Polysaccharide - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 240

Bild 158 α -Chitin liegt vergesellschaftet mit Proteinen vor. Darstellung nach [159].

Bild 159 zeigt die strukturelle Hierarchie des Chitin/Protein/Calciumcarbonat-Verbundwerk-
stoffs beginnend bei den N-Acetyl-Glucosamin-Ketten des Chitin-Moleküls (I). Diese ordnen
sich als antiparallele -Chitin-Ketten an (II) und sind im Sinne der Darstellung in Bild 158 mit

Proteinen „umwickelt“ (III). Die Chitin-Protein-Fasern sind in eine Protein-Mineral-Matrix
eingebettet (IV) und bilden die Cuticula in Form einer Honigwaben-Struktur (V). Diese ebenen
Protein-Mineral-Einheiten sind schichtweise gegeneinander verdrillt (VI) („twisted plywood“,
d. h. „verdrilltes Sperrholz“ wie in einem cholesterischen Flüssigkristall [161]) und bauen so
eine dreischichtige „Multilayer“-Cuticula (VI) auf, die schließlich makroskopisch die Hum-
merschale bildet (VII) [159], [162].
Der strukturelle Unterschied zwischen Cellulose und Chitin liegt demnach „lediglich“ in den
Acetylaminogruppen des Chitins am C 6 -Kohlenstoff des Glucoserings. Diese sehr polaren
Gruppen führen zu starken interchenaren Wechselwirkungen (d. h. solche „zwischen den Ket-
ten“), bedingt durch starke Wasserstoffbrücken und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen. Dadurch
ergibt sich bei Chitin eine wesentlich größere Stabilität gegenüber chemischen Agenzien als
bei Cellulose, und Chitin löst sich nur in sehr wenigen Medien wie wasserfreier Ameisensäure.
Eine Aufarbeitung und z. B. das Verspinnen von Fasern nach Behandlung mit Alkali und
Schwefelkohlenstoff sind nicht in gleicher Weise wie bei Cellulose möglich, was vergleichbare
Anwendungen erschwert [13]. Eine Abspaltung der Acetylgruppen gelingt jedoch durch Be-
handlung mit 40 % isopropanolischer Natronlauge bei 90°C. Nach 4 h sind 45 % der Ace-
tylgruppen und nach 10 h schließlich 90 % der Acetylgruppen entfernt [13]. Auf diese Weise
erhält man „Chitosan“, das als Sammelbegriff Chitine mit niedrigem Acetylierungsgrad be-
zeichnet (s. o.). Die Glycosidbindungen besitzen eine solche Stabilität, dass sie diese Behand-

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