Caracterização de quitosana e minerais produzidos a partir das cascas de camarões marinhos como matéria prima para bioinsumo agrícola

Abstract

As cascas de camarão, abundantes na indústria pesqueira, ainda são tratadas em sua grande maioria como resíduo de baixo valor e se descartadas de forma incorreta podem resultar em impactos ambientais. No entanto, quando devidamente processadas, constituem uma matéria-prima promissora para obtenção de biopolímeros e coprodutos com potencial para aplicação como bioinsumo, capazes de contribuir como soluções para a agricultura. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise descritiva do processo de produção de quitosana a partir das cascas do camarão marinho, com ênfase na caracterização dos coprodutos gerados e na avaliação de seu potencial como bioinsumo agrícola. As cascas do camarão marinho foram coletadas com pescadores artesanais na cidade de Vitória/ES, a espécie desembarcada no período de coleta foi o camarão-rosa (Penaeus subtilis). O processo para obtenção da quitosana foi conduzido de forma sequencial empregando as etapas de pré-tratamento, hidrólise enzimática, desmineralização, desproteinização, despigmentação e desacetilação. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto aos teores minerais e atributos físico-químicos, sendo o perfil de aminoácidos determinado por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), o grau de desacetilação da quitosana por titulação condutimétrica e a estrutura química por FT-IR. Os resultados indicaram a conversão eficiente da quitina em quitosana, que apresentou grau médio de desacetilação igual a 79,44% e rendimento de 0,0314 ± 0,0035 kg para 1 kg de casca de camarão in natura. A hidrólise enzimática foi responsável por aproximadamente 67,82% da remoção da fração proteica, reduzindo a severidade das etapas químicas subsequentes. Com rendimento de solução contendo hidrolisado proteico de 0,4471 ± 0,0282 kg para cada 1,00 kg de casca in natura processada. A recuperação de aminoácidos total foi de 43,70g, sendo os principais ácido glutâmico, lisina, ácido aspártico, prolina, alanina, glicina e leucina. Os coprodutos apresentaram teores relevantes de minerais, com destaque para cálcio, fósforo e potássio, evidenciando seu potencial de aplicação agrícola. De forma geral, os resultados demonstram a viabilidade da valorização dos resíduos do beneficiamento do camarão marinho, com ênfase na obtenção de quitosana e no aproveitamento dos coprodutos como potenciais bioinsumos agrícolas.

Shrimp shells, abundant in the fishing industry, are still largely treated as low-value waste and, when improperly discarded, may result in environmental impacts. However, when properly processed, they constitute a promising raw material for the production of biopolymers and co-products with potential application as bioinputs capable of contributing to agricultural solutions. In this context, the present study aimed to conduct a descriptive analysis of the chitosan production process from marine shrimp shells, with emphasis on the characterization of the generated co-products and the evaluation of their potential as agricultural bioinputs. Marine shrimp shells were collected from artisanal fishermen in the city of Vitória, Espírito Santo, Brazil, and the species landed during the sampling period was the pink shrimp (Penaeus subtilis). The process for obtaining chitosan was conducted sequentially through the stages of pre-treatment, enzymatic hydrolysis, demineralization, deproteinization, depigmentation, and deacetylation. The obtained materials were characterized in terms of mineral content and physicochemical attributes, with the amino acid profile determined by highperformance liquid chromatography (HPLC), the degree of deacetylation of chitosan determined by conductometric titration, and the chemical structure analyzed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The results indicated efficient conversion of chitin into chitosan, which presented an average degree of deacetylation of 79.44% and a yield of 0.0314 ± 0.0035 kg per 1 kg of fresh shrimp shell. Enzymatic hydrolysis was responsible for approximately 67.82% of the removal of the protein fraction, reducing the severity of subsequent chemical steps, with a yield of 0.4471 ± 0.0282 kg of protein hydrolysate solution for each 1.00 kg of fresh shell processed. The total recovery of amino acids was 43.70 g, with glutamic acid, lysine, aspartic acid, proline, alanine, glycine, and leucine as the main components. The co-products presented relevant mineral contents, particularly calcium, phosphorus, and potassium, highlighting their potential for agricultural application. Overall, the results demonstrate the feasibility of valorizing residues generated from marine shrimp processing, with emphasis on the production of chitosan and the use of co-products as potential agricultural bioinputs.