Obtención y caracterización de Nanofibrillas de Quitina extraída por métodos biológicos y su Desacetilación a Quitosano

La quitina y el quitosano (obtenido por la desacetilación de la quitina), son biopolímero s extraídos de desperdicios de crustáceos que cuentan con distintas aplicaciones, como médicas y farmacéuticas, entre otras. La quitina se extrae comúnmente mediante el uso de químicos para eliminar los mineral...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: RUT ARANDAY GARCIA
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2018
País:México
Institución:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:9019s247x
Acceso en línea:https://doi.org/10.24275/uami.9019s247x
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/LEM/Quitosano
info:eu-repo/classification/LEM/Quitina
info:eu-repo/classification/LEM/Chitosan
info:eu-repo/classification/LEM/Chitin
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:La quitina y el quitosano (obtenido por la desacetilación de la quitina), son biopolímero s extraídos de desperdicios de crustáceos que cuentan con distintas aplicaciones, como médicas y farmacéuticas, entre otras. La quitina se extrae comúnmente mediante el uso de químicos para eliminar los minerales y proteínas que se encuentran embebidos en la matriz de quitina, lo que genera residuos contaminantes, evita la obtención de otros productos de valor agregado y afecta las características del biopolímero; por lo que actualmente la investigación del uso de métodos biológicos para su extracción se ha tomado importancia. En este trabajo, se compararon dos métodos de obtención biológica de quitina a partir de desperdicios de camarón: 1) Mediante desproteinización enzimática utilizando la enzima comercial Deterzyme® y 2) Mediante la inoculación sucesiva de una bacteria láctica ( Lactobacillus brevis) y un hongo proteolítico (Rhizopus oligosporus). El último método (L/R 10 7) present ó 96 .91 % de desproteinización, porcentaje mayo r que el obtenido mediante desproteinización enzimática (79.44%). La quitina proveniente del proceso mediante inoculación de microorganismos presentó un peso molecular de 4 ,273 kDa; mientras que con el uso de Deterzyme® fue de 1,338 kDa. La cristalinidad relativa del método mediante cultivo de microorganismos fue igualmente alta ( 89.7% ). Por lo anterior se repitió e ste último método (L/R 10 7), procesando 8 kg de desperdicios que generaron 647 g de quitina, los cuales se utiliza ron para obtener nanofibrillas y quitosano. Las suspensiones de nanofibrillas de quitina se obtuvieron usando la quitina obtenida del lote mayor del cultivo L/R 10 7 (LR), así como quitina procedente de un proceso de fermentación con L. brevis como único microorganismo (L) y de extracci ón química (muestra comercial) con un equipo micronizador mediante agua a alta presión (Star Burst Mini ), permaneciendo estables como suspensiones de nanofibras hasta por 4 meses después de la fibrilación. La viscosidad y transmitancia de las muestras de q uitina de los métodos L y LR aumentaron hasta los 3 0 pases por el sistema a alta presión, d espués de lo cual la viscosidad disminuyó y la transmitancia se mantuvo constante, indicando la completa fibrilación de la quitina. Sin embargo, la transmitancia (50 %) de las suspensiones de quitina procedentes de muestras biológicas (L y LR) fue menor comparado con las suspensiones de nanofibras de quitina comercial (70%) de bido a los pigmentos residuales. P or lo anterior se blanquearon utilizando hipoclorito de sodio, lo que aumentó la transmitancia de las suspensiones de nanofibras (72%) y facilit ó la fibrilación de las quitinas, siendo necesarios sólo 10 pases a través del equipo Star Burst para obtener nanofibrillas de quitina. Este r esultado coincid ió con microgr afías por Microscopia Electrónica de Barrido, las cuales mostraron el proceso de fibrilación a través de los pases, hasta completarla a los 10 pases. Se elaboraron películas a partir de las suspensiones de nanofibras, realizando un tratamiento de sonicación para aumentar la transmitancia, obteniendo que a pesar de que el blanqueado y la sonicación aumentaron el porcentaje de transmitancia, esta permaneció por debajo de 22 %, porcentaje menor del obtenido con nanofibrillas de quitina extraída químicamente (co mercial), que fue de 80 % . L a fuerza de tensión de las películas de nanofibras de quitina L y LR fue de 58 MPa, resultado cercano a los 65 MPa reportados para las películas de nanofibras de quitina comercial. El módulo de Young de las películas de quitinas extraídas biológicamente fue de 5,000 MPa, superior a los 2,800 MPa reportados igualmente para películas de nanofibras de quitina comercial, por lo que el uso de quitina extraída biológicamente aumenta el módulo elástico de las películas elaboradas de nano fibras de quitina. El quitosano se obtuv o por desacetilación heterogénea de la quitina extraída biológicamente mediante e n el lote de 8 kg de desperdicios, utilizando NaOH al 50% a 100° C. El quitosano presentó grado de acetilación de 71.87%, peso molecular de 325 KDa ( correspondiente a quitosa no de alto peso molecular) y c ristalinidad relativa de 87.70%. La cristalinidad obtenida fue similar a la cristalinidad correspondiente a la quitina; por lo que el alto peso molecular de la quitina procediente del lote mayor usada para obtener quitosano permite obtener un quitosano igualmente con alto peso molecular y cristalinidad. La quitina extraída mediante la inoculación sucesiva de Lactobacillus brevis y Rhizopus oligosporus (L/R 10 7 ) presenta mejores característi cas que la quitina extraída químicamente (comercial), resultando en mayor módulo elástico de las películas de nanofibrillas además de permitir la obtención de quitosano de alto peso molecular. Las características anteriores son ejemplo de las ventajas al utilizar alternativas biológicas para obtención de la quitina de desperdicios de camarón.

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