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John Rojas, PhD

Facultad de Ciencias Alimentarias y

Farmacéuticas; Agraria e Instituto de Química

Montevideo, Octubre, 10 2019

Evaluación comparativa de hidrolizados

de exoesqueletos de camarón por

sonólisis con potencial poder fertilizante de leguminosas

Antecedentes

✓3.8 millones de toneladas de camarón/año

✓1.9 toneladas de desechos

✓400 millones de personas en los trópicos los usan de sustento

✓12 millones de toneladas de frijol

✓Fertilizantes sintéticos

✓Fertilizantes orgánicos

Tecnologías emergentes

Sonólisis

(20-100 kHz)

347 kJ/mol C-C

Microondas

(300 GHz-300MHz)

Objetivos

✓ Identificar el efecto de hidrólisisultrasónica en el contenido nutricional ymicrobiano

✓ Verificar el desarrollo de leguminosastratados con estos hidrolizados dedesechos de camarón

6✓ Invernadero: 15-23°C y 65-85% a 2550 m

Metodología

✓2,5g desecho en 25 mL de NaOH 5%, sonólisispor 4 (15), 10 (18) y 20 (25) min a 20 kHz

✓Suelo: lima:cascarilla arroz (3:2)

✓Irrigación: 2kg y 250-350 mL/día

✓Fertilización: 0, 4 y 8 semanas 4g/kg

✓pH, humedad, contenido elemental, densidad,conductividad, intercambio iónico, potencial ze higroscopicidad, contenido microbiano.

Higroscopicidad

✓

✓

✓

✓

✓

•

Higroscopicidad

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Wa

ter

up

tak

e (

gw

ate

r/g

ma

teri

al)

Water activity

F0 F15 F18 F25 SS

Adsorción de agua

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Wa

ter

up

tak

e (

gw

ate

r/g

ma

teri

al)

Water activity

F0_m F15_m F18_m F25_m

CS_m SS_m COF_m CSF_m

F0_E F15_E F18_E F25_E

CS_E SS_E COF_E CSF_E

Absorción de agua

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Wa

ter

up

tak

e (

gw

ate

r/g

ma

teri

al)

Water activity

F0 F15 F18 F25 CS SS COF CSF

Element

o

FO F15 F18 F25 SS CS COF CSF Valor p

C 43±3.3 46.6±2.3 *35.9±5.7 36.3±10.8 *33.1±1.1 *53.5±4.5 41.0±10.3 39.0±3.63 0.02

O 33.3±2.1 29.4±2.7 32.9±2.3 34.1±3.7 42.5±0.4 46±5.2 39±6 37.0±2.4 0.08

N 15.9±5 17.9±2.6 20.8±6.6 19.8±4.2 *0±0 *0±0 *0±0 15.9±4.9 0.00

Ca *5.8±2.7 3.3±1.2 *7.5±1.2 *6.4±2.1 0.2±0.1 0±0 0.9±0.2 0.14±0.14 0.00

P *1.5±1.4 0.9±0.7 *2.6±0.5 *3.0±1.2 0±0 0±0 0±0 1.2±1.2 0.00

Si 0.2±0.1 0.2±0.2 0.1±0.1 0.03±0.0 *18.1±1.6 0±0 *11.4± 3 0.9±0.4 0.00

Fe 1.5±1.0 1.6±1.4 0.3±0.2 0±0 1.2±0.8 0±0 1.8±1.8 5.4±5.4 0.09

Al 0.1±0.1 0.1±0.1 0.2±0.1 0.1±0.1 *4.1±0.7 0.5±0.5 *2.7±0.5 0.0±0.0 0.00

Mg 0.4±0.1 *0.03±0.0 0.1±0.1 *0±0 0.2±0.1 *0±0 *0.6±0.4 0.4±0.3 0.00

Cl 0.2±0.1 0.1±0.1 0.07±0.0 0.03±0.0 0±0 0±0 0.3±0.1 0.03±0.03 0.28

Na 0.2±0.1 0.02±0.02 0.2±0.1 0.2±0.1 0.1±0.1 0±0 *0.8±0.2 *0.47±0.1 0.00

K 0±0 0±0 0±0 0±0 0±0 0±0 *1.1±0.2 0±0 0.00

Ti 0±0 0±0 0±0 0±0 0.5±0.5 0±0 *0.4±0.4 0±0 0.00

Mn 0±0 0±0 0±0 0±0 0±0 0±0 0.03±0.0 0±0 0.03

C/N 2.7 2.6 1.7 1.8 33.1 53.5 41 2.5 NA

Análisis elemental

Curvas de crecimiento

Muestra Phaseolus vulgaris Pisum sativum

Long.

Vaina(cm)

Masa vaina

(g)

Masa semilla

(g)

Nro. vainas Long.

Vaina (cm)

Masa

vaina (g)

Masa

semilla (g)

Nro.

vainas

F0 10±1.2 *4.56±2.0 1.83±0.3* 2±0.3 *5.5±1.1 1.23±0.8 0.7±0.1 *3±1

F15 6.6±1.4 3.26±1.4 0.69±0.2 1.8±0.8 *5.1±0.6 0.73±0.2 0.53±0.1 1.25±0.8

F18 7.3±1.5 1.21±0.2 0.59±0.1 1±0.5 6.6±0.8 0.84±0.1 *0.35±0.1 *1±0

F25 7.8±1.4 2.18±1.1 0.8±0.2 1±0.0 7.0±1.1 1.3±0.4 1.08±0.3 2±1

SS *4.9±1.3 *0.62±0.2 *0.35±0.1 1±0.0 6.5±1.2 *3.9±0.9 1.43±0.1 *1±0

CS *4.3± 1.3 *0.26±0.1 *0.1± 0.0 2± 0.1 *5± 0.5 1.1± 0.5 *0.43 ±0.1 2 ±0.1

COF 7.7±1.1 2.13±0.8 0.73±0.1 *3±1.0 6.0±0.8 0.74±0.1 *0.46±0.1 *2±1

CSF 10.1±0.1 *4.7±0.1 *1.2±0.1 1.1±0.2 *5.5±0.6 1.5±0.6 0.6±0.2 2±0.5

Valor p 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02

Calidad de las vainas

bacteria Mesoerobica (cfu x104/g). Conteo basal 5x104/g

Tiempo

(mes)

F0 F15 F18 F25 SS CS CF1 CF2

PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS

1 100 40 6.5 7 2.4 5 210 180 102 36 1 0.2 580 370 12 32

2 103 26 303 210 19 12 73 65 130 102 3 0.1 785 64 17 33

3 56 4.9 6.9 5 2.6 2 100 45 33 30 2 0.1 54 23 19 28

Hongos (cfu x103/g) Conteo basal : 100/g

Tiempo

(mes)

F0 F15 F18 F25 SS CS CF1 CF2

PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS

1 0.1 2 1.5 3 0.5 0.5 7 4 10 23 0.25 0.5 7.8 6 18 48

2 1 6 126 120 0.5 0.5 0.5 0.5 14.5 15 1 0.5 2.5 4 27 37

3 10 12 25.1 100 0.001 1 0.5 1 23.6 28 1 0.5 1 3 18 47

Bacteria/hongo

Tiempo

(mes)

F0 F15 F18 F25 SS CS CF1 CF2

PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS PV PS

1 1x104 200 43 23 4.8x104

1x105 300 450 102 16 40 4 744 617 7 7

2 1030 43 24 18 3.8x105

24x105 1.5x106 1.3x106 90 68 30 2 3.1x103 160 6 9

3 56 4 3 1 2.6x104

20 2x106 450 14 11 20 2 540 77 11 6

Análisis microbiológico

Variabilidad general (PCA)

Estudios de estabilidad

0

10

20

30

40

50

60

01

23

Co

nte

nt

(%)

Time (Months)

Proteinas at 40°C

CF1_Inorganic Fertilizer

Pellets MCCI: Optimized Exoskeletons

Pellets MCCI: Pure exoskeletons

Pellets MCCI

CF0_Organic Fertilizer

Pure Exoskeletons

Estudios de estabilidad

0

2

4

6

8

10

12

01

23

Co

nte

nt

(%)

Time (Months)

Glucosa at 40°C

Pellets MCCI: Optimized ExoskeletonsPellets MCCI: Pure exoskeletonsPure Exoskeletons

Pellets MCCI

CF0_Organic Fertilizer

Liberación

0

10

20

30

40

50

C O N Si Al Fe Ca

Ele

me

nt

Co

nte

nt

(%)

Analyzed element

Microesferas biofertilizantes en arveja

0

1

2

3

0

10

20

30

40

50

C O N Ca Si P Al Ti

Ele

me

nt

Co

nte

nt

(%)

Analyzed element

Microesferas biofertilizantes en frijol

0

1

2

3

Conclusiones

✓La calidad del grano fue mayor para elmaterial crudo y PV

✓Comercial produjo el major crecimiento

La calidad del granulo desmejoró con lapeletización

✓La ausencia de N, Ca y P en los sustratosdesmejoró el crecimiento y actividadmicrobiana

✓Población microbiana creció al comienzoy luego declinó

Referencias

✓ Takahashi, K. 1981. Physiological disorders in AU20 Chinese cabbage, p.225–233. In: N.S. Talekarand T.D. Griggs (eds.). Chinese cabbage. AVRDC,Shan hua, Taiwan.

✓ Tucker, L.C. 2015. Comparison of two different organic fertilizer sources forflue-cured tobacco. Virginia Polytechnic Institute and State University. AU21

✓ Valdez-Perez, M.A., F. Fernandez-Luqueno, and O. Franco-Hernandez. 2011.Cultivation of beans (Phaseolus vulgaris) in limed or unlimedwastewater,sludge, vermicompost or inorganic amended soil. Scientia Hort. 128:380–387.

✓ Woodruff,W.F. and A. Revil. 2011. CEC-normalized clay–water sorptionisotherm. Water Resour. Res. 47:1–15.

✓ Yang, R., Y.Z. Su, T. Wang, and Q. Yang. 2016. Effect of chemical andorganic fertilization on soil carbon and nitrogen accumulation in a newlycultivated farmland. J. Integr. Agr. 15:658–666.

✓ Young, J.H. and G.L. Nelson. 1967. Research of hysteresis between sorptionand desorption isotherms of wheat. Trans. ASAE 756–761

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Muchas gracias

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Preguntas XXII ECLACS?

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