Efecto del metabolismo de bacterias ácido lácticas en la extracción biológica de desperdicio de camarón para la obtención de quitina y quitosano Public Deposited
Chitin is a biodegradable biopolymer that can be obtained from shrimp wastes employing thermochemical and biological methods. The latter are emerging as a green, cleaner, eco- friendly, and economical process. In this regard, lactic acid fermentations (LAF) of shrimp wastes (Litopeneus vannamei) were carried out with starters of lactic acid bacteria (LAB), Lactobacillus brevis (L. brevis) and Lactobacillus plantarum (L. plantarum) using 10% of sucrose as carbon source for 144 h at 30 ° C. During the LAF, the bacteria produced lactic acid (LA) allowing the purification of the chitin, LA produced with L. plantarum was 3.9-fold higher than that with L. brevis. The increase in LA produced a decrease in pH from 7.5 ± 0.21 to 3.90 and 4.96 for L. plantarum and L. brevis, respectively. This behavior is explained by the homofermentative pattern of L. plantarum, since this metabolism produces 85% LA from glucose while with the heterofementative lactobacilli L. brevis generates only 50% of LA from glucose. In addition, LAB growth was quantified, LAB populations increased until 120 h, at that point the highest value was 1.20 x108 CFUmL-1 for L. plantarum, this same point coincided with the increased production of LA. The organic acids remove minerals from the shrimp wastes as it was evidenced by a greater decrease of ash content in the chitin extracted from L. plantarum LAF than that with L. brevis, improving the purification of chitin favored by facultative homofermentative metabolism. Due to the extraction process (FAL), the pigments were conserved in all the biochitins obtained. A high production of LA is reflected in a greater demineralization, which in turn allows an increase in the amount of astaxanthin extracted. The type of BAL presented a significant effect on molecular weight, being greater for chitosans from chitins with L. brevis. In addition, those obtained by homogeneous deacetylation presented a lower MW due to the decrease in their solubility.
Los desperdicios de camarón producidos tras la extracción de la parte comestible son responsables de un impacto ambiental negativo por lo cual, en los últimos años, se han estudiado nuevos métodos para la obtención de quitina a partir del desperdicio de camarón, para así disminuir su impacto en la contaminación. La quitina es un biopolímero biodegradable que se pueden obtener del desecho de camarón, además de proteínas, pigmentos y minerales, teniendo diversas aplicaciones a nivel industrial. El objetivo del presente trabajo fue determinar si el tipo de metabolismo de BAL tiene algún efecto sobre el proceso de desmineralización y en consecuencia en la purificación de las quitinas obtenidas. Se llevaron a cabo fermentaciones ácido-lácticas (FAL) de desperdicios de camarón (Litopeneus vannamei) inóculos de Lactobacillus plantarum (L. plantarum) y Lactobacillus brevis (L. brevis). Durante la FAL las bacterias producen ácido láctico (AL) permitiendo la purificación del desperdicio, este parámetro fue cuantificado durante todo el proceso, obteniendo para el cultivo con L. plantarum a escala de 25 kg 3.19 veces más AL en comparación del cultivo con L. brevis, el aumento en la producción de AL genera una disminución del pH desde 7.5 ± 0.21 al inicio del cultivo hasta 3.90 y 4.96 para L. plantarum y L. brevis respectivamente. Este comportamiento se debe a que L. plantarum es una BAL homofermentativa, este tipo de metabolismo produce más del 85% de ácido láctico a partir de glucosa, en contraste las BAL heterofementativas como L. brevis que producen solamente entre el 50% de ácido láctico. En adición se cuantificó el crecimiento de BAL, donde las poblaciones de BAL se incrementaron hasta las 144 h, en el que se obtuvo el mayor valor con 1.20 x108 UFCmL- 1 para el cultivo con L. plantarum, este mismo punto coincidió con la mayor producción de ácido láctico. La quitina obtenida del cultivo con L. plantarum a escala de 25 kg presenta una mayor disminución del contenido de cenizas en comparación con la quitina del cultivo con L. brevis, el aumento en la producción de ácido láctico permitió que una mayor cantidad de CaCO3 reaccionara, mejorando la purificación de la quitina favorecido por el metabolismo homofermentativo facultativo de L. plantarum. Debido al proceso de obtención (FAL), en todas las quitinas obtenidas fueron conservados los pigmentos. Una alta producción de AL se ve reflejado en una mayor desmineralización, que a su vez permite un aumento en la cantidad de astaxantina extraída. El tipo de BAL presentó un efecto significativo sobre el PM, siendo mayor para los quitosanos provenientes de quitinas con L. brevis. Además, aquellos obtenidos por desacetilación homogénea presentaron un PM menor debido a la disminución en su solubilidad.
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