Extraccion-y-cuantificacion-de-astaxantina-de-desechos-de-camaron-fermentados

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA 
DE MÉXICO 
 
 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
EXTRACCIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE 
ASTAXANTINA DE DESECHOS DE 
CAMARÓN FERMENTADOS. 
 
 
 
 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE 
 
Q U Í M I C A E N A L I M E N T O S 
 
 
P R E S E N T A : 
 
JESSICA YESEMITE RAMÍREZ HERNÁNDEZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉXICO, D.F. Junio 2008 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 Dedicatorias 
 
 
 
 
 
DEDICATORIAS 
 
 
 
� A Dios, por darme la vida y por permitirme llenarla de dicha y 
bendiciones. Gracias por permitirme llegar hasta aquí. 
 
 
 
� A mis padres por su amor, cariño y comprensión. Por darme la 
oportunidad de estudiar una carrera. Aunque hemos pasado 
momentos muy difíciles, siempre los llevo en mi corazón. 
 
 
 
� A mis hermanos Saúl, Karim, Said y Mary, así como a mis 
cuñadas Ely y Nayely por estar siempre a mi lado brindándome 
consejos y apoyo. 
 
 
 
� A Daniel por ser una persona súper especial, muchas gracias 
por entrar en mi vida, y brindarme siempre lo mejor de ti: tu 
amistad, cariño y amor; gracias por ser como eres y por 
ayudarme a ver la vida de otra manera; en otras palabras 
gracias por existir y por permitirme entrar en tu vida. Te amo 
 
 
 Dedicatorias 
 
 
 
 
� A mis amigos Adriana, Ángel, Diego, Jeannette, Moni, Isa, Alma 
y Diana; por el simple hecho de estar ahí, a mi lado, 
haciéndome pasar momentos inolvidables; apoyándome aunque 
no estén de acuerdo con mis decisiones, por confiar en mi, por 
brindarme su valiosa amistad, la cual junto con el amor, es la 
base de todo. 
 
 
 
� A Mary, Alberto y Tere, por brindarme su amistad, cariño y 
apoyo durante mi estancia en el laboratorio. Gracias por esos 
momentos maravillosos. 
 
 
 
� A mi abuelita, mis tíos y primas por su apoyo y confianza. 
 
 
 
� A Sandra y a su familia, por su amistad y por enseñarme que 
teniendo una buena actitud y confianza, siempre se puede salir 
adelante, aún en los momentos más difíciles. 
 
 
 
� A Oli, Monse, Claus, Arturo y Jorge por su amistad y apoyo 
durante la carrera. 
 
 
 Agradecimientos 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
 
� A la Universidad Nacional Autónoma de México y a la Facultad 
de Química por darme la oportunidad de crecer personal y 
profesionalmente en sus instalaciones. 
 
 
� Al Dr. Miquel Gimeno, Dra. Keiko Shirai y M en B. Neith Pacheco 
por asesorarme durante la realización de este proyecto, gracias 
por sus comentarios y sugerencias. 
 
 
� A mis compañeros del laboratorio E-314 por su apoyo y su 
ayuda para aclarar mis dudas. 
 
 
� A la M. C. Francisca Iturbe, M. Luz Sandra Sánchez, Dr. 
Armando Conca y M. en I. Karla Díaz por revisar este trabajo y 
por sus valiosos comentarios. 
 
 Contenido 
 
 
 
 
CONTENIDO 
 
 
 
 
INDICE DE TABLAS 1 
 
INDICE DE FIGURAS 2 
 
RESUMEN 5 
 
INTRODUCCIÓN 7 
 
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES 11 
1.1 EL CAMARÓN Y SUS DESECHOS 
1.2 ASTAXANTINA 
1.3 FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA 
1.4 EXTRACIÓN CON FLUIDOS COMPRIMIDOS 
 
CAPÍTULO 2. OBJETIVOS E HIPÓTESIS 30 
2.1 OBJETIVO GENERAL 
2.2 OBJETIVOS PARTICULARES 
2.3 HIPÓTESIS 
 
CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODOS 33 
3.1 MUESTRAS DE DESECHOS DE CAMARÓN 
3.2 FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA 
3.2.1 MEZCLA DE DESECHOS DE CAMARÓN 
3.2.2 DESECHOS DE P. vannamei 
3.3 LIOFILIZACIÓN 
3.4 HIDRÓLISIS ALCALINA 
3.5 CUANTIFICACIÓN MEDIANTE HPLC 
 Contenido 
 
 
 
3.5.1 ASTAXANTINA TOTAL 
3.5.2 ISÓMEROS DE ASTAXANTINA 
3.6 EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA 
3.6.1 EXTRACCIÓN CONVENCIONAL 
3.6.2 EXTRACCIÓN CON TFE LÍQUIDO 
3.7 ESCALADO 
 
CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 42 
4.1 PARTE CROMATOGRÁFICA 
4.2 EFECTO DE LA FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA EN 
LA EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA 
4.3 SELECCIÓN DEL DISOLVENTE ADECUADO PARA LA 
EXTRACCIÓN CONVENCIONAL DE ASTAXANTINA 
4.3.1 EFECTO DEL TAMAÑO DE MALLA 
4.3.2 EFECTO DEL TIEMPO DE FERMENTACIÓN 
4.4 EFECTO DE LA TEMPERATURA DE FERMENTACIÓN 
SOBRE LA ASTAXANTINA 
4.5 EFECTO DE LA HIDRÓLISIS ALCALINA EN LA 
EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA 
4.6 EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA CON TFE LÍQUIDO 
4.7 EFECTO DEL ESCALADO EN LA EXTRACCIÓN DE 
ASTAXANTINA 
 
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES 73 
 
CAPÍTULO 6. RECOMENDACIONES 75 
 
CAPÍTULO 7. BIBLIOGRAFÍA 76 
 
APÉNDICE 82 
 
 Índice de tablas 
 1
 
INDICE DE TABLAS 
 
 
 
 
 
Tabla Pág. 
1 Clasificación de órganos del camarón según su 
función. 11 
2 Niveles de los parámetros a estudiar para obtener las 
condiciones adecuadas para la extracción de 
astaxantina con R134a. 
 
39 
3 Índices de polaridad de los disolventes usados en la 
extracción de astaxantina. 
 
51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Índice de figuras 
2 
 
 
INDICE DE FIGURAS 
 
 
 
Fig. Pág. 
1 Morfología general de un camarón peneido. A1: anténula; 
A2: antena; Ab: abdomen; Cf: cabeza; Ma: maxilipedio; 
Pe: pereiópodos; Pl: pleópodos; T: telson; Ur: urópodos. 
 12 
2 Estructura de la astaxantina. 17 
3 Equipo usado para la extracción con TFE líquido de 
astaxantina de los desechos de camarón. Bomba de 
inyección (izquierda), Reactor (derecha). 
 
39 
4 Diagrama de flujo del procedimiento usado en este trabajo 
para el análisis del contenido de astaxantina de los 
desechos de camarón. *Muestras fermentadas a 30°C 
 
 
41 
5 Cromatogramas obtenidos por el método de cuantificación 
de astaxantina total mediante HPLC para muestras de A) 
estándar y B) desechos de camarón. 
 
43 
6 Cromatogramas obtenidos por el método de proporción de 
isómeros de astaxantina mediante HPLC para las muestras 
de A) estándar y B) desechos de camarón. 
 
44 
7 Curva patrón con el método de HPLC para astaxantina 
total. [Astaxantina]= 1 a 21 µg/mL. 45 
8 Isomerización de latrans-astaxantina estándar en 
cloroformo a 37ºC. 
 
46 
9 Extracción convencional de astaxantina a partir de la 
mezcla de desechos sólidos de camarón ensilados y no 
ensilados. Desechos fermentados a 35°C, 144h y 
separados con malla 4mm. 
 
47 
10 Extracción de astaxantina de la mezcla de desechos sólidos 
de camarón ensilados y no ensilados, usando TFE líquido a 
40°C. Desechos fermentados a 30°C. 
 
47 
 Índice de figuras 
3 
 
Fig. 
 
 Pág. 
 
 
11 Efecto del tamaño de malla usado en la separación de 
fracciones de la fermentación a 35°C por 144h, sobre la 
cantidad de astaxantina extraída. 
 
49 
12 Efecto del disolvente y del tiempo de fermentación sobre la 
cantidad de astaxantina extraída. Desechos sólidos 
fermentados a 35°C y separados por malla 4mm. 
 
 
50 
13 Cantidad de astaxantina extraída tanto de sólidos como de 
los líquidos de fermentación los desechos de camarón. 
Fermentación a 35°C y separación con malla de 4mm, 
usando acetona como disolvente de extracción. 
 
 
52 
14 Efecto de la temperatura de fermentación de los desechos 
de camarón en la extracción de astaxantina. Fracción 
sólida, fermentada por 144h y separada con malla de 
4mm. Histogramas con la misma letra no son 
significativamente diferentes (α<0.05). 
 
 
 
54 
15 Cromatogramas obtenidos para la cuantificación de 
astaxantina total de las fracciones sólidas de desechos de 
camarón fermentados por 144h a diferentes temperaturas. 
Malla 4mm. A=estándar, B=25°C, C=30°C, D=35°C, 
E=40°C. 
 
 
 
55 
16 Porcentajes de astaxantina libre en las muestras sólidas de 
fermentación por 144h a diferentes temperaturas. Malla 
4mm. 
 
56 
17 Cromatogramas obtenidos para la proporción de isómeros 
de astaxantina de las fracciones sólidas de los desechos de 
camarón fermentados por 144h a diferentes temperaturas. 
Malla 4mm. A=estándar, B=25°C, C=30°C, D=35°C, 
E=40°C. 
 
 
 
 
58 
18 Espectros de absorción obtenidos de las señales de 
isómeros de astaxantina de las fracciones sólidas de los 
desechos de camarón fermentados por 144h a diferentes 
temperaturas. Malla 4mm. A=trans-astaxantina, B=9-cis-
astaxantina, C=13-cis-astaxantina. 
 
 
 
59 
 Índice de figuras 
4 
 
Fig. Pág. 
19 Porcentajes de isómeros trans y cis-astaxantina de las 
muestras de fermentación por 144h a diferentes 
temperaturas. Fracción sólida separada con malla 4mm. 
 
 
59 
20 Efecto de la concentración de KOH y tiempo de hidrólisis 
sobre la extracción de astaxantina de los desechos de 
camarón fermentados. Fracción sólida, fermentación por 
144h y malla 4mm. 
 
 
 
61 
21 Efecto de la hidrólisis a 4°C con KOH al 1% durante 24h 
sobre la cantidad de astaxantina extraída. Desechos 
fermentados por 144h, fracción sólida, malla 4mm. 
 
63 
22 Efecto de la relación ensilado/TFE en la extracción de 
astaxantina con TFE a 20°C, 30bar durante 1h. 
 
64 
23 Efecto de la temperatura en la extracción de astaxantina 
con TFE a 30bar durante 1h, usando una relación 
ensilado/TFE de 0.5g/100mL. 
 
65 
24 Efecto del tiempo en la extracción de astaxantina con TFE a 
30bar y 40°C, usando una relación ensilado/TFE de 
0.5g/100mL. 
 
 
66 
25 Comparación del rendimiento de extracción de astaxantina 
de ambos métodos de extracción usados. 67 
26 Cantidad de astaxantina extraída de sólidos y líquidos de 
fermentación de 500Kg de desechos, 30°C. 
 
69 
27 Cantidad de astaxantina extraída de la fermentación de 
2500Kg de desechos, 30°C. 70 
28 Cantidad de astaxantina extraída de sólidos de 
fermentación de 2500Kg de desechos por retroinoculación 
de la de 500Kg, 30°C. 
 
72 
 
 Resumen 
 
 
5 
 
 
RESUMEN 
 
La tendencia de aprovechar los recursos naturales se ha 
incrementado a nivel mundial en los últimos años, debido a los 
problemas de contaminación del medio ambiente. Una de estas 
tendencias consiste en convertir los desperdicios industriales en cosas 
útiles; como es el caso de los desechos de camarón, que constituyen 
aproximadamente el 40% del peso de estos animales y que están 
formados por el caparazón, cabeza y cola. Se ha demostrado que 
estos desechos son ricos en proteínas, quitina y pigmentos, entre los 
cuales el mayoritario es la astaxantina, por lo que se han desarrollado 
diversas investigaciones con la finalidad de obtener estos productos 
de alto valor agregado. 
La astaxantina es un pigmento perteneciente al grupo de los 
carotenoides con propiedades importantes como antioxidante y en 
aplicaciones farmacéuticas. Sin embargo, la aplicación más 
importante es como colorante en las dietas que se les administran a 
los animales criados en granjas acuícolas, como es el caso del 
camarón y la trucha. 
También se ha observado que se obtienen mayores rendimientos de 
extracción de astaxantina si los desechos del camarón son sometidos 
previamente a una fermentación ácido láctica. De hecho podríamos 
decir que este proceso de obtención de astaxantina es un doble 
aprovechamiento de los desechos de camarón, ya que en este 
podemos obtener tanto el pigmento como la quitina y proteínas. En el 
camarón, la astaxantina se encuentra formando carotenoproteínas y 
la fermentación sirve para romper la unión entre la quitina y el 
 Resumen 
 
 
6 
 
pigmento, lo que facilita su extracción. Por otro lado, la fermentación 
ácido láctica también prolonga la vida de anaquel de los desechos de 
camarón, facilitando de esta manera la recuperación de estos 
compuestos. 
En este trabajo se corroboró que el proceso de fermentación 
(ensilado) de los desechos de camarón mejora la extracción de 
astaxantina y que si éste se realiza entre 25ºC y 35°C, no hay 
diferencia en el rendimiento de pigmento extraído, pero entre mas 
alta es la temperatura mayor será la isomerización de la astaxantina. 
También se observó que el periodo de fermentación óptimo para 
obtener el mayor rendimiento de extracción de astaxantina depende 
de la especie de camarón que se trate y de las condiciones de 
fermentación. 
La extracción de astaxantina se llevo a cabo usando un sólo 
disolvente orgánico GRAS, con la finalidad de que este método de 
extracción sea favorable en cuestiones de operación a nivel industrial. 
Se evaluaron tres disolventes convencionales, acetona, etanol y 
acetato de etilo. Por otro lado, también se investigó la extracción de 
astaxantina usando 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a, TFE) en estado 
líquido, utilizando un sistema de reactores de alta presión para 
comprimir este gas, obteniéndose rendimientos bajos pero 
importantes ya que al usar este método de extracción, no usamos 
disolventes orgánicos volátiles (DOV), además de que el TFE es 
ecológico, fácilmente reutilizable, no deja residuos y no afecta a la 
capa de ozono. 
Por otro lado, se demostró que el uso del TFE líquido da mejores 
rendimientos de extracción del pigmento que en reportes anteriores 
donde se usa dióxido de carbono en estado supercrítico. 
 Introducción 
 
 
7 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Desde hace algunas décadas la industria de alimentos ha sido testigo 
de una tendencia creciente hacia el aprovechamiento de las 
diferentes materias primas, en aras de disminuir e incluso eliminar la 
generación de residuos. Esta tendencia se ve impulsada no sólo por la 
reducción de gastos que representa la disposición racional de 
desechos, sino que también han contribuido la aparición de una 
normativa ambiental más estricta y el crecimiento del concepto de 
responsabilidad social de las empresas, con sus implicaciones 
ecológicas y hasta la posibilidad de obtener beneficios adicionalesa 
través de la obtención de subproductos valiosos a partir de los 
residuos del proceso principal. 
La industria camaronera es un sector económico activo y rentable. 
Sin embargo, presenta serios problemas en cuanto a generación de 
residuos, debido a que aproximadamente el 40% de la producción 
(tanto en mar como en granjas camaronícolas) corresponde a la 
cabeza, cola y cascarón, los cuales en la mayoría de las ocasiones no 
son aprovechados, lo que genera una gran cantidad de desechos y 
por lo tanto un grave problema de contaminación, principalmente en 
la temporada de pesca (Septiembre a Diciembre). Debido a esta 
situación, se han realizado investigaciones con la finalidad de 
encontrar un uso a estos desechos, encontrándose que contienen 
compuestos con un alto valor agregado, entre los que se encuentran 
la quitina, proteínas y pigmentos, siendo la astaxantina el principal. 
 Introducción 
 
 
8 
 
A nivel mundial, la demanda de pigmentos por parte de la industria 
alimentaria y farmacéutica aún es cubierta primordialmente a través 
de los pigmentos sintetizados químicamente; sin embargo, el 
mercado de productos naturales tiende a crecer, debido tanto a una 
mayor preocupación por el uso de productos sintéticos por parte de 
los consumidores, como por estudios diversos que avalan las ventajas 
de los pigmentos naturales en cuanto a su mejor funcionalidad, 
estabilidad y eficiencia; además de la tendencia de aprovechar al 
máximo los recursos naturales. La demanda insatisfecha de 
astaxantina natural a nivel mundial corresponde a 30 toneladas de 
pigmento al año. 
En el caso concreto del camarón, su pigmento característico es la 
astaxantina, el cual es usado en las dietas para especies salmónidas 
(salmón, trucha, etc), ya que mediante este pigmento, se obtiene la 
coloración característica de estas especies, la cual no pueden producir 
de forma natural sino vía ingesta, logrando con esto aumentar su 
precio en el mercado. También tiene aplicaciones en las industrias de 
alimentos, farmacéutica y en cosméticos, debido a que se cree que 
este pigmento presenta propiedades nutracéuticas como antioxidante 
y anticancerígeno, en donde el mercado de éste, como aditivo, podría 
aumentar a mediano plazo. Es por esto que los desechos de camarón 
se han convertido en una importante fuente natural de obtención de 
la astaxantina, aunque en la actualidad, la principal fuente natural de 
este pigmento son las algas rojas. 
En todos los casos, el proceso de extracción se realiza típicamente 
mediante el uso de mezclas de disolventes orgánicos, lo cual limita la 
aplicación del pigmento natural en alimentos, ya que estos 
disolventes dejan trazas contaminantes en el producto. Existen pocas 
 Introducción 
 
 
9 
 
investigaciones respecto al uso de alternativas a estos disolventes 
orgánicos o incluso sobre la efectividad de estos en la extracción. 
Sobre este punto, destacan diversos estudios de extracción con CO2 
supercrítico, en los cuales es necesario que se agregue un co-
solvente ya sea metanol o etanol con la finalidad de aumentar la 
polaridad del CO2 y así obtener mayores rendimientos de extracción. 
Este es un proceso que ya se ha aplicado exitosamente para la 
obtención de cafeína, pero no tan exitoso para la astaxantina. 
El 1,1,1,2-tetrafluoroetano líquido es una alternativa dentro de los 
fluidos comprimidos para la extracción de astaxantina, además de 
que sus condiciones de operación para la extracción de carotenoides 
son más factibles que las del CO2 supercrítico, ya que requiere de 
presiones y temperaturas más bajas (15-20 atm, 25ºC) para alcanzar 
el estado líquido, además de que tiene una mayor polaridad que el 
CO2, lo cual favorece la mayor solubilidad de la astaxantina evitando 
el uso de co-solventes. 
Por otro lado, se tienen indicios de que el ensilado, ya sea por 
fermentación ácido láctica o químico (con ácidos fuertes), contribuye 
significativamente a mejorar la extracción de pigmentos y otros 
compuestos del camarón, además de que la astaxantina es estable en 
ambientes ácidos y por lo tanto se oxida menos. Sin embargo, al usar 
ácidos fuertes se producen efluentes contaminantes, por lo que es 
más recomendable realizar la fermentación ácido láctica, además de 
que se logran resultados similares que con el tratamiento químico. Se 
ha demostrado que esto se debe a que en los desechos de camarón, 
la astaxantina se encuentra unida a proteínas (carotenoproteínas) lo 
que hace más estable al pigmento. Durante el tratamiento del 
 Introducción 
 
 
10 
 
ensilado, estas uniones se rompen obteniendo mayores rendimientos 
de extracción de astaxantina. 
Tomando en cuenta todas las razones antes mencionadas, junto con 
la empresa Biopolímeros Acuícolas S.A. de C.V., se buscaron las 
condiciones adecuadas para realizar la óptima extracción de los 
diferentes compuestos de valor agregado de los desechos de camarón 
fermentados (usando una fermentación ácido láctica) como la 
astaxantina; para lo cual se probaron diferentes temperaturas y 
tiempos de fermentación, el uso o no de una hidrólisis alcalina, tipos 
de extracción (convencional y con TFE) y el efecto del escalado sobre 
el rendimiento de extracción del pigmento. Así mismo se 
desarrollaron dos métodos de HPLC para la cuantificación de 
astaxantina y sus isómeros. 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
11 
 
 
CAPÍTULO 1 
 
GENERALIDADES 
 
 
 
1.1 EL CAMARÓN Y SUS DESECHOS 
 
Como se puede observar en la Fig.1, el camarón peneido (Penaeus 
sp) tiene el cuerpo alargado y comprimido lateralmente; y puede 
dividirse en cefalotórax (cefalopereion, Cf), pleon (abdomen, Ab) y 
telson (cola, T) [1]. 
En la Fig. 1 se muestran algunos de los órganos de los cuales esta 
formado el camarón, los cuales se pueden clasificar según la función 
que desarrollan, la cual se describe en la Tabla 1 [1]. 
 
 
Tabla 1. Clasificación de órganos del 
camarón según su función 
Función Apéndices 
Sensorial 
 
 
1 par de anténulas (A1) 
1 par de antenas (A2) 
1 par de mandíbulas 
Nutricional 
 
2 pares de maxilas 
3 pares de maxilípedos (Ma) 
Locomotriz 5 pares de pereiópodos (Pe) 
Natatoria 
 
5 pares de pleópodos (Pl) 
1 par de urópodos (Ur) 
 
 
 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
12 
 
La maduración y reproducción de estas especies se realiza en aguas 
profundas (15m a 60m), las hembras fecundadas ponen huevos en 
cantidades variables de acuerdo con la especie, después de un 
tiempo, estos pasan por diferentes estadios (larvas), cada uno de los 
cuales tiene una morfología y requerimientos nutricionales diferentes. 
Una vez que se vuelven post-larvas, migran hacia la costa (aguas 
menos profundas y de baja salinidad), en donde crecen hasta 
alcanzar estadios de adulto y así migrar a mar abierto para madurar 
y reproducirse. 
 
 
 
 
Fig. 1 Morfología general de un camarón peneido. A1: 
anténula; A2: antena; Ab: abdomen; Cf: cabeza; Ma: 
maxilipedio; Pe: pereiópodos; Pl: pleópodos; T: telson; 
Ur: urópodos. 
 
 
 
 
 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
13 
 
Los camarones peneidos se pueden dividir en dos grandes grupos 
según los requerimientos de temperatura para su desarrollo: 
• Camarones de aguas tropicales: Tienen requerimientos de 
temperaturas superiores a 20°C, con crecimiento óptimo entre 
26°C y 32°C. 
• Camarones de aguas templadas: Se tienen desoves viables a 
temperaturas entre 16°C y 22°C. 
El camarón es un alimento altamente nutritivo,ya que la composición 
de la parte comestible (50-60%) es 75-80% agua, 18-20% proteína, 
1% grasa, y 1% aproximadamente de cenizas [2]. Las especies más 
comunes de camarón en nuestro país son P. setiferus, P. duorarum, 
P. aztecus en la costa atlántica, mientras que en el pacifico son P. 
stylirostris, P. vannamei, P. californiensis. 
 
Según CONAPESCA [3], en el 2004 se produjeron 125,576Ton de 
camarón, lo cual lo ubica en el tercer lugar de producción pesquera 
mexicana con un 8.47% del total de la producción; sin embargo, si 
hablamos en términos de valor total de la producción, ocupa el 
primer lugar con un 40.45% equivalente a mas de cinco billones de 
pesos mexicanos. 
 
También cabe señalar que del total del camarón producido, el 81.4% 
proviene del Pacifico, siendo los principales estados productores 
Sonora y Sinaloa; el 18.6% proviene del Golfo y Caribe, siendo los 
principales estados Tamaulipas y Campeche. 
 
Otro punto a señalar en cuanto a estadísticas, es que el 57.56% de la 
producción de camarón (equivalente a 72,279Ton) provienen de la 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
14 
 
acuacultura con sistemas controlados y son provenientes de los 
estados de Sonora (61.6%) y Sinaloa (25.1%) principalmente. 
 
Por otro lado, estas estadísticas también indican que los meses de 
mayor producción de camarón son de Agosto a Noviembre, 
produciéndose entre 11,000 y 29,000Ton/mes. 
 
Los desechos de camarón en el 2004 correspondieron a 60,000Ton 
aproximadamente y esta situación se repite cada año, lo cual genera 
un grave problema de contaminación no solo nacional sino mundial; 
es por esto que se han realizado un gran número de investigaciones 
con la finalidad de buscarles algún reaprovechamiento a estos 
desechos. Como resultado de estas investigaciones se ha 
determinado la composición química de estos desechos; por ejemplo, 
Chokkara y col. [4] reportaron la composición de la cabeza (desecho) 
de cuatro especies de camarón, la cual es en promedio 70-77% 
humedad, 11-13% proteína, 2.5% quitina, 1.5% grasa, 25-50µg 
carotenoides/g cabeza y 6-10% cenizas. 
 
Las cenizas, son principalmente fosfatos y carbonatos de calcio que 
se encuentran asociados a la quitina y a las proteínas, lo cual le 
otorga la dureza al exoesqueleto [5]. 
 
En la parte lipídica de estos desechos, se encuentran sustancias 
liposolubles responsables del aroma y sabor del camarón, así como 
los pigmentos liposolubles pertenecientes a los carotenoides, que son 
responsables del color del camarón. 
 
 
 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
15 
 
1.2 ASTAXANTINA 
 
Los carotenoides son un grupo de pigmentos liposolubles 
ampliamente distribuidos en la naturaleza, González [6] reportó la 
presencia de carotenoides en el mundo vegetal y animal: 
• Algas: Se encuentran varios carotenoides como β-caroteno, 
neoxantina, fucoxantina y astaxantina entre otros; en este tipo 
de organismos, la astaxantina como un metabolito de alto valor 
agregado, esta en función de las condiciones de cultivo, 
principalmente de la temperatura y la intensidad luminosa. 
• Cianobacterias: Los pigmentos característicos son la 
equinenona, zeaxantina y astaxantina. 
• Hongos: La presencia de astaxantina se ha encontrado en 
diferentes géneros de hongos como Phaffia rhodozyma y 
Rhodotorula rubra. 
• Vegetales superiores: En estos, la presencia de astaxantina se 
ha reportado únicamente en 5 especies de flores, en algunas se 
encuentra junto con otros pigmentos como β-caroteno y 
luteína. 
• Animales: Los animales no tienen la capacidad de sintetizar 
pigmentos carotenoides; sin embargo, la mayoría son capaces 
de asimilarlos en forma selectiva, una vez obtenidos de su 
régimen alimenticio pueden ser biosintetizados o metabolizados 
ya sea por oxidación o reducción de los precursores primarios. 
En algunos animales marinos, los procesos metabólicos que 
intervienen en esta transformación son muy especializados 
debido a la importancia que los pigmentos tienen en el 
camuflaje, actitudes de cortejo, guerra o defensa. Un ejemplo 
de estos procesos metabólicos se presenta en el crustáceo 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
16 
 
Panulirus japonicus, el cual a partir de β-caroteno o 
isocriptoxantina da origen a la astaxantina mediante reacciones 
de oxigenación e hidroxilación. En los crustáceos, la astaxantina 
es el principal pigmento presente en casi todas las especies. 
Dentro de los reptiles, se puede mencionar a la tortuga, la cual 
en su caparazón contiene astaxantina, β-caroteno y luteína. En 
peces, la presencia de astaxantina y otros pigmentos se ha 
encontrado en más de 90 especies. Los carotenoides en las 
aves, se acumulan en el cuerpo y plumaje, confiriéndoles 
tonalidades desde amarillas hasta naranjas, siendo posible la 
presencia de diferentes pigmentos en un mismo organismo. 
Los carotenoides se pueden clasificar de acuerdo a su estructura 
química en: 
a) los que están formados únicamente de carbono e hidrógeno 
(carotenos). 
b) los que contienen oxígeno además de carbono e hidrógeno 
(xantofilas). 
Los factores que afectan la estabilidad de los carotenoides son la 
temperatura, el oxígeno, ácidos orgánicos, agentes quelantes y 
antioxidantes [7] y la radiación ultravioleta. 
Como se mencionó anteriormente, se ha demostrado que el 
carotenoide más importante en el camarón es la astaxantina (Fig. 2), 
la cual es una xantofila que es obtenida por la ingesta y 
transformación oxidativa de otros carotenoides [6- 11], así como por 
el consumo de plancton y algas, los cuales sintetizan naturalmente 
este pigmento ya que contienen en el material genético del núcleo, la 
codificación para las enzimas especificas para la síntesis de 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
17 
 
carotenoides [6]. También se han encontrado otros pigmentos en 
menor proporción como luteína y astaceno en otras especies de 
camarón como Parapenaeopsis stylifera [11]. 
 
 
 
Fig. 2 Estructura de la astaxantina. 
 
 
La astaxantina presenta un gran interés científico y comercial, ya que 
es una molécula activa de origen natural y de alto valor agregado, 
que tiene grandes perspectivas de aplicación. En la industria 
farmacéutica se emplea como marcador en el seguimiento de células, 
como agente antioxidante y antitumoral; en la industria de 
cosméticos como colorante y antioxidante; en la industria alimenticia 
como suplemento y complemento en la coloración directa e indirecta 
de diversos productos como en la dieta de las aves de corral con la 
finalidad de incrementar la coloración en la yema del huevo; en la 
acuacultura como fuente de pigmentación en la dieta de crustáceos y 
peces (fijación del colorante en el músculo de la trucha arcoíris y del 
salmón) dependiendo de la etapa de desarrollo del pez, así como del 
estado de maduración sexual y de la forma libre o esterificada del 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
18 
 
pigmento; lo que incrementa el valor comercial de los productos a 
través de la bioacumulación y metabolismo de las diferentes formas 
de astaxantina en los músculos, piel y exoesqueleto [12]. 
Las xantofilas hidroxiladas pueden esterificarse con ácidos grasos o 
bien, asociarse con proteínas (carotenoproteínas) [6], lo cual tiene 
consecuencias en cuanto a su disponibilidad biológica y a su potencial 
como pigmento. 
Debido a su estructura insaturada, la astaxantina esta sujeta a 
muchos cambios químicos inducidos principalmente por las altas 
temperaturas y la presencia de oxígeno. Su oxidación se acelera con 
el calor mediante un mecanismo similar al de la autooxidación de lasgrasas insaturadas, la cual se cataliza con la presencia de metales de 
transición, la luz y la disponibilidad de oxigeno [13]. Este deterioro 
oxidativo se puede controlar con la adición de antioxidantes como 
butilhidroxianisol (BHA) y butilhidroxitolueno (BHT) o bien, mediante 
la adición de secuestradores como ácido ascórbico y cítrico [14]. 
Como ya se mencionó anteriormente, la astaxantina es obtenida por 
el camarón mediante la cadena alimenticia. Es por este motivo, que 
en los camarones cultivados en granjas camaronícolas, se da la 
enfermedad conocida como “síndrome del color azul”, la cual se 
soluciona después de un mes de incluir en la dieta astaxantina en 
niveles de 50ppm [15]. Los niveles de astaxantina incluidos en las 
dietas formuladas para la alimentación en granjas, van de 0 a 
200mg/Kg (dependiendo de la calidad de materia prima de donde se 
extraiga la astaxantina); sin embargo, el alimento a base de residuos 
de camarón se ve limitado por los altos costos del proceso y por la 
variación en el contenido de astaxantina de estos desechos, lo cual es 
debido a muchos factores como la temperatura antes de la captura o 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
19 
 
el grado de maduración sexual, entre otros. Además, se ha observado 
que algunos de los procesos de extracción del pigmento producen 
isómeros y algunos derivados de astaxantina, que no pueden ser 
absorbidos por los salmónidos, lo que también limita su aplicación en 
las dietas. 
En el camarón, la astaxantina se acumula como carotenoproteínas en 
el caparazón, variando la apariencia de estos entre un tono azul 
tenue a rojo suave, lo que sirve como medio de protección en su 
ambiente natural [16]. La desnaturalización por calor del complejo 
proteína-pigmento provoca un cambio de color de azul a rojo [15]. 
Debido a la alta demanda de pigmentos naturales, en especial los que 
van a ser enfocados a los alimentos, la biotecnología ha jugado un 
papel muy importante al desarrollar nuevos procesos para la 
obtención de estos pigmentos y así satisfacer las necesidades de los 
consumidores y al mismo tiempo, cumplir con las normas legislativas 
que son cada vez más estrictas. Gracias a estas investigaciones, se 
ha encontrado que otra fuente natural de astaxantina es la levadura 
Phaffia rhodozima. Meyer y col. [17] investigaron la producción de 
astaxantina por esta levadura, encontrándola entre 1554-1883µg/g 
agregando un monoterpeno como precursor en el medio de cultivo. 
También obtuvieron astaxantina fermentando jugo de uva con esta 
levadura, el resultado fue una producción de entre 1350-2120µg/g, la 
cual varía según la fase de crecimiento de la levadura. 
Así mismo, Haematococcus pluvialis (un alga verde unicelular) 
también puede sintetizar astaxantina. Tjahjono y col. [18] estudiaron 
la hiperacumulación de este pigmento a diferentes temperaturas, 
observando que la mayor acumulación (22.6mg/L) se daba a 33°C. 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
20 
 
Aunque las cantidades de astaxantina producidas por estos 
microorganismos son relativamente altas, su empleo en la 
acuacultura se ha visto limitado debido a que este pigmento no es 
bien fijado en el músculo del salmónido, por lo que se tienen que 
administrar mayores cantidades de pigmento para lograr el mismo 
efecto que el que se logra con la astaxantina de los desechos de 
camarón. Esto se debe a que la astaxantina producida por levaduras, 
microorganismos y algas, se encuentra diesterificada, lo que ocasiona 
que el intestino del pez la pueda hidrolizar fácilmente, por lo que no 
logra absorberse en el músculo; mientras que en los desechos de 
camarón, la astaxantina se encuentra monoesterificada, lo que 
disminuye su grado de hidrólisis a nivel intestinal [19]. 
En los salmónidos, la astaxantina mejora algunas funciones biológicas 
importantes como la reproducción y la circulación sanguínea. Muchos 
estudios sugieren que tiene 10 veces más poder antioxidante que 
otros carotenoides, y entre 100-500 veces más actividad que el α-
tocoferol (vitamina E) [20], es por esto que es considerada como 
nutraceútico. Además en el salmón y la trucha, la astaxantina 
protege los huevos de los daños por radiación ultravioleta, 
ayudándolos a sobrevivir [21]. 
El método de extracción más común de este pigmento de los 
desechos de camarón es mediante el uso de mezclas de disolventes 
orgánicos, el cual es efectivo en la extracción, pero tiene como 
desventaja que se necesita aplicar calor para remover el disolvente y 
así obtener el producto final, lo cual da como resultado una 
degradación del pigmento. También ocurre que el producto final 
contiene cantidades a nivel de trazas del disolvente, lo cual limita su 
uso en la industria de alimentos; además de que a nivel industrial, el 
usar mezclas “exactas” de disolventes no es práctico. 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
21 
 
Así mismo, se ha realizado la extracción de la astaxantina usando 
CO2 supercrítico (sc-CO2) ya que con este se elimina la posibilidad de 
un daño por calentamiento y no deja residuos; sin embargo, la 
solubilidad de los carotenoides en general en sc-CO2 es baja y por lo 
tanto no es efectiva para la extracción de estos compuestos [4]. Por 
otro lado, el 1,1,1,2-tetrafluoroetano líquido tiene la ventaja de que 
requiere condiciones de presiones y temperaturas de operación más 
bajas (15-20 atm y 25ºC) para tener propiedades semejantes a las 
del scCO2, además de que el TFE tiene una mayor polaridad que el 
scCO2, lo que favorece la extracción de compuestos relativamente 
polares como la astaxantina [22]. 
Otros métodos que han sido estudiados para la extracción del 
pigmento de los desechos de camarón son los procesos enzimáticos, 
fermentaciones y extracción con aceites vegetales. 
También se puede obtener astaxantina sintética a través de 
complejas reacciones químicas, su mercado fue estimado entre 60-
100 millones de dólares al año en los 1990’s. Sin embargo, la 
estabilidad y la actividad de este producto, es menor que en la 
astaxantina natural [20]. 
 
 
1.3 FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA 
 
Los procesos fermentativos se emplean desde hace mucho tiempo 
(elaboración de pan y vino); sin embargo, no es sino hasta Pasteur 
cuando se habla de los procesos fermentativos como un proceso 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
22 
 
bioquímico. Este se conoce como el proceso por el cual un organismo 
obtiene su energía a través de reacciones químicas en las que 
sustancias de tipo orgánico actúan como donadores y aceptores de 
electrones [23]. 
La fermentación ácido láctica es un método ancestral para la 
conservación de los alimentos, además de que las propiedades 
sensoriales y nutricionales se ven mejoradas. Una fermentación 
láctica es aquella en la que el ácido es producido in situ por bacterias 
lácticas (provenientes de la flora natural o de cultivos iniciadores) a 
partir de una fuente de carbohidratos [24]. 
James y col. [25] investigaron el efecto de algunas fermentaciones en 
el pescado y sus desperdicios, concluyendo que estos son 
preservados a un pH de 4-4.5 y parcialmente digeridos por el ácido 
láctico producido, también existe la necesidad de agregar una fuente 
de carbohidratos fermentables. 
Debido a que la cantidad de desechos de camarón es mayor en 
algunas épocas del año, es necesario almacenarlas por algún tiempo, 
para lo cual el proceso de fermentado-ensilado es necesario. 
James y col. [25] también descubrieron que la fermentación biológica 
es mejor que la química debido a que no desarrolla olor a rancidez. 
Por otro lado, Sachindra y col. [26], realizaron una investigación para 
ver como afecta el métodode fermentación en la recuperación de 
carotenoides de los desechos de camarón almacenados por 75 días, 
descubriendo que el fermentado-ensilado incrementa el rendimiento 
de extracción, mientras que el ensilado ácido o químico, disminuye 
este rendimiento. 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
23 
 
La fermentación láctica microbiana o biológica es un proceso muy 
complejo. En la flora microbiana deben predominar las bacterias 
lácticas, que son microorganismos Gram(+), no esporulados y tienen 
la característica de producir ácido láctico en la fermentación de 
carbohidratos, para lo cual tienen requerimientos nutricionales 
exigentes como la adición de vitaminas y minerales [24]. Sin 
embargo, de los pescados, que contienen una baja cantidad de 
carbohidratos, se han aislado bacterias de este grupo, que tienen 
requerimientos nutricionales menos exigentes [5]; por ejemplo, no 
requieren que se agreguen vitaminas para la fermentación; también 
se han aislado bacterias del camarón y de alimentos del mar 
empacados al vacío como surimi. 
La rapidez de crecimiento y producción de ácido por parte de la 
bacteria, así como la supresión por la disminución del pH u otros 
factores, son determinantes en el desarrollo de la fermentación 
láctica. Estos factores se ven influidos entre otras cosas por [27]: 
• Disponibilidad de carbohidratos fermentables: En el camarón 
fresco, la cantidad de carbohidratos libres es muy baja, por lo 
que es necesario agregar alguna fuente de carbono. 
• Disponibilidad de factores orgánicos de crecimiento: Las 
vitaminas, aminoácidos y otros factores orgánicos de 
crecimiento son necesarios para el crecimiento de estas 
bacterias; sin embargo, estos factores se obtienen en 
cantidades adecuadas del camarón. 
• Anaerobiosis: Se debe excluir el oxígeno durante las primeras 
etapas de fermentación, esto con la finalidad de limitar el 
crecimiento de las bacterias Gram (-). También es necesario 
mantener esta condición a lo largo de la fermentación y 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
24 
 
principalmente en la superficie para evitar el crecimiento de 
microorganismos aerobios obligados, como hongos y levaduras 
que pueden tolerar las condiciones ácidas del medio. 
• Temperatura: Las temperaturas relativamente altas (37°C a 
40ºC) promueven el rápido crecimiento de microorganismos 
indeseables. Por lo que es preferible realizar este proceso a 
temperaturas cercanas a los 30ºC. 
• Concentración de NaCl: La función de la sal en la fermentación 
es la de disminuir la cantidad de agua libre y favorecer el 
crecimiento de las bacterias lácticas, limitando el crecimiento de 
bacterias contaminantes. 
• Concentración de ácidos orgánicos y pH: El crecimiento de las 
bacterias lácticas va acompañado de la producción de ácido 
láctico y como consecuencia el valor de pH disminuye. Este tipo 
de bacterias toleran el bajo pH provocado por los ácidos. 
• Concentración de CO2: La mayoría de las bacterias son poco 
tolerantes a altas concentraciones de CO2, sin embargo las 
bacterias lácticas si lo toleran y es por esto que la producción 
de CO2 en las primeras etapas de la fermentación, puede ser un 
factor de supresión hacía las otras bacterias. 
• Producción de compuestos inhibitorios: Algunas bacterias 
lácticas producen además de ácido láctico otros compuestos 
como ácido acético, nicina y CO2, los cuales pueden limitar el 
crecimiento de otros microorganismos. 
• Cantidad inicial de bacterias lácticas: Las fermentaciones 
dependen de la cantidad inicial de bacterias que se encuentran 
en el sustrato, ya sea de forma natural o por adición de un 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
25 
 
inóculo. La adición de un número suficientemente alto de 
bacterias al sustrato es lo ideal, porque se logra una 
acidificación rápida. 
• Cantidad inicial de microorganismos competidores: Esto es 
importante debido a que estos microorganismos deben de ser 
suprimidos durante las primeras etapas de la fermentación por 
las bacterias lácticas. 
Otras ventajas de este tipo de fermentaciones con respecto a la 
fermentación química es que es más económica, menos peligrosa en 
su manejo, las bacterias lácticas producen compuestos inhibidores 
para otros microorganismos, no se necesita una neutralización y el 
valor nutricional es mayor [28]. 
 
 
1.4 EXTRACCIÓN CON FLUIDOS COMPRIMIDOS 
 
La extracción con fluidos comprimidos es una operación por la cual, 
un fluido gaseoso a temperatura y presión adecuados pasa a estado 
líquido o supercrítico, convirtiéndose así en un disolvente del 
producto que se desea extraer de una matriz sólida. En el estado 
supercrítico se confieren propiedades intermedias entre el estado 
líquido y gaseoso. En comparación con la extracción convencional 
(disolventes orgánicos líquidos), los fluidos supercríticos tienen una 
mayor difusividad, lo que les permite penetrar fácilmente a través de 
matrices porosas; y menor densidad, viscosidad y tensión superficial 
que un disolvente orgánico convencional [20]. Por otro lado, las 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
26 
 
propiedades de los fluidos supercríticos pueden ser variadas 
ampliamente modificando las condiciones de operación; por ejemplo, 
una de estas propiedades es el amplio rango de densidades que 
pueden adoptar dependiendo de las condiciones de presión y/o 
temperatura que se usen en la extracción. 
Este proceso generalmente se realiza a temperaturas relativamente 
bajas y en ausencia de luz y oxígeno, lo cual evita procesos de 
degradación y descomposición de compuestos termolábiles. Además 
de que el alto gradiente de presión usado, puede producir extractos 
libres de microorganismos y sus esporas, incrementando así la vida 
de anaquel en comparación de los extractos obtenidos con 
disolventes [29]. Por otro lado, estos no dejan residuos y se obtienen 
extractos de alta pureza. Sin embargo, su gran desventaja es el alto 
costo del equipo, lo cual requiere una fuerte inversión inicial. 
Es necesario conocer el efecto que tienen las variables operacionales 
sobre un proceso de extracción supercrítica, para poder optimizar su 
diseño. Tales variables son: 
• Presión y Temperatura: Al incrementar la presión, también 
incrementa la densidad y la capacidad como disolvente. Cuando 
se trabaja con altas presiones, los incrementos en la 
temperatura pueden disminuir los rendimientos de extracción 
debido a que la densidad disminuye y por lo tanto la capacidad 
como disolvente también. 
• Modificadores o co-solventes: Muchos productos con actividad 
biológica, son poco solubles en fluidos comprimidos como el 
CO2 supercrítico (scCO2), por lo que la extracción con este 
disolvente puro es pobre en cuanto a rendimiento y pureza. Al 
usar un co-solvente se mejora la interacción del soluto con el 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
27 
 
disolvente porque la densidad aumenta, permitiendo 
interacciones químicas especificas y posiblemente la alteración 
de la estructura de la matriz y/o el rompimiento de las 
interacciones del soluto y la matriz. En algunas extracciones, se 
han llegado a usar dos modificadores; por ejemplo, en la 
extracción de polifenoles de la semilla de uva se ha propuesto 
usar metanol y ácido cítrico [30]. Los modificadores más 
usados con scCO2 son alcoholes; sin embargo, la decisión de 
que co-solvente usar debe estar basada en la toxicidad, 
peligrosidad, costo y el uso final del producto. 
• Condiciones mecánicas y térmicas: El método usado en la 
preparación de las muestras afecta en la extracción; por 
ejemplo, el secado afecta la estructura de la matriz sóliday 
posiblemente haya descomposición de algunos de los 
compuestos. Usando fluidos comprimidos no es necesario el 
secado de las muestras. 
• Flujo del disolvente: En sistemas de extracción en continuo y 
durante las etapas iniciales del proceso, los flujos elevados 
favorecen la extracción. 
• Tiempo de extracción: Este depende del tipo de soluto que se 
va a extraer y de las condiciones de operación. 
• Condiciones de separación y recuperación de extractos: Se 
pueden mantener diferentes densidades y temperaturas en los 
separadores para obtener fracciones individuales. 
El fluido supercrítico más común es el dióxido de carbono (scCO2), el 
cual se comporta como un disolvente no polar y lipofílico. Este fluido, 
en estado supercrítico, es particularmente apto para aplicaciones en 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
28 
 
las cuales el costo del procesamiento no es un factor limitante, 
cuando los disolventes convencionales para la extracción están 
restringidos por regulaciones ambientales o por salud, cuando el 
producto debe mejorar en cuanto a calidad o bien, cuando los 
procesos tradicionales de extracción no se pueden usar debido a que 
los productos son termolábiles. 
Otro fluido comprimido interesante es el 1,1,1,2-tetrafluoroetano 
líquido (TFE o R-134a, según los códigos internacionales para 
compuestos organofluorados), ya que no es tóxico, no es flamable, 
no destruye la capa de ozono, es fácilmente reciclable (la operación 
con estos fluidos puede diseñarse en un sistema cerrado de 
recirculación, lo cual mejora su rentabilidad) [22,31], tiene un 
momento dipolo (DM) de 2.05 y una constante dieléctrica de 9.5KHz, 
parámetros parecidos a los del diclorometano o el tetrahidrofurano, lo 
cual favorece la extracción de compuestos lípidicos polares como las 
xantofilas [22]. 
El TFE es aceptado y reconocido como GRAS (generally recognized as 
safe) en los Estados Unidos, Unión Europea y Japón en aplicaciones 
farmacéuticas; por ejemplo, es usado como vehículo propelente en 
medicamentos inhalables contra el asma. También, desde la emisión 
del protocolo de Montreal, en 1987, en donde se prohíbe el uso de 
freones (clorofluorocarbonos y clorocarbonos) que destruyen la capa 
de ozono, el TFE se ha usado como sustituto de éstos en muchas de 
sus aplicaciones [31]. 
Por otro lado, el TFE en procesos químicos presenta otras ventajas 
cuando se compara con el scCO2, por ejemplo, el TFE se puede usar 
de forma efectiva en su estado subcrítico o líquido, lo que requiere 
presiones y temperaturas menores (15-20 atm, 25°C) manteniendo 
 Capítulo 1 Generalidades 
 
 
29 
 
propiedades físico-químicas similares a las del scCO2 [32]. Además, la 
mayor polaridad de este fluido, favorece la solubilidad de los 
compuestos activos y evita el uso de co-solventes. 
En el caso de la extracción de carotenoides, se han realizado diversos 
estudios respecto al uso de fluidos supercríticos como una alternativa 
a los procesos de extracción convencionales. De la Fuente y col. [33], 
reportan rendimientos variables al usar scCO2 para la extracción de 
licopeno a partir de jitomate, dependiendo de las condiciones de 
presión y temperatura, así como del estado de la materia prima. 
Resultados similares fueron reportados por Lim y col. [20] al usar 
scCO2 en la extracción de astaxantina a partir de la levadura Phaffia 
rhodozyma. 
 
 Capítulo 2 Objetivos e Hipótesis 
 
 
30 
 
 
CAPÍTULO 2 
 
OBJETIVOS E HIPÓTESIS 
 
 
 
2.1 OBJETIVO GENERAL 
 
Optimizar la extracción de la astaxantina mediante la variación de 
diversos parámetros durante el proceso de fermentación ácido láctica 
de los desechos de camarón, así como en la extracción del pigmento. 
 
 
2.2 OBJETIVOS PARTICULARES 
 
� Establecimiento de un programa válido para la cuantificación de 
astaxantina y sus isómeros mediante la cromatografía de 
líquidos de alta resolución (HPLC). 
 
� Analizar el efecto que tiene la fermentación ácido láctica de los 
desechos de camarón en el rendimiento de astaxantina 
extraída. 
 
 Capítulo 2 Objetivos e Hipótesis 
 
 
31 
 
� Estudiar el efecto de la hidrólisis alcalina en la extracción de 
astaxantina de los desechos de camarón. 
 
� Observar si la temperatura de fermentación (25, 30, 35 y 40°C) 
de los desechos de camarón, afecta en la estabilidad, 
rendimiento e isomerización de la astaxantina extraída. 
 
� Estudiar el efecto en la extracción de la astaxantina al realizar 
extracciones convencionales con un solo disolvente GRAS a la 
vez (acetona, etanol y acetato de etilo) así como con un fluido 
comprimido (TFE), con la finalidad de comparar los 
rendimientos de ambos tipos de extracciones. 
 
� Analizar el efecto del escalado en la fermentación de los 
desechos de camarón sobre la extracción de astaxantina. 
 
 
2.3 HIPÓTESIS 
 
� La fermentación ácido láctica de los desechos de camarón 
incrementará el rendimiento de extracción de astaxantina con 
respecto a los desechos no fermentados. 
 
� La extracción convencional dará mejores rendimientos de 
extracción de astaxantina que con la extracción con fluidos 
comprimidos. 
 
 Capítulo 2 Objetivos e Hipótesis 
 
 
32 
 
� Al realizar una hidrólisis alcalina el rendimiento de extracción 
del pigmento se incrementará. 
 
� El escalado del proceso de fermentación ácido láctica no influirá 
en el rendimiento de extracción de la astaxantina. 
 
� La temperatura de fermentación de los desechos de camarón 
afectara en la isomerización de la astaxantina. 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
33 
 
 
CAPÍTULO 3 
 
MATERIALES Y MÉTODOS 
 
 
 
3.1 MUESTRAS DE DESECHOS DE CAMARÓN 
 
Para las determinaciones de astaxantina se usaron dos tipos de 
desechos: 
a) Mezclas indeterminadas de desechos de camarón de las 
especies P. vannamei, P. stylirustris y P. setiferus., obtenidas 
de la Central de Abastos de la ciudad de México. Estos desechos 
fueron molidos en un molino para carne (Sanitary, Chicago) 
hasta 0.3cm y mantenidos a –78°C hasta su fermentación. 
b) Desechos de camarón de la especie P. vannamei proveniente de 
Biopolímeros Acuícolas S.A. de C.V., ubicada en Guasave 
(Sinaloa), México. Estos desechos fueron congelados a –20°C y 
transportados de Sinaloa vía aérea para perecederos a una 
temperatura de 5-10°C a la cuidad de México, estos desechos 
fueron molidos en un molino para carne (Sanitary, Chicago) 
hasta 0.5cm y mantenidos a –20°C hasta su fermentación. 
 
 
 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
34 
 
3.2 FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA 
 
El proceso de fermentación se realizó en un bioreactor de columna 
equipado con un filtro (1mm y 4mm) para realizar la separación de 
las fracciones sólidas y líquidas; y se realizó como se explica a 
continuación para cada tipo de desecho. 
 
3.2.1 Mezcla de desechos de camarón 
Se realizó agregando Lactobacillus plantarum (APG-Eurozym, 
cultivado en medio MRS por 24h a 30ºC) a los desechos de camarón 
en una proporción de 5% (v/p) junto con 10% (p/p) de sacarosa. 
 
3.2.2 Desechos de P. vannamei 
En los desechos de camarón se encontraron Lactobacillus sp., por lo 
que fueron aislados y cultivados en medio MRS a 30°C por 24h, para 
obtener un cultivo iniciador de 108 UFC/mL. 
Para la fermentación, se usó este cultivo iniciador en una 
concentración de 5% (v/p) y sacarosa en una proporción de 10% 
(p/p). 
Ambos tipos de desechos de camarón fueron fermentados por 144 
horas, tomando alícuotas a las 0, 12, 24, 48, 72, 96, 120 y 144horas 
para su análisis. Otra variable a estudiar fue la temperatura de 
fermentación, la cual fue analizada en un rango de 25°C a 40°C. 
 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
35 
 
3.3 LIOFILIZACIÓN 
 
Para realizar este proceso, las muestras de desechos de camarón 
fermentado fueron liofilizadas usando un liofilizador Heto FD 1.0 
durante 24h. 
 
 
3.4 HIDRÓLISIS ALCALINA 
 
Para determinar las condiciones adecuadas para realizar la hidrólisis 
alcalina de la astaxantina, se colocaron 0.2g de muestra y 2mL de 
solución acuosa de KOH al 1 y 3% (p/v) en un tubo. 
Los tubos fueron cerrados bajo una atmósfera de nitrógeno y 
almacenados en la oscuridad a 4ºC durante 12, 24 y 36 horas. 
Posteriormente la disolución fue centrifugada (Clinical Centrifuge, 
IEC) durante 5min. a velocidad máxima. El sobrenadante fue 
desechado y el sedimento se sometió a una extracción convencional. 
 
 
3.5 CUANTIFICACIÓN MEDIANTE HPLC 
 
Para la identificación y cuantificación de la astaxantina extraída de los 
desechos de camarón, se utilizó la técnica de cromatografía de 
líquidos de alta resolución (HPLC). 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
36 
 
El equipo usado fue un sistema cromatográfico automatizado (HP 
1100) equipado con un detector de arreglo de diodos (DAD) y 
software de procesamiento de datos HPCHEM_Station. La columna 
usada fue una columna para cromatografía de fase inversa, modelo 
X-terra RP18 (C18) de 150mm (Waters Inc.). 
Para el análisis se uso una longitud de onda de 470nm contra una 
referencia a 600nm. El volumen de las alícuotas inyectadas al equipo 
fue de 10µL. 
Para este trabajo, se utilizaron dos métodos de HPLC, uno para 
determinar la concentración de astaxantina total y otro para 
determinar la proporción de los isómeros de astaxantina. 
 
3.5.1 Astaxantina total 
Se realizó una curva patrón de 1-28µg/mL usando trans-astaxantina 
estándar (Sigma, 98% de pureza). 
La fase móvil usada fue metanol/acetato de etilo/acetonitrilo/agua 
(80:10:5:5) a un flujo de 1mL/min. 
 
3.5.2 Isómeros de astaxantina 
Se siguió un procedimiento similar al reportado por Yuan [34] para 
corroborar que la astaxantina se estaba isomerizando y a la vez 
detectar los isómeros cis (ya que no se encuentran de forma 
comercial) en los cromatogramas obtenidos; para lo cual, una 
cantidad conocida de trans-astaxantina estándar (Sigma, 98% de 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
37 
 
pureza) fue disuelta en cloroformo y se agitó a 37°C en la oscuridad. 
Se tomaron alícuotas cada hora para su análisis por HPLC usando 
como fase móvil metanol/acetato de etilo/acetonitrilo/agua 
(70:10:10:10) a un flujo de 0.7mL/min. 
 
 
3.6 EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA 
 
Se establecieron dos métodos diferentes de extracción del pigmento 
de los desechos del camarón, con la finalidad de compararlos; dichos 
métodos fueron: 
 
3.6.1 Extracción convencional 
Se pesaron en un tubo para centrífuga, 0.2g de la muestra; se 
agregaron 2mL del disolvente y se agitó con ayuda de un vortex 
(Thermolyne, Maxi Mix II, Type 37600) durante 3min. para 
posteriormente ser centrifugada (Clinical Centrifuge, IEC) a máxima 
velocidad durante 5min. 
Una vez centrifugada, el sobrenadante se dispuso en un matraz en 
ausencia de luz; mientras que al sedimento, se le realizaron las 
extracciones necesarias (2mL de disolvente cada una) hasta no 
observar ninguna coloración en el sobrenadante. 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
38 
 
 Los sobrenadantes resultantes de cada extracción, fueron juntados y 
traspasados a matraces aforados para ser llevados a un volumen 
conocido (5, 10 o 25mL dependiendo de la muestra). 
De la solución anterior, se tomó 1mL del cual se evaporó el disolvente 
orgánico usando flujo de N2. El extracto resultante se disolvió en el 
volumen necesario (se requirieron volúmenes de 1 y 5mL 
dependiendo de la muestra) de fase móvil para ser analizado por 
cromatografía de líquidos de alta resolución (HPLC, HP 1100, 
Columna C18 de 150mm). 
Cada extracción se realizó por duplicado. 
 
3.6.2 Extracción con TFE líquido 
Con la finalidad de determinar los parámetros óptimos a los que se 
debía realizar esta extracción, se pesaron cantidades conocidas de los 
desechos de camarón dentro de una bolsa de celulosa, la cual 
posteriormente fue cerrada y colocada en un reactor de acero 
inoxidable para fluidos comprimidos de 100mL o 40 mL (Filher S.A. 
de C.V.); posteriormente se introdujo TFE líquido (Dupont) mediante 
una bomba de inyección (ISCO 100XD) (Fig. 3). 
La mezcla se agitó a diferentes condiciones, variando los parámetros 
críticos (Tabla 2). La temperatura fue controlada mediante un 
sistema doble de termopares en un gabinete de control de 
temperatura (Filher SA de CV). 
Al término de la extracción, se disminuyó la presión para evaporar el 
TFE, se sacó la bolsa con el desecho de camarón y el reactor fue 
lavado con acetona, los lavados se colectaron y se llevaron a un 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
39 
 
volumen conocido, del cual se tomó 1mL y se evaporó con N2 
comprimido. El extracto resultante se disolvió en 1mL de fase móvil 
para ser analizado por HPLC. 
 
 
 
Fig. 3 Equipo usado para la extracción con TFE líquido de astaxantina de los 
desechos de camarón. Bomba de inyección (izquierda), Reactor 
(derecha). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2. Niveles de los parámetros a estudiar para obtener las condiciones 
adecuadas para la extracción de astaxantina con R134a. 
Parámetro Nivel 
Relación ensilado/R134a (g/100mL) 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 
Temperatura (ºC) 20 30 40 50 
Tiempo (h) 1 2 3 4 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
40 
 
3.7 ESCALADO 
 
El proceso de escalado se realizó en Guasave, Sinaloa por 
Biopolímeros Acuícolas S.A. de C.V., por medio de una 
retroinoculación de una fermentación de 500Kg a una de 2500Kg en 
un reactor para cultivo en medio sólido industrial de capacidad 
nominal 2.7 Ton. a 30ºC. 
Otro escalado se realizó de forma directa, es decir, colocando 2500Kg 
de desechos de P. vannamei y se colocaron el cultivo iniciador y la 
sacarosa en las cantidades adecuadas. 
En el siguiente diagrama de flujo (Fig. 4), se muestra el proceso que 
se siguió para la determinación de astaxantina de los desechos de 
camarón en este trabajo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo 3 Materiales y Métodos 
 
41 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Retroinoculación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4 Diagrama de flujo del procedimiento usado en este trabajo para el 
análisis del contenido de astaxantina de los desechos de camarón. 
*Muestras fermentadas a 30°C 
 
Desechos de camarón 
 
Escala industrial Escala laboratorio 
500Kg 2500Kg* 
Fermentación 
ácido láctica 
t=144h, 
T=30°C, 
malla 4mm 
Sólidos Licores 
2500Kg* 
Molienda y 
almacenamiento 
Fermentación 
ácido láctica 
t=144h, 
T=25 a 
40°C, malla 
1mm y 4mm 
Sólidos Licores 
Liofilización t=24h 
Hidrólisis 
alcalina 
t=12 a 36h, 
T=4°C, 
[KOH]= 1% y 
3%(p/v) 
Extracción 
Convencional Fluidos 
comprimidos 
Cuantificación 
por HPLC 
Isómeros de 
Astaxantina 
Astaxantina 
total 
Análisis de datos 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
42 
 
 
CAPÍTULO 4 
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
 
 
Dado que los desechos de camarón fermentados fueron liofilizados, 
los resultados de extracción de astaxantina que se presentan en este 
trabajo están en µg/g de desechos de camarón liofilizadoso en base 
seca. 
Cabe señalar que las cantidades de astaxantina presentadas en este 
trabajo provienen de dos tipos de desechos de camarón como se 
mencionó en la parte de Materiales y Métodos (Capítulo 3). Esto es 
importante, ya que los rendimientos de extracción del pigmento 
varían según los desechos de camarón usados para la extracción; 
esto es debido a que los desechos de la mezcla de diferentes especies 
de camarón fueron obtenidos en la Central de Abastos de Iztapalapa, 
D.F., por lo que muy probablemente no tuvieron los cuidados 
necesarios para no deteriorar la astaxantina; además de que estos 
desechos son de una mezcla indeterminada de diferentes especies de 
camarones; mientras que las muestras enviadas por Biopolímeros 
Acuícolas S.A. de C.V. son de una sola especie de camarón (P. 
vannamei) y en todo momento fueron protegidos de los factores que 
pudieran degradar al pigmento como la luz y la temperatura. 
 
 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
43 
 
4.1 PARTE CROMATOGRÁFICA 
 
Con la finalidad de corroborar que los métodos de HPLC utilizados 
para la cuantificación de la astaxantina son válidos, en las Fig. 5 y 6, 
se muestran los cromatogramas obtenidos tanto para la astaxantina 
estándar como para la astaxantina obtenida de una de las muestras 
de desechos de camarón fermentados a modo de ejemplo. 
 
 
 
 
 
Fig. 5 Cromatogramas obtenidos por el método de 
cuantificación de astaxantina total mediante HPLC 
para muestras de A) estándar y B) desechos de 
camarón. 
 
 
 
 
A 
B 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
44 
 
En la Fig. 5, se muestran los cromatogramas obtenidos por el método 
para astaxantina total. Como se puede observar, la señal de la trans-
astaxantina aparece a los 2.7min. tanto para el estándar como para 
la muestra. También se puede observar que esta señal aparece un 
poco coleada, esto se debe a la señal de los isómeros cis (como se 
demostrará mas adelante en este trabajo), siendo esta señal de cis-
astaxantina más notable o significativa en el cromatograma del 
extracto de los desechos de camarón. Además en este mismo 
cromatograma aparecen señales después de 6min., las cuales fueron 
asignadas a los ésteres de astaxantina que se encuentran en los 
desechos de camarón, sin embargo no fueron identificados como 
tales. 
 
 
 
 
 
Fig. 6 Cromatogramas obtenidos por el método de 
proporción de isómeros de astaxantina mediante 
HPLC para las muestras de A) estándar y B) 
desechos de camarón. 
A 
B 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
45 
 
Por otro lado, en la Fig. 6 se presentan los cromatogramas obtenidos 
por el método de HPLC para isómeros de astaxantina (9 y 13-cis); en 
este método, la trans-astaxantina da una señal a 4.3min. y los 
isómeros a 5min. 
 
Una vez establecidos los métodos se procedió a realizar una curva 
patrón para el método de astaxantina libre (Fig. 7) y la isomerización 
del estándar (Fig. 8). 
 
 
 
 
 
Fig. 7 Curva patrón con el método de HPLC para 
astaxantina total. [Astaxantina]= 1 a 21 µg/mL. 
 
 
 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
46 
 
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40
T iempo (h)
%
 I
só
m
e
ro
s
trans -as taxantina cis -as taxantina
 
Fig. 8 Isomerización de la trans-astaxantina estándar en cloroformo 
a 37ºC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2 EFECTO DE LA FERMENTACIÓN ÁCIDO LÁCTICA EN 
LA EXTRACCIÓN DE ASTAXANTINA. 
 
Con la finalidad de corroborar que el proceso de ensilado de los 
desechos de camarón favorece la extracción de astaxantina, se 
realizaron extracciones tanto con disolventes convencionales (Fig. 9) 
como con TFE líquido (Fig. 10), para observar si existe diferencia en 
las cantidades de astaxantina extraídas de los desechos de camarón 
ensilados y no ensilados. Para dicha determinación se usó la mezcla 
de desechos de camarón de diferentes especies. 
 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
47 
 
0
20
40
60
80
100
120
140
No ensilado Ensilado
Tratamiento
[A
st
ax
an
tin
a]
 
( µµ µµ
g/
g 
en
si
la
do
)
Acetona Etanol
 
Fig. 9 Extracción convencional de astaxantina a partir de la 
mezcla de desechos sólidos de camarón ensilados y no 
ensilados. Desechos fermentados a 35°C, 144h y 
separados con malla 4mm. 
 
 
 
0
4
8
12
16
20
No ensilado Ensilado
[A
st
ax
an
tin
a]
 
( µµ µµ
g/
g 
en
si
la
do
)
Tratamiento
 
Fig. 10 Extracción de astaxantina de la mezcla de desechos 
sólidos de camarón ensilados y no ensilados, usando 
TFE líquido a 40°C. Desechos fermentados a 30°C. 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
48 
 
Como se puede observar en las figuras anteriores (Fig. 9 y 10), el 
ensilado de los desechos de camarón mejora significativamente la 
extracción de astaxantina ya sea por extracciones convencionales o 
con TFE líquido, por lo que se presupone que el ensilado rompe las 
uniones entre el pigmento y los ácidos grasos y/o proteínas, 
facilitando la extracción de la astaxantina libre. 
 
 
4.3 SELECCIÓN DEL DISOLVENTE ADECUADO PARA LA 
EXTRACCIÓN CONVENCIONAL DE ASTAXANTINA 
 
Se probaron tres disolventes GRAS (acetona, acetato de etilo y 
etanol) para realizar la extracción de astaxantina a partir de los 
desechos de camarón fermentados, con la finalidad de observar si 
existía diferencia en el rendimiento de extracción al usar estos 
disolventes. 
 
4.3.1 Efecto del tamaño de malla 
La separación de fracciones (sólida y líquida) de la fermentación se 
llevó a cabo usando dos tamaños de malla (1mm y 4mm). Se 
analizaron los sólidos de una fermentación por 144h a 35°C con la 
finalidad de observar si los tamaños de malla usados en la separación 
afectan la cantidad de astaxantina extraída de los desechos de 
camarón (P. vannamei) ensilados (Fig. 11). 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
49 
 
0
400
800
1200
1600
4mm 1mm
Tamaño de malla
[A
st
a
x
a
n
ti
n
a
]
(µ
g
/
g
 e
n
si
la
d
o
)
Acetona Acetato de etilo Etanol
 
Fig. 11 Efecto del tamaño de malla usado en la separación de 
fracciones de la fermentación a 35°C por 144h, sobre 
la cantidad de astaxantina extraída. 
 
 
Como se puede observar en la Fig. 11, no existen diferencias 
significativas en la cantidad de astaxantina extraída de los sólidos de 
fermentación separados con ambos tamaños de malla cuando la 
extracción se realiza con acetona y etanol; sin embargo cuando se 
realiza con acetato de etilo, hay un incremento significativo en el 
rendimiento de extracción cuando se usa la malla de 1mm para la 
separación de las fracciones. 
Resultados similares a los ocurridos con el acetato de etilo se 
esperaban para los 3 disolventes debido a que, al usar un tamaño de 
malla de 1mm se obtiene una fracción sólida con tamaños de 
partícula más pequeños que con malla de 4mm; y dado que entre 
más pequeños sean los fragmentos, sería más fácil extraerles el 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
50 
 
pigmento en su totalidad, con lo cual el rendimiento de extracción 
incrementaría. 
 
4.3.2 Efecto del tiempo de fermentación. 
En la Fig. 12 se muestran los rendimientos de extracción de 
astaxantina a diferentes tiempos de fermentación, con la finalidad de 
observar si el tiempo afecta el rendimiento de extracción. Esta 
prueba, se realizó usando desechos de camarón de la especie P. 
vannamei. 
 
 
 
0
500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80 100 120 140
Tiempo de ensilado (h)
[A
st
ax
an
tin
a]
 
(µ
g/
g 
en
si
la
do
)
acetona etanol acetato de etilo
 
Fig.12 Efecto del disolvente y del tiempo de fermentación sobre la 
cantidad de astaxantina extraída. Desechos sólidos fermentados 
a 35°C y separados por malla 4mm. 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
51 
 
Como se observa en la Fig. 12, no existe una diferencia significativa 
en el rendimiento de extracción de astaxantina al usar acetona, 
acetato de etilo y etanol para la extracción convencional de este 
pigmento a partir de los desechos de camarón fermentados. Esto se 
debe a que la polaridad de estos disolventes es relativamente similar 
(Tabla 3) y por lo tanto, tienen capacidades similares de extracción 
de astaxantina. 
 
 
Tabla 3. Índices de polaridad de los disolventes 
usados en la extracción de astaxantina. 
Disolvente Índice de Polaridad* 
Acetona 5.1 
Acetato de etilo 4.4 
Etanol 5.2 
* Fuente Cienytech, Ciencia y Tecnología. 
 
 
Respecto al efecto del tiempo de fermentación sobre la extracción de 
astaxantina, se puede decir que se obtienen mayores rendimientos 
de extracción cuando los desechos de camarón son fermentados por 
periodos cortos de tiempo (24 a 48 horas), ya que periodos de 
tiempo más largos, provocan una degradación del pigmento lo cual 
se ve reflejado en menores rendimientos de extracción. Sin embargo, 
la recuperación de otros productos de alto valor agregado como 
proteínas y quitina se ve favorecida a tiempos más largos de 
fermentación [7]; es por este motivo que para los análisis posteriores 
los desechos de camarón fueron fermentados por 144 horas. 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
52 
 
Debido a que no existe diferencia en la extracción del pigmento con 
los tres disolventes probados, se seleccionó la acetona como 
disolvente para realizar las extracciones posteriores, ya que este es 
el más económico y el más volátil, lo cual es importante debido a que 
el disolvente de extracción debe ser removido del extracto por 
evaporación para su análisis por HPLC. 
También se observo el efecto del tiempo de fermentación sobre la 
astaxantina de la fracción líquida, para esto se uso la fracción líquida 
separada con malla de 4mm (no se cuenta con las muestras líquidas 
provenientes de malla de 1mm) de desechos de camarón (P. 
vannamei) fermentados, realizando la extracción del pigmento con 
acetona, los resultados se muestran en la Fig. 13. 
 
0
500
1000
1500
2000
2500
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Tiempo de ens ilado (h)
[A
st
a
x
a
n
ti
n
a
] 
(µ
g
/g
 e
n
si
la
d
o
)
S ólidos L icores
 
Fig. 13 Cantidad de astaxantina extraída tanto de sólidos como de los 
líquidos de fermentación los desechos de camarón. Fermentación a 
35°C y separación con malla de 4mm, usando acetona como 
disolvente de extracción. 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
53 
 
Como se puede notar en la Fig. 13, el aporte de astaxantina a partir 
de los líquidos de fermentación no es importante después de las 12 
horas, esto puede ser debido a que la astaxantina presente en el 
líquido de fermentación es más fácilmente degradada por el tiempo 
de exposición a la temperatura de fermentación, por eso después de 
12 horas el rendimiento de extracción desciende. 
Lo mismo ocurre con el rendimiento de la fracción sólida, sólo que la 
disminución en el rendimiento de extracción no es tan drástica, esto 
se puede deber a que la estructura de los desechos del camarón 
puede proteger un poco al pigmento de la degradación. Por otro lado, 
la fermentación ácido láctica disminuye el pH favoreciendo así la 
conservación del pigmento. 
 
 
4.4 EFECTO DE LA TEMPERATURA DE FERMENTACIÓN 
SOBRE LA ASTAXANTINA 
 
El estudio de la extracción de astaxantina a diferentes temperaturas 
se llevó a cabo usando los desechos de la mezcla de diferentes 
especies de camarón. 
Se evaluaron cuatro diferentes temperaturas de fermentación con la 
finalidad de observar como se ve afectada la extracción convencional 
(usando acetona) de la astaxantina. Los resultados de esta extracción 
se presentan en la Fig. 14 en donde se realizó un ANOVA (α<0.05) y 
una prueba de Turkey-Kramer usando el programa NCSS (Hintze, 
2007) para determinar si existía diferencia significativa en los 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
54 
 
resultados. En la Fig. 15 se presentan los cromatogramas obtenidos 
por HPLC para estas muestras. 
 
 
0
100
200
300
25 30 35 40
T e m pe ra tura (°C )
[A
st
a
x
a
n
ti
n
a
] 
(µ
g
/g
 e
n
si
la
d
o
)
 
Fig. 14 Efecto de la temperatura de fermentación de los 
desechos de camarón en la extracción de 
astaxantina. Fracción sólida, fermentada por 144h 
y separada con malla de 4mm. Histogramas con la 
misma letra no son significativamente diferentes 
(α<0.05). 
 
 
Como se puede observar en la Fig. 14, hay un descenso drástico en la 
extracción de astaxantina de los sólidos de fermentación, cuando los 
desechos son fermentados a 40°C (el análisis estadístico indica que el 
único tratamiento diferente es el de 40°C); mientras que a 
temperaturas menores a esta, se observa una tendencia no 
significativa a la reducción de la cantidad de astaxantina extraída. 
A 
A 
A 
B 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
55 
 
 
Fig. 15 Cromatogramas obtenidos para la cuantificación de astaxantina 
total de las fracciones sólidas de desechos de camarón 
fermentados por 144h a diferentes temperaturas. Malla 4mm. 
A=estándar, B=25°C, C=30°C, D=35°C, E=40°C 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
56 
 
Como se puede observar en los cromatogramas (Fig. 15), hay una 
gran proporción (aproximadamente 40%) del pigmento que no se 
encuentra en forma libre (señales entre 5 y 10min), este pigmento 
puede estar en forma de esteres o como carotenoproteínas. En la Fig. 
16 se muestra la proporción (no concentración como en la Fig. 14) de 
astaxantina libre (no esterificada o como carotenoproteínas) con 
respecto al contenido total de astaxantina en los desechos de 
camarón fermentados a diferentes temperaturas. 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
25 30 35 40
%
A
st
ax
an
tin
a 
lib
re
Temperatura (°C)
 
Fig. 16 Porcentajes de astaxantina libre en las muestras 
sólidas de fermentación por 144h a diferentes 
temperaturas. Malla 4mm. 
 
 
 Capítulo 4 Resultados y Discusión 
 
57 
 
Como se puede observar en la Fig. 16, no existen diferencias 
significativas en la proporción de astaxantina libre en los desechos de 
camarón fermentados entre 30ºC y 40ºC; sin embargo, esta 
proporción es significativamente mayor en los desechos fermentados 
a 25ºC. Esto puede ser debido a que al incrementarse la temperatura 
puede haber una degradación de la astaxantina libre mientras que la 
astaxantina que se encuentra en forma de ésteres y/o 
carotenoproteínas es un poco más resistente a la degradación por 
calor, lo cual provoca la disminución del porcentaje de pigmento libre 
extraído. 
En la Fig. 14 también se puede observar que la señal que 
corresponde a la astaxantina (2.7min.) se encuentra más coleada 
conforme incrementa la temperatura de fermentación; lo cual indica, 
que la proporción de isómeros cis-astaxantina se incrementa 
conforme la temperatura aumenta; es por este motivo que estos 
mismos extractos fueron analizados por el método de HPLC para 
isómeros de astaxantina, obteniéndose la Fig. 17, los espectros de 
absorción se muestran en la Fig. 18 y corroboran que se trata de los 
isómeros 9-cis-astaxantina y 13-cis-astaxantina, según Yuan [34]; 
los espectros presentan diferentes longitudes de onda máximas, 
(trans=480nm; 9-cis=476nm; 13-cis=470nm). 
Debido a que las dos señales asignadas