ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La quitina se encuentra ampliamente distribuida en Ia naturaleza principalmente como polisacárido estructural de las cutículas de todos los crustáceos e insectos, pero también se encuentra como componente de Ia pared celular de Ia mayoría de los hongos. La quitina es un homo- polisacárido compuesto de unidades de 2-acetamido-2-deoxy-D- glucopiranosa (N-acetil-D-glucosamina) unidas por enlaces β-(1,4). La mayor fuente disponible de quitina son los residuos de crustáceos, principalmente cangrejos y caparacho de camarón. La quitina de crustáceos se encuentra naturalmente asociada con proteínas, minerales, lípidos y pigmentos. El proceso industrial de producción de quitina consiste de tres pasos básicos: desmineralización para remover el carbonato de calcio; desproteinización para remover proteínas; y decoloración para remover pigmentos. Una variedad de procedimientos químicos han sido desarrollados y propuestos para Ia preparación de quitina. La desmineralización generalmente se realiza con HCI a concentraciones de 0.275 - 2 M, temperaturas de 0 - 100 ⁰ C y tiempos de 1 - 48 h. La desproteinización se lleva a cabo con NaOH 1 M a 65 - 100 ⁰ C por 1 - 72 h, y para Ia decoloración es utilizado etanol, acetona o peróxido de hidrógeno. La desmineralización y desproteinización es lograda utilizando las siguientes condiciones: a 15 min a temperatura ambiente en HCI 0.24 M y a 24 h en NaOH a una temperatura de aproximadamente 7O ⁰ C, esto sin causar ninguna alteración en el peso molecular o el grado de acetilación, respectivamente. Uno de los mayores inconvenientes de los procesos químicos tradicionales en Ia producción de quitina es Ia generación de residuos y productos que afectan el medio ambiente. Estos inconvenientes han estimulado ha desarrollar esfuerzos importantes para producir quitina mediante procesos que reduzcan o eliminen el uso y generación de sustancias peligrosa. Los procesos propuestos que permiten eliminar proteínas y/o sales de los residuos de crustáceos están basados en utilizar tecnología enzimática, microbiológica, electroquímica, sonoquímica o microondas. El uso de ácidos orgánicos tales como cítrico y acético han sido empleados en Ia desmineralización de quitina calcárea (temperatura ambiente por 30 min) de residuos de camarón previamente desproteinizados con NaOH 1M (95°C/6h). El ácido láctico o el ácido acético han sido utilizados en Ia desmineralización (1 OO ⁰ CVI h) de residuos de camarón desproteinizados por proceso biotecnología) (120 h) para Ia producción de quitina. El método ecológico de desproteinización de quitina por microondas involucra el uso de una solución digestora que 1% (p/v) de aceite vegetal saponificado, 1% de dodecil sulfato de sodio (p/v) y 0.25% de carbonato de sodio (p/v). La desproteinización de los residuos de camarón se lleva a cabo a 180 ⁰ C durante 10 a 30 min. Posteriormente, el material desproteinizado es tratado con una solución de cloruro de calcio disuelto en solución de metanol-agua.

Si bien existen una amplia variedad de métodos que se pueden utilizar para Ia producción de quitina, no se han hecho intentos de evaluar Ia combinación presión, temperatura, radiación por microondas y ácidos orgánicos para desproteinizar y desmineralizar en una sola etapa los residuos de cefalotórax de camarón empleando ácidos orgánicos. Se ha propuesto Ia desproteinización (121°C/15 min) de residuos de cangrejo por autoclaveado empleando NaOH al 3% (p/v).

Campo de invención

Las quitinas de alta calidad son importantes aditivos en productos de uso agrícola, nutricional, médico, alimenticio y cosmético. Esta invención relata un método de obtención de quitina de alta calidad a partir de residuos de crustáceos como: cefalotórax de camarón, cangrejo y langosta mediante el uso de microondas de energía presurizado en combinación con ácidos orgánicos, preferentemente ácido cítrico y/o ácido láctico. La invención también abarca el uso de tecnología de autoclaveado en combinación con ácidos orgánicos para Ia producción de quitina

Breve descripción de las Figuras

En Ia Figura 1 se describe el % de Ia pérdida de peso del residuo de crustáceo que se tiene con los diferentes ácidos orgánicos: láctico, cítrico y el control que es el agua, contra el tiempo que se sometió a irradiación Ia muestra.

En Ia Figura 2.se gráfica el % de cantidad de proteína en con los distintos ácidos orgánicos: acido láctico, acido cítrico y el control que en este caso es el agua contra el tiempo en minutos al que se sometió a irradiación Ia muestra.

En Ia Figura 3 se muestra el espectro de infrarrojo por transformadas de Fourier de las muestras de cefalotórax de camarón tratado con agua a los distintos tiempos (10, 2O y 30 min) En Ia Figura 4 se muestra Ia comparación espectroscópica de infrarrojo por transformadas de Fourier de los materiales tratados con acido cítrico durante 10, 20 y 30 minutos

En Ia Figura 5 se muestra el espectro de infrarrojo de transformada de Fourier de materiales tratados con acido láctico durante 10, 20 y 30 minutos.

En Ia Figura 6 se muestra el espectro de infrarrojo por transformadas de Fourier de quitina comercial espectro que se encuentra cercano a Ia abscisa, Ia siguiente curva es el espectro que se obtiene en el proceso de autoclaveado las siguientes indican Ia desproteinizado y Ia ultima es Ia harina de cabeza de camarón.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Se patenta un proceso basado en Ia desproteinización y desmineralización de residuos de crustáceos, preferentemente en una etapa y empleando tecnología de microondas bajo presión o autoclaveado en combinación con ácidos orgánicos para Ia obtención de quitina. Las etapas involucradas en Ia obtención de Ia quitina son: mezclar el ácido orgánico seleccionado con el residuo del crustáceo, calentar Ia mezcla mediante irradiación por microondas o autoclave, separar Ia fase sólida del líquido, lavar Ia quitina insoluble con agua destilada y secar.

EJEMPLO 1

Proceso de obtención de quitina a partir de una mezcla de residuos de camarón (caparacho de cabeza de abdomen o de tórax) por medio de irradiación por microondas el cual comprende de los siguientes pasos: Extraer Ia quitina con un agente químico preferentemente ácido cítrico o ácido láctico en combinación con el residuo de crustáceos (caparacho de camarón). Esta etapa consiste en irradiar Ia mezcla en Ia etapa 1 con irradiación de microondas. Para este fin Ia irradiación se divide en seis etapas de programación que se describe en Ia Tabla 1. En Ia sexta etapa se evaluaron diferentes tiempos (de 10 a 30 min) de calentamiento para Ia desproteinización/ desmineralización de cefalotórax de cabeza de camarón. Terminada Ia etapa de irradiación por microondas se procede a filtrar Ia suspensión. El material retenido es considerado como quitina y éste, es lavado con agua destilada bajo agitación constante a 150 rpm hasta remover los ácidos orgánicos residuales y sales. La quitina es analizada por espectroscopia de infrarrojo por transformadas de Fourier. En Ia Figura 1 se muestra Ia perdida de peso del cefalotórax de camarón en base seca luego del tratamiento de irradiación por microondas a tiempos de 10, 20 y 30 min en presencia de ácidos orgánicos o agua. El uso de ácido cítrico también permite Ia liberación de proteínas y sales al medio donde encontramos una perdida de peso de 60% como se observa en Ia Figura 1, usando acido cítrico 1 M con las mismas condiciones de programación de operación del microondas que se muestran en Ia Tabla 1. La quitina es analizada por infrarrojo de transformadas de Fourier Ia cual puede ser considerada como una quitina cruda comercial. Esto indica que el tratamiento hidrotermico asistido por microondas promueve Ia eliminación de proteínas y sales de lactato de calcio y/o. En Ia Figura 2 se muestra Ia liberación de proteínas al medio líquido extractor. En el filtrado quedan disueltas las proteínas y las sales. En Ia Figura 3 se presentan los espectros de infrarrojo de las muestras de cefalotórax tratado con agua 10,20 y 30 min. Puede observarse que Ia irradiación por microondas promueve el incremento de Ia banda de absorción a 1000 cm ^{" 1} Io que indica el aumento de quitina por Ia perdida de proteína y bajo estas condiciones Ia liberación de sales no es significativa. Mientras que cuando se utiliza ácido cítrico o láctico se libera tanto proteínas como sales y se obtiene quitina en una sola etapa. En Ia Figura 4 se muestra Ia comparación espectroscópica de materiales tratados con ácido cítrico durante 10, 20 y 30 min. Al utilizar ácido cítrico 1M a un tiempo de 30 minutos empelando calentamiento por microondas se obtiene un perfil espectroscópico de quitina comercial. En Ia Figura 5 se observa el mismo perfil espectroscópico de los materiales calentados por irradiación de microondas a 30 minutos usando acido láctico. En base a Ia descripción anterior, Ia diferencia de este método con Io reportado en previos trabajos, es que el procedimiento de irradiación de quitina bajo condiciones no contaminantes genera un producto igual al reportado por métodos tradicionales que involucran el uso agentes químicos corrosivos como el ácido clorhídrico e hidróxido de sodio. Además se obtienen sales de lactato de calcio y citrato y/o magnesio altamente solubles en agua y proteínas mayores de 1 kDa.

Tabla 1. Programación de equipo de microondas presurizado usando el ejemplo 1.

EJEMPLO 2

Proceso de obtención de quitina a partir de residuos de crustáceos mediante microondas con adición de ácido láctico, el cual se describe a continuación: Colocar en un reactor una mezcla de residuo de camarón (caparacho) junto con un agente extractor (ácido láctico 5M). El reactor es programado para elevar Ia temperatura en seis etapas hasta alcanzar las condiciones de temperatura y presión descritas en Ia Tabla 2. Terminado el proceso de irradiación por microondas se procede a filtrar Ia suspensión. En una segunda etapa de irradiación con microondas colocar el material filtrado con ácido láctico 5 M en una relación 1 :20 p/v y llevar a las condiciones descritas en Ia Tabla 3. El material retenido es considerado como quitina y éste, es lavado con agua destilada bajo agitación constante a 150 rpm hasta remover los ácidos orgánicos residuales y sales. La quitina es analizada por espectroscopia de infrarrojo por transformadas de Fourier. En Ia Figura 6 se observa que el material obtenido es quitina (curva de Ia parte superior de Ia gráfica) comparado con una quitina comercial (curva cercana al eje de las abscisas).

Tabla 2. Programación de equipo de microondas presu rizado usado en ejemplo 2 secuencia 1.

EJEMPLO 3

Proceso de obtención de quitina a partir de residuos de crustáceos desproteinizados por vía enzimática combinado con autoclave. El material desproteinizado se mezcla con ácido láctico 0.4 M. La mezcla se somete a un calentamiento por autoclaveado bajo las siguientes condiciones: 121 ⁰ C y 15 psi por 60 min. Terminado el proceso se procedió a lavar Ia quitina y secar a 50 ⁰ C hasta peso constante. El uso de autoclaveado o calentamiento asistido por microondas permiten desmineralizar materiales que contienen quitina de proceso de desproteinización enzimática.