Métodos enzimáticos para la extracción de quitina en desecho de camarón (Litopenaeus setiferus)
Métodos de papaína, papaína con cofactor (EDTA) y pepsina para la extracción de Quitina
1. Desmineralización 2. Desproteinización 3. Despigmentación 4. Validación de métodos 5. Análisis Ambiental 6. Análisis Industrial
Nivel 2
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| Información | Fuente | Categoría |
|---|---|---|
| La diversificación en las fuentes de quitina aumentaría la disponibilidad del recurso, así como contribuiría significativamente a hacer su producción más sostenible y ecológica; P.ej. los insectos son una fuente prometedora de quitina debido a su abundancia y rápida reproducción. | Laura Estrada, investigadora | Idea |
| Hoy, la economía circular se presenta como un modelo de preservación y mejora del capital natural, mejorar la eficacia de un sistema productivo, optimización de rendimiento de los recursos esto provoca beneficios ambientales, sociales y económicos. | Articulo de Garabiza et al., 2021 | Solución - Previa |
| El desecho de camarón que incluye residuos orgánicos y químicos como excrementos y restos de sus alimentos, y tienden a generar una sobrecarga de nutrientes en el agua, provocando eutroficación y proliferación de algas tóxicas; esto pasa aún hoy. | Articulo de Alava Toala, 2021 | Contexto |
| Algunas enzimas comerciales fueron utilizadas tradicionalmente por las industrias de procesamiento de mariscos para el desvenado de camarones o descascarillado. | Articulo de Mathew et al., 2021 | Contexto |
| Los métodos enzimáticos utilizados para la valorización de desechos de camarón utilizan enzimas obtenidas de diferentes fuentes como animales, plantas, camarones, microbios y peces. | Articulo de Mathew et al., 2021 | Contexto |
| La reducción de desperdicios y valorización de subproductos alimenticios en materiales está en creciente tendencia, y su mayor reto es que suelen contener contaminantes químicos o patógenos riesgosos para la salud, por esta razón es importante asegurar su calidad e inocuidad. | Articulo de De Iseppi et al., 2020 | Solución - Previa |
| La recuperación de quitina de los desechos de camarones puede significar una alternativa para los pequeños productores, por sus dificultades para encontrar mercados para sus residuos, lo que puede generar problemas ambientales y económicos en sus comunidades. | Articulo de Mathew et al., 2021 | Solución - Previa |
| La extracción enzimática de quitina puede ayudar a diversificar las categorías de productos de la industria camaronera y crear nuevas oportunidades comerciales | Articulo de Pacheco Lopez, 2010 | Solución - Previa |
| El objetivo es llevar un método efectivo de extracción de enzimas a nivel industrial, donde la industria pueda vender la quitina resultante y producir productos orgánicos a base de ella, valorando los desechos de camarones | Articulo de Garabiza et al., 2021 | Solución - Previa |
| La industria camaronera produce un 75-85% de desechos sólidos. | Artículo de Quitina y Quitosano polímeros amigables de Mármol et al., 2011 | Reto |
| La desproteinización enzimática, es el proceso por medio del cual se obtiene la quitina, es un proceso que se realiza empleando organismos proteolíticos o enzimas comerciales. | Revista Food Science & Technology | Reto |
| Oportunidades de aplicación de quitina: productos de limpieza, industria alimentaria, agricultura y farmaceutica | Revista Food Science & Technology | Reto |
| Se determinó que las formas de obtención de las enzimas utilizadas son dañinas para el ambiente con respecto a la matriz de Leopold obtenida. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Con respecto al análisis de cenizas se determinó que la quitina extraída con pepsina no contiene gran cantidad de esta. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Con respecto al consumo de energía, se determinó que la papaína tiene un consumo energético menor comparado con el de la pepsina. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Con respecto a la despigmentación se mostró una diferencia significativa entre los métodos que involucran papaína y pepsina. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Los rendimientos de producto final fueron un promedio de 22%-28%. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| La papaína, y papaína con cofactor, no mostraron diferencias significativas entre ellas. | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Pepsina mejor enzima para la extracción enzimática de quitina | Laura Estrada, investigadora | Resultado |
| Se aconseja para la producción de papaína, adoptar prácticas orgánicas en el cultivo de papayas, evitando pesticidas y fertilizantes artificiales, que se sistemas de riego eficientes para conservar agua, y tecnologías de biorrefinerías que maximizan recursos y minimizan residuos. | Laura Estrada, investigadora | Idea |
| Enfoque | Ideas |
|---|---|
| Corazón | Obtener una quitina que cumpla con los parámetros de calidad mediante un proceso enzimático, Este enfoque innovador es crucial para la industria en general, destacando la relevancia para empresas que buscan mejorar su competitividad y cumplir con las demandas del mercado actual c |
| Reto: Situación problema a cambiar o aprovechar | La industria camaronera produce un 75-85% de desechos sólidos, por lo que se necesita una alternativa para utilizar esos desechos. |
| Objetivos | Desarrollar un proceso de extracción enzimática de quitina a partir de desechos de camarón (Litopenaeus setiferus). |
| Solución o enfoque | Analizar métodos que involucran la enzima papaína y pepsina |
La estudiante investigadora de este proyecto.
En base a datos de Agexport se espera que la industria acuícola de Guatemala aumente un 10% a corto plazo y un 15% a mediano plazo. En la actualidad en la región se están desarrollando sistemas intensivos de producción de camarón con densidades de población de al menos 600 camarones/m2.
Sostenibilidad Ambiental: El uso de enzimas papaína y pepsina en la extracción de quitina puede ser más sostenible y respetuoso con el medio ambiente en comparación con métodos químicos tradicionales. Especificidad Enzimática: La papaína y la pepsina son enzimas proteolíticas con alta especificidad, lo que puede permitir una extracción más selectiva y eficiente de la quitina. Menor Generación de Residuos Tóxicos: La aplicación de enzimas puede reducir la generación de residuos tóxicos en comparación con métodos químicos, lo que contribuye a la sostenibilidad del proceso. Potencial para Mejora de Propiedades de la Quitina: La extracción enzimática podría preservar mejor las propiedades estructurales de la quitina, lo que podría traducirse en un producto final de mayor calidad.
Costos de Producción: Los costos asociados con la producción y purificación de enzimas de alta calidad, como la papaína y la pepsina, podrían ser elevados, lo que afectaría la viabilidad económica del proceso. Optimización de Condiciones: La extracción enzimática puede ser sensible a las condiciones de pH, temperatura, y otros factores, lo que puede requerir un ajuste y optimización cuidadosos para obtener resultados consistentes. Tiempo de Proceso: Los procesos enzimáticos pueden ser más lentos en comparación con métodos químicos, lo que podría influir en la eficiencia y la productividad del proceso.
Demanda de Productos Sostenibles: La creciente demanda de productos sostenibles podría ser una oportunidad para la extracción de quitina con enzimas, ya que puede alinearse con las tendencias del mercado. Investigación y Desarrollo Continuo: Existe la oportunidad de seguir investigando y desarrollando nuevas enzimas o mejorando las condiciones de extracción para optimizar aún más el proceso. Colaboración con la Industria Alimentaria: Dada la aplicabilidad de la papaína y la pepsina en la industria alimentaria, puede haber oportunidades para colaboraciones que beneficien tanto a la extracción de quitina como a la producción de enzimas para otros fines.
Competencia con Métodos Tradicionales: La extracción enzimática podría enfrentar la resistencia o competencia de métodos tradicionales ya establecidos, especialmente si estos son más económicos o rápidos. Fluctuaciones en la Disponibilidad de Materias Primas: La extracción de quitina depende de materias primas como los exoesqueletos de crustáceos, y las fluctuaciones en la disponibilidad de estas materias primas podrían representar una amenaza. Normativas y Regulaciones: Cambios en las normativas ambientales o de seguridad podrían afectar la viabilidad de la extracción enzimática y requerir ajustes en los procesos.
Recursos esenciales para la extracción de quitina con enzimas incluyen materias primas (exoesqueletos de crustáceos), equipamiento de laboratorio, personal especializado (bioquímicos, técnicos), y instalaciones adecuadas. Estos elementos son fundamentales para garantizar un proceso eficiente y sostenible
Con respecto a Investigación y Desarrollo es: Investigación y Desarrollo: Estimación:Q50,000 para hacer: Evaluación y asignación de costos para materias primas, equipamiento y personal.Consideración de gastos operativos, investigación y desarrollo. Reserva para contingencias y financiamiento de actividades de marketing y distribución.
-Conocimientos técnicos en bioquímica y biotecnología. -Habilidades en química analítica y optimización de procesos. -Competencias en investigación, desarrollo e innovación. -Habilidades de gestión de proyectos y relaciones industriales.
-Planificación y coordinación eficiente de actividades. -Gestión estratégica del proyecto de extracción de quitina. -Colaboración con la industria y redes de investigación.
Estamos marcando el camino hacia una industria más sostenible y consciente, cosa que no solo responde a la demanda del mercado actual, sino que establece estándares éticos básicos, construyendo no sólo un proceso innovador, sino un modelo a seguir para futuros proyectos.
Al utilizar enzimas como la papaína y la pepsina, estamos allanando el camino hacia procesos más respetuosos con el medio ambiente. Contribuir a la sostenibilidad mientras mejoramos la eficiencia es, sin duda, crucial para el futuro de la investigación y la industria.
Participar en este proyecto de extracción de quitina con enzimas ha sido una experiencia increíble. La aplicación de la papaína y la pepsina ha demostrado ser eficiente, permitiéndonos lograr una extracción más selectiva y respetuosa con el medio ambiente. Como ingeniera, es emocionante contribuir a tecnologías más sostenibles y ver cómo nuestras investigaciones pueden tener un impacto positivo en la industria. Estoy ansiosa por seguir explorando nuevas posibilidades y optimizando aún más este proceso.