. Voir aussi chitosane et chitinoïde.

Histoire

La chitine a été isolée pour la première fois en 1811 par Braconnot à partir de certains champignons supérieurs (Fungi) en tant que fraction résistante aux alcalis et appelée fungina. En 1823, Odier a isolé un résidu insoluble dans les solutions d'hydroxyde de potassium (KOH, potasse caustique) des élytres d'un coléoptère et lui a donné le nom de chitine, du grec chiton, tunique ou couverture. Odier a identifié la chitine de la carapace déminéralisée du crabe et a suggéré qu'il s'agit du matériau de base de l'exosquelette de tous les insectes et possiblement des arachnides.

La première personne à décrire correctement sa structure chimique était Albert Hofmann, en 1929.

Résumé

La chitine est synthétisée dans le corps à partir du glucose à l'aide de certaines enzymes, y compris la chitine synthétase. L'hydrolyse enzymatique de la chitine en acétylglucosamine est réalisée par un système constitué de deux hydrolases : la chitinase et la chitobiase. Les chitinases sont des enzymes largement distribuées et sont synthétisées par des bactéries, des champignons et des glandes digestives d'animaux dont le régime comprend de la chitine.

Structure

De loin, la forme la plus abondante et la plus étudiée est l'α-chitine trouvée dans la cuticule des arthropodes et dans certains champignons. La β-chitine se trouve dans le calmar et existe sous la forme d'un hydrate cristallin de faible stabilité puisque l'eau peut pénétrer entre les chaînes des couches. La chitine se trouve dans les cocons des Coléoptères. La conformation de l'α-chitine est une cellule orthorhombique (a = 4,74 Å, b = 18,86 Å et c = 10,31 Å).

Chitinoïde

Est chtinoïde une zone particulièrement riche en chitine, par exemple, l'anneau chitinoïde de certaines asques. Colorables au rouge Congo lorsque la réaction dans l'iode est négative.

Production industrielle

L'α-chitine est obtenue commercialement à partir de l'exosquelette de crabes et de crevettes. L'exosquelette a pour composantes principales la chitine, le carbonate de calcium et les protéines. Il contient également des pigments et des graisses en petites quantités. La chitine est très stable aux acides et aux alcalis et n'est pas soluble dans les solvants ordinaires.

Par conséquent, il peut être isolé comme un produit qui reste après la décomposition avec l'acide et l'alcali des autres substances présentes dans l'exosquelette. L'exosquelette est d'abord nettoyé et traité avec de l'acide pour éliminer le carbonate de calcium. Pour la déminéralisation, HCl, HNO₃, H₂SO₃, CH₃COOH ou HCOOH sont généralement utilisés, mais HCl est préféré et est utilisé à des concentrations comprises entre 0,3 et 2 M pendant 1–48 h à des températures allant de 0 à 100 °C. Le HCl au cours du processus diminue également le poids moléculaire de la chitine. L'exosquelette décalcifié est coupé en petits morceaux ou pulvérisé et déprotéiné avec des traitements alcalins. La solution alcaline pénètre dans les interstices de la matrice de la coquille pour rompre la liaison entre les protéines et la chitine. Il est typiquement traité avec des solutions aqueuses de NaOH 1–2 M pendant 1–72 h à des températures allant de 65 à 100 °C.

La chitine est obtenue sous la forme d'une poudre blanchâtre. Le traitement alcalin provoque également la désacétylation de la molécule de chitine et des méthodes complémentaires au traitement acide-base peuvent également être utilisées. Par exemple, la dégradation enzymatique de protéines avec des protéases dans des conditions douces. Cependant, après traitement, la protéine résiduelle reste entre 1 et 7 % et le temps de réaction est plus long par rapport à la méthode chimique.

Processus biotechnologique

Une autre méthode pour l'obtenir est un procédé biotechnologique par l'utilisation de micro-organismes, qui sont utilisés comme culture initiale, et d'enzymes responsables de la purification des protéines et des minéraux de l'exosquelette des crustacés. La culture initiale sert également de conservateur, car elle empêche la putréfaction de l'exosquelette.

Ce processus a été identifié deux avantages notables par rapport au processus chimique traditionnel :

• Utiliser 50 % moins d'eau, car elle tire parti de l'humidité naturelle des déchets de crustacés et,
• Réduire l'utilisation de produits chimiques considérés comme agressifs, ce qui permet d'obtenir des produits finis avec peu d'impuretés.

Cette méthode permet également d'obtenir d'autres sous-produits : protéine, astaxanthine et calcium, qui ne peuvent être obtenus par le procédé chimique ou sont obtenus avec des taux d'impuretés élevés, en raison de son haut niveau de corrosion.

En rapport avec "chitine"

• acétylglucosamine

  

  L'acétylglucosamine est un composé de sucre, d'un groupe amine et d'un groupe acétyle, proche de la cellulose.

• chitosane

  

  Le chitosane est un polymère organique dérivé de la chitine qui se trouve beaucoup plus rarement que la chitine dans la nature.

• exosquelette

  

  En biologie, l'exosquelette est un squelette externe continu qui couvre, protège et soutient le corps d'un animal, d'un champignon ou d'un protiste.

• glucosamine

  

  La glucosamine est un dérivé aminé (C6H13NO5) du glucose qui apparaît notamment comme constituant de substances structurelles comme la chitine et le cartilage.