Composición próxima, minerales, carotenoides e inhibidores de tripsina en los exoesqueletos de gasterópodos de mariscos y su potencial para una utilización circular sostenible

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 13064 (2023) Citar este artículo

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Se analizaron conchas de bígaro de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata para determinar su composición aproximada, minerales nutricionalmente significativos, inhibidores de tripsina y carotenoides. Los valores medios obtenidos se compararon mediante una prueba de ANOVA. Los resultados mostraron que T. fuscatus tuvo el contenido de humedad medio más alto de 0,96 ± 0,14 % y un valor medio de 0,49 ± 0,13 % para la fibra cruda, pero no fue significativamente diferente (P > 0,05) de P. auritus. El contenido de proteína cruda y fibra de T. fuscatus fue significativamente mayor (P <0,05) que el de otras muestras de bígaro. T. coronata tuvo el contenido medio total de cenizas más alto y fue significativamente diferente (p <0,05) de otras muestras de bígaro. T. fuscatus tuvo el valor medio más alto de Mg (0,32 ± 0,03 mg/kg) y difirió significativamente (P < 0,05). El contenido medio de Ca de P. aurita no fue significativamente diferente (P > 0,05) del de T. coronata. Los valores medios de CaCO3 en T. fuscatus, P. aurita y T. coronata fueron 57,20 ± 2,46, 59,50 ± 3,23 y 62,36 ± 1,56 (mg/kg), respectivamente. T. coronata fue significativamente diferente (P <0,05) de otras muestras de bígaro. Los valores medios de carotenoides en T. fuscatus, P. aurita y T. coronata fueron 7,17 ± 2,14, 18,00 ± 5,27 y 11,20 ± 3,60 (mg/kg), respectivamente, y P. aurita fue significativamente diferente (P < 0,05). ) de otras muestras de bígaro. T. fuscatus y P. aurita tenían caparazones con cantidades significativas de inhibidor de tripsina (23,30 ± 4,50 mg/kg y 22,90 ± 14,10 mg/kg, respectivamente), lo que los hacía menos adecuados para la alimentación del ganado. Por el contrario, T. coronata tuvo un valor medio más bajo de 11,80 ± 7,19 mg/kg para el inhibidor de tripsina, lo que lo convierte en una excelente adición a la alimentación del ganado. El bajo contenido de fibra cruda y grasa de las muestras de bígaro de este estudio las hace adecuadas para procesar alimentos complementarios, especialmente para pacientes hipertensos. El alto porcentaje de CaCO3 en las conchas de bígaro las convierte en una fuente probable utilizada en la producción de suspensión para cromatografía. Los hallazgos sugieren que las conchas de bígaro contienen minerales específicos que pueden aplicarse en numerosas industrias. Un mayor uso de estas conchas de gasterópodos dará como resultado una aplicación exitosa en la creación de productos y una economía biocircular sostenible.

Los moluscos de agua dulce se clasifican en gasterópodos (caracoles, bígaros, lapas de agua dulce) y bivalvos (ostras, almejas, mejillones) con dos conchas que han establecido repetidamente una colonia en el ecosistema acuático de agua dulce. Los gasterópodos tienen una sola concha (univalvas), pero la forma varía entre los grupos principales1,2,3. Se encuentran en ecosistemas de agua dulce y salobre y se utilizan ampliamente como alimento en muchos países. Los bígaros tienen una concha calcárea que varía en tamaño de 10 a 30 mm. La concha está enrollada en una serie de verticilos, que aumentan de diámetro alrededor de la región central conocida como columela, y tiene una gran abertura ovalada donde termina el verticilo del cuerpo4. Son una fuente relativamente barata de proteínas y sus cáscaras pueden utilizarse en la alimentación animal5,6,7. Los bígaros se consideran uno de los recursos de mariscos más importantes del mundo. En África occidental, los bígaros han sido la especie más dominante entre los moluscos acuáticos8. Las conchas de moluscos más importantes de Nigeria incluyen las de gasterópodos (caracoles terrestres y acuáticos, bígaros) y almejas. Hay muchas publicaciones disponibles sobre las cualidades nutricionales de los caracoles nigerianos, que pertenecen a la misma clase que el bígaro nigeriano. Los bígaros son ricos en minerales, aminoácidos esenciales y algunas vitaminas9,10. Sin embargo, sólo se puede encontrar escasa información sobre las cualidades nutricionales y la importancia industrial de los bígaros nigerianos9, especialmente la cáscara (partes exoesqueléticas).

Los bígaros, que incluyen Tympanotonus fuscatus y Pachymelania aurita, y los caracoles de roca como Thais coronata pertenecen a una gran clase taxonómica de invertebrados de un filo particular de moluscos llamado gasterópodos. Los moluscos tienen cuerpos blandos unidos o unipersonales que están cubiertos de conchas calcáreas11. Se encuentran básicamente dentro de la región litoral del mar, de aguas salobres o estuarinas, que son regiones sumergidas estacionalmente como los manglares12. Aunque .12 informó que los bígaros han invadido con éxito varias partes de los ecosistemas acuáticos, que es la razón principal por la que ahora ocupan varias partes de los ambientes acuáticos, en Nigeria y otros estados costeros africanos, se encuentran en lagunas, estuarios y manglares, representados por Pachymelania aurita y Tympanotonus fuscatus12. Estos mariscos se mueven principalmente cuando están cubiertos por la marea; sin embargo, muchas veces permanecen estáticos en una posición específica una vez que pasa la marea13. Tympanotonus fuscatus y Pachymelania aurita son las dos especies principales que se encuentran comúnmente en la región costera del delta del Níger en Nigeria14. Del mismo modo, Thais coronata (caracol de roca) es una especie de caracol marino, concretamente un molusco gasterópodo marino que pertenece a la familia muricidae15,16. T. coronata habita a menudo en zonas de manglares, playas arenosas y zonas de sustrato arenoso y fangoso15. T. coronata es muy rica en ácidos grasos esenciales, proteínas, hierro, selenio, yodo, vitamina A, vitamina D, vitamina E, vitamina B6 y vitamina B1217.

En algunas partes de Nigeria, específicamente en las zonas costeras como Cross River y Port Harcourt, el bígaro, especialmente T. fuscatus, tiene un valor de mercado extremadamente alto18. El conocimiento de la composición nutricional, la accesibilidad y el bajo costo de la carne de bígaro es la principal razón de la alta demanda del mercado. Tanto el bígaro como el caracol de roca también tienen altos valores de mercado en el estado de Akwa Ibom, Nigeria19. Las actividades que rodean la cadena de valor de los mariscos, que incluye la recolección, comercialización y procesamiento, constituyen una actividad económica importante entre las personas que viven en la región costera20.

La alta demanda y consumo de bígaros en el área del delta del Níger en Nigeria llevaron a la investigación realizada por Job y Ekanem21 sobre la composición nutricional de dos especies de bígaros (Tympanotonus fuscatus y Pachymelania aurita) de un arroyo tropical en Nigeria. Job y Ekanem21 afirmaron que estos bígaros contienen nutrientes esenciales necesarios en el cuerpo humano para el crecimiento y desarrollo.

Generalmente, los mariscos contienen niveles bajos de colesterol y lípidos22, pero siguen siendo una fuente esencial de proteínas, minerales vitales y algunos antioxidantes importantes21,23. Las delicias tradicionales de las etnias Efik e Ibibio, como la sopa "edikang ikong", "ekpang nkukwo", "afia efere" y "afang", entre otras, se preparan principalmente con carne de bígaro. Debido a su importancia nutricional y disponibilidad durante todo el año, los ingieren personas ricas y pobres. Varias personas de bajos ingresos dependen de la carne de mariscos como principal fuente de proteínas24.

La industria pesquera no puede permitirse el lujo de ignorar la enorme importancia comercial e industrial del bígaro25. La concha de bígaro se utiliza en el país como alimento para el ganado, se puede pintar con varios colores y se utiliza como adorno decorativo9. Las investigaciones han demostrado que algunos agricultores queman las conchas para reducir la fuerza de trituración antes de molerlas para alimentar al ganado porque las conchas sirven como fuente de Ca y otros elementos minerales. Las conchas de moluscos también han sido una buena fuente de cal para suelos ácidos26. El conocimiento de la composición bioquímica de la concha de bígaro es fundamental ya que su valor nutritivo se refleja en su contenido bioquímico27.

Aunque los caracoles bígaro y de roca son conocidos por sus inmensos beneficios nutricionales y la población nigeriana los consume en gran medida a diario, vale la pena señalar que el conocimiento de su potencial para una economía circular sostenible, especialmente en el contexto de su importancia industrial, aún es fragmentario. Esta situación ha llevado a un bajo procesamiento y utilización de estas especies para el desarrollo y/o producción de productos industriales19. Se vuelve imperativo determinar el potencial nutricional y la importancia industrial del bígaro para una utilización circular sostenible. Este estudio evalúa la composición aproximada, los minerales nutricionalmente importantes, el inhibidor de tripsina y el contenido de carotenoides de tres especies de bígaros del filo Mollusca, clase Gastropoda: Tympanotonus fuscatus; Paquimelina aurita; y Thais coronata, con el fin de determinar su importancia para la enonomía biocircular sostenible.

Las muestras de gasterópodos utilizadas para este estudio se compraron a minoristas que las recolectaron en el complejo Lagos Lagoon. En la costa de África occidental, la laguna de Lagos es el sistema de lagunas más extenso del golfo de Guinea (Fig. 1). Recorre 257 km desde Cotonú, Benin, hasta el delta del Níger, Nigeria. La laguna de Lagos se encuentra entre las longitudes 3°22′E′ y 3°4′E′ y las latitudes 6°17′N′ y 6°28′N′28. Exceptuando los canales, que ocasionalmente son dragados, la Laguna es poco profunda, con una profundidad promedio de 1,5 m29. Se abre hacia el Golfo de Guinea a través del puerto de Lagos, que sirve como principal acceso al único puerto marítimo de las lagunas occidentales de Nigeria. Los sedimentos en las lagunas incluyen lodo, arena fangosa y arena30. Los dos elementos principales que gobiernan los parámetros fisicoquímicos y la biología del área de la Laguna son el agua de mar asociada a un régimen de mareas semidiurno y el drenaje terrestre de los humedales circundantes. La laguna de Lagos se encuentra con condiciones salobres debido a las fluctuaciones estacionales en el drenaje de agua dulce debido a la invasión de la tierra y el agua de mar, particularmente notable durante la estación seca.

Mapa de la Laguna de Lagos (Fuente:31).

Se recolectaron 30 muestras de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata mensualmente durante tres meses (marzo-mayo en 2021 para reflejar el final de la estación seca y el comienzo de la estación húmeda) utilizando una red de pesca. Las muestras se almacenaron en una hielera que contiene bloques de hielo para evitar su descomposición durante el transporte. Posteriormente, estas especies fueron identificadas con base en hojas de identificación de especies de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación32, elaboradas por Fisher y Bianchi. T. fuscatus se conoce como bígaro y tiene una sola especie pero comprende dos variedades. Tympanotonus fuscatus var. fuscatus y Tympanotonus fuscatus var radula habitan en aguas tranquilas y zonas fangosas, y el sustrato es rico en materia orgánica en descomposición. T. fuscatus var. fuscatus se diferencia por la presencia de conchas granulares y espinosas con extremos ahusados. Por el contrario, T. fuscatus var. radula se caracteriza por la ausencia de pequeños tubérculos en la cáscara, lo que la diferencia de las demás variedades. Se alimentan principalmente de algas y diatomeas. T. fuscatus posee un caparazón alargado con un verticilo regular y creciente; las costillas tienen una débil curvatura en V con muchas estrías finas y rayas de color marrón negruzco son visibles en el caparazón8,33. P. aurita es morfológicamente diferente de T. fuscatus. El caparazón de P. aurita se caracteriza por tener espinas afiladas y tiene una abertura más amplia; En P. aurita, la agudeza de la columna depende sólidamente de la edad del organismo; a medida que el organismo envejece, la espina del caparazón se vuelve roma y más gruesa, y es uno de los moluscos más comunes en la laguna de Lagos. Se ha dicho que el género Pachymelina es endémico de África occidental34,35. Thais coronata es también un gasterópodo univalvo. Se puede encontrar en estuarios, arroyos de agua salobre y manglares en muchos cuerpos de agua dulce en Nigeria. Se accedió y midió adecuadamente la longitud de las conchas. Las partes comestibles se retiraron cuidadosamente de las cáscaras con un alfiler antes de lavarlas en agua destilada para eliminar la suciedad y los residuos antes de medirlas y secarlas. Después de eso, las muestras se enviaron al Laboratorio Estatal de Oyo de la Universidad de Ibadan para su análisis.

Se pesaron muestras bien mezcladas (5,00 g) en los dedales y se colocaron con algodón para evitar que la muestra se derramara durante la extracción. El matraz de fondo redondo se secó en una estufa a 60 °C y se registró el peso vacío inicial. Se vertieron 80 ml de hexano en el matraz y se colocó/acopló el dedal que contenía la muestra en el extractor. Se encendió la manta calefactora y se hizo pasar agua a través del condensador para enfriar. Se dejó que la extracción continuara su reflujo durante 2 h después de su interrupción. Luego se secó el matraz en el horno para eliminar todo el hexano. La cantidad de grasa o aceite crudo (%) presente en la muestra se calculó restando el peso del matraz vacío del peso final.

Los crisoles vacíos se secaron en un horno a 130 °C durante 30 minutos para eliminar la humedad presente en los crisoles, se transfirieron a un desecador y se dejaron enfriar a temperatura ambiente durante aproximadamente 20 minutos. Luego se tomó el peso de los crisoles vacíos y se registró como W0. Luego, las muestras se mezclaron hasta convertirlas en polvo usando un mortero para aumentar el área de superficie. Pesamos 1,0000 g de la muestra usando una balanza analítica en los crisoles y la registramos como W1, luego la incineramos en el horno a 500 ± 15 °C durante 5 a 6 h36. Los crisoles que contenían las muestras se dejaron enfriar durante aproximadamente 30 min en el horno. Luego, con la lengüeta del crisol, se transfirieron los crisoles al desecador y se dejaron enfriar a temperatura ambiente durante aproximadamente 45 min. Luego se tomó el peso final del crisol y el contenido y se registró como W2.

W0: peso del crisol vacío, W1: peso del crisol que contiene muestras, W2: peso del crisol que contiene contenido de cenizas.

Se pesó un total de 1,00 g de muestra bien preparada con una precisión de 0,1 mg en un tubo de digestión de 250 ml y se añadieron 2 kjeltabs Cu 3,5 (alternativamente, 7 g K2SO4 y 0,8 g CuSO4⋅5H20) de Finlab Nigeria Limited. Luego, se agregaron cuidadosamente 12 ml de H2SO4 concentrado y se agitó suavemente para humedecer la muestra con ácido. Luego se añadió el sistema de escape a los tubos de digestión en el bastidor y se puso el aspirador de agua a pleno rendimiento. Las muestras se digirieron durante 1 h a 420 °C. Se retiraron las rejillas de tubos, se colocaron sobre un soporte y se dejaron enfriar durante 10 a 20 minutos. Luego se insertaron los tubos en la unidad de destilación y se cerró la puerta de seguridad; Se añadieron cuidadosamente a los tubos 80 ml de agua desionizada. Luego, se agregaron 25 a 30 ml de solución receptora al matraz cónico y se colocaron en la unidad de destilación. Se colocó la plataforma, de manera que la salida del destilado quedó sumergida en la solución receptora.

Se colocaron 50 ml de NaOH al 40 % en el tubo y se destilaron durante aproximadamente 5 min. Luego, el destilado se tituló con HCl al 35% estandarizado de 0,1 ml hasta alcanzar el punto final azul-gris. Se ejecutó un espacio en blanco siguiendo todos los pasos anteriores.

W1 = peso de la muestra (mg), T = volumen de titulación de la muestra (ml), B = volumen de titulación del blanco (ml), N = normalidad del ácido con 4 decimales, F = factor de conversión de nitrógeno a proteína = 6,25 para alimentos y alimentar.

Se digirieron muestras (2,0 g) en 20 ml de H2SO4 al 1,25% y la mezcla se hirvió durante 30 minutos y luego se filtró y se lavó con agua caliente para reducir la acidez. Este proceso fue probado con papel pH; el residuo se digirió nuevamente en 20 ml de NAOH37 al 1,25%. La mezcla se calentó durante 30 min, se filtró y se lavó con agua caliente, se secó en estufa, se transfirió a un crisol de platino, se pesó (W1), se calentó en un horno a 550 °C y se pesó nuevamente (W2).

Los crisoles de porcelana vacíos se secaron en una estufa a 105 ± 50 °C durante 30 minutos para eliminar la humedad de los platos. Luego, los crisoles de porcelana se transfirieron a un desecador y se dejaron enfriar a temperatura ambiente durante 20 min; Se tomó el peso de los crisoles de porcelana vacíos y se registró como W0. Las muestras se mezclaron hasta convertirlas en polvo usando un mortero para aumentar el área superficial; Se pesó 1,00 g de muestra en crisoles de porcelana (registrados como W1) y se secó en estufa a 105 ± 50 °C durante 4 h. Los crisoles de porcelana que contenían las muestras se dejaron enfriar durante aproximadamente 10 min en el horno con el uso de una lengua de crisol. Los crisoles de porcelana se transfirieron a un desecador y se dejaron enfriar a temperatura ambiente durante aproximadamente 30 min. El peso final de los crisoles de porcelana y su contenido se registró como W2.

El NFE, que son los parámetros de composición próximos no evaluados, como los carbohidratos digeribles y los compuestos orgánicos solubles, se determinó restando la suma (%) de todos los demás parámetros de composición próximos evaluados de 100. Se adoptó la siguiente ecuación38.

donde: P1 = contenido de humedad (%), P2 = contenido de proteína cruda (%), P3 = contenido de grasa cruda (%), P4 = contenido de fibra cruda (%), P5 = contenido de cenizas (%).

Se sigue el método de digestión con ácido nítrico-perclórico para determinar Ca, K, Mg, P y CaCO3 de la cáscara de bígaro. Para esta digestión, se pesó 1,00 g de muestra de cáscara de bígaro en un tubo de digestión o en un matraz cónico y se añadieron 10 ml de H2SO4 y 30 ml de ácido nítrico. Se colocó en una placa caliente en una campana de extracción y se digirió hasta que el digesto se volvió claro y luego se diluyó a 100 ml, después de lo cual se llevó a AAS para la determinación de minerales. Según el método37, la absorbancia se determinó mediante espectroscopía de absorción atómica (AAS) (UV visible U-2900 Hitachi, Tokio, Japón) en longitudes de onda de 285,2 nm (Mg), 766,5 nm (K), 422,7 nm (Ca), 213,62 nm (P) y 2155,12 nm (CaCO3). Para la calibración se utilizaron soluciones estándar de AAS (1000 mg/l en 5% HNO3) (Merck, Alemania). Finalmente, se agregaron lantano y cloruro de cesio (0,1%) a las muestras y estándares para mitigar las interferencias. Luego se colocó la manguera de sifón AAS en la muestra digerida. Después del análisis, se determinaron los estándares para el mineral/metal y se leyó la concentración del mineral/metal en la solución mostrada en la pantalla de la computadora.

Se pesaron 100 mg de muestra en un tubo de centrífuga y se agregaron 10 ml de acetona al 80%, se mezclaron adecuadamente y se centrifugaron a 3000 rpm durante 10 minutos y se filtraron. El sobrenadante se llevó hasta un volumen de 10 ml utilizando acetona al 80% según un método descrito previamente39. Luego, se leyó la densidad óptica (OD) (absorbancia) a una longitud de onda de 450 nm utilizando un espectrofotómetro (UV visible U-2900 Hitachi, Tokio, Japón).

Nota: Se utilizó una máquina AAS similar para la determinación de la absorbancia de los parámetros minerales y carotenoides, pero se ajustó a diferentes longitudes de onda. La razón es que la versión UV 2900 se puede utilizar para análisis multifuncionales.

Se midió 1 g de muestra muerta adecuadamente mezclada en un matraz y se añadieron 50 ml de NaCl 0,5 M. La mezcla se agitó durante aproximadamente 30 min y se centrifugó a 1500 rpm durante 5 min. Se pipetearon 10 ml de filtrado decantado a otro matraz; luego se le añadieron 2 ml de solución estándar de tripsina de 2 mg/l. La absorbancia se calibró a 410 nm mientras se usaban 10 ml de la muestra filtrada como blanco. Se prepararon inhibidores de tripsina estándar (1, 2, 4, 6, 8 y 10 mg/l) con N-alfa-benzoil-dl-arginina-p-nitroanilida (BAPNA) y se midieron sus absorbencias a 410 nm. Se dibujó y extrapoló un gráfico preciso que ilustraba la absorbancia frente a la concentración, trazando la absorbancia hasta el eje de concentración y se obtuvo el contenido de inhibidor de tripsina.

DF: Factor de dilución. Si no está diluido, entonces DF = 1.

Se utilizó Microsoft Excel versión 16.0 para evaluar la media ± desviación estándar de los datos sin procesar y el cálculo descriptivo. El análisis de varianza unidireccional (ANOVA) a un nivel de significancia del 5 % (P < 0,05) y los coeficientes de correlación se realizaron utilizando SPSS IBM, 15.0. La disparidad de medias entre muestras se logró mediante la prueba múltiple post HOC de Duncan.

Los resultados de laboratorio obtenidos para el análisis proximal, nutrientes minerales y componentes fitoquímicos se muestran gráficamente (Figs. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).

Variaciones en la composición próxima de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en marzo.

Variaciones en la composición próxima de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en abril.

Variaciones en la composición próxima de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en mayo.

Variaciones de los minerales de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en marzo.

Variaciones de los minerales de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en abril.

Variaciones de los minerales de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en mayo.

Variaciones en los contenidos fitoquímicos de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en marzo.

Variaciones en los contenidos fitoquímicos de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en abril.

Variaciones en los contenidos fitoquímicos de Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata en mayo.

La Figura 2 muestra una representación gráfica de los componentes próximos de la muestra en marzo. La cantidad de humedad fue mayor en T. fuscatus con 1,09% y menor en T. coronata con 0,3%. También se encontró que T. fuscatus tenía el contenido más alto de proteína cruda, mientras que T. coronata tenía el contenido más bajo de proteína cruda y grasa cruda con 1,18% y 0%, respectivamente, mientras que T. fuscatus tenía el contenido más alto de grasa cruda en 1,50%. P. aurita tiene el mayor contenido de fibra cruda con un 0,74% y T. coronata tiene el más bajo con un 0,38%; para el contenido de cenizas, se encontró que T. coronata tenía el contenido más alto con 97,38% y el más bajo en T. fuscatus con 94,08%, mientras que el extracto libre de nitrógeno fue más alto en T. coronata con 0,76% y el más bajo en P. aurita.

La Figura 3 muestra el contenido aproximado de las muestras en abril. El contenido de humedad de P. aurita tuvo el valor más alto con 0,99%, y T. coronata tuvo el valor más bajo con 0,40% (Fig. 3). También se encontró que T. fuscatus tenía el máximo de proteína y grasa con 3,21% y 1,08%, respectivamente, mientras que T. coronata también tenía el nivel más bajo de proteína cruda y grasa cruda con 2,00% y 0,50%, respectivamente. P. aurita tiene el valor más alto de fibra cruda con un 0,61% y extracto libre de nitrógeno con un 1,75%, mientras que T. fuscatus tiene el contenido de cenizas más bajo con un 93,89%.

La Figura 4 reveló la composición aproximada de la muestra en el mes de mayo. T. fuscatus tuvo los valores más altos de humedad y fibra cruda con 0,99% y 3,95%, mientras que P. aurita tuvo los valores más altos de grasa cruda y fibra cruda con 0,60% y 0,48%, respectivamente. T. coronata tuvo el mayor contenido de cenizas con 96,74% y T. fuscatus el más bajo con 93,12%, mientras que T. coronata tuvo un valor negativo en el extracto libre de nitrógeno con -1,71%.

Se encontró que los resultados del análisis aproximado expresados ​​como valor medio y desviación estándar eran significativamente diferentes, como se muestra en la Tabla 1. Básicamente, los componentes nutricionales de los peces y mariscos varían, debido a diferencias en el tipo de especie, individuos, parte (como tejido , caparazón o carne) evaluados, las diferencias de sexo, la estación40, el estado morfológico de dichas especies y la estructura ecológica y geográfica del ecosistema donde dichas especies fueron extraídas. El conocimiento del componente de humedad de cualquier especie acuática es crucial porque proporciona información valiosa sobre la calidad y vulnerabilidad de los organismos al deterioro microbiano y la infección por hongos40,41. Ayuda a estabilizar el movimiento de los organismos. Los organismos con bajo contenido de humedad son menos susceptibles al deterioro microbiano42,43 y tienen la capacidad de prolongar su vida útil y retener su contenido nutritivo durante un período de tiempo considerable durante la poscosecha. T. fuscatus tuvo el contenido de humedad medio más alto con 0,96 ± 0,14% y fue significativamente diferente (P <0,05) de otras muestras, mientras que T. coronata tuvo el nivel de humedad medio más bajo con 0,46 ± 0,20%. La presente investigación no concuerda con el informe de Oyawoye et al.44 cuyo trabajo fue sobre la concha de T. fuscatus de Nembe, estado de Rivers. Los resultados contradicen los valores obtenidos en este estudio, de manera que el valor de contenido de humedad obtenido en la cáscara de bígaro fue de 2,5%, frente a 0,96 ± 0,14% en este estudio. El resultado obtenido para la humedad es considerablemente similar al obtenido en la investigación realizada por Etim26; Omotoso45; y Elegbede et al.43.

Generalmente, los tipos de proteínas presentes en los mariscos son básicamente ricos y proporcionan aminoácidos esenciales necesarios para el crecimiento corporal, los procesos reproductivos y la síntesis de antioxidantes, particularmente en los organismos vivos46. Esto concuerda con la afirmación de Okuzumi y Fujii47 de que las proteínas son grandes biomoléculas que son naturalmente importantes y beneficiosas para los organismos vivos y son necesarias para su sustento. Los componentes proteicos se encuentran en abundancia en varios mariscos, como las ostras y los bivalvos, en comparación con los peces43,48. La presencia de proteínas en el cuerpo humano ayuda a reparar tejidos dañados y otros aspectos bioquímicos y anatómicos importantes49,50,51. El porcentaje más alto de proteína cruda media se encontró en T. fuscatus con 3,23 ± 0,70 % y mostró una diferencia significativa (P < 0,05), y el porcentaje más bajo de proteína cruda se encontró en T. coronata con 2,18 ± 1,06 %. Akpan y Oscar18 registraron un contenido de proteína de 22,52% para T. fuscatus del río Calabar, que fue proporcionalmente superior al 3,23% obtenido en este estudio. De manera similar, el resultado obtenido para el contenido de proteínas en este estudio fue inferior a los valores de 46,51%, 51,30% y 58,45% registrados en mezclas de médulas de T. fuscatus, P. aurita y T. coronata, respectivamente, por Inyang et al. .19. En la médula de P. aurita se registró un alto contenido de proteínas del 49,54% por Adebayo-Tayo et al.12 y del 48,62% por Job y Ekanem21.

Al igual que las proteínas, la grasa también es una molécula esencial que ayuda en la formación del esqueleto del cuerpo, permite el libre movimiento y distribución de vitaminas solubles, ayuda a la retención de proteínas de los alimentos43 y participa en los procesos biológicos celulares del cuerpo humano. El contenido de grasa registrado en este estudio osciló entre 0,36 y 1,02% y existe una diferencia significativa (P <0,05). Se encontró que P. aurita tenía el nivel más alto de fibra cruda con 0,61 ± 0,13%, pero no mostró diferencias significativas (P > 0,05) con T. fuscatus, y el nivel más bajo de fibra cruda se encontró en T. coronata con 0,36 ± 0,01. %. El valor medio de fibra cruda en T. fuscatus (0,49%) se corresponde con el 0,043% registrado por Oyawoye et al.44 para especies similares. Los contenidos de grasa registrados en las muestras de este estudio fueron relativamente inferiores a los de Inyang et al.19 para tres mariscos y también inferiores a los obtenidos en especies similares por Job y Ekanem21, y Ehigiator y Oterai52. Las diferencias en varios constituyentes próximos de la especie en nuestro estudio y los obtenidos por investigadores anteriores podrían atribuirse a los exoesqueletos evaluados en este estudio en comparación con la médula o la carne evaluadas por investigadores anteriores43. El bajo nivel de grasa de estos exoesqueletos significa que podrían procesarse en polvo y posteriormente agregarse a los alimentos como suplemento para personas hipertensas y personas que padecen enfermedades relacionadas con los lípidos, como la arteriosclerosis19,43.

La ceniza total, que sirve como señal que indica la disponibilidad de minerales en cualquier organismo, también ayuda en la adecuada formación del cuerpo43,51. Los altos contenidos totales de cenizas en los exoesqueletos de bígaro (T. coronata con 97,0 ± 0,32% fue el más alto y el más bajo en T. fuscatus con 93,6 ± 0,51%) significan la presencia de macrominerales, que incluyen P, Mg, Ca y sus compuestos derivados53. Aunque nuestro resultado fue superior a los registrados por 12,19,21,52. La cantidad extremadamente alta de ceniza total en todas las muestras de conchas de bígaro podría deberse a la disponibilidad de quitina en las conchas, mejorada por Ca y su derivado54, o por la presencia de altos adulterantes inorgánicos o carbón activado obtenido después de la calcinación.

Se obtuvo poca fibra cruda en todas las muestras, desde 0,36% en T. coronata hasta 0,49% en T. fuscatus a P <0,05. Adebayo-Tayo et al.55 y Lah et al.56 también observaron variaciones en la grasa cruda de los mariscos. Los resultados de este estudio fueron similares a los obtenidos por19,21,52 para especies similares. Inyang et al.19 afirmaron que el bajo contenido de fibra cruda del bígaro lo hace adecuado para procesar alimentos complementarios.

Se registraron niveles elevados de ENF en P. aurita con 1,33 ± 1,14%, y los menores ENF se registraron en T. coronata con 0,43 ± 1,23%. P. aurita mostró diferencias significativas (P < 0,05) con respecto a otras muestras.

Se registraron matrices de correlación entre los componentes próximos de T. fuscatus, P. aurita y T. coronata (Tablas 2 y 3). Hubo una fuerte correlación positiva entre el extracto libre de nitrógeno y la proteína cruda y una fuerte correlación negativa entre el extracto libre de nitrógeno y la grasa cruda (Tabla 2).

Se observó una fuerte correlación positiva entre la fibra cruda y la grasa cruda, y una fuerte correlación negativa entre el extracto libre de nitrógeno y las cenizas totales (Tabla 3).

Hubo una fuerte correlación positiva entre el extracto libre de nitrógeno y las cenizas totales y una fuerte correlación negativa entre el extracto libre de nitrógeno y la proteína cruda (Tabla 4).

La Figura 5 muestra el contenido mineral de las muestras de exoesqueleto en marzo. La composición mineral de las muestras de marzo muestra que se encontró que P. aurita tenía un mayor contenido de Ca con 58,78 mg/kg, y T. fuscatus tenía un mayor contenido de Mg, K y P con 0,035 mg/kg, 0,022 mg. /kg y 0,71 mg/kg, respectivamente, mientras que se encontró que el CaCO3 era más alto en T. coronata con 63,75 mg/kg.

La Figura 6 muestra los componentes minerales de las muestras en abril. La composición mineral de las muestras registró que el Ca era mayor en P. aurita en abril con un 55,10%. T. fuscatus fue el más bajo con 53,72 mg/kg. Se encontró que T. fuscatus tenía el máximo de Mg, K y P con 0,31 mg/kg, 0,017 mg/kg y 0,065 mg/kg, respectivamente, mientras que T. coronata tenía el mayor CaCO3 con 62,65 mg/kg.

La Figura 7 ilustra el contenido mineral de las muestras en mayo. La composición mineral de las muestras de mayo muestra que T. coronata tiene los contenidos más altos de Ca con 52,58 mg/kg, mientras que T. fuscatus tiene los valores más altos de Mg, K y P con 0,296 mg/kg, 0,014 mg/kg, y 0,058 mg/kg, respectivamente (Fig. 7). Se registró que T. coronata tenía el mayor contenido de CaCO3 con 60,67 mg/kg.

La composición fitoquímica de las muestras de marzo mostró que T. fuscatus tenía el mayor contenido de inhibidor de tripsina con 25,39 mg/kg, mientras que P. aurita tenía el mayor contenido de carotenoides con 16,87 mg/kg (Fig. 8). La composición fitoquímica de las muestras de abril mostró que P. aurita tenía el mayor contenido de inhibidor de tripsina con 38,77 mg/kg, T. coronata tenía el mayor contenido de carotenoides con 14,81 mg/kg y T. fuscatus tenía el mayor contenido de carotenoides con 9,43. mg/kg (Figura 9). La composición fitoquímica de las muestras de mayo muestra que T. fuscatus tuvo el valor más alto de inhibidor de tripsina con 18,21 mg/kg, mientras que P. aurita tuvo el valor más alto de carotenoides con 23,76 mg/kg (Fig. 10).

Se presentó el nivel medio de minerales en los exoesqueletos y también se estableció una diferencia significativa (P <0,05) (Tabla 5). El principal mineral en las conchas naturales de bígaro obtenido en nuestro estudio es básicamente CaCO3, con contenidos medios de 57,20 ± 2,46 mg/kg, 59,50 ± 3,23 mg/kg y 62,36 ± 1,56 mg/kg en T. fuscatus, P. aurita, y T. coronata, respectivamente, como se muestra en la Tabla 5. Los resultados obtenidos están en consonancia con las composiciones minerales típicas registradas por Orji et al.57 en sus hallazgos. Para la producción de abrasivos de papel de lija son suficientes granos de cáscara de vinca que contienen más del 85 % de componentes minerales. Al tener un mayor porcentaje de composición de Ca, Oyawoye et al.44 también sugirieron que las cáscaras serán adecuadas para su uso en la producción de carbonato de sodio, refinación de azúcar y desulfuración de gases de combustión debido a la alta demanda de piedra caliza. Es tan sorprendente que los principales macrominerales que se cree que mejoran generalmente el desarrollo morfológico de los exoesqueletos calcáreos se obtuvieron en cantidades extremadamente altas, lo que contradice la afirmación de Davies y Jamabo59 de que las conchas generalmente contienen macrominerales en cantidades extremadamente altas. El Na y su elemento derivado NaCO3 son otro mineral cuya ausencia no era esperada ya que ambos desempeñan un buen papel para asegurar la compacidad de las conchas y ayudan a estabilizar el pH requerido durante el desarrollo de los precipitados43. La ausencia de Na y su elemento derivado NaCO3 corrobora el hallazgo de Elegbede et al.43.

El valor medio más alto de Ca se encontró en P. aurita con 55,20 ± 3,44 mg/kg. T. fuscatus tuvo los niveles medios más altos de Mg, K y P (0,32 ± 0,03 mg/kg, 0,017 ± 0,004 mg/kg y 0,06 ± 0,006 mg/kg, respectivamente). Se encontró que el inhibidor de tripsina era alto en T. fuscatus con 23,3 ± 4,50 mg/kg, mientras que los carotenoides eran más bajos en T. coronata con 11,2 ± 3,60 mg/kg. El contenido de CaCO3 osciló entre 57,2 y 62,36 mg/kg, y el contenido medio de Ca más alto se encontró en T. coronata (Tabla 5). Debido al alto contenido de CaCO3 en las conchas de bígaro, investigaciones anteriores43 han informado que la concha de bígaro podría aplicarse en diseños, en la industria de botones de perlas y en la industria de la construcción. Las conchas y la grava se utilizan para construir carreteras, y la cal obtenida de la concha es un componente vital en la producción de hormigón y yeso60. En este estudio, el valor medio de CaCO3 en las conchas de T. fuscatus, P. aurita y T. coronata fue de 57,2 mg/kg, 59,5 mg/kg y 62,36 mg/kg, respectivamente, convirtiendo a T. coronata en la especie con el mayor contenido de CaCO3 con 62,36 mg/kg. El informe de Orji et al.61 sobre la valorización de conchas basadas en componentes minerales denota un posible potencial de utilización de las conchas de bígaro como materiales adsorbentes en la producción de placas de cromatografía en capa fina. El alto porcentaje de CaCO3 en las conchas de bígaro las convierte en una fuente probable de CaCO3, lo que demuestra que las conchas en polvo de T. fuscatus y L. littorea pueden usarse para producir suspensión para cromatografía en capa fina. T. fuscatus en este estudio tiene una alta cantidad de CaO en comparación con el trabajo realizado por Malu y Bassey62. El CaCO3 en los bígaros también puede servir como suplemento agregado al medio de cultivo para obtener el pH óptimo que sea favorable para el crecimiento del hongo60. Las cáscaras de bígaro también pueden ser un sustituto adecuado del amianto en la producción de pastillas de freno58. Azor et al.63 ilustraron el potencial de las mezclas de desechos de melón y cáscara de caracol como fuente suplementaria de carbohidratos que mejoran la compacidad y dureza del acero dulce. Las conchas de bígaro (T. fuscatus) pueden servir como fuente alternativa de cal para la industria del vidrio62. Ademola et al.64 afirmaron que la cáscara de bígaro con un alto componente mineral puede ser valorizada y utilizada como material complementario en la producción de utensilios de cocina; puede utilizarse directamente para el tratamiento del sarampión; y también puede utilizarse como bioindicador de metales tóxicos en el ecosistema acuático65. La alta disponibilidad de Ca y su compuesto derivado (CaCO3) hace que las conchas de bígaro de este estudio sean importantes para la industria biomédica porque pueden utilizarse como una alternativa a la porcelana utilizada para la producción de materiales para implantes dentales, como dientes artificiales43,51. lo que no sólo reducirá los gastos involucrados sino que también ayudará a aliviar la preocupación ambiental asociada al vertido indiscriminado de estos proyectiles. No se puede dejar de enfatizar la esencialidad del Ca en la nutrición humana y las funciones corporales. El Ca podría obtenerse tanto de fuentes animales como vegetales, y los ejemplos típicos incluyen productos lácteos como la leche, el brócoli, etc.43. Elegbede et al.43 también mencionaron la importancia de los caparazones de bivalvos en la agricultura, de modo que las mezclas de caparazones podrían incorporarse a las dietas formuladas por animales. Se han realizado ensayos científicos sobre el uso exitoso de las conchas en varias aplicaciones, particularmente cosméticas, aunque ninguna de ellas ha arrojado resultados positivos. Sin embargo, Azor et al.66 investigaron la idoneidad de las conchas de bígaro como materiales cementantes para mejorar la dureza superficial del acero con bajo contenido de carbono. Los desechos de concha se han probado con éxito como supresores de metales tóxicos específicos presentes en aguas residuales y otros efluentes industriales67,68,69,70. El polvo de cáscara de ostra puede complementar el medio de aserrín para aumentar el contenido de calcio de los hongos.

El contenido medio de fitoquímicos en las muestras de exoesqueleto se muestra en la Tabla 5. T. fuscatus tuvo el contenido más alto de inhibidor de tripsina con 23,30 ± 4,50 mg/kg, mientras que P. aurita tuvo el contenido más alto de carotenoides con 18,00 ± 5,27 mg/kg (Tabla 5). Los carotenoides son fitoquímicos que se encuentran naturalmente en plantas, verduras, frutas y semillas. Algunos carotenoides también se sintetizan artificialmente como colorantes alimentarios, como el b-caroteno71. Los carotenoides se pueden encontrar en diversas plantas, como los cítricos, la harina de soja y las verduras, incluidas las de hojas verdes, las espinacas, las calabazas y las patatas, entre otras72. Los carotenoides en la dieta humana ayudan a reducir las enfermedades crónicas relacionadas con la enfermedad coronaria (CHD) y ayudan a prevenir problemas bronquiales y uterinos y cánceres de próstata y colon. Los inhibidores de tripsina son fitoquímicos que se encuentran naturalmente en las legumbres, la soja y otros productos naturales. Los inhibidores de tripsina son factores antinutricionales que inhiben la digestión de las proteínas cuando se consumen, lo que resulta en una deficiencia en el crecimiento del ganado73. No se han realizado investigaciones sobre la presencia de inhibidores de tripsina en la concha de vincapervinca en la laguna de Lagos. Generalmente, los animales, como los moluscos, no sintetizan carotenoides de novo ni inhibidores de tripsina. Sin embargo, la presencia de carotenoides e inhibidores de tripsina en las muestras de bígaro de este estudio podría deberse a la presencia de estos fitoquímicos en los alimentos que ingirieron, que posteriormente se bioacumulan en sus cuerpos. Cohen et al.74 afirmaron que la tripsina juega un papel importante en la descomposición de varias proteínas, específicamente en humanos, animales con un estómago de una sola cámara y rumiantes jóvenes. La modificación de los procesos metabólicos también podría ser en gran medida responsable de la presencia de carotenoides e inhibidores de tripsina en ellos75,76,77. Se han realizado varios estudios para investigar la presencia de carotenoides en las conchas de bígaro72. Uno de esos estudios es el informe de Withnall et al.78, sobre espectros Raman de carotenoides en productos naturales, donde se descubrieron carotenoides en la cáscara de la vincapervinca Littorina littorea. Ituen79 mencionó que las conchas de moluscos se utilizan en la alimentación del ganado. Por lo tanto, este estudio investigó la presencia de inhibidores de tripsina en las conchas de bígaro y demostró que las conchas de T. fuscatus y P. aurita poseen un porcentaje medio considerable de inhibidores de tripsina (Tabla 5). Estos resultados pueden hacerlos menos adecuados para la alimentación del ganado. T. corona tiene un valor medio más bajo de 11,80%, lo que la proyecta como una adición adecuada a la alimentación del ganado. No obstante, las conchas son conocidas por sus atributos de dureza y compacidad; esto significa que las cáscaras pueden utilizarse parcialmente como relleno complementario en la producción de materiales en la industria del cemento, de modo que ayuda a mejorar la capacidad del cemento para humedecer y ayuda a la dureza y compacidad del cemento durante las mezclas80. Kozminsky y Lezin81 también investigaron la distribución de pigmentos en el gasterópodo Littorina obtusata de la bahía de Kandalaksha, en el Mar Blanco, y los resultados mostraron que se descubrieron variedades de pigmentos de caroteno en la concha.

La composición mineral en T. coronata muestra una fuerte correlación positiva entre K y Mg y una fuerte correlación negativa entre el inhibidor de tripsina y P (Tabla 8). Las matrices de correlación entre los componentes minerales de los exoesqueletos de bígaro se presentan en las Tablas 6, 7, 8. Se observó una fuerte correlación positiva entre CaCO3 y P, y una fuerte correlación negativa entre los carotenoides y Mg (Tabla 6). Los valores medios de contenido mineral de bígaro (Littorea littorina) evaluados fueron 11,83 mg/kg para Mg, 0,40 mg/kg para K y 0,92 mg/kg para P. Aunque estos valores son bajos, son significativamente superiores a la media. valores registrados para Pachymelania aurita. Este hallazgo indica que el valor medio de los minerales obtenidos en este estudio es relativamente bajo en comparación con otras conchas de bígaro.

La composición mineral de P. aurita muestra una fuerte correlación positiva entre P y K y una fuerte correlación negativa entre carotenoides e inhibidores de tripsina (Tabla 7).

La composición mineral de T. coronata muestra una fuerte correlación positiva entre K y Mg y una fuerte correlación negativa entre el inhibidor de tripsina y P (Tabla 8).

Este estudio es el primer informe documentado que servirá como punto de referencia para futuras investigaciones sobre la composición próxima, el contenido mineral y la composición fitoquímica de los bígaros del complejo de la laguna de Lagos y su potencial para una economía circular sostenible. Este presente estudio utiliza tres conchas de gasterópodos comercialmente esenciales, Tympanotonus fuscatus, Pachymelania aurita y Thais coronata, en la laguna de Lagos. Los resultados del estudio mostraron variaciones entre especies según sus componentes próximos, minerales y fitoquímicos. Para fines nutricionales, T. fuscatus fue el mejor debido a su alto contenido de grasas y proteínas y bajo contenido de cenizas y fibra cruda. El bajo contenido de fibra bruta y grasa obtenido en todas las muestras las hace aptas para procesar alimentos complementarios, especialmente para personas hipertensas y cuyas presiones arteriales sistólica y diastólica son superiores a 160 mmHg y 95 mmHg, respectivamente, y quienes padecen enfermedades relacionadas con las grasas. . Las composiciones minerales (Ca y CaCO3) de los tres gasterópodos fueron altas. Esta situación indica que la Laguna se encuentra en buenas condiciones para algunos moluscos en términos de disponibilidad y abundancia de alimento. Es posible que hayan ideado un método para afrontar y adaptarse a la contaminación constante del medio ambiente. Las conchas de bígaro pueden ser beneficiosas para diversos fines, ya que poseen ciertos minerales que pueden utilizarse en diversos campos. La incorporación sostenible de estas cáscaras en varias aplicaciones después del procesamiento ayudará a mejorar el uso de estos materiales esenciales, menos costosos y fácilmente disponibles, al mismo tiempo que promoverá una bioeconomía circular. Las aplicaciones de conchas de bígaro contribuirán a la valorización de la economía, crearán empleo y allanarán el camino para la gestión de residuos a través de un sistema de reciclaje adecuado. Sin embargo, es necesario un examen urgente de las condiciones ambientales de la Laguna de Lagos, ya que algunas de las muestras de este estudio no son favorables en cuanto a su contenido nutricional.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Vanessa Maxemilie Ngo-Massou

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Todos los autores contribuyeron al concepto de investigación y al diseño del estudio. La conceptualización y supervisión estuvo a cargo de la IOE y AL-A. La metodología estuvo a cargo de IOE, AL-A., RO y ROS La curación y el análisis de los datos estuvieron a cargo de TLJ, RO y ROS La edición estuvo a cargo de IOE; AL-A.; RO; rosa; TLJ; AG; VMN-M. La visualización estuvo a cargo de la IOE; AL-A.; AG; VMN-M. La preparación del proyecto original estuvo a cargo de la IOE; RO; y TLJ El manuscrito final fue leído y aprobado por todos los autores antes de su envío.

Correspondencia a Isa Olalekan Elegbede.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Elegbede, IO, Lawal-Are, A., Oloyede, R. et al. Composición próxima, minerales, carotenoides e inhibidores de tripsina en los exoesqueletos de gasterópodos de mariscos y su potencial para una utilización circular sostenible. Representante científico 13, 13064 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38345-w

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Recibido: 12 de septiembre de 2022

Aceptado: 06 de julio de 2023

Publicado: 11 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38345-w

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