Impacto del agua de cola de la industria pesquera tratamientos y usos Impact of stickwater produced by the fishery industry treatment and uses

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Impacto del agua de cola de la industria pesquera:
tratamientos y usos Impact of stickwater
produced by the fishery industry: treatment and
uses
C. O. García-Sifuentes, R. Pacheco-Aguilar, S. Valdez-Hurtado, E. Márquez-
Rios, M. E. Lugo-Sánchez & J. M. Ezquerra-Brauer
To cite this article: C. O. García-Sifuentes, R. Pacheco-Aguilar, S. Valdez-Hurtado, E. Márquez-
Rios, M. E. Lugo-Sánchez & J. M. Ezquerra-Brauer (2009) Impacto del agua de cola de la
industria pesquera: tratamientos y usos Impact of stickwater produced by the fishery industry:
treatment and uses, CyTA – Journal of Food, 7:1, 67-77, DOI: 10.1080/11358120902850412
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REVIEW ARTICLE
Impacto del agua de cola de la industria pesquera: tratamientos y usos
Impact of stickwater produced by the fishery industry: treatment and uses
C.O. Garcı́a-Sifuentesa*, R. Pacheco-Aguilara, S. Valdez-Hurtadoa, E. Márquez-Riosa, M.E. Lugo-Sáncheza and
J.M. Ezquerra-Brauerb
aCentro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C., carretera a La Victoria, A.P. 1735, Hermosillo, Sonora, 83000,
México; bDepartamento de Investigación y Posgrado en Alimentos, Universidad de Sonora, Rosales y Niños Héroes S/N, A.P. 1819,
Hermosillo, Sonora, 83000, México
(Received 12 February 2008; final version received 13 July 2008)
The effluent produced by the seafood industry especially stickwater is the main source of pollution in seas where
these industries have been established. Therefore, there are currently several processes for treatment, which covers
physical, chemical and biological methods. Currently, efforts are being made in both: stickwater treatment as well as
the recovery of solids from it that can be reinstated to the fishmeal, or from which, bioactive compounds can be
extracted. This paper gives an overview about the pollution that these effluents cause when discharged directly into
the sea without prior treatment, and made a synthesis of studies aimed at the treatment and use of solids in the
effluents produced by the seafood industry.
Keywords: stickwater; treatment; COD; BOD5; by-products; recovery
El agua residual producida por la industria alimentaria pesquera en especial el agua de cola es la principal fuente de
contaminación sobre los cuerpos de agua en donde estas industrias se han establecido. Debido a lo anterior en la
actualidad existen varios procesos para su tratamiento, los cuales abarcan métodos fı́sicos, quı́micos y biológicos.
Actualmente algunos de estos métodos se aplican en el tratamiento de las aguas de cola ası́ como en la recuperación
de sólidos de la misma, los cuales pueden ser reincorporados a la harina de pescado, o bien se pueden extraer
compuestos bioactivos de ellos. El presente trabajo da un panorama acerca de la contaminación que provocan estos
efluentes al ser descargados directamente al mar sin tratamiento previo alguno y hace una sı́ntesis de los estudios
encaminados al tratamiento y la utilización de los sólidos presentes en los efluentes producidos por la industria
pesquera.
Palabras clave: agua de cola; tratamiento; DQO; DBO5; sub-productos; recuperación
Introducción
Los problemas ambientales en ecosistemas marinos
han sido causados principalmente por la actividad de
las pesquerı́as de camarón y sardina que han tenido la
capacidad de crear una infraestructura integrada con
astilleros, plantas procesadoras y congeladoras, cata-
logándose como puntales del desarrollo económico en
la región donde se han asentado (Sonora, principal-
mente), al generar fuentes de empleo. Una de las
consecuencias de la instalación de plantas industriales,
en particular de las reductoras, ha sido la contamina-
ción de bahı́as, debido a la descarga de sus desechos
(agua de cola, agua de descarga y desechos del corte
principalmente) sobre las aguas marinas. El entorno de
la industria se convierte en un ecosistema particular,
por la adición de residuos orgánicos, como lo son
escamas, sanguaza, agua de cola, combustible y grasas,
que generan la formación de sedimentos negruzcos con
olores sulfurosos, lo cual genera alteraciones en el
sedimento y en el agua de mar, causando un
desequilibrio en las propiedades fı́sicas, quı́micas y
biológicas. Estas propiedades, se ven afectadas por
cambios en la salinidad, disminución del oxı́geno
disuelto, incremento de la demanda bioquı́mica de
oxı́geno (DBO), incremento de los nutrientes, alta
carga de sulfuros y amonio en sedimentos e incremento
de la temperatura, lo cual puede llevar a un proceso de
eutrofización, evitando ası́ la rápida oxigenación del
fondo y posterior muerte de organismos vivos (Cab-
rera, 1999). En consecuencia, la adición continua y sin
tratamiento, de descargas con alto contenido orgánico
afecta tanto a las formas de vida presentes en estos
ecosistemas como a los ciclos bioquı́micos de las
diferentes especies. Los organismos inmediatamente
afectados por estas aguas de desecho son de lento o
nulo movimiento, como almejas, ostiones y callo de
hacha, principalmente. Posteriormente son los bentó-
nicos con desplazamiento limitado como jaibas,
*Corresponding author. Email: sifuentes@ciad.mx
CyTA – Journal of Food
Vol. 7, No. 1, May 2009, 67–77
ISSN 1947-6337 print/ISSN 1947-6345 online
� 2009 Taylor & Francis
DOI: 10.1080/11358120902850412
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camarones, caracoles y pulpos (López-Rı́os & Lechu-
ga-Anaya, 2001; Irlanda-Francis, 2002).
Es evidente la actual contaminación que existe
debido a los desechos generados por la industria
reductora, por tal motivo las autoridades guberna-
mentales han establecido normas que regulan las
caracterı́sticas de los efluentes que pueden ser descar-
gados directamente al mar. En México las Normas
Oficiales Mexicanas establecen lı́mites máximos permi-
sibles de contaminantes en las descargas de aguas
residuales en aguas y bienes nacionales, con el objeto
de proteger su calidad, y es de observancia obligatoria
para los responsables de dichas descargas. Los niveles
máximos que permite la reglamentación mexicana para
los efluentes industriales (Diario Oficial de la Federa-
ción, 1997) establecen un limite máximo de 400–
800 mg/L y 200–400 mg/L para demanda quı́mica de
oxı́geno (DQO) y demanda bioquı́mica de oxı́geno al
quinto dı́a (DBO5) respectivamente, en consecuencia
los efluentes deben recibir un tratamiento previo con la
finalidad de reducir los sólidos presentes.
Actualmente, las industrias reductoras de México
se están enfocando en cumplir con dichas regulaciones;
sin embargo, la investigación reciente se dirige hacia el
estudio de los componentes de esta agua de desecho
con la finalidad de encontrar aplicaciones a los sólidos
presentes en ella, lo anterior es de gran importancia
debido a los altos volúmenes de agua de cola que se
producen anualmente en una planta reductora.En el
pasado, el agua de cola se consideraba un desperdicio y
simplemente se descargaba al mar, pero actualmente
las plantas la están utilizando en su proceso, redu-
ciendo con ello sus residuos y aumentando sus
ganancias. De hecho, ésta práctica ya no se ve como
un lujo, sino como una necesidad para cualquier planta
que desee ser competente en el mercado actual y ası́
permanecer en operación bajo las actuales condiciones
de regulación de la industria. Asimismo, el aporte que
significa la recuperación de los sólidos contenidos en el
agua de cola, se refleja en una mayor producción de
harina de pescado bajo ciertas condiciones inocuas
(Ahumada, Rudolph, & Contreras, 2004).
En la presente revisión se abordan temas sobre la
problemática actual que sufren los ecosistemas ma-
rinos afectados por las descargas de agua de cola, se
habla también sobre tratamientos previos a la que esta
se debe someter con la finalidad de que cumpla con las
reglamentaciones sanitarias; asimismo, se mencionan
las posibles aplicaciones que se le pueden dar a los
sólidos recuperados de la misma.
El agua de cola y sus caracterı́sticas
Los llamados solubles de pescado implican todos los
subproductos de la industria pesquera, predominante-
mente hidrosolubles, aunque la mayorı́a de las veces se
les menciona como solubles de pescado condensados,
indicando con esto que la condensación o evaporación
juega un papel importante en su producción. Estos
solubles de pescado provienen por lo general del agua
de succión (bailwater), sanguaza (bloodwater) y agua de
cola (stickwater) las cuales son producidas por las
plantas productoras de harina de pescado (Valdéz,
2006).
En varios paı́ses como Perú, Chile, Ecuador y
España se encuentran en operación plantas produc-
toras de harina de pescado. El proceso de producción
sigue las mismas operaciones, es decir, se captura al
pescado y se procesa en harina para múltiples
propósitos (por ejemplo, para alimentación acuı́cola
y de animales terrestres). Las especies que normal-
mente se capturan con esta finalidad son la sardina
(Sardinops sagax caerulea); macarela (Scomber japoni-
cus); anchoveta (Engraulis mordax, Cetengraulis mys-
ticetus); y arenque (Clupea pallasii pallasii) (Guerrero,
Omil, Méndez, & Lema, 1998).
El método más común de producción de harina y
aceite de pescado básicamente consiste en el cocinado a
vapor, prensado y secado (Figura 1). El lı́quido
obtenido durante el prensado pasa a través de un
decanter para eliminar sólidos y posteriormente se
somete a un proceso de centrifugación, de donde se
obtiene aceite de pescado sin refinar y agua de cola
(AC) entera (Bechtel, 2005).
El AC es una emulsión de aceite en agua, en la cual
el aceite es acompañado de proteı́nas y otros compues-
tos orgánicos, su composición puede variar dependien-
do de la especie de pescado, época de captura, estado
fisiológico, condiciones de almacenamiento del mismo
y del manejo operacional de la planta harinera
(Castillo, Rao, & Liuzzo, 1987; Del Valle & Aguilera,
1991). Es rica en colágeno, un estudio realizado por
Garcı́a (2007) reportó que el agua de cola de la
industria sardinera de Guaymas, Sonora contenı́a el
10% de las proteı́nas totales, explicando sus resultados
en función del colágeno presente en piel y escamas
principalmente, por lo que se propone a los efluentes
residuales como una fuente importante de este
componente (Ockerman & Hansen, 2000).
En promedio el pH del agua de cola es de 6,5, con
frecuencia es tratada quı́micamente para disminuir su
pH a 4,5 y prevenir con esto su descomposición
además de estabilizar el contenido de vitaminas. Es
de color café y generalmente acumula material
insoluble en la superficie (10–100 mm) si se le deja
reposar (Del Valle & Aguilera, 1991). Es fuente de
vitamina B12 (Fuller, Carrick, & Hauge, 1952) y de
otras vitaminas hidrosolubles como riboflavina, niaci-
na y ácido pantoténico (González, 1996).
Por lo general está quı́micamente conformada por
un contenido de sólidos totales de 8–10%; proteı́na
5,6%; grasa 0,6%; cenizas 1,8%; y humedad de 92%
(Goycoolea, Nieblas, Noriega, & Higuera-Ciapara,
1997). Valdéz (2006) trabajando con AC de sardina
crinuda (Ophystonema libertate) reportó valores de
humedad, proteı́na, grasa y ceniza de 88,8%, 5,2%,
68 C.O. Garcı́a-Sifuentes et al.
2,2% y 2,0% respectivamente, mientras que reportó
también la composición proximal de AC de sardina
monterey (Sardinops sagax cerulea) encontrando va-
lores de 91,0%, 3,0%, 5,1% y 1,4% para humedad,
proteı́na, grasa y cenizas, respectivamente. En términos
generales sus resultados concuerdan con los publicados
para AC de diferentes especies. Garcı́a (2007) estudió la
composición proximal del AC producida por la indus-
tria sardinera de Guaymas, Sonora, en donde trabajó
con AC proveniente de una mezcla de sardinas crinuda,
monterey y anchoveta (Engraulis mordaz) encontrando
valores de 9,5% de sólidos totales; 4,7% de proteı́na;
1,7% de cenizas y 1,8% de grasa.
El AC se comporta como un fluido no newtoniano
en el rango de 6–44% de sólidos totales (Goycoolea
et al., 1997). Presenta una viscosidad de nueve cP
(0,009 Pa.s) y 0,39% de transmitancia (575 nm) en una
dilución 10:2 (v/v) (Castillo et al., 1987). En la
actualidad existen muy pocos estudios reológicos
relacionados con el AC. Sobresalen los estudios
realizados por Goycoolea et al. (1997), donde se
plantea un comportamiento reológico del AC a
diferentes temperaturas y concentraciones. En este
estudio señalan el comportamiento pseudoplástico
del fluido y calculan el coeficiente de consistencia
‘‘K’’, y el ı́ndice de flujo ‘‘n’’, utilizando para ello el
modelo de la ley de potencia o de Ostwald de Wale
(t ¼ 7Kgn).
En otro estudio realizado por Del Valle y Aguilera
(1991) se encontró que la viscosidad del AC es una
función que depende directamente de la concentración
de sólidos y temperatura. Además, intentaron sin
éxito determinar su viscosidad usando las ecuaciones
de Einstein (m¼ [1þ 2,5f]mo) y Tadros (msf¼ [1þ
2,5fsfþ 182,52(fsf)2þ 377,26(fsf)3]mo+ 0,09), exclu-
sivas para fluı́dos newtonianos. Otro dato interesante
encontrado en este estudio es la propuesta de la
relación viscosidad–concentración que está directa-
mente relacionada a la especie de pescado utilizada,
incluso a las condiciones de operación de las plantas
procesadoras. Ese estudio también hace hincapié en las
interacciones de partı́culas insolubles con solubles para
incrementar la viscosidad, por lo que proponen
primeramente una eliminación del material no soluble
para optimizar la recuperación de sólidos.
El comportamiento pseudoplástico del AC es
importante desde un punto de vista tecnológico porque
supone que durante la transformación es posible
emplear menos energı́a mecánica que la esperada en
un fluido newtoniano si se aumenta la velocidad de
deformación, disminuyendo ası́ la viscosidad (Fernán-
dez, Montero, & Gómez, 2003).
Historia del agua de cola
Todo producto capturado del mar no es aprovechado
en un 100%. Se puede mencionar como excepción al
cangrejo blando (Calinectes sapidus) y al calamar, que
se consumen casi por completo (Aurrekoetxea &
Perera, 2002). En el caso especı́fico de los pescados,
Figura 1. Diagrama del proceso de fabricación de harina de pescado (modificado de FAO, 1986).
Figure 1. Diagram of fishmeal manufacturing process (modified from FAO, 1986).
CyTA – Journal of Food 69
aquello que no cumplı́an con requisitos mı́nimos para
consumo humano se descartaba, hasta que en Noruega
en 1880, eso se empezó a destinar a la reducción,
naciendo ası́ la elaboración de harina de pescado y en
consecuencia el AC. Esta actividad empezó a tomar
importancia cuando inició la exportación de harina de
pescado a una compañı́a inglesa instalada en la isla de
Lofoten en Noruega. A medida que se perfeccionaba la
técnica de elaboración, se incrementaba su producción
y uso, lo que permitió que se produjera el llamado
milagro peruano, llamadoası́ debido a los incrementos
de la industria, ya que en 1950 era de 5000 t, y en 1972
alcanzó más de 1,250,000 t por año, debido a la
riqueza de anchoveta (Engraulis ringens) (Karrick,
1963).
Impacto ambiental de los efluentes de la industria
pesquera
Los efluentes provenientes de la industria reductora
pueden causar desequilibrio en las propiedades fı́sicas,
quı́micas y biológicas en el sedimento y agua de mar.
Estas propiedades se ven afectadas por cambios en la
salinidad, disminución de oxı́geno disuelto, aumento
de la DBO5, incremento de nutrientes como fosforo y
nitrógeno, alta carga de sulfuros y amonio e incre-
mento de la temperatura, lo cual pueden llevar a un
proceso de eutrofización (Cabrera, 2001).
El AC generada en el proceso de reducción
representa aproximadamente el 60% del peso total
del pescado utilizado como materia prima. Esto es de
suma importancia, puesto que además de poseer una
gran cantidad de materia orgánica, en la mayorı́a de
los casos se descarga directamente al mar, lo que ha
llegado a provocar contaminación de bahı́as, como en
Galicia, España (Wu, Mohammad, Anuar, & Rah-
man, 2002); en la Región VIII de Chile (Roeckel, Aspe,
& Marti, 1996); en las bahı́as de Chancay y Ferrol en
Perú (Cabrera, 2001); y en Ensenada, Guaymas y
Yavaros, en México (Miller, Huptka, Niewiadomski,
Flores, & Morse, 2001). Particularmente en la bahı́a de
Guaymas, se vierten al año cerca de 8756 t de sólidos
que corresponden aproximadamente a 120,000 t de
AC (López-Rı́os & Lechuga-Anaya, 2001; Irlanda-
Francis, 2002).
Uno de los factores que influyen en el recurso
pesquero es la contaminación causada por la actividad
humana, donde como consecuencia, los organismos
pelágicos son los más expuestos a los efectos negativos
del deterioro ambiental. Si bien éstos, en su estado
adulto se distribuyen en lugares alejados de la costa, la
mayorı́a de estas especies utilizan la zona costera o
entran a lagunas y esteros a reproducirse y desarrol-
larse (SAGARPA, 2004).
En lo referente al impacto en el hombre, éste se
manifiesta por la aparición de enfermedades del
sistema respiratorio y digestivo, ası́ como enferme-
dades alérgicas, infecciosas y parasitarias y, aunque
estos eventos podrı́an estar asociados a actividades
industriales pesqueras, aún no hay estudios epidemio-
lógicos que lo confirmen. No obstante lo anterior, se
ha reportado un incremento en las patologı́as antes
mencionadas cuando las fábricas pesqueras entran en
actividad (Majluf, Barandiarán, & Sueiro, 2007).
En la actualidad existe la preocupación por la falta
de entendimiento entre las comunidades cientı́ficas y
técnico-ingenieriles, donde las interacciones y las
transferencias cercanas del conocimiento son frecuente
y altamente beneficiosas para el desarrollo y la
operación de procesos prácticos. Sin embargo, el
rápido desarrollo asociado a la complejidad de algunos
métodos de los especialistas, pudiera ser una causa
para la carencia de comunicación y de interacciones.
Es por ello que urge hacer un puente que una estas dos
comunidades y ası́ aumentar la comunicación y
cooperación entre los especialistas (Wilderera, Bun-
gartz, Lemmerc, Wagnerd, & Wuertz, 2002). Esto
indica una preocupación por la contaminación cre-
ciente de los océanos y abre una ventana para apoyar a
los industriales en el tratamiento de residuos que
generan en los procesos.
Aspecto económico
La pesca de la sardina ha tenido un crecimiento
espectacular en el Golfo de California. En 1986 se
capturaron cerca de 20,000 t en la temporada 1986–
1987, las descargas efectuadas en Guaymas y Yavaros
fueron de poco más de 300,000 t; en el perı́odo enero–
noviembre del 2003, la captura total de sardina fue de
518,362 t, de las cuales aproximadamente el 65%
(336,935 t) se destinó a la reducción, en donde de cada
100 kg que entraron al proceso de reducción, se
generaron 60 kg de AC. Si en una temporada se
producen 200,000 t de AC, se podrı́an recuperar
aproximadamente 16,000 t de sólidos, tomando en
cuenta que el AC contiene 8% de sólidos, esto
representarı́a una producción complementaria de
17,777 t de harina. Si el costo por tonelada de harina
es de alrededor de 1000 dólares entonces se estarı́an
perdiendo o recuperando más de 17,777 millones de
dólares en una temporada (Valdez, 2006); sin embargo,
no existe información referente a los costos de
recuperación de proteı́nas que nos ayude a estimar
una ganancia neta real. Debido a lo anterior,
actualmente se han implementado métodos para la
recuperación de sólidos (proteı́nas), simultáneamente
con el tratamiento del AC; algunos de éstos se
describen en la siguiente sección.
Métodos utilizados en el tratamiento de agua de cola
Los procesos de recuperación de sólidos se dividen en
unidades de proceso y operaciones unitarias. Las
unidades de proceso comprenden la adición de
sustancias quı́micas o biológicas, mientras que las
70 C.O. Garcı́a-Sifuentes et al.
operaciones unitarias son aquellas en las que pre-
dominan las fuerzas fı́sicas. En la industria pesquera se
emplean ambas para la remoción de sólidos suspendi-
dos y disueltos (Tchobanoglous, Burton, & Stenzel,
2003). A continuación se presenta una descripción
general de los métodos industriales que están doc-
umentados para la recuperación de sólidos.
Procesos fı́sicos
Centrifugación
Esta operación utiliza la fuerza centrı́fuga para separar
los diversos componentes como grasa, sólidos solubles
e insolubles y agua, en razón a su diferencia de
densidades. Para esta operación se emplean centrı́fugas
horizontales (decanters) consistentes en un rotor
cilı́ndrico en el cual el licor de prensa es tratado
térmicamente (Karrick, 1963).
Evaporación
Consiste en la aplicación de calor para la eliminación
de sólidos presentes. El factor que finalmente determi-
na qué tanto va a concentrarse el agua de cola sin tener
problemas operativos es su viscosidad, la cual aumenta
en las etapas finales de la concentración. La concen-
tración máxima de sólidos del AC en la etapa final de
la evaporación puede ser del 30–50%. Esto eleva
drásticamente la viscosidad del AC, llegando en
algunos casos a valores superiores a los 500 cP, lo
cual se asocia normalmente con problemas operacio-
nales de taponamiento de tuberı́as y como consecuen-
cia, la interrupción del flujo de fluidos. Por lo anterior,
es importante la mayor eliminación posible de sólidos
mediante procesos previos a la evaporación, o bien dar
un tratamiento previo para la reducción de la
viscosidad, como es el tratamiento enzimático del
cual se hablará más adelante (Del Valle & Aguilera,
1990).
Sistemas por flotación
El sistema Bubble Accelerated Flotation (BAF) o
sistema de flotación por burbujas de aire, tiene como
base fundamental la tecnologı́a tipo air sparged
hydrocyclone (ASH). La flotación por aire disuelto se
basa en el principio de la solubilidad del aire en el agua
sometida a presión. Durante esta operación se
eliminan no sólo el aceite o grasa, sino también sólidos
suspendidos. Es muy común usar sustancias quı́micas
para aumentar la eficiencia del proceso (González,
1996).
Este método has sido utilizado durante el procesa-
miento del salmón en Alemania, donde se han llegado
a reducir en un 77% los niveles de DQO y en un 72%
los niveles de DBO5 (Huber Technology, 1997). Esta
tecnologı́a ha sido también utilizada en Ensenada,
México, lográndose disminuir hasta un 79% de la
demanda quı́mica de oxı́geno. Sin embargo, los
contaminantes solubles y coloidales menores a un
micrón no pudieron removerse eficientemente (Miller
et al., 2001).
Sistemas a base de membranas
La filtración involucra la separación de partı́culas y
materia coloidal de un lı́quido. El papel de la
membrana es el de servir como una barrera que
permita el paso de ciertos constituyentes y la retención
de otros. Los procesos de separación por membranas
incluyen la microfiltración (MF); ultrafiltración (UF);
nanofiltración (NF);ósmosis reversa (OR); diálisis y
electrodiálisis (ED) (Tchobanoglous et al., 2003).
La caracterı́stica común de las aguas residuales del
proceso de harina de pescado es su alto contenido
proteı́nico que puede ser concentrado por un método
conveniente que permita la recuperación y la utiliza-
ción de materia prima valiosa, ası́ como la reutilización
de los efluentes generados. La MF y UF se han
utilizado para recuperar proteı́nas del efluente prove-
niente del procesamiento del surimi. La producción de
surimi puede verse incrementada hasta en 1,7%
añadiendo la proteı́na recuperada por MF, sin la
disminución de las propiedades funcionales de este
material proteı́nico (Mameri et al., 1996). Por otra
parte, la NF también se ha utilizado en efluentes del
procesamiento de surimi, mostrando que esta tecnolo-
gı́a es capaz de reducir la demanda quı́mica de oxı́geno
en un 93%, y los sólidos totales en un 87% (Wu et al.,
2002). Una aplicación más de la MF y UF se dio en
efluentes de industrias harineras en Chile, donde se
observó que la UF redujo la cantidad de materia
orgánica y permitió la recuperación de gran cantidad
de material proteı́nico; sin embargo, el estudio
recomendó el uso de nanofiltración (NF) con el fin
de aumentar la recuperación de proteı́nas de esos
efluentes (Afonso & Borquez, 2002).
Se ha validado experimentalmente el tratamiento
de AC por medio de UF, lográndose concentrar los
sólidos totales hasta un 42%, con lo cual se demostró
que esta tecnologı́a puede competir con el evaporador
de forma ventajosa, ya que la limpieza de la membrana
es más fácil y rápida que la de éste (Hart & Souires,
1985).
Mameri et al. (1996) investigaron la recuperación y
concentración de proteı́nas de las aguas residuales de
una planta de pescado usando dos módulos de UF
equipados con una membrana de cerámica de varios
canales porosos y ultrafinos de ZrO2 en un soporte de
alúmina poroso y membranas Patterson Candy Inter-
national (PCI). Encontraron que las condiciones
óptimas de presión transmembranal fue de 2,2 x 105
y 3,8 x 105 Pa. Además reportaron que las velocidades
óptimas de los flujos tangenciales fueron de 6,0 y
0,47 m/s para cartuchos de ceraver y PCI, respectiva-
mente. Presentaron una recuperación de proteı́na de
CyTA – Journal of Food 71
cinco a 35 g/dm3 y una disminución del 80% en la
demanda bioquı́mica de oxigeno.
Estudios recientes de tratamientos de AC por UF
fueron realizados por Afonso y Bórquez (2002), quienes
primero realizaron una minuciosa explicación de los
métodos fı́sicos por medio de UF en el tratamiento de
efluentes con carga orgánica y posteriormente trabajar-
on usando una membrana de NF de cerámica multi-
canal utilizando un corte de peso de 1 kDa (Kerasep
Nano1A) con una capa de ZrO2 y/o TiO2 sobre un
soporte de Al2O3-TiO2, recuperando de 63–82% de la
concentración de proteı́na presente.
En los procesos de separación de sólidos por medio
de membranas es muy común el taponamiento de las
superficies de las membranas, ya sean de MF, UF, NF
u OR. En años recientes se han propuesto nuevas
tecnologı́as de membranas, las cuales teóricamente no
son susceptibles al taponamiento por partı́culas finas o
moléculas orgánicas muy grandes. La Membrana
Donnan o Diálisis Donnan es una de ellas, en donde
se genera un gradiente de potencial electroquı́mico a
través de una membrana intercambiadora de iones
(Prakash & Sengupta, 2003).
Anteriormente, las membranas eran demasiado
costosas para ser utilizadas extensamente en la
limpieza de los efluentes. Sin embargo, en un futuro
cercano se espera que tales técnicas solucionen
problemas ambientales conforme a la cada vez más
rigurosa legislación referente a la contaminación
industrial en el mundo. La tecnologı́a de membrana
tiene un gran potencial para el tratamiento de los
productos del mar, el uso de ésta en la industria de los
productos marinos emergió en los años ochenta, pero
un aumento en el número de estudios publicados y
patentes registradas provocaron un desarrollo signifi-
cativo en los siguientes años (Wintgens, Gallenkemper,
& Melin, 2002).
Precipitación fisicoquı́mica
La precipitación fisicoquı́mica involucra la adición de
sustancias quı́micas para alterar el estado fı́sico de los
sólidos disueltos y suspendidos y facilitar con ello su
remoción. En este proceso, las interacciones electros-
táticas de las sustancias añadidas juegan un papel
fundamental al interactuar con moléculas cargadas,
como las proteı́nas presentes en el agua de cola,
formando ası́ agregados proteı́nicos que pueden ser
removidos posteriormente por un proceso de centrifu-
gación (Figura 2). Este fenómeno puede ser realizado
por ajustes de pH o por la adición de sales como
cloruro férrico y/o policationes como quitosano.
Durante varios años se han utilizado diferentes
sustancias como precipitantes. El grado de clarifica-
ción obtenida depende de la cantidad de quı́micos
utilizados y del cuidado que se tenga en el control del
proceso. Por medio de la precipitación es posible
obtener un efluente claro y libre de materia en
suspensión (Schaffeld, Bruzzone, Illanes, Curotto, &
Aguirre, 1989).
Los ácidos y bases son agentes precipitantes muy
efectivos en la recuperación de proteı́nas en solución
acuosa. La acidificación no sólo precipita proteı́nas,
sino también elimina las cargas negativas de los grupos
carboxilos de moléculas grasas y con ello conduce a la
reducción en la solubilidad del aceite de pescado (Del
Valle & Aguilera, 1990).
Welsh y Zall (1980) precipitaron proteı́nas de
pescado en aguas residuales ajustando su pH al punto
isoeléctrico, donde la solubilidad de las proteı́nas
generalmente disminuye como resultado de la desna-
turalización. En otro estudio, se colectó proteı́na
precipitada a pH cuatro a partir de agua de desecho
en la producción de almeja. Los resultados mostraron
que la precipitación de proteı́nas con H2S04 10 N es
relativamente simple y eficiente para reducir la carga
orgánica del agua residual, además de recuperar una
gran cantidad de proteı́na. No obstante, la proteı́na
recuperada pudiera tener poco uso como ingrediente
alimentario debido a las condiciones tan drásticas de
recuperación.
Las proteı́nas en solución acuosa también pueden
precipitarse por medio de tratamiento térmico y ajuste
de pH. En un estudio realizado en AC de arenque del
Atlántico (Brevoortia tyrannus) se reportó la máxima
recuperación de sólidos a pH 4 a temperaturas en el
rango de 60–80 8C (Castillo et al., 1987), mientras que
en AC proveniente de fábricas de harina pescado en
Mar del Plata, Argentina, la mayor recuperación de
sólidos fue a pH 5,8 a temperaturas entre 60–65 8C
(Civit, Parı́n, & Lupı́n, 1982). Por otra parte, Del Valle
y Aguilera (1990) trabajando con AC proveniente de la
elaboración de harina de pescado en Chile, reportaron
una mı́nima solubilidad de sólidos a un pH 5 a una
temperatura de 90 8C. En otro estudio realizado por
Figura 2. Representación esquemática de la floculación
(modificado de Colic et al., 2007).
Figura 2. Schematic representation of flocculation
(modified from Colic et al., 2007).
72 C.O. Garcı́a-Sifuentes et al.
Guerrero et al. (1998) en AC de harina de pescado en
Galicia, España, se obtuvo un 80% de remoción de
sólidos a pH 8. De igual forma, No y Meyers (1989a)
trabajando con efluentes derivados del procesamiento
de langostino, obtuvieron resultados favorables en la
recuperación de sólidos a un pH 6, donde la
concentración de sólidos suspendidos y turbidez
disminuyeron en un 97% y 83% respectivamente,
mientras que la disminución en la demanda quı́mica de
oxı́geno fue de un 45%.
Con el objetivo de recuperar la mayor cantidad de
sólidos, se han propuesto una diversidad de agentes
floculantes/coagulantes, como las sales catiónicas diva-
lentes y trivalentes. Se han propuesto también polı́meros
cargados (polielectrolitos), incluyendo gomas y derivados
polisacáridos de plantas (alginatos, carrageninas,carbox-
imetilcelulosa) y de animales (quitosano) (Del Valle &
Aguilera, 1990). En un estudio realizado con el efluente
resultante del enlatado de camarón, se encontró la mayor
eficiencia con dos sales utilizadas como agentes coagu-
lantes: con cloruro férrico, se obtuvo un 87% de claridad
(transmitancia) en el efluente después de 30 minutos de
reposo a un pH 6,6; mientras que con sulfato férrico, se
obtuvo un 63% en el mismo tiempo a un pH 5,8 (Toma&
Meyers, 1975). Doce años más tarde, se utilizaron lodos
activados (impact 150) con el fin de recuperar sólidos
provenientes de AC de arenque del Atlántico (Brevoortia
tyrannus), en este experimento, se logró recuperar una alta
cantidad de sólidos obteniéndose transmitancias hasta de
un 99% (Castillo et al., 1987).
La recuperación de proteı́na y grasa a partir de
agua de desecho puede llevarse a cabo por medio de
carboximetilcelulosa, el cual es un polı́mero común-
mente usado para tratamientos de aguas residuales. De
igual forma, el empleo de quitosano mostró ser un
excelente sustrato polimérico para una alta recupera-
ción de proteı́nas y un gran número de aminoácidos
(excepto alanina y cisteı́na) en efluentes provenientes
del procesamiento de langostino a pH entre 8 y 10 (No
& Meyers, 1989b). Guerrero et al. (1998), recuperaron
97% y 75% de proteı́nas utilizado poliacrilato de sodio
y quitosano respectivamente, en AC de la industria
reductora en Galicia España. Hong y Meyers (1989)
utilizaron quitosano en un sistema modelo para la
recuperación de sólidos de aguas de desecho, repor-
tando que su tratamiento a pH 6,0 redujo un 97% la
concentración de sólidos suspendidos y un 83% la
turbidez, además de un 45% la demanda quı́mica de
oxı́geno.
Procesos biológicos
Azad, Vikineswary, Ramachandran y Chong (2001)
lograron la reducción de la demanda quı́mica de
oxı́geno en un 69%, ası́ como una disminución
significativa en el contenido de proteı́na soluble y
carotenoides totales en subproductos de sardina
usando bioreactores con Rhodovulum sulphdophilum.
Un método ingenioso desarrollado por Lim, Kim y
Hwang (2003) utiliza a los subproductos pesqueros
como medio de cultivo para Candida rugopelliculosa, la
cual a su vez será usada como alimento para
Brachionus plicatilis. Bajo estas condiciones reportaron
que el máximo crecimiento de C. rugopelliculosa
coincidió con la máxima reducción de la demanda
quı́mica de oxı́geno.
Por otra parte, estudios realizados por Achour,
Khelifi, Bouazizi y Hamdi (2000), durante el trata-
miento de aguas de desecho de la industria del atún
mediante biorreactores aerobios y anaerobios, mani-
festaron que una digestión anaerobia antes de la
aireación, reduce fuertemente la emisión de olor;
además, los bio-procesos integrados consumen menos
energı́a y una menor producción de sólidos, recomen-
dando éstos para el tratamiento de las aguas residuales
del atún en donde se ha reducido hasta un 90% la
demanda quı́mica de oxı́geno total.
Tratamientos enzimáticos
En México, el tratamiento enzimático del AC es muy
incipiente y con un alto grado de empirismo. Aun no se
genera la información suficiente por la industria que lo
utiliza de manera que se puedan proponer esquemas de
adecuación o eficientización del proceso. Con estos
argumentos, es indudable que se requieren sistemas
que optimicen el tratamiento del AC. Uno de ellos, sin
duda, es el tratamiento enzimático previo a la
evaporación, utilizando enzimas o concentrados en-
zimáticos disponibles comercialmente (Giorno &
Drioli, 2000; Dijkstra, Gerard, Van, & Van-Koten,
2002). El tratamiento enzimático tiene su efecto debido
a la digestión de las proteı́nas presentes en el AC, ası́ el
proceso de evaporación es favorecido y se ahorra
energı́a (Asbjorn et al., 2004). Es un proceso desarro-
llado para reducir costos en la recuperación de agua en
la industria harinera de pescado. Puesto que la
remoción de agua por evaporación es más barata que
por secado, es más conveniente evaporar el AC tanto
como sea posible antes de secarse.
Aplicando la digestión mediante el uso de enzimas
en el segundo paso de la evaporación a una temper-
atura de entre 40–55 8C, la concentración final de la
materia seca se puede aumentar en un rango de 60–
70%, aunque una digestión prolongada podrı́a reducir
el valor nutritivo de la proteı́na del AC (Gildberg,
1993). Se han propuesto tratamientos enzimáticos
previos a la evaporación con el fin de reducir la
viscosidad al hidrolizar las proteı́nas de alto peso
molecular, utilizando proteasa de calabaza (Cucurbita
fiscifolia) logrando reducir la viscosidad del AC y
aumentando la concentración de sólidos por evapora-
ción a más del 50% (Schaffeld et al., 1989). Resultados
similares se obtuvieron con enzimas alcalasa y neutrasa
(Jacobsen & Rasmussen, 1984). A nivel industrial, el
uso de estas enzimas aumentó la capacidad de
CyTA – Journal of Food 73
evaporación del AC en un 74% comparada con AC
no tratada (Jacobsen, 1985). Este proceso ha
mostrado ser mucho más eficiente que los métodos
fı́sicos y quı́micos manejados de forma aislada, a tal
grado que la tendencia actual en la industria reductora
es aplicar el tratamiento enzimático en sinergia con los
métodos de evaporación y filtración (Giorno & Drioli,
2000).
Algunas proteasas se han explorado en la trans-
formación de los alimentos, ası́ como reductores de la
viscosidad del AC, las cuales son el principal efluente
contaminador producido en la generación de harina
de pescado (An & Visessanguan, 2000). El uso de las
vı́sceras de sardina para la recuperación de enzimas
pudiera ser una solución al problema de la industria
de la sardina en México. En estudios recientes
realizados por Castillo-Yáñez, Pacheco-Aguilar, Gar-
cı́a-Carreño y Navarrete-Del Toro (2004), se determi-
nó la actividad de las enzimas proteolı́ticas de vı́sceras
de sardina y se propuso a éstas como herramienta
biotecnológica en el tratamiento del AC. De igual
forma, Martı́nez y Serra (1989) realizando estudios
con vı́sceras de anchoveta, pusieron de manifiesto la
gran actividad de las proteasas presentes en la especie,
las cuales también pueden ser utilizadas para el
mismo fin.
Las vı́sceras de la materia prima en la elaboración
de harina de pescado son una fuente rica de enzimas
hidrolı́ticas, y las preparaciones de tales enzimas
pudieran ser utilizadas como herramienta biotecnoló-
gica en el sector alimentario. El uso de enzimas
animales acuáticas como arma potencial en la trans-
formación de los alimentos, tiene que ser estudiado con
un énfasis más amplio ya que, comparado con el uso
de otras enzimas en la transformación y producción de
alimentos, éste todavı́a está en sus inicios. Por otra
parte, se puede decir que la escala de recuperación
industrial de enzimas marinas todavı́a es baja y está en
etapa experimental. Además, se espera que la capaci-
dad de ampliación de esta nueva área continúe y se dé
una mayor importancia a las enzimas extraı́das por la
industria del pescado y de los crustáceos en el futuro.
Sin embargo, se requiere investigación adicional para
entender mejor las lı́neas de proceso y para desarrollar
nuevas técnicas que se puedan adaptar a los requisitos
especı́ficos en la producción de varios productos
alimenticios. Aunque la utilización del término ‘‘valor
agregado’’ para estas enzimas es deseable en muchos
usos del alimento, la viabilidad económica del proceso
y los productos deben ser determinados realmente.
Esto es principalmente porque el costo de extraer estas
enzimas de sus fuentes naturales es una limitación para
su uso extenso. Se requiere de una investigación más
profunda para identificar las enzimas especı́ficas más
prometedoras, y con ello determinar las condiciones
óptimas para su uso (Castillo-Yáñez, Pacheco-Aguilar,
Garcı́a-Carreño, Navarrete-Del Toro, & Félix-López,
2006).
Potencial de subproductos recuperados como
ingredientes funcionales y suplementos nutricionales
Los subproductosse han visualizado como una fuente
potencial de productos de valor agregado, en lugar de
desechos. Dichos subproductos contienen fracciones
de gran valor como: proteı́nas, péptidos, lı́pidos,
vitaminas y minerales. La fracción mayoritaria de los
subproductos es utilizada como alimento para ganado,
mediante la producción de harina y aceite de pescado,
no obstante, la mejor rentabilidad la brindan los
productos destinados para consumo o uso humano
como pueden ser: enzimas, péptidos bioactivos y
biopolı́meros para aplicaciones biotecnológicas o
farmacéuticas (Rustad, 2003; Asbjorn, 2004).
Estudios realizados en Alaska mostraron que los
hidrolizados derivados del arenque (Cuplea harengus)
son fuente potencial de péptidos y aminoácidos de
calidad, con buenas propiedades antioxidantes, solu-
bilidad, absorción de grasa y estabilidad de la emulsión
(Sathivel et al., 2003). Las proteı́nas recuperadas se
pueden utilizar como suplementos, aditivos en la
producción de alimentos primarios (gelatina), o en
productos bio-catalı́tico-biológicos (Shahidi y Janak,
2001). Las investigaciones en esta área han demostrado
las bondades de los subproductos de origen marino,
como es el caso de los polvos de proteı́nas solubles e
insolubles de halibut (Atheresthes stomias) y arenque
(Cuplea harengus) con potencial para utilizarse como
ingredientes funcionales, complementos nutricionales y
emulsificantes (Sathivel et al., 2004; Sathivel, Bechtel,
Babbitt, Prinyawiwatkul, & Patterson, 2005). De igual
forma, el AC proveniente de subproductos (cabezas,
colas, vı́sceras y piel) de abadejo de Alaska (Theragra
chalcogramma) y salmón (Onchorhynchus sp), posee
caracterı́sticas nutricionales y funcionales para poder
emplearse como mejoradores de sabor en piensos para
animales y acuacultura (Bechtel, 2005).
Sathivel y Bechtel (2006) evaluaron polvos proteı́-
nicos provenientes de proteı́nas solubles de cabezas,
colas, vı́sceras, piel y mezclas de recortes de abadejo de
Alaska (Theragra chalcogramma). Los resultados
mostraron que el contenido de aminoácidos de todos
los polvos proteı́nicos excedı́an los requerimientos
para humanos, concluyendo que este tipo de polvos
pueden ser usados en la industria de alimentos debido
a sus buenas propiedades funcionales y nutricionales.
Actualmente no hay reportes que sostengan la utiliza-
ción de proteı́nas originarias del AC; sin embargo,
existen trabajos donde se proponen como una fuente
importante (Aurrekoetxea & Perera, 2002).
Aunado a lo anterior, el colágeno ha demostrado
poseer potencial en la industria farmacéutica y de
alimentos, por lo que la demanda de éste y de la
gelatina por parte de la industria alrededor del mundo
es considerable y sigue creciendo. Al respecto, los
subproductos del procesamiento de la industria pes-
quera son una fuente potencial de colágeno y la
74 C.O. Garcı́a-Sifuentes et al.
gelatina es empleada como aditivo para mejorar la
textura, capacidad de retención de agua, capacidad de
retención de aceite, estabilidad durante el cocinado,
capacidad de emulsificación y espumeo en numerosos
productos alimenticios. La calidad y aplicación especı́-
fica del colágeno y gelatina extraı́dos, está altamente
relacionada con sus propiedades funcionales y su
pureza. No obstante, durante la extracción de colágeno
de subproductos marinos se presenta abundancia de
pigmentos y presencia de olores a pescado. Adicional-
mente, se ha reportado que el colágeno de organismos
marinos no forma geles fuertes, con lo cual se restringe
su potencial de aplicación. Sin embargo, puede ser
utilizado en aplicaciones industriales como micro-
encapsulador en pegamentos de secado rápido y
cubiertas sensibles a la luz. También hay mercado en
la industria de cosméticos como ingrediente activo en
champús con proteı́nas. El uso de colágeno y gelatina de
pescado también ha generado nuevas aplicaciones en la
industria de alimentos en culturas donde no se acepta
este tipo de productos provenientes de mamı́feros;
además, debido al hallazgo de la encefalopatı́a espongi-
forme bovina, el consumidor se ha vuelto más exigente y
consciente de su salud, por lo que se está aceptando de
mejor manera la fuente de colágeno y gelatina
proveniente de fuentes marinas (Kim & Park, 2004).
Otro componente muy importante derivado de
fuentes marinas es la protamina, la cual es un péptido
básico que contiene más de 80% de arginina. Ésta se
ha encontrado en los testı́culos de más de 50 especies
de pescado y se ha utilizado como agente antibacter-
iano en el procesamiento de alimentos. Se ha
demostrado que muchas proteı́nas poseen actividad
antioxidante y los hidrolizados de pescado no son la
excepción (Kim, Yongsawatdigul, Park, & Tha-
wornchinsombut, 2005). Por otra parte, se ha reporta-
do que los péptidos de pescado son capaces de mejorar
significativamente la disponibilidad de absorción del
calcio en sistemas biológicos. Los subproductos de
pescado son utilizados en muchas industrias y sus
aplicaciones comerciales se han expandido año con
año. Sin embargo, su aplicabilidad como compuestos
bioactivos y valor nutracéutico no ha sido estudiada lo
suficiente, por lo que hace falta investigación al
respecto para dar una aplicación en la promoción de
la salud humana.
Conclusiones
El AC es el principal efluente contaminante de la
industria sardinera y tiene serias repercusiones en los
ecosistemas marinos debido a las secuelas negativas de
la contaminación. La tendencia internacional actual es
reducir al mı́nimo posible la contaminación causada
por la industria alimentaria. En consecuencia, los
gobiernos han establecido normas centrando su aten-
ción en la disminución de la carga orgánica presente en
las aguas de desecho; en este sentido, algunas
industrias están buscando el cómo y donde utilizar la
materia orgánica recuperada dándole ası́ valor agre-
gado a lo que usualmente se conocı́a como desperdi-
cios de la industria reductora. En el AC se encuentran
presentes una amplia variedad de sustancias que
pueden ser utilizadas, como es el caso de las proteı́nas,
que pueden reincorporarse a la harina de pescado, o
bien pueden utilizarse como suplementos alimentarios;
también pueden encontrarse péptidos, aminoácidos,
compuestos bioactivos, vitaminas y polı́meros como el
colágeno, entre otras sustancias que pudieran ser de
gran importancia.
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CyTA – Journal of Food 77