Aportes al conocimiento en la obtención de quitina, con dióxido de carbono y una cationita, a partir de exoesqueleto de langosta (Panulirus argus)

Abstract

En el mundo y en Cuba se ha trabajado extensamente en la obtención y caracterización de quitina a partir de subproductos pesqueros (Brine y Austin, 1981 Henríquez y Nieto, 1980; Peniche, 2006), con resultados incluso que ha sido premiado por la Academia de Ciencias (Peniche, 2006). Sin embargo, las numerosas, novedosas y cada vez más crecientes aplicaciones  que se han desarrollado y se desarrollan para  este polímero y su derivados en la actualidad,  en campos  como la nanotecnología, ciencia  de los materiales, biotecnología, alimentos o la salud, entre otros obligan a la búsqueda y validación de nuevos métodos de obtención, con similar eficiencia  a los métodos convencionales, pero en condiciones suaves de reacción que permiten preservar   en la quitina y  sus  derivados propiedades útiles para sus  nuevas aplicaciones. En el presente trabajo se realizó la caracterización del exoesqueleto de langosta espinosa (Panulirus argus) en términos de su composición química, con la novedad de una determinación por fluorescencia de rayos X de 16 elementos presentes en este material y el informe de la presencia de elementos trazas, no reportados anteriormente para estos materiales. Posteriormente se desarrolló un proceso de desmineralización del exoesqueleto desproteinizado, con el empleo de dióxido de carbono (CO2) para la obtención de quitina. Mediante un diseño experimental se determinó la influencia de los principales factores en la disminución de los contenidos de cenizas y las mejores condiciones de reacción para obtener quitina por este método. Se realizó un estudio de la cinética del proceso de desmineralización y se demostró la necesidad del empleo de una resina intercambiadora de cationes para incrementar la eficiencia del proceso. Se obtuvieron las ecuaciones de velocidad de los procesos de desmineralización del exoesqueleto desproteinizado con CO2, en ausencia y presencia de intercambiador catiónico y se determinaron las variables cinéticas. Se obtuvieron las quitinas por tratamientos con HCl y EDTA y se realizó un estudio comparativo de los materiales obtenidos por las tres vías mediante técnicas de difracción de rayos X, espectroscopia infrarroja y análisis térmico. La desmineralización con CO2 con la presencia de cationita permitió el desarrollo de un nuevo procedimiento de obtención de quitina con un contenido de cenizas similar a los métodos industriales, pero en condiciones más suaves de reacción, produciendo menos modificaciones a la quitina nativa, reflejado en el mayor grado de acetilación de la quitina obtenida con CO2, mayor estabilidad térmica y cristalinidad. Por este resultado fue concedida una patente de invención. El procedimiento propuesto convierte al exoesqueleto de langosta, un abundante producto de desecho de la industria pesquera, altamente contaminante del medio ambiente, en un material útil como la quitina, con características fisicoquímicas más deseables y muchas aplicaciones en distintas ramas de la actividad humana, además que puede ser un rubro de exportación. Sin embargo, a diferencia de los métodos actualmente establecidos, en el propuesto en este trabajo se obtiene bicarbonato de sodio en el proceso, mucho más amigable para el tratamiento de residuales, que además es un producto que Cuba importa y es la fuente de carbono fundamental para la obtención de macroalgas como las Spirulinas que tienen un alto valor agregado. Al utilizar dióxido de carbono como reaccionante se puede conectar a procesos altamente emisores de este gas de efecto invernadero, con la posible contribución a la reducción del cambio climático. También se obtiene una apreciable cantidad de proteínas de buena calidad que puede ser utilizada en la alimentación humana o animal. El procedimiento además pudiera adaptarse al tratamiento de otros desechos de invertebrados como ostiones, cangrejos o jaibas, entre otros, cuya acumulación constituyen un problema ambiental en varias regiones del país.
 
Estos resultados constituyen APORTES CIENTÍFICOS al conocimiento, además de que son NOVEDOSOS. Ellos están ACREDITADOS en la concesión de una patente de obtención por la OCPI en 2014, dos artículos publicados en una revista especializada internacional de impacto (Journal of Renewable Materials, 2015 y 2017), uno en la revista CENIC de Ciencias Químicas en 2010, uno en el Boletín de Ciencias del MES. Los resultados se presentaron en 10 eventos nacionales e internacionales. Adicionalmente merecieron varios premios dentro de ellos dos Premio CITMA provincial 2008 y 2010, Primer lugar Ponencia Oral Profesional en el Congreso de Ciencias Alimentarias CICAB`2016 en México, premio Destacado en el FÓRUM Municipal 2012. El APORTE SOCIAL se evidencia en la formación de profesionales, se defendió una Tesis de Doctorado en Ciencias Química que fue propuesta a ser presentada como Premio Academia de Ciencias y mejor tesis defendida en el año 2016 en el Tribunal de Ciencias Químicas. Se anexan avales de especialistas extranjeros de la Universidad de Sonora de México, así como del combinado pesquero La Coloma y directivos del Ministerio de la Industria Alimentaria.