Recovery of protein, chitin, carotenoids and glycosaminoglycans from Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) processing waste

Resumo

Resíduos de cabeças de camarão são um subproduto importante do processamento de crustáceos no nordeste do Brasil e representam uma fonte interessante de moléculas bioativas. Além disso, seu uso aumenta a sustentabilidade dos produtos pesqueiros processados. Este estudo apresenta um processo desenvolvido para recuperar moléculas bioativas das cabeças de camarão por meio de autólise. Um hidrolisado proteico (120 ± 0,4 g) formado por uma solução a 9% (p/v) foi recuperado e liofilizado a partir de 1 kg de cabeças de camarão. Aproximadamente 195 ± 0,5 mg de carotenoides foram recuperados como extrato etanólico. A recuperação de quitina e quitosana foi de 25 ± 2 g/kg e 17 ± 4 g/kg de resíduo úmido, respectivamente. As quitosanas foram caracterizadas por RMN de 13C e FTIR, apresentando grau de desacetilação variável (60–80%). Glicosaminoglicanos sulfatados que exibiram migração eletroforética semelhante a padrões mamíferos também foram recuperados (79 ± 2 mg/kg de resíduo úmido), e seus produtos de degradação sugerem a presença de heparam sulfato sulfatado em C6. Esses dados indicam a viabilidade de um processo integrado para isolamento de moléculas altamente bioativas, como polissacarídeos sulfatados e aminados, com amplo espectro de aplicações a partir de resíduos do processamento de camarão.

Abstract

Shrimp head waste is a major byproduct of crustacean processing in Northeastern Brazil and represents an interesting source of bioactive molecules. Additionally, its use increases the sustainability of processing fishery products. The present study reports a process developed for recovering bioactive molecules from shrimp heads through autolysis. A protein hydrolysate (120 ± 0.4 g) formed by a 9% (w/v) solution was recovered and lyophilized from 1 kg of shrimp heads. Approximately 195 ± 0.5 mg of carotenoids was recovered as an ethanolic extract. The recovery of chitin and chitosan were 25 ± 2 g/kg and 17 ± 4 g/kg wet processing waste, respectively. Chitosans were characterized by 13C NMR, and FT-IR analysis and exhibited a variable degree of deacetylation (60–80%). Sulfated glycosaminoglycans that exhibited electrophoretic migration similar to mammalian standards were also recovered (79 ± 2 mg/kg wet processing waste), and their degradation products suggested the presence of C6-sulfated heparan sulfate. These data point to the feasibility of an integrated process for isolating highly bioactive molecules, such as sulfated- and amino-polysaccharides, with a broad spectrum of applications from shrimp processing waste.