- Introducción
La creciente acumulación de residuos sólidos, incluidos los subproductos de las industrias alimentaria y pesquera, ha impulsado un notable interés en la extracción de colágeno, una proteína de alto valor funcional y comercial. Investigaciones como las de Khawli et al. (2019), Araújo et al. (2018), Milovanovic & Hayes (2018), y Phon et al. (2023) demuestran el potencial de estas materias primas no convencionales para producir colágeno, explorando tecnologías verdes y optimizando las condiciones de extracción para obtener colágeno de fuentes diversas, como productos del mar, patas de pollo y cáscara de huevo respectivamente. Estos estudios no solo subrayan la viabilidad de estos métodos, sino que también destacan la importancia de adoptar enfoques sostenibles en la extracción de colágeno, alineándose con las tendencias actuales de la industria para mitigar el impacto ambiental y promover la economía circular.
Estudios recientes han optimizado parámetros del proceso de extracción de moléculas bioactivas utilizando técnicas estadísticas. Por ejemplo, Wang et al. (2023) mejoraron la extracción de colágeno con papaína de la piel de corvina amarilla, mientras que Vate et al. (2022) utilizaron ultrasonidos y homogeneización mecánica para extraer colágeno de estrellas de mar. Tsegay et al. (2024) aplicaron estrategias estadísticas en la extracción de colágeno de subproductos marinos. Destacando así el potencial de obtener colágeno de alta calidad a partir de subproductos animales y la importancia de optimizar procesos de extracción sostenibles, mejorando la eficiencia y calidad del colágeno obtenido.
Lee et al. (2022) subraya la importancia de optimizar el proceso de extracción de colágeno para mejorar su calidad, cantidad, suministro y costo. Ajustar parámetros como la relación enzima/sustrato, el pH, el tiempo, la temperatura y la potencia de los instrumentos permite obtener mejores rendimientos y reducir costos. Blanco et al. (2019) añade que una optimización adecuada también promueve la sostenibilidad al maximizar la utilización de residuos animales y minimizar el impacto ambiental. Este enfoque ayuda a mejorar la eficiencia y calidad del colágeno, junto con prácticas sostenibles, es esencial para aprovechar recursos infrautilizados y reducir el impacto ambiental.
El colágeno es crucial en aplicaciones biomédicas y tecnológicas debido a su biocompatibilidad y capacidad regenerativa (Fan et al., 2023). La investigación de Cutajar et al. (2022) muestra cómo convertir residuos de atún rojo en colágeno y aceites útiles, mientras que Veiga et al. (2021) destaca el uso de biotintas basadas en colágeno en impresión 3D para estructuras biocompatibles, de la misma manera, Desanlis et al. (2021) obtuvo una biotinta implantable para tratar quemaduras profundas. Estas investiga-ciones evidencian el potencial del colágeno para mejorar la sostenibilidad y la innovación en la medicina regenerativa, aportando a mi estudio sobre la optimización de la extracción de colágeno a partir de residuos animales y su uso en la industria alimentaria.
Huang et al. (2024) enfatizan la función estructural del colágeno en la piel, huesos, cartílagos y tendones, y su papel en la cicatrización y regeneración tisular. Este enfoque complementa con los hallazgos de Li et al. (2023), sobre la preparación de colágeno soluble de la vejiga natatoria de la anguila marina y su eficacia en la cicatrización de heridas. Además, Zhang et al. (2020) trabajaron con biomateriales de colágeno para la regeneración del tejido oral y craneofacial. Asimismo, Marinkovic et al. (2021), optimizó la producción de matriz extracelular a partir de fibroblastos de células madre para fabricar andamios que mejoran la cicatrización de heridas. Estos estudios proporcionan una visión integral de la extracción y aplicación del colágeno, destacando su potencial en la medicina regenerativa y en la mejora de tratamientos para la cicatrización de heridas, así como la importancia de explorar fuentes alternativas y métodos de optimización para maximizar su eficacia y sostenibilidad.
Según Nguyen et al. (2020), para la extracción de colágeno, los parámetros clave son la relación enzima/sustrato, el pH, el tiempo de extracción, la temperatura y la potencia de los instrumentos. Por ello, estos deben ajustarse para maximizar la eficiencia y calidad del colágeno, evitando su desnaturalización. Además, Yu et al. (2018) afirman que la combinación adecuada de parámetros, optimizada mediante diseños experimentales como DOE y RSM, permite una extracción precisa de colágeno, asegurando alta pureza y funcionalidad. Estos enfoques son fundamentales para la optimización de procesos en la industria alimentaria, promoviendo un enfoque sostenible y eficiente en la producción de colágeno a partir de residuos animales.
En un marco de economía circular es importante aprovechar estos residuos para extraer colágeno de alta calidad y funcionalidad como una medida clave para reducir el impacto ambiental. Por lo tanto, el objetivo principal del artículo es analizar la eficacia y viabilidad de diferentes fuentes de materias primas en la extracción de colágeno, así como analizar crítica-mente investigaciones anteriores para identificar las condiciones óptimas de extracción. Además, ofrecer recomendaciones para promover prácticas sosteni-bles, con el fin de mejorar la eficiencia en la extracción de colágeno.
- Metodología
Se realizó un análisis exhaustivo de la literatura sobre extracción, hidrólisis y optimización del colágeno usando Scopus y las palabras clave correspondientes. Se revisaron 30 documentos publicados entre 2018 y 2024. Se utilizaron herramientas bibliométricas como VosViewer (versión 1.6.20) y Bibliometrix (Biblioshiny, versión 4.1.0) para analizar palabras clave, autores y áreas temáticas (Figura 1).
- Resultados y discusión
El mapa de co-citación generado con VosViewer identificó 130 autores significativos con al menos 10 citaciones (Figura 2), destacando la importancia de las conexiones entre ellos mediante el método de Association Strength. Los nudos en rojo, verde y azul indican comunidades que trabajan en subcampos específicos, con los autores más influyentes, como Alemu et al. (2023), situados en el centro del mapa subrayando su papel en guiar futuras investigaciones hacia la optimización de procesos sostenibles. El análisis de la Figura 2 muestra una variabilidad en la actividad investigadora entre 2018 y 2024, con una mayor producción en los primeros años y una disminución entre 2022 y 2024, lo que plantea el desafío de mantener el interés y la financiación en este campo. Según Hamid et al. (2019), es crucial desarrollar estrategias que promuevan la investiga-ción continua y aseguren la colaboración entre líderes del pensamiento para sostener el avance y la innovación en la extracción sostenible de colágeno.
Figura 1. Metodología del análisis bibliométrico.
Para el análisis de co-ocurrencia con VOSviewer se examinó las palabras clave en los documentos, aplicando un umbral mínimo de ocurrencia de 2, lo que permitió identificar las 21 palabras clave más relevantes. Estas se localizaron en el contexto de "colágeno" y "extracción" mediante la búsqueda en los títulos en Scopus. Además, se utilizó el método de "Association Strength" para normalizar las relaciones entre las palabras clave.
La Figura 3 muestra los vínculos entre los documentos a través de estas palabras clave, destacándose "colágeno", "optimización" y "superficie de respuesta". Valério et al. (2023) sugieren que estos vínculos indican temas comunes y relaciones significativas entre los estudios analizados, proporcionando una visión clara de las tendencias de investigación y áreas de enfoque en este campo. Este análisis de co-ocurrencia permite entender la interrelación de palabras clave relevantes, destacando la importancia de desarrollar técnicas innovadoras que sean efectivas y sostenibles desde el punto de vista ambiental y económico (Caruso et al., 2020). Esto permite explorar nuevas aplicaciones del colágeno extraído, contribuyendo así a una economía circular más sólida.
El análisis bibliométrico muestra una intensa actividad investigativa en la obtención y uso del colágeno, lo cual se evidencia en la relevancia de términos clave como "colágeno" y "extracción". Según Anandito et al. (2024) el análisis bibliométrico revela una intensa actividad investigativa en la obtención y uso del colágeno, destacando la necesidad de optimizar los procesos de extracción para mejorar su calidad y funcionalidad. Es crucial desarrollar métodos de extracción sostenibles y eficientes que minimicen el impacto ambiental, al tiempo que se abordan las dificultades derivadas de la variabilidad en las fuentes de materias primas (Amirtham et al., 2024).
Además, Araújo et al. (2018) señala la estandarización de metodologías es fundamental para facilitar comparaciones significativas entre estudios y explorar nuevas aplicaciones del colágeno más allá de los contextos médicos y cosméticos, en áreas como la ingeniería de tejidos y la biotecnología. Los aportes de estos autores sugieren que una investigación futura debe enfocarse en optimizar y estandarizar los procesos de extracción de colágeno para mejorar su calidad y sostenibilidad, abordar la variabilidad en las materias primas, y explorar nuevas aplicaciones en campos como la ingeniería de tejidos y la biotecnología, facilitando así avances significativos en estos sectores.