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La quitina y la quitosana, polisacáridos animales de gran importancia




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  1. Resumen
  2. Quitina y quitosana

Resumen:

La quitina es un polisacárido que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, constituyendo el segundo polímero más abundante después de la celulosa. Está constituida por moléculas de N-acetil-D-glucosamina, con enlaces (3 (—>4) y forma parte del caparazón de crustáceos, moluscos, insectos y otros seres vivos, defendiéndolos del contacto con el medio externo.

Este compuesto natural ha despertado un gran interés en los investigadores debido a que anualmente se obtienen en el mundo grandes volúmenes (120000 toneladas) de quitina de los residuos de mariscos (que tienen de un 14-35% de quitina asociado con proteínas) y además por el problema medioambiental dado por su lenta degradación. El resultado de estas investigaciones ha sido satisfactorio por el aprovechamiento de la quitina y la quitosana en la aplicación de las industrias farmacéutica, alimenticia, cosmética, entre otras.

La quitosana es el derivado principal de la quitina, que puede ser obtenido mediante un proceso químico sencillo de desacetilación. Bajo este término se agrupa una familia de copolímeros con diferencias en el número de unidades desacetiladas y en el peso molecular.

La quitosana, (—>4)-2-amino-2-deoxy-p-D-glucano, está formada por unidades de D-glucosamina, algunas de las cuales se encuentran acetiladas, y unidas todas entre sí por enlaces (3 (1-4) glicosídicos.

Las propiedades de la quitina y la quitosana dependen principalmente de la fuente de obtención y el método de preparación y estos polímeros difieren entre sí por su distribución, masa molecular y grado de acetilación. Entre estas se destaca la formación de espumas, emulsiones, geles con polianiones, y retienen humedad por la presencia de los grupos amino libres que al disolverse en solución acuosa acidificada adquieren carga positiva. Además se ha reportado que la quitosana controla el crecimiento de bacterias, hongos y levaduras y ha sido aplicada para suprimir estos organismos en tejidos de plantas y alimentos. Se ha establecido que la quitosana no puede ser digerida por los seres humanos así que está considerada como una fibra dietética con un contenido calórico cero.

Encuentra múltiples aplicaciones biomédicas, en la agricultura y operaciones post cosecha, en el tratamiento de aguas residuales, la industria cosmética y la industria alimenticia, entre otros.

1.1 QUITINA Y QUITOSANA

1.1.1 Quitina y quitosana. Generalidades.

La quitina es un polisacárido que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, constituyendo el segundo polímero más abundante después de la celulosa. Está constituida por moléculas de N-acetil-D-glucosamina, con enlaces (3 (1—>4) y forma parte del caparazón de crustáceos, moluscos, insectos y otros seres vivos, defendiéndolos del contacto con el medio extemo.

Fue encontrada por primera vez en setas en 1811 por el profesor Henri Braconnot en Francia. En 1830, fue aislada en insectos y nombrada quitina; y en1859, el profesor C. Rouget descubrió su principal derivado la quitosana, al cual le dio el nombre de quitina modificada.

Las dos formas principales conocidas por la quitina en la naturaleza, son la a y la p quitina. La a-quitina es la más estable y se encuentra en el exoesqueleto de artrópodos y hongos. Mientras que, la (3-quitina se encontró en plumas de calamar y en el espinazo de ciertos diatomeos. Un tercer alomorfismo menos común, considerado como y-quitina, se ha sugerido también que se encuentra en la naturaleza, pero su existencia ha quedado en controversia.

Debido al alto grado de cristalinización, la quitina es insoluble en solventes acuosos y en muchos solventes sin ninguna degradación apreciable e incluso en los sistemas típicos que disuelven la celulosa, a pesar de las semejanzas estructurales entre ellas. Esto limitó el uso directo de la quitina en alimentos como un hidrocoloide funcional.

Este compuesto natural ha despertado un gran interés en los investigadores debido a que anualmente se obtienen en el mundo grandes volúmenes (120000 toneladas) de quitina de los residuos de mariscos (que tienen de un 14-35% de quitina asociado con proteínas) y además por el problema medioambiental dado por su lenta degradación. El resultado de estas investigaciones ha sido satisfactorio por el aprovechamiento de la quitina y la quitosana en la aplicación de las industrias farmacéutica, alimenticia, cosmética, entre otras.

La quitosana es el derivado principal de la quitina, que puede ser obtenido mediante un proceso químico sencillo de desacetilación. Bajo este término se agrupa una familia de copolímeros con diferencias en el número de unidades desacetiladas y en el peso molecular

La quitosana, (1—>4)-2-amino-2-deoxy-p-D-glucano, está formada por unidades de D-glucosamina, algunas de las cuales se encuentran acetiladas, y unidas todas entre sí por enlaces (3 (1-4) glicosídicos.

1.1.2 Disponibilidad.

En contraste con la celulosa de las fibras de las plantas, mucha de la biomasa donde abunda la quitina no está ampliamente disponible para su utilización. La cantidad de quitina de los crustáceos en el medio ambiente marino se ha estimado en 1.560 millones de toneladas.

El exoesqueleto de crustáceos (carapachos del cangrejo y de langosta y el caparazón del camarón) es actualmente la fuente industrial principal de quitina. En el caso del camarón y el cangrejo, la quitina representa el 14-27% y 13-15%, respectivamente. En cutículas de crustáceos, la quitina está íntimamente asociada con las proteínas, sales inorgánicas - tales como el carbonato de calcio- y lípidos incluyendo los pigmentos, así el aislamiento abarca varias etapas de purificación.

Las cáscaras de almeja y ostra contienen cantidades significativas de quitina. Sin embargo, las producciones del polímero son bajas y el contenido mineral es muy alto en ambos. Contienen quitina al 6 y 4% y cenizas al 90 y 85%, respectivamente. Por el contrario con la cáscara de moluscos, que son la fuente menos pura de quitina, el esqueleto del calamar abarca el 40% de quitina que está casi libre de sales del calcio. La pluma del calamar es en hecho la única fuente importante de p-quitina polimorfa, puesto que los crustáceos contienen exclusivamente a-quitina.

Hay también hongos que producen quitosana en producciones significativas en base a el contenido de la pared celular seca, como el Mucor rouxií y Choanephora cucurbitarum con 30 y 28% de quitosana, respectivamente. También, dos diatomeas marinas, Cyclotella cryptica y Thalassiosira fluviatilis han demostrado ser una fuente de quitina pura que no se asocia a las proteínas.

La quitina se encuentra además en insectos, arácnidos, algas, mariposas, jaibas, cucarachas, corales y zooplancton.

No es probable que nuevas fuentes de quitina sean explotadas comercialmente en corto plazo ya que la actual demanda se alcanza adecuadamente por la quitina derivada de los exosqueletos de crustáceos obtenidos como biomasa inútil de la industria del procesamiento de mariscos.


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