Uso de solventes eutécticos profundos (DES) en el aprovechamiento de subproductos de la industria camaronera

La industria camaronera es un motor importante en Colombia, con más de 4.965 t producidas en el 2022 [1], tradicionalmente éstas se generan en comunidades del litoral en zonas como Tumaco en la costa Pacífica y Santa Marta en el Atlántico. El aprovechamiento de este animal genera entre 40–60%p de subproductos, entre estos, la cabeza y la cola, los cuales son procesados para extraer quitina, la cual tiene aplicaciones en la industria farmacéutica y alimentaria. Su uso conlleva a recurrir a ácidos y bases inorgánicas concentradas para desmineralizar y desproteinizar el subproducto [2], resultando en un riesgo ambiental. Como alternativa de procesamiento aparecen los solventes eutécticos profundos (DES), quienes se han consolidado en los últimos años como una alternativa para la valorización de subproductos, ofreciendo una opción a los solventes orgánicos y procesos convencionales que requieren condiciones más agresivas [3].
El método de preparación de los DES, se da a partir de la unión de un donante (HBD) y un aceptor (HBA) de puentes de hidrógeno. Estos componentes usualmente biodegradables y con baja toxicidad son capaces de disolver y reaccionar con compuestos de diversa naturaleza. Zhang et al. evaluaron el uso de una mezcla de cloruro de colina y glicerol con ácido acético para desmineralizar y desproteinizar la harina de camarón durante la extracción de quitina [2]. Bradić et al. usaron distintos DES para extraer quitina de cáscara de crustáceos, empleando altas relaciones de DES:Sólido, lo que se traduce en mayor uso de recursos [4]. Esta investigación está enfocada en la extracción de quitina a partir de la harina de camarón, utilizando un solvente DES a base de cloruro de colina y ácido láctico como HBA y HBD, respectivamente, con distintos parámetros de tratamiento. El uso de ácido láctico resulta de interés, debido a su mayor disponibilidad de aceptores de puentes de hidrógeno, lo que parece prometedor para el reemplazo de los materiales actualmente utilizados. La preparación del DES se realizó en una relación 1:2 (HBA:HBD) molar en un baño de aceite a 80 ºC durante 1 h, hasta obtener un producto traslúcido y homogéneo. El tratamiento se realizó en relación 1:20 en masa sólido:DES a 100ºC durante 3 h, el sólido fue separado y lavado hasta pH neutro. Se realizaron caracterizaciones por FTIR, TGA y cuantificación de proteínas a partir del método de Bradford. En el espectro FTIR, Fig. 1a, se evidencia una reducción de las bandas Amida I y II asociadas a la presencia de quito-proteínas en la harina de camarón, esta disminución se explica por la interacción DES con las proteínas mediante puentes de hidrógeno (entre HBD y los grupos carbonilo o amino), interacciones electrostáticas (entre el HBA y residuos cargados), y en menor medida interacciones hidrofóbicas [5]. Estas interacciones rompen o desplazan los enlaces que mantienen la conformación de la proteína dentro de la matriz quitina–proteína, favoreciendo su eliminación durante el lavado. Además, la partición del pico de Amida I (1658 y 1624 cm-1) características de quitina después del tratamiento se relaciona con una reorganización estructural, que al compararse con la quitina obtenida por el método convencional (Quitina-C) presentan mayor semejanza que respecto a la harina de camarón sin tratar. Esta reducción en la cantidad de proteínas también fue confirmada a partir del método de Bradford donde se determinó una reducción de alrededor de un 80 % en el contenido de proteína después del tratamiento. Al comparar con el estudio de Zhang et al. se observa una remoción de proteína similar [2]. El análisis termogravimétrico, Fig. 1b, determinó una etapa de degradación principal y más homogénea que la mostrada por la harina de camarón, esta se asocia a la quitina presente en la muestra. Adicionalmente, la estabilidad en la degradación a partir de 600 ºC sugiere una mínima presencia de minerales (CaCO3) en la quitina obtenida [5]. Los rendimientos de la harina de camarón obtenidos, de alrededor del 26%, son los esperados para la fuente [3]. Estos resultados muestran la eficacia del método para el aislamiento de quitina y aprovechamiento de los subproductos.