Physicochemical and Sorption Characteristics of the  Hermetia illucens  Fly Pupal Cuticle

S. V. Sverguzova; Свергузова С. В.; I. G. Shaikhiev; Шайхиев И. Г.; Zh. A. Sapronova; Сапронова Ж. А.; A. V. Svyatchenko; Святченко А. В.; N. A. Ushakova; Ушакова Н. А.

doi:10.31857/S1026347022601047

Физико-химические и сорбционные характеристики кутикулы куколок мухи Hermetia illucens

Авторы: Свергузова С.В.¹, Шайхиев И.Г.², Сапронова Ж.А.¹, Святченко А.В.¹, Ушакова Н.А.³
Учреждения:
1. Белгородский технологический университет им. В.Г. Шухова
2. Казанский национальный исследовательский технологический университет
3. Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
Выпуск: № 4 (2023)
Страницы: 339-345
Раздел: БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
URL: https://journals.rcsi.science/1026-3470/article/view/135530
DOI: https://doi.org/10.31857/S1026347022601047
EDN: https://elibrary.ru/TQCDDH
ID: 135530

Цитировать

Аннотация

Исследованы физико-химические свойства кутикулы куколок мухи черная львинка Hermetia illucens. Определен качественный и гранулометрический составы хитинового материала, методом сканирующей микроскопии изучен микрорельеф поверхности частиц хитина. С помощью метиленового голубого исследованы сорбционные свойства материала. Установлено, что сорбционная емкость материала составляет 0.118 ммоль/г или около 38 мг/г. Математическая обработка изотермы сорбции в рамках моделей Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина–Радушкевича показала, что лучше всего процесс описывается моделью Дубинина–Радушкевича (R² = 0.8031), а процесс сорбции имеет физическую природу (E = 5.534 кДж/моль).

Ключевые слова

кутикула, хитин, черная львинка, адсорбция, сорбционная емкость, метиленовый голубой

Список литературы

Галимова Р.З., Шайхиев И.Г., Алмазова Г.А., Свергузова С.В. Исследование кинетики процессов адсорбции фенола отходами валяльно-войлочного производства // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 10. С. 179–184.
Строкова Н.Г., Подкорытова А.В. Современные способы переработки хитинсодержащего сырья // Труды ВНИРО. 2018. Т. 170. С. 124–152
Хайрова А.Ш., Лопатин С.А., Синицына О.А., Синицын А.П., Варламов В.П. Получение хитина из черной львинки Hermetia illucens путем прямой экстракции // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3(2). С. 84–88. https://doi.org/10.31040/2222-8349-2018-2-3-84-87
Шайхиев И.Г., Свергузова С.В., Ушакова Н.А., Сапронова Ж.А., Воронина Ю.С. Хитин и хитозан из личинок Hermetia illucens: получение, свойства и перспективы использования // Экономика строительства и природопользования. 2022. № 3(84). С. 138–148.
Ahmed M.J., Hameed B.H., Hummadi E.H. Review on recent progress in chitosan/chitin-carbonaceous material composites for the adsorption of water pollutants // Carbohydrate polymers. 2020. V. 247. № 116690. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116690
Aroa L.-S. Mondragon A.C., Lamas A. Animal-origin prebiotics based on chitin: an alternative for the future? A critical review // Foods. 2020. V. 9. P. 1–20. https://doi.org/10.3390/foods9060782
Brigode C., Hobbi P., Jafari H. Isolation and physicochemical properties of chitin polymer from insect farm side stream as a new source of renewable biopolymer // J. Cleaner Production. 2020. V. 275. № 122924. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122924
Coltelli M.-B., Panariello L., Vannozzi A. Chitin and its derivatives: nanostructured materials from different marine and terrestrial sources // Chemical Engineering Transactions. 2022. V. 93. P. 295–300. https://doi.org/10.3303/CET2293050
Hahn T., Tafi E., Paul A. Current state of chitin purification and chitosan production from insects // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2020. V. 95. № 11. P. 2775–2795. https://doi.org/10.1002/jctb.6533
Jayanegara A., Haryati R.P., Nafisah A. Derivatization of chitin and chitosan from Black soldier fly (Hermetia illucens) and their use as feed additives: An in vitro study // Advanced in Animal and Veterinary Sciences. 2020. V. 8. № 5. P. 472–477. https://doi.org/10.17582/journal.aavs/2020/8.5.472.477
Kumar M. Insect chitin and chitosan: structure, properties, production, and implementation prospective / M. Kumar, V. Vivekanand, N. Pareek // Natural Materials and Products from Insects: Chemistry and Applications / Eds. Kumar D., Shahid M.: Springer Nature Switzerland AG, 2020. P. 51–66. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36610-0_4
Mohan K., Ganesan A.R., Muralisankar T. Recent insights into the extraction, characterization, and bioactivities of chitin and chitosan from insects // Trends in Food Science & Technology. 2020. V. 105. P. 17–42. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.08.016
Monisha C., Loganathan M. Impact of drying methods on the physicochemical properties and nutritional composition of defatted black soldier fly (Hermetia illucens) pre-pupae flour // Journal of Food Processing and Preservation. 2021. P. 1–10. https://doi.org/10.1111/jfpp.16184
Sirajudheen P., Poovathumkuzhi N.C., Vigneshwaran S. Applications of chitin and chitosan based biomaterials for the adsorptive removal of textile dyes from water – A comprehensive review // Carbohydrate Polymers. 2021. V. 273. № 118604. P. 1–40. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118604
Soetemans L., Uyttebroek M., Bastiaens L. Characteristics of chitin extracted from black soldier fly in different life stages // International J. Biological Macromolecules. 2020. V. 165. P. 3206–3214. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.11.041
Triunfo M., Tafi E., Guarnieri A. Characterization of chitin and chitosan derived from Hermetia illucens, a further step in a circular economy process // Scientific Reports. 2022. V. 12. № 6613. P. 1–17. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10423-5
Vincent J.F.V., Wegst U.G.K. Design and mechanical properties of insect cuticle // Arthropod Structure & Development. 2004 V. 33. P. 187–199. https://doi.org/10.1016/j.asd.2004.05.006
Wang H., Rehman K., Feng W. Physicochemical structure of chitin in the developing stages of black soldier fly // International J. Biological Macromolecules. 2020. V. 149. P. 901–907. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.01.293