Control Biologico

Quitina y Quitosano

Obtencion de Quitosano

La quitina es el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza. El quitosano es su derivado, su principal fuente de producción es a partir de la desacetilación de la quitina en medio alcalino. El quitosano tiene muchas aplicaciones en distintas áreas de investigación, Ej.En la industria farmacéutica, la cosmética, la medicina, la biotecnología, la alimenticia y la agricultura, entre otros. El proceso para la obtención de quitosano a partir de desechos de la industria cangrejera requiere varios procesos como son la desproteinización de las conchas con NaOH, la desmineralización con HCl, la despigmentación o decoloración con etanol, la desacetilación de la quitina con NaOH y posterior purificación del quitosano con CH3COOH

El procedimiento comúnmente empleado para la obtención de quitosano fue modificado en esta investigación obteniéndose una disminución en el tiempo del proceso, se eliminó el proceso de purificación y se empleo Na2SO3 para mantener unidas las cadenas poliméricas, ofreciendo propiedades distintas. 

El quitosano fue caracterizado mediante FTIR y se observaron las bandas correspondientes al quitosano que son la tensión N-H a 1528 del grupo amino, y 1628 del grupo acetamida, se logró una desacetilación del 85 % al 97 % [3].
Con el quitosano obtenido se logró elaborar papel puro de quitosano sin la necesidad de utilizar como materia prima celulosa, este no se diferencia del papel comercial al ser totalmente blanco,esto sin la necesidad de utilizar blanqueadores. Actualmente el quitosano se utiliza solo para mejorar la calidad del papel de celulosa, ya que posee grupos funcionales positivos (al protonarse las aminas), los cuales estabilizan los grupos funcionales negativos que posee la
celulosa, este papel de quitosano posee un enorme potencial ya que puede emplearse en el tratamiento de agua para la adsorción de iones en solución. En la Figura 1 se observan las primeras imágenes del papel de quitosano empleando el SEM en el modo ambiental, en estas se observan poros e imperfecciones a través de la superficie, las imágenes se muestran con una magnificación desde 3000 x hasta 25000 x, a pesar de esto es mas liso en su superficie que el
papel de celulosa, característica que puede ser beneficiosa en algunas aplicaciones.

En esta investigación también se obtuvieron películas de quitosano, estas se forman por el reordenamiento de las moléculas durante el secado del quitosano en solución de ácido acético.
La fabricación de estas películas tiene como utilidad el tratamiento y regeneración de piel con quemaduras. Actualmente se están realizando estudios en el hospital Coromoto de la ciudad de
Maracaibo, para verificar esta aplicación en pacientes con quemaduras de grado I, II y III. En la Figura 2 a) y b) se observa una película de quitosano empleando SEM en el modo ambiental, a
distintas magnificaciones. En las imágenes se puede observar que las películas son totalmente lisas, no se evidencian poros o fracturas y en el corte se observan las capas que forman la
película, en la figura 2 c) se observa una película de quitosano comercial Biopiel® el cual no presenta diferencias con las películas obtenidas.

Por ultimo se sintetizó una base de shift a partir del quitosano y el p-dimetilaminobenzaldehído,el resultado de esto es un compuesto amarillo que contiene un grupo funcional imina C=N, este grupo le confiere la cualidad de ser un agente fungicida. Comúnmente estos compuestos se emplean para preservar la madera, estos se rocían sobre la superficie y se forma una película protectora que evita la proliferación de hongos. En la Figura 3 se muestra la película quitosano base de shift empleando el SEM, en estas imágenes se puede observar que la película esta conformada por bloques del compuesto los cuales están dispuestos en distintos tamaños por toda de superficie, todos estos bloques son porosos, el tamaño de los poros varían en el orden de 150-300 nm, lo cual es beneficioso para su acción fungicida.

QUITOSANO EN ALIMENTOS

Industria alimentaria

- Como aditivos en los alimentos: Por sus propiedades como espesantes, gelificantes y emulsificantes se utilizan como mejoradores de la textura, ya que fijan agua y grasa (ej. Quitina cristalina). También se emplean como estabilizantes del color, como agente que previene la precipitación en el vinagre, como aditivos con características nutricionales (fibra dietética, ingrediente funcional), en galletas y pan (previene la disminución del volumen de la masa), como aditivo para alimentación animal (hasta el 10% en alimento para pollos) aumenta el crecimiento, el vigor y el incremento de bifidobacterias en el buche que bloquean el desarrollo de otros microorganismos y generan lactasa. También son utilizadas en harinas de marisco (shellfish), que contienen proteína quitina y astaxantina y que se usan en alimentación del salmón.

- Envoltura y recubrimiento protector de alimentos: Los films con quitosano son resistentes, duraderos y flexibles con propiedades mecánicas similares a polímeros comerciales de fuerzas medias. Su uso en films comestibles puede favorecer la protección de la vida salvaje, ya que aunque sean ingeridos por algunos animales (el 30% de los peces marinos tienen plásticos en su estómago) pueden ser fácilmente degradados por enzimas existentes en el estómago de algunos de estos. También se emplean junto con otros elementos en recubrimientos para frutas (N, O-carboximetilquitina) retrasando el envejecimiento, disminuyendo la oxidación, las perdidas por transpiración y protegiendo frente al ataque de hongos.

Su acción como protector de alimentos frente a microorganismos (concentraciones =/>del 0,02% protegen frente a E. Coli) como bacterias, levaduras y hongos. Es interesante para la obtención de alimentos mínimamente procesados y para retrasar la aparición del off-flavor en la carne. En concreto, la acción antimicrobiana la realizan privando a los microorganismos de iones vitales (Cu), bloqueando o destruyendo la membrana, filtrando constituyentes intracelulares, y formando complejos polielectrolíticos con polímeros ácidos y células de superficie.

- En procesos industriales: En la recuperación de proteína de desechos de ovoproductos para alimentación animal, como agente purificador del azúcar, clarificador en industrias de bebida (agua, vino, zumo de manzana y zanahoria) sin afectar el color (0,7g/l), como finalizador en zumos (quitosano ácido soluble y soluble en agua), coagulación del queso (2-2,5% pH6, remueve el 90% de los sólidos), retardador del pardeamiento enzimático de jugos de manzana y pera.

 

QUITOSANO

El quitosano, también llamado chitosán (del griego χιτών "coraza"), es un polisacárido lineal compuesto de cadenas distribuidas aleatoriamente de β-(1-4) D-glucosamina (unidades deacetiladas) y N-acetil-D-glucosamina (unidad acetilatada). Esta sustancia, que tiene gran cantidad de aplicaciones comerciales y biomédicas, se descubrió en el año 1859.

El quitosano se produce comercialmente mediante la desacetilación de la quitina, que es un elemento estructural en el exoesqueleto de los crustáceos (cangrejos, gambas, langostas, etc.). El grado de desacetilación (DA) puede ser determinado por espectroscopía NMR, o por espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (IR-TF): en los quitosanos está en el rango de 60-100%.

El grupo amino en el quitosano tiene un valor pKa que ronda los 6,5, razón por la cual el posee una ligera carga positiva y es soluble en medios ácidos o en soluciones neutras con dependencia de la carga del pH y del valor DA. En otras palabras, es un bioadhesivo y puede ligarse negativamente a las superficies cargadas negativamente tales como las membranas mucosas. Debido a esta propiedad física, permite el transporte de principios activos polares a través de las superficies epiteliales, siendo además biocompatible y biodegradable. Las cualidades de purificación de los quitosanos están disponibles en aplicaciones biomédicas.

El quitosano y sus derivados, como el trimetilquitosano (compuesto en el que el grupo amino ha sido trimetilado), han sido empleados en el transporte de genes no víricos. El trimetilquitosano o, incluso, el quitosano cuaternizado se han mostrado capaces de hacer transfección de las células malignas del cancer de pecho.

En nuestro país, los exoesqueletos de camarones y langostinos constituyen un desecho de la industria pesquera sin aprovechamiento alguno. Como este residuo no tiene ninguna aplicación específica, en Mar del Plata se destina a la producción de harina de pescado. En otras zonas del país, con mayores volúmenes de captura y procesamiento -como por ejemplo las rías de Bahía Blanca-, la disposición inadecuada de estos residuos sin ningún tratamiento previo tiende a generar un problema de contaminación ambiental, debido a la acumulación progresiva de materia orgánica en el medioambiente. Por cierto, una alternativa interesante para minimizar este impacto y darle valor al residuo, es considerar estos desechos pesqueros como una fuente de materia prima para la obtención de bioproductos. En esta dirección, el estudio del quitosano reviste cada vez un mayor interés, debido a su enorme campo de aplicación potencial en la industria, con más de 200 usos posibles.