Obtención y caracterización de un polímero a partir del quitosano proveniente del hongo Aspergillus níger y cáscara de huevo

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Resumen

El quitosano ha sido considerado como el material natural más versátil, y gracias a sus características químicas de solubilidad y reactividad posee múltiples aplicaciones en la obtención de biomateriales. Por otro lado, la cascara de huevo es utilizada como un biorrelleno en materiales polimericos que permite la mejora de ciertas propiedades. En busqueda de aprovechar dichas caracteristicas se propone obtener un material polimérico biodegradable compuesto por quitosano proveniente de la quitina extraída del micelio del hongo Aspergillus níger y cáscara de huevo pulverizada, permitiendo dar valor agregado a los residuos provenientes de la industria avicola y azucarera.

Introducción

El quitosano es un biopolimero lineal compuesto de cadenas distribuidas aleatoriamente de β-(1-4) D-glucosamina y N-acetil-D-glucosamina; se obtiene comercialmente a través de la desacetilación de la quitina que se encuentra en el exoesqueleto de los crustáceos y en la pared celular de los hongos. Estudios realizados al quitosano han mostrado las múltiples aplicaciones que tiene en la preparación de hidrogeles, películas, fibras o esponjas1, gracias a sus propiedades de biodegradabilidad, biocompatibilidad, entre otras2. Una de las fuentes de obtención de quitosano es el Micelio del hongo Aspergillus níger, a partir del cual se obtiene desacetilando la quitina3. El procedimiento consta de una etapa de hidrólisis básica donde se desmineralizan las proteinas y se desacetila la quitina, una etapa de hidrólisis ácida de solubilización del quitosano y finalmente las etapas de precipitación y purificación4. De otro lado, los carbonatos extraídos de la cáscara de huevo han sido empleados como bio-relleno en la preparación de polímeros compuestos ya que le aportan propiedades como aumento en la hidrofobicidad y aumento en la estabilidad térmica5 .

Metodología

Obtención del quitosano a partir del micelio de Aspergillus Níger

La industrial Sucroal S.A., ubicada en el municipio de Palmira, Valle del Cauca, donó el micelio del hongo Aspergillus Níger como un sólido granulado con 10% de humedad, obtenido del proceso de fermentación en la producción de ácido cítrico a partir de azúcar.

Se realizó una desproteinización utilizando NaOH con calentamiento y agitación mecánica constante, eliminando con lavados de agua destilada el exceso de NaOH; se realizó una desmineralización y solubilización del quitosano con HCl en agitación constante y a temperatura ambiente, y finalmente se precipito el quitosano con NaOH, realizando una purificación de este en ácido acético y un aclarado del material con etanol4,6,7,8.

Caracterización del quitosano

Se tomaron muestras de quitosano para confirmar su estructura por medio de Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), Resonancia Magnética Nuclear (RMN) 8 y Análisis termogravimétrico (TGA) 4. Además se determinará el peso molecular del quitosano empleando viscosimetría capilar y el grado de desacetilación por titulación potenciométrica9.

Recolección de la cáscara de huevo

Las cáscaras de huevo fueron recolectadas de forma manual de la cafetería central de la Universidad Tecnológica de Pereira seleccionada por cercanía y facilidad de acceso. Esta cáscara de huevo tuvo un proceso de lavado, secado y pulverizado10 para la obtención del carbonato de calcio y su posterior utilización.

Preparación de películas plásticas

El acople del quitosano con la cáscara de huevo pulverizada y quitosano con carbonato de calcio comercial, se realizará por medio de una reacción de injerto uniendo el polisacárido a los minerales existentes11 al ser mezclados entre sí en un medio ácido diluido y vertidos en recipientes planos plásticos, obteniéndose el polímero en forma de películas plastificadas.

Caracterización del material

Se determinará la resistencia a la tracción, dureza, densidad, comportamiento frente al agua12; además se realizará Calorimetría de Barrido Diferencial (DSC), Análisis termogravimétrico (TGA)13 y Análisis en Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) a muestras de películas plastificadas compuestas.

Resultados

Obtenidos

* Obtención de quitosano a partir del micelio del hongo Aspergillus Níger con un rendimiento del 2%.

* Identificación del quitosano por medio de Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y Análisis termogravimétrico (TGA)

Esperados

* Obtener películas compuestas por quitosano y la cáscara de huevo y caracterizarlas.

* Mostrar la viabilidad de la utilización de residuos en la generación de nuevos productos.

Conclusiones

La utilización del quitosano y cáscara de huevo como componentes del polímero son una buena alternativa debido a sus características y usos.

Los procesos para la elaboración del polímero no requieren del uso de metodologías desconocidas y con mayor grado de dificultad.

References

Referencias

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