Efeitos dos parâmetros de processamento na obtenção de quitina e quitosana de carapaças do camarão do pacífico Litopenaeus vannamei

Abstract

A quitina é um polissacarídeo acetilado predominante em carapaças de crustáceos. A sua forma desacetilada, a quitosana, apresenta propriedades como biocompatibilidade, biodegradabilidade e atividade antimicrobiana, o que possibilita o seu uso em diferentes aplicações. Neste trabalho, realizou-se o processo de beneficiamento das carapaças de crustáceos e, em seguida, foram realizadas as extrações de cinco amostras de quitina provenientes dessas carapaças em diferentes tempos de desmineralização e desproteinização, sendo avaliada a influência desses tempos nas propriedades físicoquímicas destes materiais. Posteriormente, foram obtidas duas amostras de quitosana, com e sem congelamento antes da desacetilação química, o que possibilitou investigar a influência desta etapa nas suas propriedades físico-químicas. O redimento de obtenção da quitina foi de 14,6% para a obtenção de quitina e de 6,75% para a obtenção da quitosana, ambos em base seca. Os resultados de FTIR-ATR confirmaram a presença dos grupos funcionais da quitina obtidos sob diferentes tempos de desmineralização e desproteinização. O TGA/DTA indicou três estágios de decomposição do material e sugeriu que a desmineralização prolongada reduz o teor de cinzas. O DSC identificou picos endotérmicos típicos da quitina, e o MEV revelou que o processo químico alterou a morfologia da quitina em relação às cascas beneficiadas, resultando em estruturas menos irregulares. O DRX confirmou a obtenção de cinco amostras de α-quitina com um alto índice de cristalinidade (superior a 96%). A determinação do nitrogênio total pelo método de Kjeldahl nas cascas beneficiadas e nas cinco amostras de quitina demonstrou a obtenção de materiais com teor de nitrogênio abaixo de 6%, evidenciando a eficácia do processo de beneficiamento. A obtenção da quitosana foi eficaz e observou-se que o congelamento antes da desacetilação favorece a obtenção de um material com maior grau de desacetilação, alcançando 85% em comparação com 77,6% da quitosana não congelada, conforme evidenciado pelos resultados de FTIR. Este processo também reduziu a estabilidade térmica do material, como indicado pelos resultados de TGA/DTA. Além disso, os resultados de DSC e DRX evidenciaram que o congelamento permite a obtenção de uma estrutura mais amorfa. A análise de viscosimetria intrínseca mostrou que o congelamento favorece a obtenção de quitosana de baixo peso molecular, com 26,31kDa.

Chitin is a predominant acetylated polysaccharide in crustacean shells. Its deacetylated form, chitosan, has properties such as biocompatibility, biodegradability, and antimicrobial activity, which allows its use in different applications. In this work, the beneficiation process of crustacean shells was carried out, followed by the extraction of five chitin samples from these shells at different demineralization and deproteinization times, evaluating the influence of these times on the physicochemical properties of these materials. Subsequently, two chitosan samples were obtained, with and without freezing before chemical deacetylation, which allowed the investigation of the influence of this step on their physicochemical properties. The yield of chitin was 14.6% for the obtaining of chitin and 6.75% for the obtaining of chitosan, both on a dry basis. The FTIR-ATR results confirmed the presence of the functional groups of chitin obtained under different demineralization and deproteinization times. The TGA/DTA indicated three stages of material decomposition and suggested that prolonged demineralization reduces the ash content. The DSC identified typical endothermic peaks of chitin, and the SEM revealed that the chemical process altered the morphology of chitin in relation to the beneficiated shells, resulting in less irregular structures. The XRD confirmed the obtaining of five samples of α-chitin with a high crystallinity index (greater than 96%). The determination of total nitrogen by the Kjeldahl method in the beneficiated shells and in the five chitin samples demonstrated the obtaining of materials with a nitrogen content below 6%, evidencing the effectiveness of the beneficiation process. The obtaining of chitosan was effective and it was observed that freezing before deacetylation favors the obtaining of a material with a higher degree of deacetylation, reaching 85% compared to 77.6% of the non-frozen chitosan, as evidenced by the FTIR results. This process also reduced the thermal stability of the material, as indicated by the TGA/DTA results. In addition, the DSC and XRD results showed that freezing allows the obtaining of a more amorphous structure. The intrinsic viscosity analysis showed that freezing favors the obtaining of low molecular weight chitosan, with 26.31kDa.