UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA …biblio.uabcs.mx/tesis/te3261.pdf · Área de Conocimiento de Ciencias del Mar ... comparada con la muestra control, demostrando así la

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA

CALIFORNIA SUR

Área de Conocimiento de Ciencias del Mar

Departamento Académico de Ingeniería en Pesquerías

TESIS

Extracción de quitina y quitosano a partir del exoesqueleto de

langosta roja (Panulirus interruptus)

Como requisito para obtener el título profesional de:

Ingeniero en Pesquerías

Presenta:

Yesenia Esmeralda Cota Castro

Director

Q.BR. Ramona Lauterio García

La Paz, B.C.S. Febrero del 2015

Resumen

La quitina y el quitosano son biopolímeros contenidos principalmente en el

exoesqueleto de los crustáceos y que en la actualidad son de suma importancia.

La mayoría de los trabajos que se han realizado, han sido a base de

exoesqueletos de camarón principalmente.

En este documento se trabajó con muestras de exoesqueleto de langosta roja, las

cuales se sometieron a cuatro procesos: la desproteinización, que es un proceso

donde se remueve el contenido de proteínas; la desmineralización, que consiste

en la remoción del contenido de minerales; hasta este punto se obtiene un

biopolímero llamado quitina; después la muestra se sometió a un lavado con

acetona para la remoción de los pigmentos y posteriormente con agua destilada

para neutralizar la muestra. Por último, se realizó la desacetilación, la cual

consiste en la eliminación de los grupos acetilos para la obtención del biopolímero

quitosano.

Además de su extracción, se les sometió a un análisis proximal y una medición de

pH, para obtener la caracterización de la quitina. Las pruebas realizadas al

quitosano fueron el porcentaje de solubilidad y el grado de desacetilación del

quitosano para determinar la caracterización de ambos biopolímeros

Dedicatoria

A mi hijo Leonardo por ser la principal inspiración, el principal

motivo de superación, y el principal motivo de convertirme en una

mejor persona.

A mi bebe; que aunque solo tenga 4 meses de estar en mi vientre, desde

el momento que supe que vendría, me ha dado motivos para

esforzarme aún más.

A mis padres; porque ellos siempre han sido siempre mi gran apoyo a

pesar de todas las dificultades, siempre puedo contar con ellos en los

buenos y malos momentos.

A mis hermanas, porque al igual que mis padres siempre me han dado

su apoyo para superarme.

A Juan Carlos, por su amor, su paciencia, su comprensión y

principalmente por enseñarme a ser más fuerte.

Agradecimientos

A mi hijo Leonardo, por ser lo mejor que me ha sucedido y por darme

todo su amor incondicional a pesar de no haber estado o no haberte

dedicado más tiempo contigo como yo lo hubiera querido.

A mis padres y hermanas por el apoyo, la paciencia, los regaños, los

consejos, por el amor, la comprensión y por todas las cosas que me han

brindado a lo largo de mi vida y mi carrera profesional.

A la Maestra Mony, por ser mi Directora de tesis y mi Maestra; a la

cual le tengo un gran cariño y respeto, por sus conocimientos, su

apoyo, sus consejos y porque siempre está dispuesta a ayudar sin

esperar recibir algo a cambio.

A mis Asesores de tesis el Dr. Alfredo Flores Irigollen, por los

conocimientos brindados, el apoyo y por ayudarme a resolver las dudas

que se me presentaban y al Dr. Marco Antonio Cadena Roa, por sus

conocimientos y apoyo.

A los que fueron mis compañeros durante la carrera y que ahora son

mis amigos.

Contenido

1. Introducción ............................................................................................................. 1

2. Revisión de literatura .............................................................................................. 4

2.1. Pesquería de la Langosta ................................................................................ 4

2.2 Presentación del producto ................................................................................. 6

2.3. Biología de la langosta roja (Panulirus interruptus) ........................................ 7

2.4. Quitina y quitosano ......................................................................................... 10

2.4.1 Propiedades de los biopolímeros ............................................................. 13

2.4.2 Obtención de quitina por método químico ............................................... 16

2.4.3. Obtención de quitina por método biológico ............................................. 17

2.4.4. Obtención de quitosano por método químico ......................................... 18

2.4.5. Obtención de quitosano por método biológico ........................................ 18

2.5. Análisis de purificación ................................................................................... 19

2.6. Aplicaciones .................................................................................................... 20

3. OBJETIVOS .......................................................................................................... 23

3.1. Objetivo general .............................................................................................. 23

3.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 23

4. METODOLOGÍA .................................................................................................... 24

4.1. Preparación de la materia prima .................................................................... 24

4.2. Obtención de quitina ....................................................................................... 25

4.3. Análisis proximal ............................................................................................. 28

4.4. Caracterización fisicoquímica ........................................................................ 28

4.5. Obtención de quitosano.................................................................................. 29

4.6 Caracterización fisicoquímica del quitosano .................................................. 29

5. RESULTADOS ...................................................................................................... 31

6. CONCLUSIONES.................................................................................................. 39

7. RECOMENDACIONES PARA LA CONTINUIDAD DEL TRABAJO ................... 41

8. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ........................................................................... 42

Índice de figuras

Figura 1. Producción de langosta registrada en la temporada

2012 (SAGARPA)…………………………………………………………………………5

Figura 2. Porcentaje de captura de las oficinas reportadas en

la temporada 2012 (SAGARPA)…………………………………………………………5

Figura 3. Características morfológicas de la langosta

espinosa (Ramírez A. 2006)……………………………………………………………..8

Figura 4. Ciclo de vida en las langostas del genero

Panulirus (Peñaloza M. 2008)…………………………………………………………...9

Figura 5. Área de distribución de la langosta roja (Peñaloza M. 2008)……………..9

Figura 6. Unidad repetitiva de la quitina (Luna E. 2012)…………………………….11

Figura 7. Unidad repetitiva del quitosano (Luna E. 2012)…………………………...12

Figura 8. Secado del exoesqueleto de langosta……………………………………..24

Figura 9. Tamizado de la muestra molida, primero por tamiz………………………25

No.20 y luego por tamiz No.70

Figura 10. Desproteinización de las muestras………………………………………..26

Figura 11. Desmineralización de las muestras……………………………………….26

Figura 12. Blanqueo y filtrado de la quitina obtenido………………………………...27

Figura 13. Exoesqueleto de langosta lavado, secado y molido…………………….31

Figura 14. Resultado de la obtención de quitina……………………………………..33

Figura 15. Comparación de análisis proximal entre el

exoesqueleto de langosta y la muestra de quitina obtenida………………………...35

Figura 16. Resultado de la obtención de quitosano………………………………….35

Figura 17. Solubilización del quitosano………………………………………………..36

Figura 18. Curva de titulación de la muestra de quitina……………………………..37

Figura 19. Puntos de inflexión del quitosano…………………………………………38

Índice de tablas

Tabla I. Composición química proximal en porcentaje (% v/v) en base

seca del exoesqueleto de crustáceos…………………………………………………13

Tabla II. Propiedades generales de la quitina y el quitosano (Pillai et al. 2009)….15

Tabla III. Rango de valores utilizados en los procesos de extracción de quitina…17

Tabla IV. Rango de valores utilizados para la extracción de quitosano…………...18

Introducción

Ingeniería en Pesquerías Página 1

1. Introducción

En el Estado de Baja California Sur existe gran variedad de comunidades

pesqueras, ya que es un estado que limita en un 90% aproximadamente con el

Mar de Cortez por el lado este y por el sur-oeste con el Océano Pacifico. Debido a

la localización geográfica del estado, una de las principales actividades primarias

es la pesca. Existen de ocho Cooperativas: Buzos y pescadores, La Purísima,

Bahía Tortugas, Emancipación, California de San Ignacio, Leyes de Reforma,

Progreso y Punta Abreojos, afiliadas a la Federación Regional de Sociedades

Cooperativas de la Industria Pesquera Baja California, F.C.L. (FEDECOOP), las

cuales manejan productos como abulón azul, caracol, verdillo, y langosta roja.

La langosta roja representa uno de los recursos pesqueros más importante de

México así mismo ocupa uno de los primeros lugares de explotación pesquera en

los crustáceos; nuestro estado contribuye alrededor del 50% de la captura de en el

país y alrededor del 95 al 97% constituye a la langosta roja. Sabemos que toda

acción tiene una reacción, por lo tanto las actividades pesqueras que nos traen

beneficios económicos como alimenticios, también nos traen contaminación

debido a los desechos que producen; por eso en la actualidad se buscan

alternativas de aprovechamiento de estos residuos, para la disminución de su

impacto al medio ambiente y convertirlos en subproductos pesqueros que puedan

tener valor agregado y así convertirse en nuevas fuentes económicas de ingreso.

En los últimos años, los desechos de crustáceos se pusieron en la mira de los

investigadores, debido al contenido de quitina y su derivado quitosano, dos

biopolímeros que debido a su gran variedad de aplicaciones y propiedades entre

las que destacan su biodegradabilidad, no toxicidad y biocompatibilidad entre

otras, han sido de suma importancia para diversas áreas que van desde el

tratamiento de aguas residuales hasta la cosmética.

Introducción


Sin embargo, para poder definir el destino final de los biopolímeros, se necesita

tener un estricto control de los parámetros de temperatura, concentraciones y

tiempos de extracción, ya que estos afectan directamente en las propiedades

finales de los productos. Durante los procesos de extracción de quitina y

quitosano, aparte de obtener estos biopolímeros, también se pueden obtener otros

recursos como la astaxantina, la cual es un carotenoide rojo, que le da la

pigmentación característica.

Entre los diferentes estudios realizados, se ha probado el quitosano extraído del

exoesqueleto de camarón blanco para la elaboración de recubrimientos de frutas y

moras (Luna E. 2012), que favorezcan en la conservación, obteniendo resultados

favorables como la reducción de peso y de la tasa de respiración; además de

mantener la firmeza, el color, el sabor y el aroma y aumentando el tiempo de vida

a temperatura ambiente y en refrigeración. En un estudio similar, Solís R. et al.

Muestran la conservación de rebanadas de manzana con películas comestibles de

quitina; en donde tuvieron resultados favorables al reducir la pérdida de peso y el

oscurecimiento de estas, en comparación con unas que no presentaban ningún

recubrimiento.

En productos cárnicos, el quitosano se ha utilizado para reducir la actividad

microbiana y controlar los principales patógenos, causantes de enfermedades en

seres humanos. Menciona Valenzuela C. & Arias J. 2012, que Darmadji &

Izumimoto 1994, reportaron que al adicionar 1% p/v de quitosano en carne

vacuna, disminuyo significativamente el valor de ácido tiobarbitúrico (TBA)

comparada con la muestra control, demostrando así la oxidación de lípidos de

carne y conservando el color rojo deseable. Lo mismo se dice para la carne de

cerdo y también se ha descrito en el recubrimiento de filetes frescos de pescado y

en camarones refrigerados.

En cuestión a la utilización de estos biopolímeros en productos lácteos, no se

tienen muchos estudios, sin embargo se ha reportado que la adición de quitosano

Introducción


evito la coagulación de la proteína láctea, pero afecto de manera negativa en la

calidad sensorial, modificando color, sabor y olor. Sin embargo al probar quitosano

en un queso untable durante su almacenamiento, mejoro las propiedades

sensoriales y reológicas; fue más suave que las muestras control. También se ha

utilizado como agente coagulante para la caseína.

Se han elaborado recubrimiento para huevos; donde algunos autores han

reportado que ayuda a preservar la calidad interna, así como su vida útil en

estanterías y por último la calidad de la albumina y la yema se conservan hasta 5

semanas a una temperatura de 25 °C, superando por 3 semanas más a muestras

de huevo control.

Por otra parte, se dice que el quitosano ha demostrado que es un buen coagulante

durante el proceso del tratamiento de aguas; debido a la presencia de grupos

amino en su estructura, lo que le confiere la capacidad de coagular sustancias

coloidales y aumentar la acción de coagulantes inorgánicos convencionales.

Caldera et al. 2009; demostraron en su trabajo que el quitosano como coagulante

durante el tratamiento de aguas de producción de petróleo (APP), fue eficiente

para remover la turbidez, color, DQH e hidrocarburos; presentándose como una

alternativa de tratamiento para las APP.

Baltodano et al. 2009; demostraron el efecto cicatrizante del quitosano extraído del

cangrejo peludo (Cancer cetosus), en un experimento con 48 ratones albinos

(hembras de la especie Mus musculus) de un mes y medio de edad; a los cuales

se les administraron ungüento cada 12 horas por 3 días; en el cual el quitosano

bajo la forma farmacéutica de ungüento 0.25%, tuvo un 79.28% de efecto

cicatrizante con la base del ungüento.

Revisión de literatura


2. Revisión de literatura

2.1. Pesquería de la Langosta

Por el lado del Océano Pacifico Mexicano, se capturan 3 especies de langosta:

Langosta roja (Panulirus interruptus), Langosta azul (Panulirus inflatus) y Langosta

verde (Panulirus gracilis); representando en un 94% de la producción de langosta

roja en Baja California y un 6% la langosta azul y verde.

La pesquería es de tipo ribereña, artesanal y trabajada por las SCPP (Sociedad

Cooperativa de Producción Pesquera), con sus áreas de pesca bien delimitadas

abarcando desde aguas someras hasta profundidades que van desde los 70 hasta

los 90m.

El equipo de pesca consta de una embarcación menor, aproximadamente de 18 a

26 pies de eslora, que es impulsada por un motor fuera de borda que va desde los

40 a los 110 HP y un lote de trampas que varía de un mínimo de 20 a 30 trampas

en la zona sudoccidental hasta un máximo de 90 a 100 trampas en la parte centro

y norte de la región I, en las cuales se utilizan malacates o winches para operar los

lotes de trampas. La operación del equipo se da entre dos personas; el capitán y

el ayudante. Las trampas son cebadas con pescado como la macarela, bonita,

barrilete, lisa, etc., también se utiliza el carcaje o desecho de las plantas

procesadoras o a su vez también colocan moluscos como almejas, quitones,

mejillones, ostiones o caracoles.

Las trampas antiguamente eran construidas de madera, pero debido al tipo de

fondo del mar, principalmente rocoso o a las corrientes existentes, estas se

desgastaban o se rompían muy fácilmente, por lo que fueron sustituidas por

trampas construidas con alambre de malla de 2X4 pulgadas.

La pesquería de langosta es regulada mediante una temporada de veda, tiempo

en el cual las especies no pueden ser capturadas; el tamaño mínimo legal de

pesca es de 82.5mm de longitud de cefalotórax, excluyendo también a las



hembras grávidas. Hasta 1993, la temporada de veda era la misma para toda la

región donde se pescaba langosta; pero debido a las variaciones en el ciclo

reproductivo de la langosta, la región costera de pesca se dividió en 3 zonas con

distintas temporadas de veda.

En el año 2012, la producción total de langosta roja registrada en el Estado fue de

1500.5 toneladas Figura 1. (SAGARPA) entre las oficinas de Bahía Asunción,

Bahía Tortugas, Cd. Constitución, Guerrero Negro, La Paz, Punta Abreojos, San

Carlos y Santa Rosalía; siendo Bahía Tortugas la oficina que reporto más del 50%

Figura 2. (SAGARPA) de la producción de la temporada.

Figura 1. Producción de langosta registrada en la temporada 2012. (SAGARPA)

Figura 2. Porcentaje de captura de las oficinas reportadas en la temporada 2012. (SAGARPA)



2.2 Presentación del producto

En años atrás, la langosta roja pasaba por un proceso de cocimiento, para ser

vendida y exportada en diferentes presentaciones (Almendarez 2006):

Langosta entera cocida: La langosta se seleccionaba dependiendo el tamaño y si

al llegar a la planta se encontraban vivas, o en su haber las que estuvieran en

mejor condición si llegaban muertas. Después se procedía a darles un tratamiento

con vapor y salmuera; seguido de esto se realizaba un choque térmico con agua

fría y clorada para la fijación del color y la muerte de microorganismos. Para

finalizar se realizaba una limpieza manual, donde se eliminada cualquier residuo

de materia orgánica que pudiese quedarle; se empacaban por peso y se

congelaban para su venta.

Cola de langosta congelada: La langosta se seleccionaba de acuerdo al estado en

que se encontrara el exoesqueleto; se dividían en primera calidad las que

contaban con las siguientes especificaciones: Exoesqueleto no se encontrara con

manchas o rajaduras, la carne se encontrara adherida al caparazón y el telson

estuviese completo; las de segunda calidad eran el resto de langosta que no

cumplía con las características antes mencionadas. Después de seleccionarse se

limpiaban y se pesaban para su clasificación y empaque.

Pulpa de langosta: En este proceso entraba toda langosta que no cumpliera con

los requerimientos de calidad que se pedían para las presentaciones anteriores;

aquí se extraía la pulpa y se empacaba por bolsas de 1kilogramo.

En la actualidad, la langosta cocida representa un 5% o si no es que 0% de la

producción de las distintas plantas que se encuentran en la región de la Pacifico

Norte, debido a que perdió su valor por la sustitución de la langosta viva en el

mercado. Solo algunas plantas, en la que la langosta no pueda cumplir con los

parámetros de calidad, se proceden a realizar un cocimiento.



Ahora la presentación es del animal vivo, este al ser capturado se almacena en

piletas o tanques de plástico hasta que se cumpla la cuota que será vendida; estas

son empacadas en cajas de plástico en donde son acomodadas con gel ice para

que vayan a una temperatura menor, lo cual logra que su metabolismo baje y se

encuentren “dormidas” durante su transportación, para que no se puedan dañar

entre si y lleguen en buen estado al mercado final.

2.3. Biología de la langosta roja (Panulirus interruptus)

La langosta roja es una de las especies de mayor importancia comercial, es

invertebrado y pertenece a los crustáceos decápodos y a su vez corresponde al

grupo palinúridos. Su cuerpo se divide principalmente en cefalotórax y abdomen;

el último a su vez se divide en seis somites y termina en un abanico caudal. Tiene

un exoesqueleto calcificado y de forma subcilíndrica, el cual está dotado con

espinas al igual que el par de antenas que tiene en la cabeza las cuales le sirven

como protección y su color puede variar de rojo ladrillo hasta café-rojizo. Tiene

una vida bentónica a profundidades de 30m, encontrándose en ocasiones a

profundidades mayores a lo largo de la plataforma continental. Es de hábitos

nocturnos, alimentándose de invertebrados, algunas especies de peces,

crustáceos y de materia en estado de putrefacción, dependiendo de lo que más

abunde en el área en que se encuentre; en el día tiende a esconderse y

protegerse de los depredadores naturales en grietas, cuevas rocosas, corales,

esponjas y lechos de algas marinas, especialmente en la de alga gigante

(Macrosystis Pirifera) la cual se dice es un indicador de abundancia de esta. Su

crecimiento es a través del proceso llamado “muda”, es una especie que tiende a

ser muy longeva y puede llegar a vivir más de 20 años y llegando a alcanzar en

ocasiones hasta 190 mm de cefalotórax.



Figura 3. Características morfológicas de la langosta espinosa. (Ramírez A. 2006)

La langosta presenta dimorfismo sexual, las hembras se diferencian de los

machos en varios aspectos, pero principalmente se observa en los pleópodos, los

cuales son de mayor tamaño en las hembras para adherir y llevar los huevos,

mientras que en los machos son más pequeños; el macho es de mayor peso y

alcanza la talla comercial más rápido que la hembra. Se reproduce una vez al año

entre Marzo y Septiembre; para el apareamiento el macho deposita el saco

espermatofóro en la parte ventral inferior del cefalotórax de la hembra, los huevos

se fecundan después del acto sexual, cuando salen del gonoporo y pasan por el

saco depositándose en los pleópodos; el periodo de incubación es de 9 a 10

semanas y eclosionan de 3 a 5 días, después las larvas permanecen flotando en

el plancton por un periodo de 6 a 11 meses y transcurrido este tiempo pasa a la

fase de puerulo, estableciéndose en zonas de áreas someras donde adquiere su

pigmentación y pasa al estadio juvenil permaneciendo en el fondo por un tiempo

que va de 2 a 4 años, alcanzado el estadio adulto.



Figura 4. Ciclo de vida en las langostas del género Panulirus. (Peñaloza M. 2008)

Esta especie habita en aguas frías de la corriente de California y llega hasta

latitudes subtropicales, su distribución se da desde San Luis Obispo, California.,

E.U.A., hasta el sur de la Isla Santa Margarita, B.C.S., México., aunque también se

han encontrado dentro del Golfo de California, en los alrededores de Bahía de los

Ángeles e Isla Tiburón. (Peñaloza M. 2008)



Figura 5. Área de distribución de langosta roja. (Peñaloza M. 2008)

2.4. Quitina y quitosano

La producción a nivel industrial de quitina y quitosano se realiza por medio de

desecho de cangrejo y camarón de las plantas pesqueras; estos han contribuido a

que incremente el interés por buscar opciones para reducirlos y aprovecharlos, ya

que se estima que por ejemplo en el caso del camarón la parte no aprovechable

es alrededor del 30% en peso del recurso.

Los polímeros son moléculas formadas por pequeñas unidades que se repiten,

formando largas cadenas; los cuales en su mayoría se derivan del petróleo y en

minoría de la naturaleza. Cuentan con propiedades como impermeabilidad, baja

densidad, baja conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión e intemperie,

resistencia a factores químicos o biológicos y principalmente son de bajo costo.

Los polímeros tienen un papel importante en la naturaleza e industria; existen

polímeros naturales en los que se encuentran aquellos que portan y manipulan la

información biológica o elementos estructurales de sistemas vivos. Los polímeros

sintéticos son producidos y utilizados en muchas aplicaciones; sin embargo

también provocan problemas ambientales ya que en su mayoría no son

biodegradables y son derivados de recursos no renovables, además de que

algunos generan compuestos tóxicos durante sus síntesis. Se han desarrollado

diferentes métodos para la obtención de Biopolímero (polímero natural) para

diferentes aplicaciones, que sea beneficioso para el ambiente y que tenga

potencial industrial, ya que podrían reemplazar a los que ya existen y abrir nuevas

aplicaciones comerciales.

La quitina del griego “tunic” que significa envoltura, es un polímero natural o

biopolímero distribuido en abundancia al igual que la celulosa con la cual presenta

gran similitud química, teniendo como diferencia en el segundo carbono un grupo

acetamida en la quitina y un grupo hidroxilo en la celulosa. Su nombre sistemático



es β (1-4)-2-acetamido-2-desoxi-D-glucosa y se puede encontrar en paredes

celulares de hongos, algas, insectos y en el exoesqueleto de crustáceos; por este

último motivo es el carbohidrato más abundante en el medio marino. Se descubrió

en 1811 por Brancot, cuando realizaba un estudio sobre sustancias derivadas del

Argaricus volvaceus y otros hongos; tiempo después Odier reporto en un artículo

sobre insectos que había encontrado en algunos insectos la misma sustancia que

se encontraba en la estructura de las plantas, dándole el nombre de quitina.

Después en 1943, Payen inicio una controversia debido a las diferencias que

existían entre la quitina y la celulosa (Lárez V. 2003).

Figura 6. Unidad repetitiva de la quitina. (Luna E. 2012)

El quitosano es un polisacárido que se encuentra en forma natural en las paredes

de algunos hongos, pero su principal fuente es por medio de la desacetilación de

la quitina por medio de un proceso alcalino y con temperaturas elevadas. Este

biopolímero se descubrió en 1859 por Rouget, quien descubrió que al tratar quitina

con una solución de hidróxido de potasio se obtenía un producto que era solubles

en ácidos orgánicos al cual llamo “quitina modificada”; esta tomaba un color violeta

en soluciones diluidas de ioduro y ácido, en cuanto a la quitina tomaba un color

verde. En 1894 Hoppe-Seyler se dedicó a estudiarla a mayor profundidad y le dio

el nombre de quitosano. Su nombre sistemático es β(1-4)-2-amino-desoxi-

Dglucosa. (Lárez V. 2003)



Figura 7. Unidad repetitiva del quitosano. (Luna E. 2012)

La quitina se ve ligada a otros componentes estructurales como minerales,

proteínas, glicoproteínas y proteoglicanos, los dos últimos para la formación de

paredes celulares en los hongos.

El contenido de quitina, proteínas, minerales y carotenoides en el exoesqueleto de

los crustáceos depende de factores como la especie, la parte del organismo, el

estado de nutrición y el ciclo reproductivo.

El exoesqueleto contiene entre 15-40% de quitina, de un 20-40% de proteínas y

de un 20-25% de carbonato de calcio, como componentes principales y en menor

cantidad podemos encontrar pigmentos y sales metálicas. La proteína contenida

proviene del tejido conectivo; el contenido de minerales es afectado por factores

como la edad y el ciclo reproductivo en que se encuentre, entre más vieja sea la

especie, presenta un exoesqueleto más calcificado y con menor cantidad de

quitina; la cantidad de lípidos es debido a la cantidad de residuos del musculo o

las vísceras.



Tabla I. Composición química proximal en porcentaje (% v/v) en base seca del

exoesqueleto de crustáceos.

El exoesqueleto es una capa no celular que es secretada por la epidermis,

formando la organización jerárquica de varios niveles estructurales. La quitina se

encuentra a nivel molecular; el siguiente nivel es el arreglo entre moléculas que se

encuentran ligadas a las proteínas globulares, formando unidades llamadas

nanofibrillas, las proteínas que se encuentran contienen aminoácidos como la

glicina, tirosina, glicoproteínas, ácido aspártico, serina y glicina. Estas nanofibrillas

de quitina-proteínas, se agrupan formando placas horizontales y paralelas que

cambian de dirección de un plano a otro. Este complejo a su vez forma una red en

la que se agrupa la quitina-proteína con los minerales, los cuales se encuentran en

forma de cristales de carbonato de calcio (CaCO3) y los lípidos. En este complejo

de quitina-proteína-minerales, se encuentran los distintos tipos de carotenoides

como la luteína, β-caroteína y astaxantina, las cuales están conjugados con las

proteínas, combinado con los grupos amino de la quitina. (Pacheco 2010)

2.4.1 Propiedades de los biopolímeros

Propiedades físicas

Estructura cristalina: Encontrar grupos hidroxilos en los biopolímeros,

específicamente primario en el C-6 y secundario en el C-3 en la quitina y grupos

aminos en el C-2 del quitosano, tienen tendencia de formar puentes de hidrogeno



que forman agregados lineales de gran cristalinidad. La quitina forma sus puentes

de hidrogeno entre los grupos C=O y H-N, los cuales a su vez forman con los

anillos de los azucares vecinos entre el grupo carbonilo y grupo hidroxilo del C-6;

también se forma otro en el grupo hidroxilo del C-3 y el oxígeno del anillo. En la

naturaleza existen tres tipos de quitina α, β y ᵞ, cada una con diferente grado de

cristalinidad. Para el caso del quitosano, esta propiedad depende de factores

como su grado de acetilación y depolimerización; debido al contenido de grupos

aetamidos en el C-25 se reduce el número de puentes de hidrogeno y la estructura

se vuelve más inestable.

En el quitosano esta propiedad es diferente, ya que tiene alomorfas que dependen

del modo en el que se ha preparado la muestra, del grado de acetilación y

despolimerización; este biopolímero solo mantiene un pico característico de la

quitina, ya que debido a la presencia de los grupos acetamidos en el C-2, se

reduce la cantidad de formación de puentes de hidrogeno y por consiguiente su

estructura se vuelve más inestable.

Propiedades fisicoquímicas

Solubilidad: Debido a la propiedad que tiene la quitina de formar puentes de

hidrogeno, la hace ser un biopolímero insoluble en agua y en la mayor parte de los

disolventes; aunque para lograr acabo que esta molécula tenga una disolución se

podría utilizar hexafluoroacetona (empleada en la fabricación de solventes,

adhesivos, productos farmacéuticos, otras sustancias químicas y herbicidas), N,N-

dimetilacetamida con un 5-8% de LiCl y últimamente se ha reportado el metanol

saturado con cloruro de calcio dihidratado, el cual anteriormente se utilizaba como

disolvente para nylon.

Para el caso del quitosano, su solubilidad se da en ácidos acuosos, ya que

presenta grupos aminos que se encuentran libres y cuando son protonados



generan repulsiones en la cadena, lo que le da solubilidad; entre estos ácidos se

encuentran el ácido fórmico, acético, láctico, pirúvico y oxálicos.

Grado de acetilación: Esta propiedad es importante en el quitosano, ya que influye

en la solubilidad que tendrá al final; es decir, si el grado de acetilación se acerca al

50%, el intervalo del pH en el que puede ser soluble aumenta. El grado de

acetilación para la quitina es de 0.9 y puede tener de un 5 a 15% de grupos amino;

para el quitosano es de 0.35 y puede tener de un 50 a 95% de grupos amino (Pillai

et al, 2009).

Peso molecular: En la quitina, el peso molecular es >1000 x 10³ g.mol -1 y en el

quitosano varía entre 100 y 500 x 10³ g.mol -1; dependiendo siempre del origen de

la quitina. Existen diversos factores en la extracción de la quitina y el quitosano

que pueden afectar e influenciar en el peso molecular final. Se dice que altas

temperaturas, concentraciones y tiempos durante los procesos de extracción

pueden ocasionar la degradación y a su vez la depolimerización de las cadenas de

los biopolímeros. Se dice que esta propiedad tiene influencia sobre la actividad

biológica (Pacheco 2010).

Tabla II. Propiedades generales de la quitina y el quitosano (Pillai et al. 2009)



Propiedades biológicas

En estas propiedades se pueden mencionar la biocompatibilidad, es decir que

tiene habilidad de actuar con buena respuesta al huésped al emplearse en la

elaboración de biomateriales, utilizados en la medicina; biodegradables, y no

tóxicos; además de participar en la estimulación de procesos como la

cicatrización, en la actividad hemostática, en la actividad inmune, unión a ciertos

lípidos como el colesterol, en la mucoadhesión, en la actividad bacteriostática, en

la fungistática, en la antimicrobiana y como formador de sistemas para la

liberación de controladores de fármacos. El quitosano promete tener un valor

importante en la genética; en la preparación de cultivos celulares y en la ingeniería

de tejidos.

Actividad antimicrobiana: La capacidad antimicrobiana del quitosano es muy útil en

áreas como la medicina, la agricultura y la conservación de alimentos. En estudios

realizados se ha demostrado que inhibe el crecimiento de diversas bacterias, entre

las que se encuentran la Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Bacilo

subtilis y Staphylococus aureus. Para el caso de hongos se ha demostrado la

inhibición del crecimiento en Botritis cinérea, Fusarium oxysporum, Drechtera

sorokiana, Micronectiella nivallis, Piricularia orizae, Rhizoctonia solana,

Trichophyton equinum. Esta propiedad es afectada por diversos factores como el

tipo de quitosano, el grado de depolimerización, el hospedero, la composición

nutritiva y química del sustrato, pH del medio de cultivo, las condiciones

ambientales y presencia o ausencia de sustancias que interfieran como lípidos y

proteínas. Esta propiedad inhibitoria contra hongos fitopatógenos ha sido más alta

a pH de 6.0 que a pH de 7.5. (Pacheco 2010)

2.4.2 Obtención de quitina por método químico

La obtención química de la quitina se basa en tres procesos: la desproteinización

de la materia prima en un medio alcalino, la desmineralización por un medio ácido



y el blanqueo que se realiza por medio de agentes decolorantes; este último

puede ser o no realizado, ya que no afecta las propiedades del biomaterial.

Desproteinización: Consiste en la solubilización de las proteínas que contiene la

muestra y se realiza con soluciones alcalinas como el Hidróxido de Sodio (NaOH)

o el Hidróxido de Potasio (KOH); factores como la temperatura, concentración,

tiempo y proporción que se apliquen en el proceso, dependerá en la calidad y la

aplicación que se le pueda dar.

Desmineralización: Consiste en la solubilización de los minerales, en este caso el

carbonato de calcio (CaCO3) y se realiza por medio de ácidos como el ácido

clorhídrico (HCl), ácido nítrico (HNO3) o ácido sulfúrico (H2SO4). En la siguiente

tabla se muestran el rango de valores para los procesos anteriores.

Tabla III. Rango de valores utilizados en los procesos de extracción de quitina.

Proceso Acido/Base

Concentración

(M)

Temperatura

(°C)

Tiempo

(Hrs)

Desproteinización NaOH 1 a 4 25 a 100 0.5 a 72

Desmineralización HCl 0.2 a 6 20 a 100 1 a 5

Blanqueo: El blanqueo se realiza para la obtención de un producto completamente

puro; ya que el pigmento no afecta el comportamiento del polímero en solución, su

reactividad o propiedades fisicoquímicas. Para esta acción se utilizan soluciones

como hipoclorito de sodio (NaClO), acetona o cloroformo (CHCl3).

2.4.3. Obtención de quitina por método biológico

La utilización de un método biológico para la extracción del biopolímero consiste

en el uso de fermentaciones, donde diferentes microorganismos, por medio de la

producción de ácidos orgánicos, busquen solubilizar los minerales, en este caso el



carbonato de calcio (CaCO3); y por otro lado utilizar enzimas para la hidrolisis de

las proteínas. (Pacheco 2010)

En la fermentación ácido láctica para la extracción de quitina, se utilizan bacterias

lácticas (BL), que producen ácido láctico a partir de la agregación de una fuente de

carbono (glucosa, sacarosa, lactosa, etc.); el ácido producido baja el pH, lo que

evita el desarrollo de microorganismos; el ácido láctico reacciona con el carbonato

de calcio y produce lactato de calcio, el cual se precipita y se puede remover por

medio de lavados; al mismo tiempo las enzimas proteolíticas combinadas con la

temperatura y el pH llevan a cabo la desproteinización.

2.4.4. Obtención de quitosano por método químico

Desacetilación: Consiste en someter la muestra de quitina en un medio alcalino;

existen dos tipos: la homogénea; en la cual se utilizan bajas temperaturas o

temperatura ambiente por largos periodos de tiempo, lo que favorece una

uniformidad de la reacción; y la heterogénea; en la cual se utilizan altas

temperaturas que favorecen la velocidad de la reacción. En la siguiente tabla se

muestran el rango de valores para este proceso.

Tabla IV. Rango de valores utilizados para la extracción de quitosano.

Proceso Base

Concentración

(%)

Temperatura

(°C)

Tiempo

(Hrs)

Desacetilación NaOH 45 a 70 25 a 130 1 a 60

2.4.5. Obtención de quitosano por método biológico

Se realiza por medio de enzimas desacetilasas, las cuales hacen que el proceso

sea controlado y no degradativo, aquí las enzimas que catalizan la conversión de

quitina a quitosano mediante la hidrólisis de los residuos de N-acetil glucosamina

se denomina quitina desacetilasas y se abrevian como CDA; estas son reportadas

como glicoproteínas secretadas intracelular o extracelularmente, presentan una



termo estabilidad funcionando de manera óptima a 50°C, de acuerdo al peso

molecular y el contenido de carbohidratos varían ampliamente al igual que el

rango de pH óptimo. (Pacheco 2010)

2.5. Análisis de purificación

Contenido de cenizas: Las cenizas es el contenido de los residuos inorgánicos

(Ca, Na, K, Cl, etc.), que contienen las muestras una vez que han sido sometidas

a elevadas temperaturas, obtenida por método gravimétrico. El contenido de

cenizas se realiza para determinar si la muestra tuvo una desmineralización

eficiente, es decir entre menos cantidad de cenizas se reporten, más pura se

encontrara la muestra.

Porcentaje de proteínas: Las proteínas son uno de los principales macro

componentes de los alimentos; la mayoría de las veces, la determinación se

realiza por el método Kjeldhal; en el cual primero se determina la cantidad de

nitrógeno contenido dentro de la muestra por medio de un digestor. El contenido

de proteínas se realiza para determinar si la muestra tuvo una desproteinización

eficiente, es decir entre menos cantidad de proteína se reporten, más pura se

encontrara la muestra.

Solubilidad: En el quitosano, la solubilidad depende del grado de acetilación; es

soluble cuando el 50% de los grupos aminos son protonados y en soluciones con

un pH menor que 6. (Luna E. 2012)

Grado de Acetilación: El grado de acetilación es el porcentaje de grupos acetilo

(C=O-CH3) presentes en las cadenas del biopolímero quitina. Este parámetro es

importante, ya que al contener un porcentaje menor de 50% de acetilación la

quitina pasa a ser quitosano. Dependiendo el contenido de grupos acetilo,

dependerá el uso que se le pueda dar. Existen diferentes métodos para analizar

este parámetro; entre estos podemos mencionar titulaciones ácido-base,

titulaciones conductimétricas, espectroscopia de infrarrojo (IR) y resonancia



magnética nuclear de protón (1H-NMR). Las espectroscopias son los métodos

más fáciles y confiables; sin embargo la espectroscopia NMR tiene como ventaja

utilizar una pequeña muestra que se analiza ya sea de forma líquida o sólida.

Cuando no se cuenta con el equipo necesario, se puede optar por el método

potenciométrico.

Viscosidad: La viscosidad es el volumen hidrodinámico de una solución; depende

principalmente de la estructura química del polímero, de la interacción con el

disolvente y del peso molecular (Luna 2012). .

Peso molecular: El peso molecular se obtiene por medio de la determinación de la

viscosidad intrínseca, mediante la ecuación de Mark Houwink; aunque también se

puede obtener por métodos como el uso del HPLC y Cromatografía de

permeación en gel; esta última siendo una de las más confiables, en la cual no

solo se determina el peso, sino también su distribución (Luna 2012).

2.6. Aplicaciones

Debido a las propiedades mencionadas anteriormente, estos biopolímeros

presentan infinidad de aplicaciones en distintas áreas que van desde la

agricultura, tratamiento de aguas residuales, cosmética, farmacéutica, industria

alimenticia, etc.

Agricultura: Se utiliza en recubrimiento de semillas y frutos para alargar su

tiempo de almacenamiento y de viabilidad, como fertilizantes, para la

nutrición de los suelos, en la estimulación del crecimiento de los cultivos, en

la estimulación del crecimiento de microorganismos benéficos y como

agente bactericida.

Biosensor: Se utilizan como biosensor para la glucosa en la sangre y de

fenoles en las aguas de tratamiento residuales.



Biotecnología: Se utilizan como inmovilizador y captador de enzimas y

células y para la separación de proteínas.

Cosmética/Farmacéutica: Se utiliza en la elaboración de cosméticos

dérmicos, capilares y pastas dentales. El quitosano despolimerizado se

utiliza como ingredientes en champús, enjuagues y tónicos capilares;

debido que su solución acuosa es viscosa, forma películas, retiene la

humedad y da suavidad al cabello. También se utiliza en capsulas para

adelgazar, ya que atrapan la grasa; agente hidratante y/o bactericida para

jabones y cremas.

Industria alimenticia: Se utilizan para la conservación de alimentos, en los

suplementos alimenticios, en la clarificación y purificación de bebidas, fibras

dietéticas, agentes emulsificantes, estabilizantes, espesantes y gelificantes;

mejorador de textura, retrasador del envejecimiento y la oxidación; como

agente fungicida, estabilizador de color, controla la viscosidad, alarga la

vida de anaquel. Como reductor de sólidos totales, recuperador de

proteínas.

Medicina: Se utiliza en la elaboración de hilos de suturas biodegradables,

como sustituidor artificial de piel elaborado con quitosano y colágeno,

agente cicatrizante en quemaduras, liberador sistemático de fármacos y

fabricación de lentes de contacto.

Tratamiento de aguas residuales: Se utilizan como floculante para la

remoción de partículas coloidales sólidas y aceites, como coagulante

primario en aguas residuales de alta turbidez y alcalinidad, como

precipitante de partículas coloidales sólidas, removedor de metales,

surfactantes y aceite de pescado. También se ha demostrado su efectividad

coagulante en aguas residuales industriales como las avícolas, lácteas,

industrias de alimento y cárnicas.



Cabe resaltar el uso de estos biopolímeros en la agricultura, ya que la

extracción de estos en el Estado podría contribuir a la obtención de mejores

productos; ya que además de ser la pesca una de las actividades primarias,

también lo es la agricultura. En estudios realizados, se ha aplicado y

demostrado que el quitosano utilizado en la elaboración de películas para el

recubrimiento de los frutos, las semillas, hojas y vegetales frescos en cítricos,

mango, fresa y tomate han tenido resultados positivos (Laréz 2008);

destacando que estos frutos forman parte de los principales cultivos que se

trabajan en la zona sur del Estado.

Objetivos


3. OBJETIVOS

3.1. Objetivo general

Extraer la quitina y el quitosano por método químico del exoesqueleto de la

langosta roja (Panulirus interruptus), para dar una alternativa de

aprovechamiento a los desechos de las industrias pesqueras.

3.2. Objetivos específicos

Caracterización química del exoesqueleto de la langosta roja.

Extracción de quitina por el método químico

Extracción de quitosano por el método químico

Obtención de rendimiento de quitina y quitosano

Caracterización química de la quitina por medio de análisis proximal de

cenizas y proteínas.

Obtener la caracterización fisicoquímica por medio de la prueba de

solubilidad, análisis potenciometrico y grado de desacetilación.

Metodología


4. METODOLOGIA

A continuación se describen los pasos realizados para la extracción; sin embargo

cabe mencionar que primero se procedió a la preparación del hidróxido de sodio y

del ácido clorhídrico y demás soluciones que fueron utilizados en el presente

trabajo.

4.1. Preparación de la materia prima

Molienda y secado

El exoesqueleto de langosta fue lavado con agua para retirar la mayor parte

posible de restos orgánicos que pudiera contener; y después se pusieron a

escurrir y secar a temperatura ambiente. Posteriormente se colocaron sobre una

charola de aluminio y se introdujeron a una estufa de aire marca Arsa, con una

temperatura de 80°C para que la muestra terminara de secarse. Una vez

eliminada la humedad que pudiera contener, se procedió a triturar manualmente y

después termino de molerse en una licuadora común.

Figura 8. Secado del exoesqueleto de langosta.

Metodología


Tamizado

Una vez que la muestra fue molida y secada, se procedió a tamizar la muestra

para obtener un tamaño pequeño de partícula; primero se pasó por un tamiz de

No.20 (850µm) y posteriormente se pasó por un segundo tamiz de No.70 (212µm);

hasta la obtención de un polvo fino. La muestra se dividió en 3, para hacer la

extracción por triplicado y se almaceno en bolsas Ziploc para su posterior

utilización.

Figura 9. Tamizado de la muestra molida, primero por el No.20 y luego por el No. 70.

4.2. Obtención de quitina

Desproteinización

Se pesaron 100 gramos de materia prima de cada muestra y se pusieron en

matraces Erlenmeyer de 1L de capacidad; se les adiciono 550ml de NaOH

(Hidróxido de Sodio) al 3.5% en relación 1:11 sólido-líquido y se colocaron en

parrillas eléctricas con agitación constante y a una temperatura de 75 a 80 °C por

un tiempo de 3 horas. Transcurrido el tiempo, las muestras se dejaron enfriar a

temperatura ambiente y se procedió a realizar la filtración del sólido obtenido con

ayuda de embudos, probetas, vasos de precipitados de 500 ml y papel filtro;

mientras se realizaba este paso se adicionaba agua destilada para el lavado de la

muestra.

Metodología


Figura 10. Desproteinización de las muestras.

Desmineralización

Al solido obtenido de la desmineralización, se le añadió 550 ml de HCl (Ácido

Clorhídrico) 2N en relación 1:11 sólido-liquido; los matraces fueron colocados en

parrillas eléctricas, en agitación y a temperatura ambiente por un tiempo de 2

horas. Una vez que transcurrió el tiempo se procedió realizar la filtración del solido

obtenido, es decir la quitina, con ayuda de embudos, probetas y vasos de

precipitados de 500ml y papel filtro; mientras se realizaba este paso se adicionaba

agua destilada para el lavado de la muestra.

Figura 11. Desmineralización de las muestras.

Metodología


Blanqueo

Una vez lavadas las muestras, se conectó un matraz kitazato de capacidad de 1L

a una bomba de vacío, después al matraz en la parte superior se le coloca el

embudo para filtrar al vacío. Ya que se tenía preparado el equipo, se le adicionó la

quitina al embudo y se procedió a hacer lavados con acetona, con el fin de

remover los pigmentos. Una vez que la muestra perdió su color, se le adicionó

agua destilada para enjuagar.

Figura 12. Blanqueo y filtrado de la quitina obtenida.

Obtención de rendimiento

El rendimiento se determinó pesando la muestra al inicio y al final de cada

extracción y se calculó con la siguiente formula:

%R= (Wf x 100)/Wo; donde:

%R= Rendimiento en Porcentaje

Wo= Peso inicial del exoesqueleto

Wf= Peso final de la quitina obtenida

Metodología


4.3. Análisis proximal

El análisis proximal se realizó con el fin de comparar la composición de la quitina

que se obtuvo con el exoesqueleto de la langosta, para determinar si los procesos

para su obtención con los valores utilizados cumplieran con el objetivo.

Determinación de humedad

Ya que las muestras fueron filtradas, se colocaron en un vidrio de reloj para que se

secaran a temperatura ambiente y se volatizara la acetona que todavía tenía

impregnada. El porcentaje de humedad se obtuvo por el método de la A.O.A.C.

(1994). Colocando las muestras en la estufa de aire a una temperatura de 90°C

por un tiempo de 5 horas.

Determinación de Cenizas

El total de cenizas se obtuvo a partir de la colocación de las muestras en una

mufla Lindberg a 550 °C; por el método de A.O.A.C. (1994). Las pruebas se

realizaron por triplicado para cada muestra.

Determinación de Proteínas

El total de proteínas se obtuvo a partir de la técnica micro Kjeldhal de A.O.A.C.

(1994) Las pruebas se realizaron por triplicado para cada muestra.

4.4. Caracterización fisicoquímica

Determinación de pH

Se tomó una cantidad de 1g de muestra en 10ml de agua destilada, se agito y se

midió el pH con un potenciómetro HANNA Instruments HI 991002. Las muestras

se hicieron por duplicado.

Metodología


4.5. Obtención de quitosano

Desacetilación

Una vez obtenida la quitina, se procedió a realizar la extracción de quitosano; la

prueba se realizó por triplicado. Se pesaron 10 gramos de la quitina extraída y se

colocaron en un vaso de precipitado al cual se le agregaron 110ml de hidróxido de

sodio (NaOH) 75%, en relación 1:11 sólido-liquido, después se colocó en una

parrilla eléctrica a una temperatura de 60°C por 1 hora con agitación constante;

una vez finalizado el tiempo se elevó la temperatura a 100°C por 1 hora con

agitación constante. Ya que la muestra se retiró de la parrilla, se procedió a filtrar

el quitosano obtenido con ayuda de una bomba de vacío y un matraz kitazato.


El rendimiento se determinó pesando la muestra al inicio y al final de cada

extracción y se calculó con la siguiente formula:

%R= (Wf x 100)/Wo; donde:

%R= Rendimiento en Porcentaje

Wo= Peso inicial de la muestra de quitina

Wf= Peso final del quitosano obtenido

4.6 Caracterización fisicoquímica del quitosano

Solubilidad

Para obtener la solubilidad del quitosano se colocaron 0.5 g de muestra y se le

agrego 100 ml de ácido acético al 5% y se colocó en una parrilla a temperatura

ambiente y con agitación constante, en la cual se midió el tiempo que tardo en

Metodología


disolverse y de manera visual calcular aproximadamente el porcentaje de muestra

disuelta. Se repitió el mismo procedimiento con ácido cítrico al 5%.

Grado de desacetilación

El grado de desacetilación se realizó por el método potenciométrico; se preparó

una disolución de 0.5g de quitosano con 20ml de ácido clorhídrico (HCl) 0.3M,

después se tituló con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.1M. La

valoración se llevó a cabo midiendo el cambio de pH cada 2ml de hidróxido de

sodio (NaOH) añadido, la adición se realizó de forma lenta y con agitación

constante para homogenizar la solución. Una vez obtenido los datos se realizó

una curva de titulación, para obtener los puntos de inflexión; la diferencia entre

estos puntos corresponde a la cantidad de ácido que se requirió para protonar los

grupos amino del quitosano, la concentración de estos se determinó por medio de

la siguiente expresión:

%NH2= 16.1 ( y – x ) f

w

Dónde:

y = Punto de inflexión mayor expresado como volumen.

x = Punto de inflexión menor, expresado como volumen

f = Molaridad de la solución de NaOH.

w = Peso en gramos de la muestra.

16,1 = Valor relacionado con el peso equivalente del quitosano.

Resultados


5. RESULTADOS

Preparación de la materia prima

En la preparación de la materia prima se obtuvo un polvo muy fino, ya que el

tamaño de partícula también es un factor importante en el resultado del producto

final que se desee obtener. Al exoesqueleto de langosta también se le realizó un

análisis proximal, para determinar la cantidad de proteínas, minerales y humedad

que contenía antes de someterla al proceso. El exoesqueleto molido se dividió y

se almaceno en 3 bolsas ziploc para las siguientes pruebas.

Figura 13. Exoesqueleto de langosta lavado, secado y molido.


El contenido de humedad para el exoesqueleto de langosta roja nos dio una media

de 10.87% ± 0.04; contenido aceptable; no se ha reportado otro artículo con este

dato, pero comparándolo con Luna E. 2012, con la prueba de camarón blanco, se

tiene un resultado muy similar, ya que ella reporta 10.75%.

Resultados


Determinación de cenizas

El contenido de minerales en el exoesqueleto de la langosta roja nos dio una

media de 28.27% ± 0.44; un porcentaje que pertenece al carbonato de calcio, uno

de los principales componentes y con una desviación estándar menor a 1; que nos

dice que los resultados fueron muy estables. Hasta la fecha no se ha reportado la

cantidad de cenizas de la langosta roja, pero comparando con Panulirus argus, el

contenido de cenizas fue aproximadamente 50% menos como lo reporta Ramírez

et al. 2010. Donde sus resultados fueron de 53.8%.

Determinación de proteínas

El contenido de proteínas en el exoesqueleto de la langosta roja nos dio una

media de 14.47% ± 1.29; uno de los principales componentes y con una

desviación estándar pequeña, que nos dice que los resultados fueron muy

estables. Al igual que las cenizas, para la langosta roja no se ha reportado

contenido de proteínas, pero comparado con Panulirus argus, el contenido es muy

similar como lo reporta Ramírez et al. 2010, donde el porcentaje es de 14.2%.

Extracción de quitina

Una vez realizado un análisis próxima al exoesqueleto de langosta para conocer

su composición y después de haberlo preparado y adecuado para someterlo a la

desproteinización y desmineralización, se obtuvo como resultado la quitina. Un

producto final de aspecto grumoso debido a la humedad que contenía, pero al

momento de secarla su textura quedo muy fina, con una coloración café – rosáceo

y sin olor.

Resultados


Figura 14. Resultado de la obtención de quitina


A la hora de elaborar nuevos productos, uno de los principales puntos a tomar en

cuenta es el rendimiento, ya que es la primera manera de informarnos si lo que

estamos haciendo puede ser viable o no; es decir, si tenemos un proceso en el

que se implique mucho tiempo y costo, y el resultado final sea muy bajo de muy

bajo rendimiento, implica que el proceso no puede ser factible, debido a que se

invierte más de lo que se puede obtener. El rendimiento de la quitina nos dio una

media de 34.33% ± 7.53, una desviación estándar alta, debido a cambios de

temperatura que se tuvieron durante los procesos, que provocaron que la

extracción no fuese tan uniforme como se quería, pero tampoco se afectó de

manera que no se pudiese obtener un buen producto.

Determinación de pH

La determinación de pH de las muestras de quitina nos dio como resultado una

media de 4.21 ± 1.24, un nivel ácido debido al proceso de desmineralización en el

que se utilizó ácido clorhídrico.

Resultados



La determinación de humedad nos arrojó una media de 13.43% ± 0.9, resultado

esperado y aceptable; mas alto comparado con la quitina de Panulirus argus en el

trabajo De La Paz et al. 2012. Donde la humedad fue de 7.5% y comparado con

Luna E. 2012, la cual reporta una media de 11% en quitina de camarón blanco.

Determinación de cenizas

La determinación de cenizas, es la cuantificación de minerales que existen en los

alimentos o muestras a las que se desee analizar; en esta caso el exoesqueleto

de langosta se sometió a una desmineralización, para remover el carbonato de

calcio, por medio de un tratamiento con ácido clorhídrico. De las muestras

realizadas nos dio una media de 0.49% ± 0.33 de contenido de cenizas, lo que

significa que se removió en un 98.26% el contenido total de carbonato de calcio

que se encontraba en la muestra.

Determinación de Proteínas

La determinación de proteínas, como su nombre lo indica, es la cuantificación de

proteínas por medio del contenido de nitrógeno existente en los alimentos o

muestras, en este caso el exoesqueleto de langosta se sometió a una

desproteinización, con el fin de removerlas por medio de un tratamiento con

hidróxido de sodio. De las muestras realizadas nos dio una media de 1.40% ±

1.02, lo que significa que se removió en un 90.32% el contenido total de proteínas

que se encontraba en la muestra.

Resultados


0

5

10

15

20

25

30

Humedad Cenizas Proteínas

Po

rcen

taje

Figura 15. Comparación de análisis proximal entre el exoesqueleto de langosta y la

muestra de quitina obtenida.

En el grafico anterior, se muestra una comparación del análisis proximal al que se

sometió el exoesqueleto y la muestra de quitina; en la cual se muestra la eficacia

de los procesos de desmineralización y desproteinización, donde se observa que

gran porcentaje de cenizas y proteínas fue eliminado durante los procesos.

Extracción de quitosano

Una vez extraída la quitina, se tomó una cantidad y se sometió a una

desacetilación donde se obtuvo quitosano; un producto final de coloración blanca,

sin olor y con una textura dura por el proceso de secado al que se había sometido.

Figura 16. Resultado del quitosano extraído.

Resultados



Como ya se mencionó en la determinación del rendimiento de la quitina, que este

es un factor importante, todavía lo es más en la extracción del quitosano; ya que

este es un derivado de la quitina. Los resultados nos dieron una media de 72.46%

± 18.06, se obtuvo una desviación estándar alta, debido a los cambios de

temperatura que se tuvieron durante los procesos, que provocaron que la

extracción no fuese tan uniforme como se quería, pero tampoco se afectó de

manera que no se pudiese obtener un buen producto.

Solubilidad

Para esta propiedad se obtuvo un resultado positivo, como lo muestra el autor

Luna E. 2012, donde se corrobora que el quitosano es soluble en ácidos acuosos,

en este caso ácido acético y cítrico; se pudo observar que aproximadamente se

disolvió un 90% de la muestra de quitosano que se utilizó en la prueba. La media

del tiempo que tardo en disolverse fue de 10.6 ± 0.57 minutos con un pH de 2.48 ±

0.27 para el ácido acético y una media de 13.5±0.70 minutos con un pH de 1.74 ±

0.19 para el ácido cítrico. Cabe mencionar que al empezar a añadir el ácido a la

muestra, esta tomo una consistencia viscosa y gelificante, sin embargo a medida

que se le adicionaba más ácido, esta empezaba a disminuir.

Figura 17. Solubilización del quitosano

Resultados


Grado de desacetilación

En la siguiente figura se muestra la curva de titulación obtenida, en la cual a

medida que se adiciona el hidróxido de sodio (NaOH), incrementa el pH de la

solución de la muestra; se nota que los datos van siendo constantes y después

llega un primer momento en el que el cambio de pH se eleva más de lo normal,

luego la muestra vuelve a ser constante y por segunda vez el pH se vuelve a

elevar más de lo normal.

Figura 18. Curva de titulación de la muestra de quitina.

Una vez realizada la curva de titulación, los datos obtenidos se pasaron a una hoja

de Excel en donde se obtuvo la primera derivada. La media obtenida y los ml

gastados se graficaron, como se muestra en la siguiente figura; los dos puntos

más altos, son los puntos de inflexión, los cuales se sustituyeron en la fórmula

para determinar el porcentaje de grupos aminos que contiene la muestra.

Resultados


Figura 19. Puntos de inflexión del quitosano.

Sustituyendo los datos, se obtuvo una media de 73.43%±5.14, confirmando que el

biopolímero analizado es quitosano, porque su media se encuentra dentro del

rango del 50-95% de grupos aminos (Pillai et al, 2009) y comparado con De La

Paz et al 2012 donde se obtuvieron resultados a nivel escala banco de 78%, a

escala piloto de 81% y a escala industrial de 77%.

Conclusiones


6. CONCLUSIONES

Los trabajos realizados a través de los años, han sido principalmente a partir del

exosqueleto de camarón, ya que es un producto que tiene un costo accesible y

que es consumido en gran cantidad ya sea de manera personal o en restaurantes.

En este trabajo se utilizó exoesqueleto de langosta roja, debido a que se contaba

con la materia prima y además de no existir hasta el momento trabajo alguno

realizado con esta especie; que si bien no puede ser desarrollado como un

proyecto viable por la forma de comercializar esta especie, la cual es viva; pero

puede ser una alternativa de aprovechamiento de los lugares donde se manejen

sus residuos.

Como ya se ha mencionado anteriormente, es importante darle un nuevo giro a los

residuos de las industrias pesqueras, ya que más bien de ser llamados

“desechos”, pasan a convertirse en “subproductos” de la pesca, con valor

agregado, con gran importancia en diversas áreas y con gran variedad de

aplicaciones. Contribuyendo también con el medio que nos rodea, siempre y

cuando los procesos que se utilicen no sean más perjudiciales para este.

Durante la extracción de los biopolímeros quitina y quitosano, siempre es

importante tener un buen control de los factores que afectan directamente en el

proceso, como lo son la temperatura, la concentración de las soluciones que se

utilicen y el tiempo; ya que de ellos depende la calidez final con la que resultaran y

de la cual dependen algunas propiedades, para poderles designar un uso

específico; ya que la calidad de una quitina o quitosano que se utilice en

agricultura, no será de la misma calidad que se utilice en medicina.

Después de haber realizado pruebas anteriores al presente trabajo para

estandarizar el proceso de extracción, se obtuvieron rendimientos de 34.33% para

la quitina en base al exoesqueleto de langosta y de 72.46% en base a la quitina;

encontrándose dentro de un rango aceptable.

Conclusiones


La caracterización de la quitina en el análisis proximal fue la esperada; ya que en

el caso de cenizas y proteínas se obtuvieron valores muy cercanos a cero, lo que

indico que se removieron adecuadamente durante la extracción y con los que se

confirma la obtención de un producto más puro.

Para el caso de quitosano, ya no fue necesario realizarle un análisis proximal,

debido a que ya se le había realizado a la quitina y este es un derivado de ella; por

lo que se le hicieron las pruebas de solubilidad, en la que fue soluble

aproximadamente en un 90% en los ácidos orgánicos (ácido acético y ácido

cítrico); y en la prueba de grado de desacetilación, en la cual se cuantifica el

porcentaje de grupos amino donde se obtuvo un resultado de 73.43%, lo que

indica que el biopolímero obtenido si es quitosano.

Recomendaciones


7. RECOMENDACIONES PARA LA CONTINUIDAD DEL TRABAJO

Para darle continuidad a este trabajo, se pueden hacer diferentes pruebas para

darle una aplicación, es decir se puede trabajar desde la creación de películas

para el recubrimiento y la conservación de alimentos ya sea de origen marino o

frutas y verduras que sean producidas en el Estado; hasta la preparación de

alguna crema con un fin farmacéutico o algún tipo de suplemento alimenticio.

También es recomendable que puedan realizarse extracciones de quitina y

quitosano de camarón café, ya que es una de las principales especies que se

extrae y que se consume dentro del Estado; lo que pudiera abrirse como un nuevo

proyecto para generar nuevas fuentes de empleos e ingresos.

Bibliografía consultada


8. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

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