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Caracterización fisicoquímica y propiedades morfológicas de quitina y quitosano de Bombyx mori L. Híbrido Pílamo 1
Physicochemical characterization and morphological properties of chitin and chitosan from Bombyx mori L. Hybrid Pílamo 1
DOI:
https://doi.org/10.15446/acag.v71n1.100854Palabras clave:
Biomateriales, quitina, quitosan, Bombyx mori (es)Biomaterials, chitin, chitosan, Bombyx mori (en)
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El uso de biomateriales como la quitina y el quitosano ha venido aumentando en los últimos años y con esto sus aplicaciones biotecnológicas. Una fuente alternativa de obtención de estos son los insectos, entre los que se incluye el Bombyx mori L. (gusano de seda). En esta investigación se obtuvieron y caracterizaron quitina y quitosano a partir del Bombyx mori L Hibrido Pilamo 1 que se produce en el departamento de Risaralda, Colombia. Los biomateriales se extrajeron con NaOH al 10 % y HCl 1N y se caracterizaron por infrarrojo (IR-TF), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de rayos x de energía dispersa (EDS), análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). El contenido de quitina en las crisálidas fue del 2.1 % en base seca. En el espectro IR de la quitina se encontraron las señales características a 1618 cm−1 y 1655 cm−1 correspondientes al estiramiento de C-N, vibración C=O de la amida I, a 1545 cm-1 del estiramiento de N-H de la amina II y a 3256 cm-1 de los grupos NH2 y OH. El espectro IR del quitosano evidenció la desacetilación por la señal a 1590 cm-1 y la señal a 1654 cm-1, presentando una mayor intensidad que la quitina debido al aumento de grupos NH2. La acetilación para la quitina fue del 61.83 % y para quitosano del 12.37 %; este resultado es de gran importancia considerando su relación con la solubilidad. Las microscopias mostraron diferentes morfologías superficiales que pueden deberse a la fuente de obtención, el método de extracción o grado de desacetilación. Las principales características de la quitina y quitosano obtenidos coinciden con estudios previos reportados para otras razas de gusano de seda, sin embargo, es necesario continuar la investigación, para establecer si es posible emplear al Bombyx mori L. Híbrido Pílamo 1 como una fuente promisoria de estos biomateriales disponible en la región.
The use of biomaterials such as chitin and chitosan has been increasing in recent years, and with these, their biotechnological applications. An alternative source of obtaining them are insects, including Bombyx mori L. (silkworm). In this research, chitin and chitosan were obtained and characterized from Bombyx mori L. Hybrid Pílamo 1 that is produced in the department of Risaralda, Colombia. Biomaterials were extracted with 10 % NaOH and 1N HCl, and characterized by infrared (IR-TF), scanning electron microscopy (SEM), energy-disperse x-ray spectroscopy (EDS), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The chitin content in the chrysalis was 2.1 % on a dry basis. In the IR spectrum of chitin, the characteristic signals were found at 1618 cm−1 and 1655 cm−1, corresponding to C-N stretching and C=O vibration of amide I, respectively, at 1545 cm-1 of N-H stretching of amine II, and at 3256 cm-1 of the NH2 and OH groups. The IR spectrum of chitosan showed deacetylation for the signals at 1590 cm-1 and 1654 cm-1, presenting a higher intensity than chitin due to the increase in NH2 groups. The acetylation for chitin was 61.83 % and for chitosan, 12.37 %. This result is of great importance considering its relationship with solubility. Microscopies showed different surface morphologies that may be due to the source of production, extraction method and/or degree of deacetylation. The main characteristics of chitin and chitosan obtained coincide with previous studies reported for other silkworm breeds. However, it is necessary to continue the investigation, to establish if it is possible to use the Bombyx mori L. Hybrid Pílamo 1 as a promising source of these biomaterials available in the region of these biomaterials.
Referencias
Achinivu, E. C.; Shamshina, J. L.; and Rogers, R. D. (2022). Chitin extracted from various biomass sources: It’s not the same. Fluid Phase Equilibria, 552, 113286. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2021.113286 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fluid.2021.113286
Al-Manhel, A. J.; Al-Hilphy, A. R. S.; and Niamah, A. K. (2018). Extraction of chitosan, characterisation and its use for water purification. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 17(2), 186–190. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2016.04.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssas.2016.04.001
Ávila, A., Bierbrauer, K., Pucci, G., López-González, M., and Strumia, M. (2012). Study of optimization of the synthesis and properties of biocomposite films based on grafted chitosan. Journal of Food Engineering, 109(4), 752–761. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.11.009 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.11.009
Battampara, P.; Nimisha Sathish, T.; Reddy, R.; Guna, V.; Nagananda, G. S.; Reddy, N.; Ramesha, B. S.; Maharaddi, V. H.; Rao, A. P.; Ravikumar, H. N.; Biradar, A.; and Radhakrishna, P. G. (2020). Properties of chitin and chitosan extracted from silkworm pupae and egg shells. International Journal of Biological Macromolecules, 161, 1296–1304. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.161 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.161
Cifuentes, C. (1999). Manual técnico de sericultura. Pereira: F. Editorial de Risaralda.
Escobar, M.; Orozco, P.; Quintana, M.: and Ospina, W. (2013). Optimización de un protocolo de extracción de quitina y quitosano desde caparazones de crustáceos. Optimization protocol for chitin and chitosan extraction from crustacean shells. Scientia et Technica Año XVIII, 18(1). https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/75557555
Gloria, G.; Melvin, D.; and Nelson, C. (2010a). Obtencion de un aceite con alto contenido oleico a partir de gusano de seda Bombyx Mori Linn Hibrido pílamo 1 en estado larval vivo quinto instar (Patent No. 05–35735).
Gloria, G.; Melvin, D.; and Nelson, C. (2010b). Proceso y obtencion de aceite estable de gusano de seda Bombyx mori Linn Híbrido Pílamo 1 en estado de crisálida sin degradación por acción microbiana (Patent No. 05–35736).
He, X.; Li, K.; Xing, R.; Liu, S.; Hu, L.; and Li, P. (2016). The production of fully deacetylated chitosan by compression method. Egyptian Journal of Aquatic Research, 42(1), 75–81. https://doi.org/10.1016/j.ejar.2015.09.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejar.2015.09.003
Huet, G.; Hadad, C.; Husson, E.; Laclef, S.; Lambertyn, V.; Araya Farias, M.; Jamali, A.; Courty, M.; Alayoubi, R.; Gosselin, I.; Sarazin, C.; and Van Nhien, A. N. (2020). Straightforward extraction and selective bioconversion of high purity chitin from Bombyx eri larva: Toward an integrated insect biorefinery. Carbohydrate Polymers, 228(March 2019), 115382. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115382 DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115382
Khajavian, M., Vatanpour, V., Castro-Muñoz, R., and Boczkaj, G. (2022). Chitin and derivative chitosan-based structures — Preparation strategies aided by deep eutectic solvents: A review. Carbohydrate Polymers, 275(August 2021). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118702 DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118702
Koh, L. D.; Cheng, Y.; Teng, C. P.; Khin, Y. W.; Loh, X. J.; Tee, S. Y.; Low, M.; Ye, E.; Yu, H. D.; Zhang, Y. W.; and Han, M. Y. (2015). Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials. Progress in Polymer Science, 46, 86–110. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2015.02.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2015.02.001
Kritchenkov, A. S.; Kletskov, A. V.; Egorov, A. R.; Tskhovrebov, A. G.; Kurliuk, A. V.; Zhaliazniak, N. V.; Shakola, T. V.; and Khrustalev, V. N. (2020). New water-soluble chitin derivative with high antibacterial properties for potential application in active food coatings. Food Chemistry, 343(November 2020), 128696. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128696 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128696
Kaya, M.; Baran, T.; Asan-Ozusaglam, M.; Cakmak, Y. S.; Tozak, K. O.; Mol, A.; Mentes, A.; and Sezen, G. (2015). Extraction and characterization of chitin and chitosan with antimicrobial and antioxidant activities from cosmopolitan Orthoptera species (Insecta). Biotechnology and Bioprocess Engineering, 20, 168-179. https://doi.org/10.1007/s12257-014-0391-z DOI: https://doi.org/10.1007/s12257-014-0391-z
Kumari, S.; and Rath, P. K. (2014). Extraction and characterization of chitin and chitosan from (Labeo rohit) fish scales. Procedia Materials Science, 6, 482–489. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.062 DOI: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.062
Kurita, K. (2001). Controlled functionalization of the polysaccharide chitin. Progress in Polymer Science, 26, (9) 1921–1971). https://doi.org/10.1016/S0079-6700(01)00007-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S0079-6700(01)00007-7
Loganathan, S.; Valapa, R. B.; Mishra, R. K.; Pugazhenthi, G.; and Thomas, S. (2017). Thermogravimetric analysis for characterization of nanomaterials. In Thermal and Rheological Measurement Techniques for Nanomaterials Characterization (pp. 67–108). Amsterdam: Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46139-9.00004-9 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-46139-9.00004-9
Mihai, A. L.; and Popa, M. E. (2015). Chitosan coatings, a natural and sustainable food preservation method. Journal of Biotechnology, 208, S81. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.06.250 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.06.250
Miranda, J.; Tirado, J.; Zamudio, P.; Rios, C.; Ornelas, J.; Salgado, R.; Espinosa-Solis, V.; and Hernandez-Centeno, F. (2016). Extracción y caracterización de propriedades fisicoquímicas, morfológicas y estructurales de quitina y quitosano de Brachystola magna (Girard). Revista Mexicana de Ingeniera Quimica, 15(3), 749–761. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=62048168007 DOI: https://doi.org/10.24275/rmiq/Bio1028
Muhammad, Z.; Pradhan, A.; Muhammad, A.; and Aman, U. (2020). Chitosan/chitin-based composites for food packaging applications. In A. N. P. L. Center for Innovations and Technologies (CIT) (Ed.), Chitin and Chitosan based Polymer Materials for Various Applications (1st ed., pp. 641–670). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817966-6.00020-0 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817966-6.00020-0
Nair, L.; and Laurencin, C. (2007). Biodegradable polymers as biomaterials. Progress in Polymer Science, 32(8–9), 762–798. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2007.05.017 DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2007.05.017
Paulino, A. T.; Simionato, J. I.; Garcia, J. C.; and Nozaki, J. (2006). Characterization of chitosan and chitin produced from silkworm crysalides. Carbohydrate Polymers, 64(1), 98–103. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.10.032 DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2005.10.032
Paz, J.; Galvis, R.; Vargas, R.; and Agudelo, C. (2012). Agroindustria: caracterización de quitina y quitosano obtenidos a partir de residuos de camarón y micelio de Aspergillus níger. Acta Agronómica, 61(SPL.ISS.), 81–82. https://revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica/article/view/41470
Singh, K. P.; and Jayasomu, R. S. (2003). Bombyx mori – A review of its Pptential as a medicinal insect. Pharmaceutical Biology, 40(1), 28–32. https://doi.org/10.1076/phbi.40.1.28.5857 DOI: https://doi.org/10.1076/phbi.40.1.28.5857
Song, C.; Yu, H.; Zhang, M.; Yang, Y.; and Zhang, G. (2013). Physicochemical properties and antioxidant activity of chitosan from the blowfly Chrysomya megacephala larvae. International Journal of Biological Macromolecules, 60, 347-354. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.05.039 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.05.039
Smets, R.; Verbinnen, B.; Van De Voorde, I.; Aerts, G.; Claes, J.; and Van Der Borght, M. (2020). Sequential extraction and characterisation of lipids, proteins, and chitin from black soldier fly (Hermetia illucens) larvae, prepupae, and pupae. Waste and Biomass Valorization, 11(12), 6455–6466. https://doi.org/10.1007/s12649-019-00924-2 DOI: https://doi.org/10.1007/s12649-019-00924-2
Wang, H. Y.; Wang, Y. J.; Zhou, L. X.; Zhu, L.; and Zhang, Y. Q. (2012). Isolation and bioactivities of a non-sericin component from cocoon shell silk sericin of the silkworm Bombyx mori. Food and Function, 3(2), 150–158. https://doi.org/10.1039/c1fo10148j DOI: https://doi.org/10.1039/C1FO10148J
Wu, S. (2011). Preparation of chitosan from Clanis bilineata larvae skin using enzymatic methods. Carbohydrate Polymers, 83, 1008-1010. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.08.033 DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.08.033
Zhang, M.; Haga, A.; Sekiguchi, H.; and Hirano, S. (2000). Structure of insect chitin isolated from beetle larva cuticle and silkworm (Bombyx mori) pupa exuvia. International Journal of Biological Macromolecules, 27(1), 99–105. https://doi.org/10.1016/S0141-8130(99)00123-3 DOI: https://doi.org/10.1016/S0141-8130(99)00123-3
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