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ISSN:
3073
-
1275
Articulo
Rendimiento y cinética de extracción de astaxantina del
exoesqueleto de camarón usando aceites comestibles
vegetales
Yield and extraction kinetics of astaxanthin from shrimp exoskeleton using
edible vegetable oils
Angélica Estefanía
Chérrez Neacato
1
*
,
Karelys Lilibeth
Zambrano Preciado
2
y
Jonathan Dario
Rondal Simbaña
3
1
Universidad
Técnica de
Machala, Ecuador
,
Machala
;
https://orcid.org/0000
-
0003
-
3645
-
9350
2
Universidad Técnica de Machala, Ecuador, Machala;
https://orcid.org/0009
-
0008
-
7222
-
5627
;
kzambrano9@utmachala.edu.ec
3
Universidad Nacional de Mar del Plata, Argentina
, Mar del Plata
;
https://orcid.org/0000
-
0003
-
1381
-
7784
;
jonathan.rondals@gmail.com
*
Correspondencia
:
aecherrez@utmachala.edu.ec
https://doi.org/10.70881/hnj/v4/n2/127
Resumen:
El exoesqueleto de camarón, principal residuo de la industria
camaronera ecuatoriana es fuente valiosa de astaxantina, carotenoide con
alta capacidad antioxidante y aplicaciones en alimentos, acuicultura y
farmacia. Este estudio evaluó el rendimiento y cin
ética de extracción de
astaxantina usando aceites comestibles (girasol, palma y ajonjolí) como
alternativas sostenibles al etanol. Mediante diseño factorial 2², se analizó el
efecto de temperatura (26 °C y 50 °C) y
relación líquida
/sólido (5:1 y 15:1).
El
etanol presentó el mayor rendimiento (48,80 μg/g), seguido del aceite de
ajonjolí (39,11 μg/g), que superó a girasol y palma. La temperatura fue
determinante para etanol y ajonjolí, mientras que la relación L/S predominó
en los otros aceites. La cinética c
on aceite de ajonjolí a 50 °C alcanzó
equilibrio en 30
-
40 minutos. El aceite de ajonjolí es una alternativa viable y
eco
-
amigable para valorizar residuos camaroneros bajo economía circular.
Palabras clave:
Astaxantina; exoesqueleto de camarón; aceites
com
estibles; economía circular.
Abstract:
Shrimp exoskeleton, the main waste of the Ecuadorian shrimp industry,
constitutes a valuable source of astaxanthin, a carotenoid with high antioxidant
capacity and applications in food, aquaculture, and pharmaceutica
ls. This study
evaluated the yield and extraction kinetics of astaxanthin using edible oils (sunflower,
palm, and sesame) as sustainable alternatives to conventional ethanol. Using a 2²
factorial design, the effect of temperature (26 °C and 50 °C) and liqu
id/solid ratio (5:1
and 15:1) on extraction efficiency was analyzed. The results showed that ethanol
presented the highest yield (48.80 μg/g), followed by sesame oil (39.11 μg/g), which
significantly outperformed sunflower and palm oils. Statistical analys
is identified
temperature as the determining factor for ethanol and sesame, while the L/S ratio
predominated in the other oils. The extraction kinetics with sesame oil at 50 °C
reached equilibrium between 30 and 40 minutes. It is concluded that sesame oil
constitutes a viable, safe, and eco
-
friendly alternative for the valorization of shrimp
waste under circular economic principles
.
Keywords:
Astaxanthin; shrimp exoskeleton; edible oils; circular economy.
Cita:
Chérrez Neacato, A. E.,
Zambrano Preciado, K. L., &
Rondal
Simbaña, J. D. (2026). Rendimiento
y cinética de extracción de
astaxantina del exoesqueleto de
camarón usando aceites
comestibles vegetales.
Horizon
Nexus Journal
,
4
(2), 42
-
56.
https://doi.org/1
0.70881/hnj/v4/
n2/127
Recibido:
19
/
02
/20
26
Revisado:
16
/
05
/20
26
Aceptado:
18
/
05
/20
26
Publicado:
22
/
05
/20
26
Copyright:
© 202
6
por los autores
.
Este artículo es un artículo de
acceso abierto distribuido bajo los
términos y condiciones de la
Licencia Creative Commons,
Atribución
-
NoComercial 4.0
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(
CC BY
-
NC
)
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https://creativecommons.org/licens
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-
nc/4.0/
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1. Introducción
La industria camaronera se consolida como uno de los sectores más relevantes de la
acuicultura a nivel mundial, tanto por su aporte económico como por su contribución a
la seguridad alimentaria. En Ecuador, este sector ocupa una posición estratégica,
regis
trando en el año 2024 exportaciones cercanas a 2 671 millones de libras de
camarón, con un valor aproximado de USD 6 068 millones, lo que posiciona al país
como uno de los principales proveedores globales de este producto
(Thornber et
al.,
2020)
. Este crecimiento responde a una elevada demanda internacional,
particularmente en merc
ados asiáticos y europeos, donde el camarón ecuatoriano es
reconocido por su calidad y prácticas productivas sostenibles
(Pazir et
al., 2022)
.
Sin embargo, el desarrollo sostenido de la industria camaronera conlleva la generació
n
masiva de residuos sólidos. Se estima que entre el 50 % y el 60 % del volumen total
procesado se transforma en subproductos, principalmente cabezas, colas y
exoesqueletos, lo que representa millones de toneladas de desechos anuales a escala
global
(Ramos
-
Miras et
al., 2023)
.
En Ecuador, cerca del 40 % del volumen total del
camarón corresponde a residuos, superando las 500 000 toneladas por año, los cuales
son comúnmente descartados sin tratamiento previo, generando impactos negativos
sobre el suelo, cuerpos de agua y ecosistem
as marinos
(Castellanos et
al., 2023; Jara
-
Medina et
al., 2024)
.
Estos r
esiduos, lejos de ser simples desechos, constituyen una matriz biológica de alto
valor, rica en compuestos como quitina, proteínas, minerales, lípidos y pigmentos
carotenoides, lo que los convierte en una materia prima potencial para procesos de
valorizaci
ón y economía circular
(Rossi et
al., 2024)
. En particular, el exoesquelet
o de
camarón presenta una estructura compleja compuesta por quitina asociada a proteínas
y sales minerales, en la cual se encuentran pigmentos bioactivos de interés industrial
(Nishida et
al., 2021)
.
Entre estos compuestos, la astaxantina destaca por su relevancia funcional y comercial.
Este carotenoide del tipo xantofila es responsable de la coloración rosada o rojiza
característica de peces y crustáceos
, y se ha identificado como el pigmento
predominante en el exoesqueleto de diversas especies de camarón, representando
entre el 86 % y el 98 % del total de carotenoides presentes
(Nishida et
al., 2023)
. La
astaxan
tina posee una potente capacidad antioxidante y presenta aplicaciones en
sectores como la acuicultura, la industria alimentaria, la cosmética y los ámbitos
nutracéutico y farmacéutico, comercializándose en diversas presentaciones como
cápsulas, aceites y p
roductos funcionales
(Nishida et
al., 2023; Stachowiak & Szulc,
2021)
.
Tradicionalmente, la extracción de astaxantina a partir de residuos de crustáceos se
realiza mediante
solventes orgánicos, debido a su elevada eficiencia extractiva,
especialmente cuando se emplean solventes de polaridad intermedia o alta
(Seeger
et
al., 2023)
.
No obstante, estos métodos presentan limitaciones importantes, como el
alto consumo de solventes, la posible degradación térmic
a del compuesto, la toxicidad
de los reactivos y el riesgo de residuos en el producto final, lo que genera
preocupaciones ambientales y sanitarias
(Kohandel et
al., 2022)
.
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En este contexto, la investigación actual se orienta hacia la búsqueda de alternativas
más seguras y sostenibles para la recuperación de astaxantina. Entre ellas, el
uso de
aceites comestibles como medios extractantes emerge como una opción prometedora,
al permitir la solubilización de compuestos lipofílicos sin comprometer la inocuidad del
extracto, además de facilitar su incorporación directa en aplicaciones aliment
arias
(Begum et
al., 2024)
.
Aceites vegetales como los de palma, girasol y ajonjolí presentan
propiedades fisicoquímicas fa
vorables, tales como afinidad lipídica, estabilidad oxidativa
y disponibilidad comercial, que los convierten en candidatos potenciales para procesos
de extracción verde
(Begum et
al., 2024; Seeger et
al., 2023)
.
A pesar de estos avances, la literatura científica evidencia una brecha en la comparación
sistemática del rendimiento y viabilidad de diferentes aceites comestibles frente a
solventes convencionales en la extracción de astaxantina a partir del exoesqueleto
de
camarón
(Kohandel et
al., 2022)
.
En particular, existen escasos estudios que
evalúen
de manera conjunta la influencia de variables operativas como la temperatura y la
relación líquido/sólido, así como el desempeño de aceites específicos como el de
ajonjolí, lo que limita la selección de alternativas óptimas y eco
-
amigables para su
aplicación a mayor escala.
Por lo tanto, el objetivo principal del presente estudio es comparar el rendimiento de
extracción de astaxantina a partir de exoesqueletos de camarón
Litopenaeus vannamei
utilizando un solvente convencional y aceites comestibles,
evaluando la influencia de la
temperatura y la relación líquido/sólido, con el fin de identificar una alternativa eficiente,
reproducible y sostenible que contribuya a la valorización de residuos camaroneros y a
la mitigación de su impacto ambiental, en c
oncordancia con los principios de la
economía circular en el sector acuícola ecuatoriano.
2. Materiales y Métodos
2.1. Ubicación del estudio
La investigación se desarrolló en los laboratorios de la Carrera de Alimentos de la
Facultad de Ciencias
Químicas y de la Salud de la Universidad Técnica de Machala,
ubicada en la ciudad de Machala, provincia de El Oro, Ecuador. Todas las etapas
experimentales, desde la preparación de la materia prima hasta el análisis instrumental
y estadístico, se llevaron
a cabo en estas instalaciones bajo condiciones controladas.
2.2. Tipo, nivel y diseño de investigación
El estudio correspondió a una investigación experimental, de nivel aplicado, con enfoque
cuantitativo, orientada a la evaluación del rendimiento de extra
cción de astaxantina a
partir de exoesqueleto de camarón. Se empleó un diseño factorial completo 2², el cual
permitió analizar de forma sistemática los efectos principales y las interacciones entre
los factores evaluados. Los factores estudiados fueron: ti
po de solvente (aceite de
palma, aceite de girasol, aceite de ajonjolí y etanol),
relación líquida
/sólido (L/S) en dos
niveles (5:1 y 15:1) y temperatura de extracción (26 °C y 50 °C). Cada tratamiento
experimental se realizó por duplicado, asegurando un d
iseño balanceado y ortogonal
que permitió una evaluación robusta de los efectos estadísticos.
2.3. Materia prima y preparación de la muestra
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Se utilizaron exoesqueletos de camarones (
Litopenaeus vannamei
), recolectados en el
Mercado 25 de Junio, ubicado en
la ciudad de Machala, provincia de El Oro, Ecuador.
El material fue sometido a un proceso de lavado con agua destilada para eliminar restos
orgánicos, impurezas y contaminantes superficiales, posteriormente fue secado por
convección forzada a 50 °C durant
e 1 hora para reducir el contenido de humedad y
mejorar la estabilidad. Después, se trituró hasta obtener un polvo fino, el cual fue
tamizado (tamiz de 20 mallas) para asegurar una granulometría homogénea, condición
necesaria para garantizar la reproducibi
lidad del proceso extractivo. El polvo obtenido
se envasó en bolsas metalizadas tipo doypack (13 × 7 cm), protegidas de la luz y de
variaciones de temperatura, y se almacenó hasta su posterior análisis.
2.4. Caracterización fisicoquímica del exoesqueleto
L
a caracterización fisicoquímica se hizo por triplicado para cada parámetro evaluado. El
contenido de cenizas se determinó siguiendo el método AOAC 938.08 a 550 °C durante
5 horas. El porcentaje de cenizas se calculó mediante la relación entre el peso del
r
esiduo mineral y el peso inicial de la muestra. El contenido de humedad se determinó
conforme a la metodología AOAC 945.56 basada en espectroscopía de infrarrojo,
mientras que el pH del exoesqueleto en polvo se determinó siguiendo el método AOAC
981.12.
El
contenido de proteínas se determinó mediante el método Kjeldahl de acuerdo
con la norma AOAC 981.10. El contenido de proteína cruda se calculó multiplicando el
porcentaje de nitrógeno total por el factor de conversión 6,25.
2.5. Selección de solventes par
a la extracción
Los aceites comestibles de palma, girasol y ajonjolí fueron seleccionados como
solventes alternativos para la extracción de astaxantina, debido a que han demostrado
afinidad por compuestos lipofílicos y su potencial como medios extractantes
seguros y
sostenibles
(Stachowiak & Szulc, 2021)
.
El etanol fue incluido como solvente de
referencia debido a su elevada eficiencia en la extracción de compuestos bioactivos
(Panagiotakopoulos et
al., 2023)
.
En cuanto al contenido lipídico, estudios previos
reportan valores bajos para el exoesqueleto de camarón, inferiores a 1,5 %
(Torres
et
al., 2022)
.
2.6. Curvas de calibración
Para la cuantificación de astaxantina se elaboraron curvas de calibración individuales
para cada solvente. Se utilizó
como patrón un suplemento comercial de astaxantina con
una concentración declarada de 12 mg por cápsula. A partir de este patrón se preparó
una solución stock de 0,24 mg/mL y se realizaron diluciones seriadas para obtener
concentraciones de 0,1; 0,5; 1,5;
2,0; 2,5; 3,0 y 3,5
μ
g/mL, siguiendo los criterios
establecidos por Du et al. (2020). Las lecturas de absorbancia se realizaron a una
longitud de onda máxima 450 n y las ecuaciones de calibración y los coeficientes de
correlación (R²) se obtuvieron median
te análisis de regresión lineal utilizando Microsoft
Excel.
2.7. Extracción de astaxantina
Para cada tratamiento se establecieron relaciones L/S de 5:1 y 15:1, evaluadas a 26 °C
y 50 °C. La selección de estas condiciones se fundamentó en estudios previos q
ue
reportan un buen desempeño extractivo bajo estos rangos operativos (Rebita et al.,
Horizon Nexus Journal
H}]}v N˘ J}vo n V}o X
n N•u
n
A
t
Jv
n
n ``` XZ}]}vv˘i}vo X]}]o}} X}u
2024). Se evitó el uso de temperaturas superiores a 50 °C con el fin de prevenir la
degradación térmica de la astaxantina, la cual se intensifica a partir de 70 °C (Seege
r et
al., 2023). El exoesqueleto en polvo se pesó y se añadió el solvente según la relación
establecida. Las muestras fueron maceradas durante 1 hora, con agitación manual cada
5 minutos. Finalizado el proceso, el sobrenadante fue filtrado utilizando filtr
os de jeringa
(0,22 µm), y la absorbancia del extracto se midió a 450 nm en celdas de cuarzo. La
concentración de astaxantina se calculó empleando las ecuaciones de calibración
correspondientes y los resultados se expresaron en base seca, considerando un
c
ontenido de humedad del 7,5 %.
2.8. Cinética de extracción
Se evaluó para el aceite comestible que presentó el mayor rendimiento, bajo dos
condiciones de temperatura. A 50 °C se analizaron 13 intervalos de tiempo entre 5 y 240
minutos, mientras que a tempe
ratura ambiente se evaluaron intervalos entre 30 y 240
minutos. Para este análisis se utilizó una relación L/S de 10:1 ya que no presentó
diferencias significativas respecto a la relación 5:1 y permitió un mayor volumen de
sobrenadante para el análisis.
2.
9. Análisis estadístico
y c
onsideraciones éticas
Los datos obtenidos se analizaron mediante análisis de varianza (ANOVA),
considerando diferencias estadísticamente significativas cuando p < 0,05.
Adicionalmente, se emplearon diagramas de Pareto, gráficos d
e efectos principales y
gráficos de interacción para identificar los factores más influyentes sobre el rendimiento
de extracción. Se desarrollaron ecuaciones de regresión en unidades no codificadas y
se evaluó la capacidad predictiva de los modelos mediant
e el coeficiente de
determinación (R²). Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando el software
Minitab versión 18.
La investigación no involucró el uso de animales vivos ni muestras
humanas. La materia prima utilizada correspondió a residuos
generados por actividades
comerciales, por lo que no requirió aprobación de un comité de ética. El estudio se
desarrolló conforme a las normativas institucionales de la Universidad Técnica de
Machala y bajo principios de responsabilidad ambiental y sosteni
bilidad.
3.
Resultados
3.1. Caracterización fisicoquímica del exoesqueleto de camarón
El exoesqueleto presenta 48
,
75% proteínas y 24
,
4
2
% cenizas, matriz compleja con alto
potencial.
La h
umedad baja (7
,
53%) asegura estabilidad.
El
pH alcalino (8
,
5
0
) influye en
liberación de astaxantina.
Se c
onfirma idoneidad como materia prima valorizable.
Las
propiedades fisicoquímicas del exoesqueleto se presentan en la Tabla 1
y los
resultados
se expresaron como media ± desviación estánda
r.
Tabla 1
Propiedades fisicoquímicas del exoesqueleto de camarón
.
Unidades
Exoesqueleto de camarón
pH
-
8,5
0
±
0
Cenizas
%
24,4
2
± 1,70
Humedad
%
7,53 ± 0,04
Proteína
%
48,75
,}]}vE˘:}vons}oX
nE•u
n
t
:v
n
n```XZ}]}vv˘i}voX]}]o}}X}u
Nota: Los resultados fueron expresados como la media ± la
desviación
estándar de la muestra.
3.2. Rendimiento de extracción de astaxantina
La concentración de astaxantina obtenida mediante el uso de aceites comestibles
(girasol, palma y ajonjolí) y etanol, bajo diferentes condiciones de temperatura y
relación
líquido/sólido (L/S), se presenta en la Tabla 2. Los resultados se expresaron en base
seca (µg/g de exoesqueleto seco), considerando un contenido de humedad del 7,5 %
:
e
tanol máximo (48
,
80
:
g/g)
, a
jonjolí alcanza 39
,
11
:
g/g (80% del etanol)
, g
iras
ol y palma
inferiores a 20
:
g/g
. La t
emperatura beneficia
la
extracción. L/S 5:1 superior a 15:1,
especialmente en aceites.
Tabla 2
Concentración de astaxantina obtenida con diferentes solventes y condiciones de extracción.
Solventes
Relación
L/S
Temperatura
26 ºC
50
ºC
A
ceite de
Girasol
5:1
19,13 ± 0,01
19,86 ± 0,58
15:1
16,43 ± 0,01
16,80 ± 0,20
Aceite de
Palma
5:1
17,50 ± 0,07
18,32 ± 0,69
15:1
13,52 ± 0,14
13,20 ± 1,59
Aceite de
Ajonjolí
5:1
32,59 ± 0,07
39,11 ±
3,01
15:1
29,98 ± 0,01
35,58 ± 0,62
Etanol
5:1
43,28 ± 0,14
48,80 ± 1,23
15:1
42,88 ± 0,01
46,87 ± 0,51
La Figura 1 muestra los rendimientos promedio de astaxantina obtenidos con cada
solvente, considerando el efecto combinado de la
temperatura y la relación L/S.
El e
tanol
presenta mayor rendimiento
, a
jonjolí duplica a girasol y palma, demostrando
a
superioridad.
Las b
arras de error reflejan mayor sensibilidad del ajonjolí a condiciones
operativas.
Esto c
onfirma que no todos los aceit
es son igualmente efectivos.
Figura 1
&RQFHQWUDFLyQSURPHGLRGHDVWD[DQWLQDH[WUDtGDFRQGLIHUHQWHVVROYHQWHV
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C
F
3.5. Cinética de extracción de astaxantina
La cinética de extracción de astaxantina con aceite de ajonjolí a 50 °C se muestra en la
Figura
3
. Se observó un incremento rápido de la concentración durante los primeros
minutos, seguido de una fase de estabilización, alcanzándose valores cercanos al
máx
imo entre los 30 y 40 minutos.
La f
ase inicial rápida seguida de meseta
en t
iempos
prolongados no mejora rendimiento
Figura
3
Cinética del aceite de ajonjolí a 50 ºC
.
A temperatura ambiente, la cinética de extracción fue más lenta (Figura
4
), requiriéndose
tiempos prolongados para aproximarse al equilibrio, incluso después de 240 minutos.
A
26 °C, extracción lenta sin equilibrio
(
240 minutos
) c
onfirma necesidad de energ
ía
térmica.
Esto indica que a t
emperatura ambiente no es práctica industrialmente
y se
j
ustifica selección de 50 °C como óptima.
0
5
10
15
20
25
30
35
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Concentración Astaxantina (
µ
g/g)
Tiempo (min)
Cinética a 50
°
C
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Figura
4
Cinética a temperatura ambiente
.
4.
Discusión
4.1. Caracterización fisicoquímica del exoesqueleto como
materia prima
Las propiedades fisicoquímicas del exoesqueleto de camarón confirman su idoneidad
como materia prima para la recuperación de compuestos de alto valor, particularmente
astaxantina. El contenido elevado de cenizas evidencia una matriz rica en minerales
estru
cturales, principalmente calcio y fósforo, característicos del exoesqueleto de
crustáceos, lo cual coincide con lo reportado por
Maia et
al
(
2023)
. Las diferencias
observadas en
Wani et
al
(
2023)
se explican por variaciones en la especie, el entorno
de cultivo y los tratamientos postcosecha, factores ampliamente reconocidos como
determ
inantes en la composición química de subproductos marinos.
El bajo contenido de humedad establece una condición clave para asegurar la
estabilidad del pigmento y minimizar procesos de degradación durante la extracción
(Al
Hajj et
al., 2024)
.
La presencia de humedad residual puede atribuirse principalmente a
agua ligada, asociada a componentes h
idrofílicos de la matriz sólida
(Črešnar et
al.,
2022)
.
Esta
fracción de agua no participa como disolvente ni se elimina
fácilmente, pero
no compromete el proceso extractivo cuando se trabaja en base seca. El pH ligeramente
alcalino del exoesqueleto se encuentra dentro del rango reportado para especies de
camarón cultivadas en condiciones óptimas
(Stach
owiak & Szulc, 2021)
.
Este
comportamiento es relevante, ya que el pH influye en la estabilidad de los carotenoides
y en la interacción astaxantina
–
proteína, lo que puede afectar su liberación durante la
extracción
(Gutierrez
-
Canul et
al., 2025)
El elevado contenido proteico refuerza el potencial del exoesqueleto como subproducto
valorizable, no solo como fuente de ast
axantina, sino también como materia prima rica
en proteínas marinas, en concordancia con
Rossi et
al
(
2024)
.
De acuerdo con
la Tabla
1, la baja fracción lipídica (no cuantificada directamente, pero inferida por la alta
proporción de otros componentes)
explica la necesidad de un solvente externo con
afinidad por compuestos lipofí
licos para maximizar la recuperación de astaxantina,
puesto que el tipo de solvente es un factor determinante
(Jiang et
al., 2024)
.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
Concentración astaxantina (
µg/g)
Tiempo (min)
Cinética a Temperatura Ambiente 26
°
C
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4.2. Comparación del rendimiento entre
solventes convencionales y alternativos
Tal como se muestra en la Tabla 2 y Figura 1,e
l etanol presenta el mayor rendimiento,
lo que concuerda con su reconocida capacidad para solubilizar carotenoides y facilitar
la transferencia de masa
(Seeger et
al., 2023)
. La influencia significativa de la
temperatura en este solvente se asocia a una mayor solubilidad del pigmento y
a la
reducción de la viscosidad del medio, favoreciendo la difusión del compuesto desde la
matriz sólida
(Heng et
al., 2022)
.
En la agrupación de medias presentada en la Tabla 4
, e
l
aceite de ajonjolí muestra un
desempeño superior frente a los aceites de girasol y palma. Este comportamiento se
explica no solo por la disminución de la viscosidad con el aumento de temperatura
(Begum et
al., 2024)
,
sino también por su elevada estabilidad oxidativa, atribuida a la
presencia de lignanos naturales como sesamol y sesamina, que protegen la astaxantina
de la degra
dación térmica
(Begum et
al., 2024; Murugu et
al., 2024; Panagiotakopoulos
et
al., 2023)
.
Esta doble ventaja posiciona al aceite de ajonjolí como una alternativa
prometedora frente a solvente
s orgánicos convencionales.
El aceite de girasol y el aceite de palma presentan rendimientos inferiores, lo que se
relaciona con sus propiedades fisicoquímicas. En el caso del aceite de palma, su mayor
proporción de ácidos grasos saturados incrementa la vi
scosidad, limitando la
penetración del solvente en la matriz sólida y reduciendo la eficiencia del proceso
(Rossi
et
al., 2024)
.
4.3. Influencia de las variables operativas en la eficiencia de extracción
El
ANOVA por solvente (Tabla 5) revela diferencias fundamentales en los mecanismos
de extracción.
Para ambos aceites, la relación líquido
-
sólido se establece como el
principal factor influyente, ya que determina el gradiente de concentración necesario
para e
vitar la saturación temprana del solvente, tal como lo reportan
(Panagiotakopoulos
et
al., 2023)
.
En estos casos,
la temperatura no resultó significativa, sugiriendo que el
proceso está li
mitado por la transferencia de masa más que por la solubilidad.
En contraste, para el etanol la temperatura fue determinante, mientras que la relación
L/S no mostró efecto (Figura 2). El aceite de ajonjolí presentó comportamiento
intermedio, con ambos fact
ores significativos (Tabla 5
y
Figura 2), indicando un
mecanismo mixto donde la temperatura favorece la difusión y solubilidad, y la relación
L/S asegura el gradiente de concentración. La ausencia de interacción entre factores
simplifica la optimización de
l proceso.
4.4. Comportamiento cinético y condiciones óptimas de extracción
El análisis cinético
presentado en las Figuras 3 y 4
evidencia que la extracción de
astaxantina es un proceso dependiente del tiempo y la temperatura.
En la Figura 3 se
observa qu
e,
a
50 °C, la rápida liberación inicial del pigmento seguida de una fase de
estabilización sugiere un mecanismo controlado por difusión, donde la mayor parte del
compuesto accesible se extrae en los primeros 30
–
40 minutos. Este comportamiento
sugiere que
prolongar el tiempo de extracción no genera incrementos significativos en
el rendimiento.
Por el contrario, en la Figura 4 se aprecia que
a
temperatura ambiente,
la cinética más lenta confirma que la energía térmica es un factor clave para superar las
resistencias internas de la matriz del exoesqueleto
(Begum et
al., 2024; Bruno et
al.,
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2019; Carmen et
al., 2023)
.
En conjunto, estos h
allazgos justifican la selección de 50
°C y 40 minutos como condiciones óptimas para el proceso con aceite de ajonjolí.
4.5. Limitaciones y perspectivas futuras
Entre las principales limitaciones del estudio se encuentra la evaluación de un rango
acotado d
e temperaturas y relaciones L/S, así como la ausencia de técnicas asistidas
que podrían incrementar los rendimientos, como ultrasonido o microondas.
Ad
emás
, la
caracterización lipídica completa del exoesqueleto no fue realizada, lo que podría
aportar info
rmación complementaria sobre la interacción solvente
-
matriz.
No obstante,
los resultados obtenidos aportan información relevante para el desarrollo de procesos
de extracción más seguros y sostenibles, alineados con principios de economía circular.
En futur
as investigaciones se recomienda evaluar la estabilidad oxidativa del extracto
durante el almacenamiento, así como la aplicación directa de los extractos obtenidos en
matrices alimentarias, lo que permitiría avanzar hacia su aprovechamiento industrial y
nu
tracéutico.
5.
Conclusiones
El rendimiento de extracción de astaxantina a partir del exoesqueleto de camarón
depende directamente del tipo de solvente y del control de las variables operativas. El
etanol presentó la mayor eficiencia (48,80
μ
g/g), seguido p
or el aceite de ajonjolí (39,11
μ
g/g), que demostró un desempeño superior frente a los aceites de girasol y palma. La
caracterización fisicoquímica confirmó que el exoesqueleto es una matriz compleja con
alto contenido proteico (48,75 %) y bajo contenido d
e humedad (7,53 %), condiciones
que favorecen la estabilidad del pigmento y justifican el uso de solventes con afinidad
lipofílica.
El análisis estadístico reveló que los mecanismos de extracción varían según el
solvente. En etanol, la temperatura fue el f
actor determinante; en girasol y palma
predominó la
relación líquida
/sólido; mientras que en ajonjolí ambos factores resultaron
significativos, evidenciando un mecanismo mixto. La cinética de extracción con aceite
de ajonjolí a 50 °C alcanzó el equilibrio
en 30
-
40 minutos, mientras que a temperatura
ambiente el proceso fue significativamente más lento, confirmando la importancia de la
energía térmica para superar las barreras de difusión de la matriz.
El aceite de ajonjolí se consolida como una alternativa
viable, segura y
amigable con el
ambiente
,
para la valorización de residuos camaroneros bajo principios de economía
circular. Su capacidad para solubilizar astaxantina, junto con su estabilidad oxidativa
conferida por lignanos
naturales, lo posiciona como un solvente prometedor para
aplicaciones industriales y nutracéuticas. Este estudio aporta bases experimentales
para el desarrollo de procesos más sostenibles en la industria acuícola ecuatoriana.
Contribución de los autores:
Conceptualización, AEC
-
N.; metodología, AEC
-
N.;
software, AEC
-
N.; validación, AEC
-
N.; análisis formal, AEC
-
N.; investigación, AEC
-
N.,
KLZ
-
P. y JDR
-
S.; recursos, AEC
-
N., KLZ
-
P. y JDR
-
S.; redacción del borrador original,
AEC
-
N.; redacción, revisión y edición
, AEC
-
N., KLZ
-
P. y JDR
-
S.; visualización, AEC
-
N.,
KLZ
-
P. y JDR
-
S.; supervisión, JDR
-
S. Todos los autores han leído y aceptado la versión
publicada del manuscrito
.
Financiamiento:
Esta investigación no ha recibido financiación externa.
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Agradecimientos:
A la
Carrera de Alimentos de la Facultad de Ciencias Químicas y de
la Salud de la Universidad Técnica de Machala por facilitar los laboratorios y equipos
necesarios para el desarrollo de esta investigación.
Declaración de disponibilidad de datos:
Los datos est
án disponibles previa solicitud
a los autores de correspondencia:
aecherrez@utmachala.edu.ec
Conflicto de interés:
Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
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