1. Introducción
Ecuador es un país privilegiado por su estratégica posición geográfica, sus condiciones climáticas favorables y su gran potencial para la actividad pesquera y acuícola.
El sector camaronero ha experimentado un aumento debido a las exigencias del mercado mundial y la alta demanda, ya que es una buena fuente de proteínas, lo cual lo hace muy apetecible. Este incremento en la producción ha generado gran cantidad de desechos, que adquieren plantas procesadoras de productos alimenticios por sus componentes nutricionales y funcionales 1.
Estos residuos también representan un problema ambiental y, al mismo tiempo, una oportunidad para su aprovechamiento como fuente de proteínas. Se pueden utilizar para diversos fines, como alimentación animal, acuicultura y fertilizantes.
Entre la amplia diversidad de crustáceos, el camarón sobresale como el de mayor relevancia económica, debido a su amplia comercialización y su uso en diversos platos gastronómicos. No obstante, es importante señalar que una proporción significativa del peso total del camarón, estimada entre 48 % y 60 %, corresponde a partes no destinadas directamente al consumo humano. La parte no comestible está compuesta por el exoesqueleto, la cabeza y la cola 2.
La mayor parte de los residuos en la industria camaronera se desechan: sin embargo, se pueden usar si se extraen los compuestos químicos contenidos en sus exoesqueletos, como el quitosano y la quitina, que pueden obtenerse mediante un simple proceso de desacetilación química y se pueden utilizar en diversas aplicaciones 3.
Los residuos derivados del procesamiento del camarón son ricos en diversos componentes, como se detallan en la Tabla 1. Se pueden aprovechar en la industria farmacéutica, la producción de papel, el sector cosmético, en el ámbito alimenticio y en el sector biotecnológico 4.
Tabla 1
Contenido de sustancias de los residuos del camarón.
| Parámetros | Composición (%) |
|---|---|
| Agua | 10 |
| Proteína bruta | 46 |
| Extracto etéreo | 2,60 |
| Fibra cruda | 14 |
| Extracto libre de nitrógeno | 2,60 |
| Cenizas | 25 |
| Calcio | 8,70 |
| Fósforo | 1,50 |
[i] Fuente: 4.
Los residuos procedentes de la industria camaronera constituyen hoy la fuente más importante de exoesqueletos, generando millones de toneladas. Las investigaciones sobre la extracción de quitosano se han centrado en el aprovechamiento de estos subproductos industriales 5.
El presente proyecto de investigación se centra en la determinación de las características físico- químicas de los residuos del camarón blanco (Litopenaeus vannamei) provenientes de la parroquia Puerto Bolívar, ubicada en Machala, Ecuador.
2. Metodología
Este trabajo se desarrolló con el método científico, direccionado hacia el cumplimiento del objetivo planteado.
Además de la revisión bibliográfica, se hizo un estudio empírico para acondicionar y analizar las características físico-químicas de los residuos de camarón.
2.1 Materia prima
El estudio se hizo sobre 200 gr del exoesqueleto de camarón obtenido de la parroquia Puerto Bolívar.
2.2 Acondicionamiento de la cascara de camarón
Preparar bien las cáscaras de camarón es un paso importante para realizar el análisis de proteína, humedad y cenizas, lo cual asegura obtener datos precisos.
Recolección de las cáscaras del camarón
Las cáscaras se recolectan en circunstancias higiénicas, generalmente congeladas para evitar su degradación (Figura 1). En caso de que el análisis no se realice de forma inmediata, es importante almacenarlas adecuadamente, por lo general a temperaturas muy bajas (alrededor de -20 °C) para prevenir la degradación de las proteínas y el crecimiento microbiano. Esto asegura que las propiedades se mantengan hasta el momento del análisis.
Limpieza:
Primero, se lavan con agua destilada para eliminar contaminantes como arena o partículas orgánicas. En ciertas ocasiones, las cáscaras se pueden desinfectar con soluciones diluidas de hipoclorito de sodio para reducir la carga microbiana. Posteriormente, se deben realizar enjuagues repetidos con agua destilada para asegurar que no queden residuos de desinfectantes. Este proceso garantiza que las muestras estén muy limpias antes de ser analizadas (Figura 2).
Secado:
Se hace al aire, en una estufa a baja temperatura o mediante liofilización para eliminar la humedad (Figura 3).
2.3 Método de determinación de proteína de la cáscara de camarón
Existen diversas técnicas para determinar la cantidad de proteína de un alimento. Entre estas, se encuentra el método Kjeldahl.
2.3.1 Método Kjeldahl
Procedimiento que determina la concentración de nitrógeno en una muestra. El nivel de proteína se estima estableciendo una relación proporcional entre el nitrógeno detectado y la proteína presente. El proceso se divide en tres fases 7:
2.3.1.1 Etapa de digestión
La muestra se lleva a un proceso de digestión mediante la combinación de ácido sulfúrico y un agente catalizador. Esta reacción transforma el nitrógeno presente en la muestra en sulfato de amonio, según la ecuación 1 7.
Procedimiento. Se coloca una parte de la muestra, entre 1 y 5 gr, en un tubo de mineralización. Se añaden 3 gr de un catalizador, que puede componerse de sales de cobre, óxido de selenio u óxido de titanio. Comúnmente, se emplea una mezcla de sulfato de potasio y sulfato de cobre como catalizador. A continuación, se incorporan 10 mL de ácido sulfúrico concentrado y 5 mL de peróxido de hidrógeno. La mezcla se somete a digestión a 420 °C por un período que puede variar, de acuerdo con la cantidad y naturaleza de la muestra. El proceso de digestión se considera completo cuando la solución adquiere un característico tono verde esmeralda 7.
2.3.1.2 Etapa de destilación
Este proceso implica la destilación del amoníaco que se ha liberado, como se muestra en la ecuación 2. Este amoníaco se captura en una solución que contiene ácido bórico, según la ecuación 3 7.
Procedimiento. Tras la fase de enfriamiento, se añaden 50 mL de agua destilada al tubo en el que se dio la digestión. Luego, se vierte una cantidad abundante (aproximadamente 50 mL) de hidróxido de sodio 10 N para elevar significativamente la alcalinidad del medio, lo cual provoca la liberación del amoníaco proveniente de las sales amónicas. Durante el proceso de destilación, el vapor de agua introducido en el tubo arrastra consigo el amoníaco liberado, que posteriormente se captura en una solución de ácido bórico 7.
2.3.1.3 Etapa de valoración
El nitrógeno amoniacal se determina mediante titulación ácido-base del ion borato, utilizando ácido sulfúrico o clorhídrico, junto con un indicador mixto, que consiste en una mezcla alcohólica de rojo de metilo y azul de metileno, como se observa en la ecuación 4. El ácido consumido equivale al amoníaco destilado, determinando así el nitrógeno en la muestra 7.
Método de determinación de humedad
2.4.1 Gravimetría
Esta técnica se usa para determinar la cantidad de un analito con base en la masa de un sólido. Implica la conversión del analito en una forma insoluble mediante una reacción química, seguido de su filtración, secado y pesaje. La precisión de la gravimetría depende de la pureza y estabilidad del precipitado formado. Se utiliza con frecuencia debido a su exactitud y sencillez en la determinación de concentraciones 8.
2.4.2 Horno de aire
La determinación de humedad por horno de aire consiste en pesar una muestra, secarla a 105-110 °C hasta peso constante, enfriarla en un desecador y pesarla de nuevo. El porcentaje de humedad se determina comparando el peso de la muestra antes y después del análisis, basándose en la reducción de masa observada 8.
2.5 Método de determinación de cenizas
La ceniza de un alimento es un residuo inorgánico tras la quema de la materia orgánica. Es útil para identificar la autenticidad del alimento y detectar adulterantes. La determinación implica carbonizar la muestra, incinerarla en la mufla y calcular el total de cenizas por diferencia de peso 9.
2.5.1 Gravimetría por método directo
Se recolecta el material volátil por medio de la absorción del vapor o gas en un absorbente o medio optimo /o la condensación del vapor, de estado líquido o sólido. Generalmente, este método incluye reactivos o tratamientos para generar dichos productos volátiles y a menudo es una fase en la determinación de un componente para una muestra 8.
Procedimiento experimental
2.6.1. Materiales
La determinación de proteínas en la cáscara de camarón requiere diversos equipos, dependiendo del método analítico que se utilice.
En el método Kjeldahl se utilizan los siguientes:
Digestores automáticos. Son equipos diseñados para tratar simultáneamente múltiples muestras en un intervalo de tiempo específico (Figura 5).
Unidad de destilación. Su función es alcalinizar la muestra previamente procesada o digerida, provocando la liberación del nitrógeno en forma de gas amoníaco (Figura 6).
Titulador. Mide el contenido de nitrógeno mediante titulación.
2.6.2 Reactivos
Se estima que en los métodos se utilizan los siguientes reactivos:
Ácido sulfúrico. Se emplea en la fase de digestión para descomponer la materia orgánica procedente de la muestra.
Catalizador. Normalmente se utiliza una combinación de sulfato de potasio (K₂SO₄) con selenio o cobre para facilitar el proceso de digestión.
Hidróxido de sodio. Funciona como una base fuerte, capaz de neutralizar el ácido mediante una reacción ácido-base, luego del proceso de digestión.
Ácido bórico. Sirve para absorber el amoníaco liberado durante la destilación.
2.7 Diagrama de flujo
La Figura 7 ilustra las etapas del proceso en el análisis de las cáscaras de camarón, desde la recepción de la muestra hasta la caracterización de sus propiedades físico-químicas.
3. Discusión y resultados
Este estudio de investigación se centró en analizar las características físico-químicas de los residuos de exoesqueleto del camarón blanco (Litopenaeus vannamei) provenientes de la parroquia Puerto Bolívar, de Machala, Ecuador. Los resultados obtenidos para proteína, humedad y cenizas se presentan a continuación (Tabla 2).
Tabla 2
Análisis fisico-químicos del exoesqueleto del camarón blanco (Litopenaeus vannamei).
| Muestra | Proteína | Humedad | Ceniza |
|---|---|---|---|
| Exoesqueleto Camarón | 47,68 | 13,12 | 22,34 |
| ±0,912 % | ±1,124 % | ±0,113% |
3.1 Contenido de proteína
Los análisis determinaron que el exoesqueleto de camarón contiene 47,68 ± 0,912 % de proteína, un valor ligeramente superior a los reportados en otros estudios, como [10], con 41,23 ± 1,50 %, 11 con 40,67 ± 0,66 % y similar al 49,72 ± 0,09 % reportado por 12. Este resultado se encuentra dentro del rango de 20 a 40 % y es consistente con el 40,6 %, de acuerdo con la bibliografía consultada. Las variaciones observadas pueden atribuirse a diferencias en la especie de camarón, como longevidad, ciclo reproductivo, ubicación geológica, estado fisiológico, dieta y género de los especímenes utilizados en cada estudio.
3.2 Porcentaje de humedad
Mediante el valor de humedad se puede establecer la conservación y estabilidad de un producto 13.
El contenido de humedad fue de 13,12 ± 1,124 %, superior al 9,38 ± 0,22 % reportado por 10 y al 11,30 ± 0,04 % de 11, pero significativamente menor que el 43,75 ± 0,01 % reportado por 12. Este valor se encuentra dentro del rango de 3,3 % a 14,1 % reportado en la bibliografía para harinas de subproductos de camarón. Las diferencias observadas podrían deberse a variaciones en los métodos de secado, procesamiento y almacenamiento de las muestras antes del análisis, así como a la influencia de factores ambientales propios de cada región geográfica.
El valor del porcentaje de humedad obtenido cumple con la norma NTE INEN 1829 14. El límite máximo permisible es del 13 %, que comparado con el 13,12 % obtenido no está muy alejado del requerimiento de la norma.
3.3 Contenido de ceniza
El contenido de cenizas fue de 22,34 ± 0,113 %, menor que el 27,10 ± 1,43 % reportado por 10 y el 27,48 ± 0,62 % de 11, pero mayor que el 14,8 ± 0,0 8% reportado por 12. Este resultado se encuentra dentro del rango de 12,8 % a 35,9 % reportado en la bibliografía. El alto contenido de cenizas se atribuye principalmente a la presencia de minerales en el exoesqueleto, especialmente calcio y fósforo. Las variaciones observadas podrían estar relacionadas con diferencias en la composición mineral de los camarones, influenciada por factores ambientales y alimenticios.
Conclusiones
El porcentaje de proteína reveló un contenido de 47,68 ± 0,912 %, lo que está en concordancia con las medias reportadas por otros autores. En cuanto a la humedad, se obtuvo un valor de 13,12 ± 1,124 %, que también se encuentra dentro del rango promedio de las comparaciones realizadas. Por otra parte, el porcentaje de cenizas fue de 22,34 ± 0,113 %, siendo este el valor más bajo en comparación con los reportes de otros autores. Estos tres parámetros indican que los análisis físico-químicos de la harina de camarón se sitúan dentro de los límites establecidos por las normativas pertinentes y son consistentes con los resultados de estudios previos, lo que respalda su viabilidad para diversas aplicaciones.
Los residuos de camarón analizados presentan un contenido de proteína similar al reportado en otros estudios, una humedad dentro de los rangos promedio y un porcentaje de cenizas ligeramente inferior a lo reportado por otros autores.
Estos resultados sugieren que los residuos cumplen con los estándares de calidad establecidos para una harina y se puede utilizar en diversas aplicaciones, como la alimentación animal o la elaboración de productos funcionales. La consistencia con investigaciones previas refuerza la validez de los análisis realizados y la idoneidad de este subproducto del camarón para su aprovechamiento.