VALORACIÓN Y CRECIMIENTO DE HONGOS...
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VALORACIÓN Y CRECIMIENTO DE HONGOS COMESTIBLES NUTRACÉUTICOS Y NUTRICÉUTICOS EN SUSTRATOS AGROINDUSTRIALES DEL VALLE DEL CAUCA JULIO CÉSAR WILCHES RODRÍGUEZ UNIVERSIDAD DE MANIZALES MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO- CIMAD MANIZALES 2014
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VALORACIÓN Y CRECIMIENTO DE HONGOS COMESTIBLES
NUTRACÉUTICOS Y NUTRICÉUTICOS EN SUSTRATOS
AGROINDUSTRIALES DEL VALLE DEL CAUCA
JULIO CÉSAR WILCHES RODRÍGUEZ
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO-
CIMAD
MANIZALES
2014
VALORACIÓN Y CRECIMIENTO DE HONGOS COMESTIBLES
NUTRACÉUTICOS Y NUTRICÉUTICOS EN SUSTRATOS
AGROINDUSTRIALES DEL VALLE DEL CAUCA
JULIO CÉSAR WILCHES RODRÍGUEZ
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE MAGISTER EN
DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
ASESOR: JULIO CÉSAR MONTOYA VILLEGAS
MSC. BIOQUÍMICA, PHD EN CIENCIAS BIOMÉDICAS
UNIVERSIDAD DE MANIZALES
MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
CENTRO DE INVESTIGACIONES EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO-
CIMAD
MANIZALES
2014
Dedico este trabajo a:
Dios por ser la luz de esperanza que me guía en mi vida
A mi esposa por su tolerancia, paciencia y apoyo
A mis hijas por su amor y comprensión.
AGRADECIMIENTOS
Le agradezco a Dios por darme la fuerza y la luz de esperanza en los momentos
difíciles de este proceso de formación y adquisición de nuevos conocimientos. A mi
familia por los momentos que pasaron sin mi compañía y comprender que este logro
es de todos.
De igual manera, reconozco de todo corazón el apoyo incondicional de Julio César
Molina Bastidas coordinador de la línea de investigación y jefe del Departamento de
Ciencias Ambientales de la Universidad Autónoma de Occidente, su tiempo y
conocimientos. A mi asesor el Dr. Julio César Montoya Villegas por sus consejos,
sugerencias, planificación y gestión. Agradezco también, a los estudiantes del
semillero que aportaron con sus investigaciones.
A la Dr. en estadística Marisol gordillo Suarez por su tiempo, consejos y orientación
en el diseño experimental.
Al Dr. José Joaquín Vivas por su tiempo y consejos y recordarme lo valioso de mi
esfuerzo-
Agradezco a la Universidad de Manizales por la formación académica que me
permitió optar a este título.
GLOSARIO
Alcalino.- Nombre dado a los productos básicos.
Análisis térmico.- un conjunto de técnicas analíticas que estudian el comportamiento
térmico de los materiales.
Antibiótico.- literalmente destructor de la vida. Término que comprende todas las
sustancias antimicrobianas independientemente de su origen, ya sean derivadas de
microorganismos (bacterias, hongos) de productos químicos sintéticos o de
ingeniería genética.
Anticuerpo.- sustancia defensora (proteína) sintetizada por el sistema inmunológico
como respuesta a la presencia de una proteína extraña (antígeno) que el anticuerpo
neutraliza.
Basidiocarpo.- Cuerpo fructífero del hongo con basidios.
Basidiomicetos.-se aplica al hongo que se reproduce por basidios.
Bioconversión.-uso de organismos vivos a menudo microorganismos para llevar a
cabo una reacción química que es más costoso o no viable químicamente.
Biodegradable.- Sustancia que puede descomponerse a través de procesos
biológicos realizados por acción de la digestión efectuada por microorganismos
aerobios y anaerobios. La biodegrabilidad de los materiales depende de su
estructura física y química.
Biotecnología.- toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y
organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o
procesos en usos específicos.
Cepa.- en microbiología, conjunto de virus, bacterias u hongos que tienen el mismo
patrimonio genético.
Cultivo.-actividad dedicada a cultivar hongos en un medio controlado, para producir
alimentos, medicinas y otros productos.
Enzima.- catalizador biológico, normalmente una proteína, que mediatiza y
promueve un proceso químico sin ser ella misma alterada o destruida. Son
catalizadores extremadamente eficientes y muy específicamente vinculados a
reacciones particulares.
Especie.- Término taxonómico natural para indicar la posición comprendida entre el
género y la variedad. Tiene características propias o específicas.
Espora.- Unidad de germinación de los hongos, semejante en la función de las
semillas en las plantas superiores.
Estípite.- Es la parte del hongo que sostiene el sombrero o píleo.
Familia.- Posición artificial para indicar su situación entre el orden y el género.
Término taxonómico que agrupa a todos aquellos géneros que contengan
características comunes entre ellos.
Género.- Unidad de la clasificación sistemática. Compuesto por especies. Término
taxonómico artificial para indicar la posición taxonómica entre la familia y la especie
Hifa.- Filamento microscópico que constituye el la carne de los hongos.
Humus.- Mantillo compuesto por restos vegetales, y en menor cantidad de animales,
que se origina en virtud de procesos biológicos naturales de descomposición.
Lámina.- Elemento fértil situado desde el margen del sombrero hasta el pie en el
himenio.
Micelio.- Es la parte vegetativa del hongo, que sostiene los carpóforos cuando llega
el momento de su madurez. Este micelio suele pasar desapercibido, ya que está
constituido por filamentos muy finos dispersos entre la tierra o en el soporte del
hongo.
Microorganismo.- organismos microscópicos pertenecientes por regla general a
virus, bacterias, algas, hongos o protozoos.
Nutricéuticos.- productos que poseen atributos tanto medicinales como
nutricionales.
Organismo.- entidad biológica capaz de reproducirse o de transferir material
genético, incluyéndose dentro de este concepto a las entidades microbiológicas,
sean o no celulares. Casi todo organismo está formado por células, que pueden
agruparse en órganos, y éstos a su vez en sistemas, cada uno de los cuales realizan
funciones específicas.
Píleo.- Sombrero.
Saprófito.- Que habita sobre madera o restos vegetales muertos, alimentándose de
éstos y transformándolos en podredumbre de materia orgánica.
Subgénero.- Posición taxonómica artificial entre género y especie.
CONTENIDO
RESUMEN 17
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21
2. JUSTIFICACIÓN 25
3. MARCO TEÓRICO 28
3.1. ANTECEDENTE DE LOS HONGOS COMESTIBLES 28
3.2. ARROZ 62
3.3. ALGODÓN-GOSSYPIUM 68
3.4. CEDRO - ASERRÍN 70
3.5. TERMOGRAVIMETRÍA (TG) 71
3.5.1. Definición 71
3.5.2. Presentación de resultados 73
3.6. TERMOGRAVIMETRÍA EN TÉCNICAS SIMULTÁNEAS 74
3.6.1. Termogravimetría-Espectrometría de masas TG-MS. 75
4. OBJETIVO GENERAL 76
4.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 76
5. METODOLOGÍA 77
5.1. PREPARACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO 78
5.1.1. Método De Preparación Del Pda (Papa Dextrosa Agar) 78
5.1.2. Extracto Malta Agar, EMA 80
5.1.3. Esterilización en Autoclave 81
5.2. METODOLOGÍA DE INOCULACIÓN EN EL MEDIO DE CULTIVO 82
5.2.1. Método de Inoculación In Vitro 82
5.3. PRODUCCIÓN DEL INÓCULO 83
5.4. CULTIVO DE LENTINULA EDODES SHIITAKE Y PLEUROTUS SPP. EN
BOLSAS 87
5.4.1. Preparación De Los Sustratos Y Condiciones De Fructificación 88
5.4.2. Extracción de Extractos 90
5.4.3. Obtención del extracto 91
5.5. ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO 93
5.6. DISEÑO DEL EXPERIMENTO 94
5.6.1. Procedimiento Experimental 94
5.6.2. Métodos Estadísticos Para El Análisis 96
5.6.3. Análisis De Varianza Para El Experimento Factorial 99
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS 100
6.1. VARIABLE EFICIENCIA BIOLÓGICA (EB) 102
6.2. VARIABLE LONGITUD 108
6.3. RESULTADOS VARIABLE DIÁMETRO 110
6.4. ANÁLISIS RENDIMIENTO PROMEDIO DEL HONGO PLEUROTUS
PULMONARIUS, OSTREATUS Y LENTINULA EDODES 114
6.5. RESULTADOS EN EL CULTIVO DE PLEUROTUS SPP. Y LENTINULA
EDODES 118
6.6. OBTENCIÓN DE FRACCIONES 122
6.6.1. Análisis Termogravimétrico 123
7. CONCLUSIONES 136
8. RECOMENDACIONES 141
REFERENCIAS 142
ANEXOS 153
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Estructura de la unidad básica del lentinano 45
Figura 2. Estructura de las estatinas de origen fúngico 47
Figura 3. Estructura de la pleuromutilina 48
Figura 4. Estructura del ergosterol 49
Figura 5. Estructuras de los ácidos oleico y linoleico 49
Figura 6. Producción de Hongos Comestibles, Funcionales y Medicinales en
Latinoamérica 77,150 toneladas 50
Figura 7. Hongos con potencial anticancerígeno, principalmente macromicetos de
la subdivisión basidiomycota (4). 51
Figura 8. Preparación del Medio de cultivo Papa Dextrosa Agar 79
Figura 9. Medio de cultivo depositado en cajas de Petri 80
Figura 10. Material esterilizado 82
Figura 11. Micelios crecidos sobre medios de cultivo en cajas de Petri, tubo
inclinado y botellas 84
Figura 12. La elaboración del inóculo 85
Figura 13. Sellado, esterilización, inoculación e incubación de las bolsas plásticas
y frasco de vidrio 86
Figura 14. Poder de la prueba 96
Figura 15. % Eficiencia Biológica 103
Figura 16. Longitud de los hongos 108
Figura 17. Diámetro del píleo 111
Figura 18. El efecto interacción entre los tipos de hongos y los sustratos 113
Figura 114
Figura 20. Rendimiento promedio de hongo Pleurotus pulmonarius, ostreatus y
Lentinula edodes 116
Figura 21. Precocidad (en días) del hongo Pleurotus pulmonarius, Pleurotus
ostreatus y el Lentinula edodes en las formulaciones 117
Figura 22. TGA Termogramas 127
Figura 23. TGA y MS Termogramas 128
Figura 24. TGA Termogramas 131
Figura 25. TGA y MS Termogramas 132
Figura 26. Shitake TGA-MS001 134
Figura 27. Shitake.001 135
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Producción de hongos y trufas por continente 1990 – 2011 (Toneladas) 31
Tabla 2. Características macroscópicas del Lentinula edodes 39
Tabla 3. Composición Proximal de las tres especies de hongos comestibles más
consumidos en la región. Todos los datos son presentados como porcentajes de
peso seco, excepto la humedad (porcentajes de peso fresco) y el valor de energía
(Kcal por 100 g de pes 41
Tabla 4. Composición de aminoácidos de las tres especies de hongos comestibles
más consumidos de la región. * mg/100 g FW. 42
Tabla 5. Contenido de ácidos grasos de tres hongos 42
Tabla 6. Diferencias entre nutracéuticos/alimentos funcionales y
nutricéuticos/suplemento dietético y farmacéuticos 43
Tabla 7. Medio de cultivo Papa Dextrosa Agar 79
Tabla 8. Medio de cultivo Agar Extracto Malta. AEM 81
Tabla 9. Factores, niveles, tratamientos 95
Tabla 10. Rendimientos en el cultivo de P. pulmonarias, P. ostreatus y Lentinula
edodes. 104
Tabla 11. Análisis de varianza de la eficiencia biológica (%) 106
Tabla 12. Prueba post anova de Tukey ( = 0,05). Eficiencia biológica 107
Tabla 13. Efectos principales 107
Tabla 14. Muestra la mediana, rango intercuartílico, y un intervalo de confianza de
la muestra para la mediana 110
Tabla 15. Análisis de varianza del diámetro 112
Tabla 16. Resultados en el cultivo de Pleurotus spp. y Lentinula edodes 119
Tabla 17. Degradación presente en el Pleurotus pulmonarius 125
Tabla 18. Descripción del programa de calentamiento del Pleurotus pulmonarius
126
Tabla 19. Descripción del programa de calentamiento del Pleurotus ostreatus 129
Tabla 20. Degradación presente en el Pleurotus ostreatus 130
LISTA DE ANEXOS
Anexo A. VALIDACIÓN DE SUPUESTOS 153
Anexo B 156
Anexo C. Datos (Certificados de Análisis de los Sustratos) 157
17
RESUMEN
Los hongos superiores se conocen como potentes agentes biológicos
trasformadores de residuos de la agroindustria, en productos útiles para la
humanidad mediante un proceso de Bioconversión de sustancias de difícil
degradación como la lignina, la celulosa y hemicelulosa, aprovechando estas
sustancias orgánicas y otros minerales como medio de reproducción para generar
alimentos de alto poder nutricional por su alto porcentaje de proteínas, aminoácidos,
vitaminas, carbohidratos, ácidos grasos insaturados (principalmente Linoléico),
vitaminas (Niacina, C, B1, B2 y B7) y minerales (potasio, fósforo, sodio y calcio). y
productos naturales de aplicaciones terapéuticas. La investigación se realizó en el
Valle del Cauca en la ciudad de Santiago de Cali, en el laboratorio de
micropropagación de la Universidad Autónoma de Occidente con las cepas donadas
por CENICAFE de Pleurotus pulmonarius, Pleurotus ostreatus y Lentinula edodes.
Para estas tres especies de hongos, se utilizó sorgo hidratado en agua 18 horas
entre 60-65% de humedad, empacado en bolsas de polipropileno de alta densidad
de con 200 g, esterilizado a 15 psi (121°C) por 60 minutos utilizando una autoclave.
Cada bolsa se inoculó con 6 trozos de medio de cultivo PDA colonizado con el hongo
e incubados por un período de 2 semanas para los Pleurotus spp. y tres semanas
para el Lentinula edodes. Se utilizaron sustratos de la región en tres formulaciones
con 15 réplicas por cada tratamiento: la primera formulación contenía hoja de
guadua 50%/cáscara de frijol 50%; la segunda tamo de arroz 50%/bagazo de caña
45%/aserrín 5% y la tercera bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%. Los
sustratos se esterilizaron en una autoclave a 15 psi (121°C) por 60 minutos dos días
y se inocularon al otro día con semilla del hongo al 5%. Se incubaron en completa
oscuridad entre 3 y 4 semanas los Pleurotus spp. y entre 90 días el Lentinula
edodes. Los resultados obtenidos muestran un potencial en la formulación 3 con la
mezcla de bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% en Pleurotus pulmonarius se
18
obtuvo una eficiencia biológica, EB del 79,7%. El Lentinula edodes con la
formulación Le1 de bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, produjo una EB de
52,1%. Además, La rapidez de producción de los cuerpos fructíferos en el menor
tiempo se presentó en la formulación 3 y la formulación 1.
Con las fructificaciones de los Pleurotus spp. y el Lentinula edodes, se realizaron
los análisis termogravimétricos en un TGA Q500 con rango de temperatura de 25
°C <T <550 ˚C a una velocidad de calentamiento de 10 °C/min. Mostrando los
resultados termogravimetricos curvas de TGA con tres degradaciones en diferentes
rangos de temperatura; atribuidas a la desorción de agua o pérdida de humedad
superficial, perdida de agua en los enlaces intermoleculares y a procesos de
descomposición de material.
Palabras Claves: Basidiomicetos, Hongos, Nutracéuticos, Cultivo, Bioconversión,
Análisis temo gravimétrico
19
ABSTRACT
The higher fungi are known as powerful biological agents transformers agro waste
into useful products for humanity through a process of bioconversion of substances
difficult to degrade as lignin, cellulose and hemicellulose, taking advantage of these
organic substances and other minerals as a means reproduction to produce food of
high nutritional power for its high percentage of protein, amino acids, vitamins,
carbohydrates, unsaturated fatty acids (mainly linoleic), vitamins (niacin, C, B1, B2
and B7) and minerals (potassium, phosphorus, sodium and calcium). and natural
products for therapeutic applications. The research was conducted in the Valle del
Cauca in the city of Santiago de Cali, micropropagation laboratory at the
Autonomous University of the West with the strains donated by CENICAFE
pulmonarius Pleurotus, Shiitake and Pleurotus ostreatus. Sorghum hydrated water
was used 18 hours to three species of fungus, 60-65% humidity, bagging high
density polypropylene 200 g, sterilized at 15 psi (121 ° C) for 60 minutes using a
autoclave. Each bag was inoculated with 6 bits of PDA culture medium colonized
with the fungus and incubated for a period of 2 weeks for the Pleurotus spp. and
three weeks for Lentinula edodes. Substrates were used in the region in three
formulations with 15 replicates per treatment: the first formulation contained 50%
bamboo leaf / shell beans 50%; the second rice chaff 50% / bagasse 45% / 5%
sawdust bagasse third 50% / 50% cotton cake. The substrates were sterilized in an
autoclave at 15 psi (121 ° C) for 60 minutes two days and the following day were
inoculated with the fungus seed 5%. Were incubated in complete darkness between
3 and 4 weeks, Pleurotus spp. between 90 days and Lentinula edodes. The results
show a potential formulation 3 with bagasse mixture 50% / 50% cottonseed cake in
a biological efficiency pulmonarius Pleurotus, EB of 79.7% was obtained. The
Shiitake with Le1 formulation bagasse 50% / 50% cotton cake, produced a 52.1%
EB. In addition, the speed of production of fruiting bodies as quickly appeared in
20
formulation 3 and formulation 1.With fructification of Pleurotus spp. and Shiitake,
thermogravimetric analysis was performed with a TGA Q500 temperature range of
25 ° C <T <550 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. Showing results
Thermogravimetric TGA curves degradations three different temperature ranges;
attributed to desorption of water or surface moisture loss, water loss intermolecular
bonds and decomposition of material.
Keywords: Basidiomycetes, Fungi, Nutraceuticals, Crop, Bioconversion, afraid
Gravimetric Analysis.
21
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El Departamento del Valle del Cauca es una región agroindustrial, cuyo principal
cultivo es la caña de azúcar, la cual genera grandes cantidades de desechos, que
pueden utilizarse para el cultivo de hongos. Se busca que estos residuos y otros
como el aserrín de madera y la cascarilla del arroz, la paja del arroz, cáscara de
frijol, torta de algodón, entre otros, se dispongan de una mejor forma, evitando la
generación de impactos ambientales negativos sobre el ecosistema, como son el
quemado de estos residuos; el vertimiento en las aguas y el suelo generando
contaminación puesto que la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, tardan mucho
tiempo en biodegradarse. (Chang y Miles, 2004).
Las elevadas cifras de producción de arroz acarrean consigo consecuencias
nefastas para el medio ambiente y para quienes viven alrededor: la quema de la
paja produce gases de efecto invernadero y serias afecciones respiratorias.
Los desechos agrícolas tienen gran potencial económico y social si se utilizan en el
cultivo de setas, pues la composición química de los residuos generados en dichas
cultivos hace que estos sean apropiados para ser utilizados en el cultivo de hongos
tropicales (Chang, 1998). Un proceso biológico para el tratamiento de estos
desechos, como el cultivo de basidiomicetos, es una buena opción, pues se tiene la
bioconversión en alimentos y medicinas de gran valor y posteriormente la
biocorrección del sustrato agotado como abono o alimento para animales. (Chang
y Miles, 2004). (Cepero de García et.al. 2012).
22
Los residuos lignocelulósicos incluyen a aquellos subproductos tanto de origen
forestal, agrícola e industrial (Marques, 2010), A diferencia de los subproductos
agrícolas que, como se menciona anteriormente son empleados como alimento
para ganado, los bagazos, aserrines, cortezas y virutas son subutilizados,
generando su acumulación, puesto que la falta de conciencia ambiental, carencia
de recursos económicos y de capacidad tecnológica limita la disposición final de los
mismos (Saval, 2012) por lo que productores optan por la quema intencional y/o
abandono a cielo abierto situación que contribuye al desarrollo y proliferación de
plagas como roedores e insectos lo que implican costos ambientales, económicos
y sociales.
Los residuos abandonados a cielo abierto sin ningún tratamiento previo se
consideran como residuos peligrosos, por la presencia y proliferación de agentes
infecciosos (roedores, insectos, microorganismos patógenos) que provocan daños
a los seres humanos y animales, además de deteriorar la calidad de suelos, agua y
aire (Saval, 2012; Baena, 2005).
El desarrollo de investigaciones en sistemas de producción de hongos tropicales
contribuye a presentar alternativas, desde el punto de vista económico, social,
ambiental y nutricional para la región del Valle del Cauca (Jaramillo &; Rodríguez,
1999), el manejo y aprovechamiento integral de los residuos agroindustriales,
protegiendo el medio ambiente, generaría empleo en una región bastante golpeada
por la situación económica y social; además, daría valor a los residuos sólidos y se
cultivaría un producto de interés en los mercados internacionales, por sus
excelentes cualidades alimenticias y medicinales, sumado a esto que el residuo de
los cultivos tiene aplicación en diferentes áreas como son la alimentación animal, la
23
fertilización orgánica, el acondicionamiento de los suelos y el control biológico de
plagas. (García, 1997). (Chang y Miles, 2004).
La utilización de basidiomicetos en aplicaciones medicinales y nutricionales es una
visión futurista en nuestro país si se orienta a la producción y mercadeo de hongos
muy conocidos en el mundo, como son el Lentinula edodes (shiitake) y Pleurotus
spp. (Chang y Miles, 2004).
Los altos costos de los productos farmacéuticos fabricados por síntesis química,
destinados a combatir enfermedades graves y de difícil tratamiento como el cáncer,
la diabetes, la artritis, las enfermedades cardiovasculares y otras patologías, hace
que estos fármacos y otros tratamientos, no estén al alcance de las clases menos
favorecidas, sumado a esto los efectos colaterales, en ocasiones devastadores,
como los tratamientos del cáncer. (Cáncer en las Américas: perfiles de país 2013).
(Macmillan, 2012). (Macmillan, 2010).
La utilización de productos naturales a partir de hongos comestibles, hongos
medicinales y plantas medicinales, son una práctica milenaria especialmente en
los países orientales.
El estudio de productos naturales derivados de plantas y hongos comestibles-
medicinales ofrece amplias perspectivas para el desarrollo de nuevos agentes
inmunomoduladores, eficaces y seguros. Se debe continuar trabajando en la
identificación de los principios activos y en la dilucidación del mecanismo mediante
el que actúan. (Llauradó et. al., 2011).
24
En la actualidad los residuos tienen gran aplicación en los diferentes sectores
productivos, siendo utilizados como sustrato para la producción de metabólitos de
interés industrial a través de procesos fermentativos, como en la obtención de pasta
de celulosa para la fabricación de papel; como sustratos en la obtención de
bioenergéticos, en la preparación de suplementos alimenticios y el mejoramiento de
suelos mediante el compostaje. (Saval, 2012); (Marques, 2010).
Nieto y Chegwin (2010) al evaluar el efecto del sustrato sobre las propiedades
nutricionales o nutriceúticas de hongos del género Pleurotus, como resultado, se
determinó que efectivamente la composición de los hongos en cuanto al contenido
de proteínas netas, fibra, humedad, cenizas, carbohidratos y grasas totales varía
con el sustrato empleado, lo que incide directamente en las propiedades antes
anotadas, si se tiene en cuenta que dentro de los componentes determinados se
encuentran metabolitos como polisacáridos y esteroles con bioacciones
previamente reportadas. De igual manera, se encontró que estas variaciones son
diferentes dependiendo de la especie.
25
2. JUSTIFICACIÓN
Los residuos obtenidos durante la actividad agrícola ocasionan un impacto
ambiental negativo cuando son arrojados a fuentes naturales de agua o
almacenados en lugares cercanos a la población. Los daños ocasionados
dependerán de las características fisicoquímicas de los materiales; por ejemplo, si
el residuo en cuestión es rico en carbohidratos, se tiene el riesgo de que la microflora
presente inicie unproceso de degradación y en consecuencia ocasione la presencia
de lixiviados, los cuales que se filtrarían a través de las diferentes capas del suelo
hasta llegar a los mantos acuíferos. Por otra parte si los microorganismos presentes
son bacterias anaerobias, se tendría como producto de dicha degradación, la
generación de malos olores (Saval, 2012).
Una forma de realizar la transformación de estos residuos para su aprovechamiento,
es mediante el cultivo de hongos comestibles y medicinales tropicales, debido a la
composición química de estos y de otros en el sector agrícola que se generan en
nuestro país, como los residuos de la producción de la caña de azúcar, el arroz y el
algodón, entre otros.
Las familias con escasos recursos económicos no alcanzan a cubrir sus gastos
básicos, presentándose en algunos lugares desnutrición en la población infantil. El
cultivo de los hongos comestibles se presenta como una excelente alternativa para
la producción de proteína para los programas de seguridad alimentaria. (Salazar, et
al. 2011). (Bisen, Baghel, et al. 2010). Para alcanzar la población necesitada una
estrategia sería la de capacitar a las mujeres cabeza de familia, familias de escasos
recursos y las familias rurales, en el cultivo de los hongos comestibles y en el
26
conocimiento de las propiedades nutritivas de los hongos, además, de su
preparación culinaria para mejorar la dieta alimenticia de sus hijos.
En Colombia no se ha desarrollado significativamente el cultivo de hongos
comestibles y medicinales debido a la escasa difusión de mercadeo y al
desconocimiento de las bondades de los hongos en las áreas medicinal y nutritiva.
El género Pleurotus y el Lentinula edodes son hongos comestibles populares por
sus propiedades organolépticas y medicinales beneficiosas (como antitumoral,
inmunomoduladora, antigenotóxicas, antioxidantes, anti-inflamatoria,
hipocolesterolémico, antihipertensivo, antiplaquetario-agregación, actividades
antidiabéticos, antibióticos y antivirales, su efectividad en el tratamiento de
enfermedades como el cáncer, la artritis, niveles de colesterol altos, enfermedades
cardiovasculares y vías respiratorias) (Chen y Seviour 2007), (Smiderle, Olsen et al.
2008), (Solomon 2013). (Wiater et. al. 2011), (Yang et. al. 2014). (Fernandes, et al.
2011) el crecimiento vigoroso y condiciones de cultivo poco exigente para los
Pleurotus. Además, se cultivan en una amplia variedad de subproductos
agroforestales, pastos y gramas, residuos de la producción de alimentos,
subproductos agroindustriales como; hojas y bagazo de la caña de azúcar, hojas,
mazorcas y tallos de maíz, cascarilla y paja de arroz, cáscaras o vainas de frijol y
arvejas, tallos, cáscaras de semillas y torta de algodón, residuos y hojas de guadua
y, aserrín de maderas duras y blandas, entre otros. Se han utilizado diferentes
técnicas apropiadas para el cultivo de hongos y la producción de la biomasa por vía
de fermentación en estado sólido (micelio, cuerpos fructíferos) y fermentación en
caldo.
Los hongos se valoran como recursos comestibles y/o medicinales. En ellos los
polisacáridos son las sustancias más conocidas y las de mayor potencia que han
27
sido identificadas en muchas especies de hongos con propiedades antitumoral e
inmunomoduladores. (Pan et. al. 2012) (Zapata et al. 2012). Aunque en los últimos
años se han investigado extensamente el proceso de aislamiento, caracterización
estructural y la actividad antitumoral de los polisacáridos de los hongos, la relación
entre la actividad antitumoral y la composición química, así como el alto orden
estructural de sus componentes activos aún no está bien establecido. En la
actualidad muchos laboratorios están desarrollando estudios y está en discusión el
papel de los polisacáridos como agente antitumoral.
Con la investigación se genera información de la valoración y el crecimiento de las
especies Pleurotus ssp. y Lentinula edodes mediante la implementación de la
tecnología del cultivo con insumos y materiales propios del Valle del Cauca. Así
como se determinó la termométrica de los micelios y cuerpos fructíferos de hongos
frescos, con el fin de usar y caracterizar la descomposición y la estabilidad térmica
debida a una pérdida o ganancia de la masa. Además, cuando la muestra
experimenta una transición de fase: fusión, solidificación, cristalización, entre otras.
La producción de hongos tropicales se presenta como una alternativa desde el
punto de vista económico, social y ambiental para el manejo y aprovechamiento de
los residuos agroindustriales, la protección del medio ambiente y la generación de
empleo. Además, darle un valor agregado a los residuos sólidos y obtener un
producto de interés en los mercados internacionales por sus excelentes cualidades
alimenticias y medicinales. (Chan 2009).
28
3. MARCO TEÓRICO
3.1. ANTECEDENTE DE LOS HONGOS COMESTIBLES
Historia y Origen del Cultivo de los Hongos Comestibles
La Historia en el cultivo de Hongos posee registros que se remontan al año 1880 en
Los Estados Unidos de América. En tanto en el año 1912 El Canadá comenzó los
primeros emprendimientos.
Con el transcurso del tiempo y más recientemente en países como México en el año
1933 y la Republica de Colombia en el año 1950. La República Federativa de Brasil
en 1951 y en Chile por los años de 1959.
En el viejo continente de Europa ya en el 1700 existen registros del comienzo de las
primeras plantaciones con fines comerciales. Por su parte países de Asia en el año
1000 marcan ser pioneros en el cultivo, desarrollo, experimentación, trueque y
comercialización de Hongos Setas y sus variedades.
Con la llegada de los primeros inmigrantes Argentina constituye las primeras
plantaciones con anterioridad al año 30, aunque se consolida en la industria de la
producción de Hongos Setas con antecedentes en el año de 1940.
29
La producción de hongos moviliza cientos de millones de dólares y miles de puestos
de trabajo en toda América. En particular América Latina, tiene mucho por hacer y
mucho por delante. Su variedad de climas permite la aclimatación de las múltiples
especies de setas comestibles conocidas.
Los hongos comestibles, poseen el doble del contenido de proteínas que los
vegetales y disponen de los nueve aminoácidos esenciales, contando además con
leucina y lisina (ausente en la mayoría de los cereales). Poseen alta cantidad de
minerales (superando a la carne de muchos pescados) y vitaminas. Completan la
caracterización sus bajas calorías y carbohidratos.
(http://www.visitecalamuchita.com.ar/setasdecalamuchita/historia.htm).
Se menciona que de las 10,000 especies de hongos macroscópicos que
conocemos, 5,000 tienen algún grado de comestibildad. Y de estas 5,000 cerca de
2,000 especies pertenecientes a 31 géneros son consideradas a nivel mundial
excelentes comestibles. De estas 2,000 solo cerca de 100 se cultivan
experimentalmente, 50 de ellas con valor económico, 30 comercialmente cultivadas
y solo 5 o 6 cultivadas a nivel industrial (Shu-Ting, 2002).
Por su parte Boa (2005) menciona que el número de especies saprótrofas cultivadas
está creciendo constantemente y la generación de información y consejos prácticos
son necesarios en cada una de las especies que se planee desarrollar su cultivo.
Este mismo autor menciona que existen catalogadas 2327 especies de hongos
silvestres; 2166 son comestibles y el solo toma en cuenta 1069 utilizadas como
30
alimento y al menos otras 100 también reconocidas como “alimento” pero que aun
hace falta mayor información de éstas.
Se reporta que la cantidad global recolectada de hongos silvestres comestibles es
de varios millones de toneladas con una derrama económica de cerca de los 2 mil
millones de US dólares (Boa, 2005).
Panorama Internacional de los hongos comestibles
En muchos países asiáticos, y del hemisferio norte, el cultivo de hongos comestibles
es una agroindustria de gran desarrollo e importancia económica, donde no solo se
generan divisas considerables, sino que también absorbe una gran cantidad de
mano de obra durante todo el año. Dentro del contexto internacional, el consumo de
hongos comestibles ha crecido vertiginosamente en los últimos años. Según datos
de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura
(FAO), la producción mundial de hongos comestibles en el 2000 alcanzó los 4,2
millones de toneladas, mientras que en el 2011 ésta llegó a casi 7,7 millones, es
decir, ésta aumentó en un 83% (Tabla 1). Asia es el continente que más produce
hongos y trufas, y participa con el 68,9% de la producción mundial, pues en el año
2011 ascendió a 5,3 millones de toneladas. Le siguen en importancia Europa (24%)
y América (6,1%). En el último decenio, el comportamiento más dinámico de la
producción lo tiene Asia, con un crecimiento anual promedio de 6,7%.
31
Tabla 1. Producción de hongos y trufas por continente 1990 – 2011
(Toneladas).
Fuente: Recopilado por el autor a partir de los datos de la Organización de las
Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, FAOStat, TradeStat
(06/2013).
El valor de las ventas de hongos cultivados de especialidad comercialmente en
2012-2013 ascendió a 64,7 millones, un 7 por ciento desde la temporada 2011-
2012. Un cultivador de especialidad se define por tener al menos 200 registros
naturales en troncos de madera en la producción interior de alguna zona de cultivo
comercial, y $ 200 dólares o más en ventas. El precio promedio por libra recibidos
por los productores, a $ 3,51, subió 18 centavos a la temporada anterior. Reportado
el 20 de Agosto, 2013 por el Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas (NASS)
Junta Agropecuaria de Estadística, Departamento de Agricultura de Estados Unidos
(USDA).
Los principales productores mundiales de hongos y trufas son China e Italia, con
participaciones del 65 y 10%, respectivamente. Entre los años 2005 y 2011, la
producción de hongos en Italia creció un 69% promedio anual, mientras que la de
32
China sólo se incrementó un 7%. El resto de la producción está concentrada en
Estados Unidos, Holanda, Polonia, España y Francia, principalmente.
Entre la gran variedad de hongos en el mundo, el más reconocido es el Agaricus
bisporus o Champiñón. Además de éste, otras especies han tenido un desarrollo
favorable, especialmente desde la década de los ochenta. Sobresalen el Pleurotus
ostreatus, conocido como Champiñón ostra u Orellana, y el Lentinula edodes,
conocido como hongo Shiitake. Su promoción comercial se ha basado en resaltar
las propiedades nutricionales y medicinales con las que cuentan estos productos
(Acosta et al., citados en Díaz y Ortiz, 2001).
Panorama Nacional de los hongos comestibles
La producción comercial de hongos comestibles en Colombia se inició alrededor de
1950. Hasta mediados de la década de los 1970, la mayor parte del champiñón
consumido en Colombia era importado.
En los años 90 la producción total de champiñón era de unas 800 Toneladas
anuales. Actualmente la producción de champiñón se sitúa en unas 8.000
Toneladas anuales, si bien es cierto que no existen estadísticas oficiales fiables.
Existen unas 10 empresas dedicadas al cultivo del champiñón , Portobello y Crimini,
de entre ellas las más importantes son las empresas: “Setas Colombianas “y
“Champiñones Potin” que llevan más de 20 años dedicadas al cultivo del champiñón
con altos estándares de calidad.
33
Además existen numerosos pequeños productores dedicados al cultivo de seta
Orellana (Pleurotus) y Shiitake en diferentes zonas del país.
En Cenicafé, el Centro nacional de investigación del café desde hace unos 15 años
ha realizado diversas experiencias exitosas para el uso de los residuos derivados
de la industria del café como materias primas para la elaboración de sustratos para
el cultivo de diversas especies de hongos comestibles, obteniéndose resultados
muy positivos en el cultivo del Shiitake. De este modo se ofrece una alternativa para
solucionar los problemas de contaminación ambiental causados por los desechos
de la pulpa.
En Colombia, los hongos comestibles en sus diversas presentaciones se distribuyen
directamente a través de diversos canales de comercialización. El consumo medio
per capita es tan sólo de unos 110 g, este consumo es todavía muy bajo si lo
comparamos con los consumos registrados en Europa, Asia o EE.UU. por lo que
sería necesario implementar programas integrales de marketing y promoción al
consumo que posicionen a los hongos como un alimento de alto valor proteico y
altamente saludable, que tan buenos resultados han tenido en otros países, para
que la población conozca y consuma los hongos en su dieta diaria.
En Manizales en 1997 se construyó una planta piloto en el Sena y se implementó
un proyecto Zeri (Zero Emissions Research and Iniciatives) en el barrio Galán, un
proyecto social que buscaba tres cosas: un trabajo e ingreso adicional para mujeres
cabeza de familia; que produjera una fuente de proteína en la alimentación para
llevar a sus hijos, y que fuera muy cercano para no dejar solo a los niños. Este
34
proyecto duro nueve años. (Blanca Eugenia Giraldo. LA PATRIA.COM. Manizales.
Octubre 6 de 2013. [email protected]
Actualmente la oferta de las orellanas se encuentra atomizada y en el caso particular
del Huila, existe la Asociación de productores de hongos comestibles
ASOFUNGICOL, la cual ha tratado de organizar el gremio mejorando las
condiciones de oferta del producto.
En el Huila existen 16 plantas que agrupan a 118 productores, es de resaltar que
en el caso particular del Huila, la producción se comercializa de la siguiente manera:
10% de la producción en el municipio de origen, 20% de la producción en la ciudad
de Neiva, Garzón y La Plata y el 70% de la producción en la ciudad de Bogotá
(Datos suministrados por ASOFUNGICOL).
La primera marca Colombiana especializada en Champiñones Setas de Cuivá es la
marca que identifica a la primera categoría de productos elaborados exclusivamente
con base en el delicioso y nutritivo alimento que es el Champiñón.
La planta más moderna está ubicada en los Llanos de Cuivá, entre los municipios
de antioqueños de Santa Rosa de Osos y Yarumal. Setas Colombianas S.A posee
la planta de producción más moderna en el país y una de las más modernas de
Suramérica. Con una capacidad de producción de 6.000 toneladas anuales de
Champiñón fresco atiende con la más alta tecnología y eficiencia los mercados de
Colombia, Suramérica, Norteamérica y Europa.
35
Los hongos frescos tienen como particularidad especial que no han sido expuestos
a ningún proceso de transformación, simplemente son cosechados y empacados ya
sea en canastillas o bandejas. Algunos de nuestros productos son: Champiñón
Blanco (Agaricus bisporus), Portobello (Agaricus bisporus), Crimini (Agaricus
bisporus), Oyster u Orellana (Pleurotus ostreatus), Shiitake (Lentinula edodes).
(http://www.setascolombianas.com/)
Es necesario detenernos en la importancia que también tiene el aseguramiento de
la calidad de los alimentos en Colombia, cuya preocupación se extiende más allá
de sus fronteras. Por ello, el Consejo Nacional de Política Económica y Social,
aprobó el 31 de marzo de 2008, la Política Nacional de Seguridad Alimentaria y
Nutricional (PSAN), donde participaron diversas entidades de nivel nacional,
departamental y municipal con organismos varios, universidades y otros gremios, la
cual refuerza los compromisos ya adquiridos en la Cumbre Mundial sobre la
Alimentación (Junio 2002).
Esta Política está dirigida a toda la población colombiana y en ella se planifican
acciones para contribuir a la disminución de las desigualdades sociales y
económicas, junto a la inseguridad alimentaria y nutricional, es decir, se trata de
asegurar que toda la población disponga y consuma alimentos en cantidad
suficiente, variedad, inocuos y sobre todo, de buena calidad.
Asimismo, conviene también hacer referencia al Plan Nacional de Seguridad
Alimentaria y Nutricional (PNSAN) 2012 -2019, que contiene una serie de objetivos,
estrategias y acciones propuestas por el Estado Colombiano, cuyo fin es asegurar
36
el desarrollo y la protección social de la población colombiana.
(http://www.mushroomsvalue.com/una-colombia-preocupada-por-su-alimentacion/)
Generalidades De Los Hongos:
Clasificación y morfología del género Pleurotus spp.
REINO: Fungi
DIVISIÓN: Eumycota
SUBDIVISIÓN: Basidiomicotina
CLASE: Holobasimycetes
ORDEN: Agaricales
FAMILIA: Tricholomataceae
GÉNERO: Pleurotus
37
ESPECIE: sp
Descripción morfológica del hongo Pleurotus ostreatus
Con frecuencia las personas asocian a los hongos con la forma de paraguas, con
un sombrero circular y un pie céntrico que les sostiene (Gaitán, 2006), sin embargo,
la forma dependerá del género y especie de la que se trate. Especies como
Pleurotus ostreatus, que posee un pie lateral, razón por la cual éstos se desarrollan
en forma de ostra u oreja, de ahí que adopta su nombre, derivado del griego pleura
o pleurón, costado o lado y del latino otus, oreja (Gaitán et al., 2006). Posee píleos
lisos y carnosos que pueden medir de entre 8-13cm de diámetro y en algunos casos
pueden llegar a alcanzar los 15 cm, la tonalidad de su sombrero o píleo puede
adoptar tonos grises con reflejos cafés o azulados, blanco aperlado o pardo, sus
laminillas y esporos son blancas, delgadas y de bordes lisos (Carrillo, 2003)
El Lentinula edodes se conoce con el nombre común de "Shiitake" u hongo japonés,
se cultiva y consume ávidamente en Japón y en otros países asiáticos, no sólo por
su agradable sabor, sino por su acción antitumoral, hipocolesterolémica e inductora
de la síntesis de interferón (antiviral).
38
Taxonomía:
División: Basidiomycota
Subdivisión: Basidiomycotina
Clase: Homobasidiomycetes
Subclase: Agaricomycetidae
Orden: Tricholomatales
Familia: Pleurotaceae
39
Tabla 2. Características macroscópicas del Lentinula edodes
Características macroscópicas
Píleo o sombrero
De 5 a 12 cm.
Posee en ocasiones, un pequeño umbón central
de coloración castaño claro u oscuro con tonos rojizos,
levemente convexo a plano-convexo en la madurez.
Superficie del
sombrero
Se encuentra cubierta por escamas
blanquecinas especialmente a lo largo del margen.
Laminillas Adnatas a libres, blanquecinas, apretadas y de
bordes aserrados.
Esporada Blanca.
Pie central
Corto y usualmente se encuentra cubierto por
pequeñas escamas fibrillosas, posee un anillo efímero
blanquecino a castaño claro.
Contexto o "carne" Firme, sabrosa y presenta la particularidad de
poder secarse y rehidratarse fácilmente.
Se lo puede encontrar en la naturaleza creciendo sobre troncos de madera
muerta fructificando principalmente en otoño o en primavera.
Fuente: Adaptado Wright-Albertó.
Los hongos comestibles son ampliamente consumidos en el mundo por su
excelente sabor, aroma, y textura. Su consumo ha acompañado a la humanidad
posiblemente desde su origen, y las formas primitivas de cultivo de los hongos
comestibles son relativamente recientes, remontándose a los siglos X-XIII. Sin
embargo, es poco conocido su gran potencial como alimento con propiedades
nutricionales, funcionales y medicinales que promueven la salud. Estas propiedades
40
son únicas y diferentes a las aportadas por otros alimentos ampliamente
consumidos, ya que los hongos constituyen un reino de la naturaleza independiente
de las plantas y los animales (Chang & Miles, 2004; Martínez-Carrera et al., 2010).
En base seca, los hongos comestibles son buena fuente de proteínas (21,7-23,9%;
digestibilidad: 80-87%), con un balance adecuado de vitaminas (A, B1, B2, B6, B12,
C, D2, D3, niacina, pro-vitamina D2), minerales (hierro, potasio, fósforo, cobre,
selenio, calcio, magnesio, manganeso, zinc) y fibra dietética (47,3 g/100 g).
Asimismo, tienen un bajo contenido de grasas (3,2%) y carbohidratos digeribles (1-
5%). Ver tablas 1, 2, 3, 4 y 5.
La confirmación científica de propiedades funcionales y medicinales en un gran
número de hongos comestibles, tanto en la fase vegetativa (micelio) como
reproductora (cuerpo fructífero), así como el reciente descubrimiento de sus
mecanismos biológicos de acción en el organismo humano, están promoviendo un
gran impulso al desarrollo de esta cadena agroalimentaria (producción y consumo)
(Martínez-Carrera et al., 2010).
41
Tabla 3. Composición Proximal de las tres especies de hongos comestibles
más consumidos en la región. Todos los datos son presentados como
porcentajes de peso seco, excepto la humedad (porcentajes de peso fresco)
y el valor de energía (Kcal por 100 g de pes
Composición Proximal de las tres especies de hongos comestibles más
consumidos en la región
Componente Agaricus
bisporus
Lentinula
edodes
Pleurotus
ostreatus
Humedad 78,3 90,5 90,0 91,8 73,7 90,8
Proteína cruda 23,9 34,8 13.4 17,5 10,5 30,4
Grasa cruda 1,7 8,0 4,9 8,0 1,6 2,2
Carbohidratos totales 51,3 62,5 67,5 78,0 57,6 81,8
Carbohidratos libres de
N
44,0 53,5 59,5 70,7 48,9 74,3
Fibra dietética total 8,0 10,4 7,3 8,0 7,5 8,7
Ceniza 7,7 12,0 3,7 7,0 6,1 9,8
Valor energético 328 368 387 392 345 367
42
Tabla 4. Composición de aminoácidos de las tres especies de hongos
comestibles más consumidos de la región. * mg/100 g FW.
Amino ácidos esenciales contenido en tres Hongos
Amino ácido
esencial*
Agaricus
bisporus
Lentinula
edodes
Pleurotus
ostreatus
Cistina 23 24 28
Metionina 33 29 35
Treonina 111 98 106
Valina 121 124 112
Isoleucina 91 79 82
Leucina 153 133 139
Lisina 143 122 126
Tirosina 283 265 219
Fenilalanina 107 91 111
Tabla 5. Contenido de ácidos grasos de tres hongos
Contenido de ácidos grasos de tres Hongos
Hongos Ácidos grasos saturados
(%)
Ácidos grasos
insaturados (%)
Agaricus bisporus 19,5 80,5
Pleurotus ostreatus 20,7 79,3
Lentinula edodes 19,9 80,1
43
Tabla 6. Diferencias entre nutracéuticos/alimentos funcionales y
nutricéuticos/suplemento dietético y farmacéuticos
Composición Uso/Actividad Accesibilidad Ejemplo
NUTRA
Alimento en forma
original/Material
alimenticio
enriquecido
Mantenimiento de
dieta
saludable/baja
potencia
Puntos
generales de
ventas
fácilmente
dotados
Los mismos
hongos
/Cultivados
sobre
sustratos
enriquecidos
con selenio
NUTRI
Refinado/extractos
de alimento
parcialmente
definido
Material Inmuno-
enriquecido usado
primordialmente
como un
profiláctico pero
con potencial valor
terapéutico y
mejorar la calidad
de vida
Comparable con
medicamentos
sin recetas
Cápsulas de
extracto de
Ganoderma
Casi invariable a
una preparación
química definida con
propiedades
medicinales
Para tratamiento
de enfermedades
específicas, por
ejemplo, canceres,
apoplejias
Medicamentos
recetados
Krestina,
Lentinano,
esquizofilano
Adaptado de Chang, 2009
44
Hongos como un Tónico
El término hongos nutricéuticos ha sido creado para representar ambos el
nutricional y medicinal características de los productos extraíbles de uno u otro en
el micelio del hongo y/o los cultivos del fluido micelial o del cuerpo fructífero. El
efecto del hongo nutricéutico está basado principalmente sobre el realce
inmunológico en el huésped. Ellos no son alimentos normales o parte de una dieta
regular pero caen dentro de una categoría en alguna parte entre alimento y droga.
Los hongos frescos pueden ser una forma de alimento funcional, pero los hongos
nutricéuticos no lo son. Similarmente el té verde es una bebida funcional, pero el
extracto de té verde y sus componentes las catequinas poderosos antioxidantes que
pueden reducir el riesgo de contraer ciertos cánceres son tipos de nutricéuticos.
Chang, 2009.
Metabolitos fúngicos con potencial terapéutico
Los hongos comestibles son conocidos por su alto valor proteico, su considerable
concentración de vitaminas, minerales, fibra dietaria, bajos niveles de sodio y grasas
insaturadas (MushWorld 2004). Esto los convierte en un excelente nutracéutico ya
que sus propiedades medicinales están directamente relacionadas con los
compuestos que presentan acciones biológicas con potencial terapéutico. Dichos
compuestos se pueden aislar tanto del micelio, como del carpóforo y del medio de
cultivo agotado. Dentro de éstos se encuentran β-glucanos, enzimas, policétidos,
ácidos grasos, polifenoles, flavonoides y terpenoides, entre otros. A continuación se
describen los que se encuentran en mayor proporción en los macromicetos.
45
β-glucanos
Los β-glucanos son polisacáridos no celulósicos constituidos por unidades de
glucosa unidas por enlaces glicosídicos y con ramificaciones β-1-3 ó β-1-6. Son
aislados principalmente de la pared celular de las células fúngicas
(aproximadamente la mitad de la biomasa de la pared celular es constituida de β-
glucanos); aunque también pueden ser excretados al medio. Poseen actividades
inmunoestimuladoras, anticancerígenas, antiinfecciosas, hipocolesterolémicas,
hipoglicémicas, antiinflamatorias y analgésicas (Chen y Seviour 2007; Smiderle,
Olsen et al. 2008). El β-glucano más conocido a nivel mundial es el lentinan (figura
1), aislado de Lentinula edodes (Shiitake), polisacárido de 27,5 kDa que es utilizado
en Japón como una medicina anticancerígena (Smith, Rowan et al. 2002; Chang y
Miles 2004), debido a que estimula la secreción de citocinas por células T, lo que
incrementa la generación de linfocitos T citotóxicos y células NK en presencia de
interleucina 2 (Martinez-Carrera, Sobal et al. 2004; Zhang, Li et al. 2011).
Figura 1. Estructura de la unidad básica del lentinano
Fuente: Suarez 2012
46
Aunque el lentinano es un agente anticancerígeno, es necesario realizarle
modificaciones químicas para aumentar su actividad. Las investigaciones al
respecto pusieron de manifiesto que la sulfatación puede aumentar su eficacia
(Feng, Li et al. 2010). Aunado a lo anterior se encuentra un reporte preliminar sobre
el efecto protector de este glucano frente a infecciones de Mycobacterium
tuberculosis, in vitro e in vivo en ratones. El modelo in vivo demostró que la
administración de lentinan antes de la infección puede movilizar las defensas
potenciales del huésped y reducir la infección micobacterial (Markova, Kussovski et
al. 2003).
Policétidos
Los policétidos son estructuralmente una familia muy diversa de productos naturales
con actividades y propiedades farmacológicas diversas, entre las que se cuentan la
antibiótica, la antifúngica, la citostática, la hipocolesterolémica, la antiparasitaria, la
de estimulación del crecimiento animal y la insecticida. Dentro de los policétidos, las
estatinas, policétidos no aromáticos, se constituyen en la actualidad como
metabolitos muy importantes de los macromicetos dado que son inhibidores de la
3-hidroxi-3-metil-glutaril coenzima A reductasa, primera enzima involucrada en la
biosíntesis de colesterol. La inhibición es debida a la similaridad estructural del
sustrato natural de la enzima y las formas ácidas de las estatinas. Su uso es
extendido en el tratamiento de pacientes con hipercolesterolemia, enfermedades
cardiovasculares, así como también para aquellos propensos a la arterioesclerosis
(Nirogi, Mudigonda et al. 2007). Las estatinas de origen fúngico incluyen la
lovastatina, la simvastatina, la pravastatina y la compactina (Gunde-Cimerman,
Friedrich et al. 1993) (Figura 2).
47
Figura 2. Estructura de las estatinas de origen fúngico
Fuente: Suarez 2012
Los macromicetos descritos como los mayores productores de estos inhibidores
pertenecen a los géneros Pleurotus y Agaricus, y la FEL ya se está empleando por
las casas comerciales farmacéuticas para la producción de este tipo de
medicamentos (Çağlarırmak 2007; Papaspyridi, Katapodis et al. 2007), ya que a
diferencia de las sintetizadas químicamente no producen efectos secundarios
indeseados en los pacientes.
Terpenoides
Corresponden a moléculas formadas por unidades de isopreno, unidas cabeza a
cola. Se clasifican como hemiterpenos, monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos,
sesterpenos, triterpenos y tetraterpenos. Algunos de estos compuestos han
mostrado actividades antiandrogénicas, antivirales y antibacterianas, entre otras
(Smith, Rowan et al. 2002; Liu, Shimizu et al. 2007; Popova, Trusheva et al. 2009;
Lee, Ahn et al. 2011). Dentro de los diterpenos, se ha aislado la pleuromutilina
(Figura 3) de Pleurotus mutilis y Clitopilus passeckerianus (antes llamado Pleurotus
48
passeckerianus), metabolito con marcada acción antibiótica contra infecciones
micoplasmáticas en animales, que ha permitido el desarrollado y la producción de
este tipo de medicamento a nivel comercial (Benkortbi, Hanini et al. 2007).
Figura 3. Estructura de la pleuromutilina
Fuente: Suarez 2012
Los triterpenoides tetracíclicos tienen una gran relevancia en los macromicetos y,
dentro de ellos, los esteroles son los metabolitos más abundantes. El ergosterol
(Figura 4) es el principal componente triterpenoidal de los hongos. Los metabolitos
secundarios de esta clase presentan interesantes propiedades de tipo
farmacológico; entre ellas la anticancerígena y la antimicrobiana (Smania, Delle
Monache et al. 2003; Nieto 2010); algunos presentan también actividad
hipocolesterolémica (Wasser y Weis 1999), antibiótica (Jikai 2001), antiinflamatoria
(Yasukawa, Kaminaga et al. 1998; Lindequist, Niedermeyer et al. 2005), antifúngica,
antitumoral (León, Valencia et al. 2003) e insecticida (Vokáč, Buděšínský et al.
1998), entre otras.
49
Figura 4. Estructura del ergosterol
Fuente: Suarez 2012
Ácidos grasos
La presencia de ácidos grasos insaturados como el ácido oleico y el linoleico (Figura
5) constituye una característica nutracéutica favorable, puesto que los ácidos grasos
no saturados son esenciales en una dieta sana ya que brindan protección frente a
enfermedades cardiovasculares y la arterioesclerosis producida por el colesterol
(Miles y Chang 1999).
Figura 5. Estructuras de los ácidos oleico y linoleico
(a) ácido oleico
(b) ácido linoleico
50
Figura 6. Producción de Hongos Comestibles, Funcionales y Medicinales en
Latinoamérica 77,150 toneladas
Fuente: Martínez-Carrera et. al. 2010
A continuación en la Figura 7 se presenta un esquema de algunos hongos con
potencial anticancerígeno presentado por Patel y colaboradores en una revisión del
2012 sobre hongos potencialmente medicinales:
80,80%
7,80%
5,20%
3,90%1,90% 0,40%
Producción de Hongos
ComestiblesMéxico
Brasil
Colombia
Chile
Argentina
Otros
51
Figura 7. Hongos con potencial anticancerígeno, principalmente
macromicetos de la subdivisión basidiomycota (4).
Este estudio incluyo dos de esos géneros reportados con potencial anticancerígeno,
los cuales cada vez se están utilizando en el mundo con fines de comercialización
no solo alimenticio sino medicinal. (Patel et.al. 2012)
PROCESO DE PRODUCCIÓN
Para el cultivo de hongos comestibles, los procesos determinantes son: La
formulación, la metodología, el inóculo semilla y la esterilización del sustrato que
busca eliminar la mayor cantidad de microorganismos competidores presentes en
52
el sustrato, que pueden interferir posteriormente en el cultivo de los hongos de
interés, a la vez que se produce una hidrólisis parcial de los carbohidratos liberando
sustratos fácilmente asimilables por los hongos.
En la primera fase, el sustrato es sometido a temperaturas de 121 °C durante un
tiempo que está influenciado por la naturaleza y cantidad de sustrato procesado.
El tiempo requerido para la esterilización es función de la temperatura, entre más
alta sea la temperatura del proceso, menor es el tiempo requerido para la
esterilización.
La mínima temperatura a la cual se considera que se puede realizar la esterilización,
es la temperatura a la cual hierve el agua a las condiciones locales de la zona de
experimentación.
El tiempo requerido para la esterilización total del sustrato es igual al tiempo
requerido por el calor para penetrar hasta el centro del sustrato, más el tiempo de
exposición necesario para eliminar a todos los organismos a la temperatura
obtenida (Przybylowicz y Donoghue, 1988).
Actualmente en EE.UU., se utiliza la tecnología del peróxido de hidrógeno para la
esterilización, sin utilizar medios caloríficos. Este procedimiento no se ha
implementado en Colombia.
53
La esterilización a temperaturas de ebullición del agua utiliza dispositivos no
presurizados, calentados con vapor, el cual es suministrado por calderas de baja
presión, aunque estos sistemas son más económicos que las autoclaves, el tiempo
requerido para la esterilización es mayor (6-12 horas).
Los sustratos son generalmente sometidos a esterilización con inyección del vapor
en la masa del producto para mantener la temperatura entre 70 °C y 80 °C, durante
varias horas. Se elimina así, la fauna y la flora parásita o competidora y después se
realiza un enfriamiento a 25°-30 °C para luego hacer la inoculación con la semilla
comercial (Laborde y Delmas, 1974).
REQUERIMIENTOS FÍSICOS PARA EL CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE
LOS HONGOS
El crecimiento y el desarrollo se ven afectados no sólo por factores nutricionales,
sino también por factores físicos, tales como: temperatura, humedad, luz, aireación,
gravedad y tamaño de partícula del sustrato.
Por supuesto, los valores de los factores físicos también están influenciados por
otras condiciones que afectan el crecimiento, tales como: la nutrición, otras
condiciones culturales, las características genéticas de la cepa de la seta y la fase
de crecimiento del micelio (Miles y Chang, 1999). (Bermúdez, 2007; Gaitán, 2006).
Concentración del ion de hidrógeno (pH): La mayor parte de los hongos exhiben un
mejor crecimiento vegetativo ligeramente sobre el lado ácido del punto de
neutralidad (por ejemplo pH 6,5 a 6,8), pero existen, por supuesto, variaciones
54
usuales que incluyen cepas y especies diferentes. Las enzimas extracelulares
requeridas para el crecimiento en sustratos pépticos o lignocelulósicos, sin embargo
pueden tener rangos de pH óptimos y estrechos. Adicionalmente al efecto del pH
sobre la actividad enzimática, la disociación de moléculas en iones se ve afectada
por el pH, al igual que la permeabilidad de las membranas. Por ejemplo, hay casos
en los que se ha reportado una especie que es incapaz de utilizar un sustrato
específico, pero en estudios posteriores se encuentra que a un nivel de pH
requerido, la sustancia atraviesa la membrana y es empleada (Miles y Chang, 1999).
Temperatura: De todos los factores físicos, la temperatura ha sido la más
ampliamente estudiada en cuanto a su efecto sobre el crecimiento de los hongos.
Esta no es sólo consecuencia de su importancia sobre el crecimiento y desarrollo,
sino también porque es relativamente fácil de estudiar en el laboratorio. La
supervivencia de una especie en la etapa micelial, en ausencia de estructuras
especializadas, tales como esclerocias o rizomorfos, puede ser establecida por
valores máximos y mínimos de temperaturas de las especies. Si estas temperaturas
extremas no determinan la sobrevivencia, ciertamente determinarán la distribución
de la especie en la naturaleza. (Bermúdez, 2007; Gaitán, 2006). El científico del
laboratorio y el cultivador de hongos están en mejores capacidades de tratar con a)
la temperatura óptima para el crecimiento (sembrado micelial o sembrado de
semillas para el cultivador de setas); b) la temperatura óptima para la producción de
un producto metabólico, tales como aquellos importantes para el productor de
compuestos medicinales (por ejemplo el complejo inmunoregulador polisacárido
polipéptido, PSPC, producido por Coriolus versicolor o el polisacárido de lentinano,
el cual es útil en el tratamiento de ciertos cánceres y es producido por el micelio de
Lentinula edodes; c) la mejor temperatura para la esporulación o formación del
órgano productor de esporas, los cuales son de interés, tanto para el genetista,
como para el cultivador de setas (Miles y Chang, 1999).
55
Humedad: La mayoría de los hongos requiere altos niveles de humedad.
Constituyen, sin embargo, la excepción los llamados hongos de degradación seca
tales como Sérpula lacrymans, cuyos cordones miceliales pueden crecer a través
de los sustratos carentes de humedad, en virtud de la traslocación de nutrientes de
la parte posterior de las hifas y la formación de “agua metabólica”. Esta formación
de agua metabólica ha sido demostrada en los cultivos en bolsa de cepas de la cepa
Shiitake (Lentinula edodes), en los que un aumento del contenido de la humedad
en la parte interior del tronco artificial fue reportado después de la formación de la
capa micelial impermeable que rodea al tronco. Al considerar los elementos de
humedad para el cultivo de los hongos hay dos consideraciones importantes:
Primero, el contenido de humedad del sustrato y segundo, la humedad relativa del
ambiente en el cual crecen los hongos. El manejo de ambos es importante. Las
especies pueden diferir en los valores óptimos de humedad, los cuales también
pueden variar en variar en diferentes etapas del crecimiento. Para la mayoría de las
especies de hongos, una humedad relativa del 95 % al 100 % permite un
crecimiento máximo con poca pérdida del contenido de humedad del sustrato
debido a evaporación. Un contenido de humedad del sustrato por el rango de 50
%70 % generalmente permite el crecimiento máximo del micelio (Miles y Chang,
1999). Bermúdez, 2007; Gaitán, 2006).
Luz: En calidad de organismos no fotosintéticos, la influencia de la luz en los hongos
sorprende a algunas personas. Hay, sin embargo, numerosos ejemplos de dicha
influencia. Hay reportes de que el crecimiento vegetativo de algunas especies en
agar puede ser inhibido por la luz. Es práctica normal de laboratorio cultivar el
micelio de la cepa Shiitake (Lentinula edodes) en la oscuridad para obtener un mejor
crecimiento que en los cultivos que crecen a la luz. Más frecuente es la observación
de las zonas de crecimiento hifal denso y ligero o zonas de crecimiento vegetativo
que alterna con zonas de esporulación. También se ha reportado la muerte de
56
hongos directamente expuestos a la luz del sol, pero, en la ausencia de estudios
experimentales, tal muerte puede ser atribuible a temperaturas excesivas
producidas por el sol. De igual forma en que la alta temperatura puede resultar en
la incapacidad de una especie para sintetizar una vitamina necesaria e inhibir el
crecimiento micelial, también la luz fuerte puede inducir el mismo efecto por la
destrucción de vitaminas, lo cual puede ser superado mediante la adición al medio,
de elementos naturales, tales como extracto de levadura, rico en vitaminas (Miles y
Chang, 1999). (Bermúdez, 2007; Gaitán, 2006).
Los efectos de la luz de mayor interés para la biología de las setas tienen que ver
con el desarrollo de los órganos productores de esporas. La luz podría impulsar el
origen de los primordios en algunas especies y ser necesaria para el desarrollo de
otras etapas del órgano productor de esporas. El posicionamiento del estípite y el
píleo, esencial para que los basidiosporos puedan caer libres de la superficie
himenial de las membranas del agárico o tubos del políporo ha sido mostrada en
varias setas, cuyas respuestas fototrópicas eran monitoreadas. Es bien sabido que
la cepa de botón (Agaricus bisporus) es cultivada en cuevas o en galpones oscuros,
debido a que la luz es inhibitoria del desarrollo de los primordios y afecta la
prolongación del estípite y el ensanchamiento del píleo de estas especies.
Aireación: Los componentes gaseosos de la atmósfera de mayor importancia en la
biología de las setas son el oxígeno y el dióxido de carbono. En el manejo de un
galpón de cultivo, la aireación debe ser un asunto de constante consideración. Las
especies de hongos son organismos aeróbicos y es importante tener el nivel de
oxígeno adecuado para el sembrado de los micelios. El crecimiento vegetativo
puede aumentar cuando el nivel de dióxido de carbono aumenta ligeramente, como
ocurre normalmente en áreas confinadas debido a las actividades respiratorias del
57
micelio. En la respiración aeróbica, el micelio descompone los carbohidratos del
sustrato hasta convertirlos en CO2 y H2O. Mientras un incremento de la
concentración de CO2 en la atmósfera normal (ca. 0,03 % a 0,10,5 %) puede tener
el efecto estimulatorio, recién mencionado, sobre el crecimiento micelial, si la
concentración de CO2 alcanza dichos niveles (0,3 a 0,5 %), la formación de los
primordios del órgano productor de esporas del Agaricus bisporus se verá afectada,
y el desarrollo de los órganos productores de esporas en formación podrá sufrir
modificaciones. La aireación del sitio de cultivo puede ser manejada para prevenir
características no deseadas en algunas especies (por ejemplo, estípites largos y
pequeñas cápsulas en el Agaricus bisporus) o para lograr una característica
deseada en otro (estípites largos y pequeñas cápsulas en Flammulina velutipes)
(Miles y Chang, 1999).
Gravedad: El efecto de la gravedad sobre la formación de los hongos puede ser
fácilmente observable en la naturaleza y en la creciente demanda del cultivo de
hongos Shiitake (Lentinula edodes). La observación es que los órganos productores
de esporas crecen en cierto ángulo y las láminas o membranas se desarrollan en
tal ángulo que las basidiosporas caen de las láminas. Estas respuestas de
crecimiento a la gravedad (respuestas geotrópicas) son negativas. (Chang, SH. y
Miles, P. 2004).
Es decir, si el órgano productor de esporas se desplaza durante el desarrollo, el
estípite y las láminas cambian su posición de modo que las cápsulas quedan
horizontales en alineación y las láminas, verticales. El posicionamiento y desarrollo
del hongo, en consecuencia, está influenciado tanto por la luz como por la gravedad
(Miles y Chang, 1999).
58
Tamaño de partícula del sustrato: Un tamaño de partícula entre 2 y 3 cm ha sido
considerado ideal para el cultivo de los hongos (Rajarathnam y Bano, 1991).
Relación C/N: Manu-Tawiah y Martin (citados por Sánchez, 1994), determinaron que
la relación óptima para el crecimiento en medio líquido de P. ostreatus era 40:1. Por
su parte, Hong en 1978, encontró que para la misma especie, una relación de 15:23
permitía una rápida formación de cuerpos fructíferos con bajos rendimientos, que
una relación de 11:42 incrementaba los rendimientos pero que disminuía la
formación de cuerpos fructíferos y que tomando en cuenta los dos aspectos
(rendimiento y velocidad de formación), la relación óptima debía ser 30:46 (Sánchez
Vásquez, 1994). (Bermúdez et al., 2007).
La composición del sustrato y específicamente la relación C/N es de vital
importancia para el cultivo de macromicetos, teniendo en cuenta que ejerce
influencia tanto en el rendimiento de la biomasa obtenida, como en la composición
química de los micelios. La mayoría de los reportes relacionados con el tema, se
enfocan sobre dos tópicos: eficiencia biológica (Olfati y Peyvast, 2008; Rizki y
Tamai, 2011) y/o producción de polisacáridos (Zhong y Xiao, 2009; Wasser, 2011;
Smiderle et al., 2012). Hay una estrecha relación entre la eficiencia biológica y el
tiempo de colonización con la proporción C/N del sustrato empleado.
Sánchez, (2013) en su investigación tuvo como objetivo evaluar la capacidad de los
microorganismos aislados de suelos del cultivo de arroz para degradar el residuo
conocido como tamo o paja para ser reincorporado al suelo, dado que el cultivo de
arroz es de importancia económica para el país ya que anualmente registra una
59
producción de alrededor de 20105 de arroz paddy seco, lo cual se traduce en
ganancias importantes en el sector agrícola. Sin embargo después del proceso de
cosecha se genera una cantidad de residuo igual o mayor al producto obtenido.
Perspectivas de los Hongos Comestibles y Medicinales
Desde la perspectiva económica, los hongos ofrecen múltiples servicios, pues se
utilizan como alimentos, y como fuentes de sustancias que por su actividad biológica
son de gran utilidad en medicina y en la producción de antibióticos en la bioindustria.
(Torres, 2003).
Los hongos son usados tradicionalmente en la medicina oriental para reducir los
niveles de colesterol, tratar la diabetes, hipertensión, desórdenes nerviosos, buena
memoria, antiparasítico, disfunción sexual, rejuvenecimiento, laxante, daños en la
piel, antiinflamatorio, antitumorales y úlcera intestinal; los científicos citan algunas
especies en sus artículos como la: Tremella fusciforme, Auricularia aurícula,
Auricularia polytricha, Ganoderma lucidum, Schyzophyllum commune, Grifota
frondosa, Pycnoporus sanguineus, Geastrum saccatum, Lentinula edodes,
Pleurotus djamour, Collybia confluens, Hericium erinaceum, y coriolus versicolor.
Una variedad de científicos mencionan que los países tropicales han iniciado la
valoración y cultivo en desechos agroindustriales de muchos hongos de valor
comestible y medicinal, generando un mercado potencial grande, pues no alcanza
a abastecer la demanda de la producción mundial.
60
En Colombia, no se han incursionado aun en cultivos industriales de hongos
medicinales; tradicionalmente se han cultivado hongos comestibles como Agaricus
bisporus (champiñón) el cual abastece el mercado interno y un excedente de
exportación. En la década de los 90, el cultivo de Pleurotus pasó de investigación
básica a ensayos de industrialización del cultivo en desechos agroindustriales como
alternativa de uso de subproductos orgánicos, sin embargo, la comercialización es
un tema que apenas comienza (Torres, 2003).
El cultivo de los hongos en América, se inició en México central en 1933, por medio
de una tecnología simple, seguido por Argentina (1941), Colombia (1950), Brasil
(1951), Chile (1959), Guatemala (1960), Perú (1960) Ecuador (1967), Venezuela
(1968), Costa Rica (1969) y Bolivia (1989). En los Estados Unidos, los cultivos de
hongos comestibles datan desde 1880 y en Canadá desde 1912.
Colombia por su ubicación geográfica, posee una gran variedad de pisos térmicos
y por esta razón tiene climas que van desde el frío seco al cálido húmedo, si se
compara con Asia y Europa, falta mucho por hacer. Actualmente, el cultivo de
hongos tanto comestibles como medicinales, tiene grandes posibilidades; razón por
la cual, se deben implementar tecnologías sencillas de aislamiento y cultivo, y
buscar cepas regionales de los géneros más codiciados por su aplicación y uso. De
esta manera, los cultivos se adaptan mejor a las condiciones ambientales de la zona
y los costos de producción se hacen más competitivos con los de mercados como
el asiático y el europeo. (Torres, 2003).
En Colombia, actualmente el Agaricus bisporus y los Pleurotus ostreatus,
pulmonarius y sajor caju son los hongos de mayor importancia comercial; sin
61
embargo, especies de los géneros Lentinula y Ganoderma están ganando
importancia. Las especies de Pleurotus son las que presentan mayor versatilidad
dada a la gran variedad existente dentro del género con carácter comestible y
medicinal y por su hábito de degradar maderas, lo que permite el aprovechamiento
en diferentes pisos térmicos y su adaptación a la economía regional en cuanto se
pueden aprovechar sustratos de diferentes medios a menores costos
Muchas personas conocen poco del alto valor nutritivo que poseen las setas por la
calidad de su proteína, la presencia de vitaminas y de otros macro y micro
elementos, los cuales, las constituyen en un alimento saludable. Por estos
beneficios, países como Japón y China demandan una gran producción de algunas
de estas setas a un costo muy alto, esto por razones de espacio y factores
climatológicos.
Los hongos comestibles se pueden cultivar de manera sencilla y comercializarlas
en fresco o procesados (deshidratados, en salmuera, en aceite, extractos en sal,
congelados, fermentados) y constituirse en una actividad económica
complementaria para diferentes comunidades locales y rurales. (Torres, 2003).
62
Generalidades de los sustratos
3.2. ARROZ
Generalidades
El arroz es el cereal más importante en la alimentación mundial. El grano se emplea
para la alimentación humana y la cascarilla como sustrato para cultivos
hidropónicos, para alimentar ganado.
Los granos de baja calidad y los desechos de arroz se emplean para fabricar
almidón y la harina de arroz se emplea para fabricar cerveza.
Clasificación Botánica
Reino Plantae
División Magnoliophyta
Clase Liliopsida
Subclase Commelinidae
Orden Poales
Familia Poaceae
Género Oryza
Especie Sativa
Nombre científico: Oryza sativa L.
63
Composición Química
Arroz blanco pulido Arroz integral (grano entero)
Agua 12,2 11,50
Proteínas 7,80 8,60
Grasas 0,40 1,00
Carbohidratos 78,80 77,00
Fibra 0,30 0,80
Cenizas 0,50 1,10
Cada año se producen más de 400 millones de toneladas de arroz en el mundo.
Superficie Sembrada – Producción y Rendimiento
Para el primer semestre de 2013, el área sembrada fue de 293.179 ha, lo que
significó un aumento de 13,4% respecto al primer semestre de 2012; a nivel
departamental el Casanare registró la mayor área sembrada con 93.879 ha,
representando el 32,0% del total nacional.
El área cosechada fue de 157.502 ha con un aumento de 5,6% respecto al mismo
periodo del año anterior. El departamento del Tolima presentó la mayor participación
con un 33,8% que correspondió a 53.183 ha cosechadas.
64
La producción total de arroz fue de 852.190 toneladas, presentando un aumento de
6,6% respecto al primer semestre de 2012. En términos de participación, se destaca
el departamento del Tolima con un 39,0% del total de producción de arroz nacional.
Respecto al rendimiento del cultivo con relación al mismo periodo del año 2012, en
el Meta se registró un aumento de 0,3 t/ha, al pasar de 4,7 t/ha en el primer semestre
del año 2012 a 5,0 t/ha en el mismo semestre de 2013. Solo en el departamento del
Huila se registró una disminución de 0,4t/ha, equivalente a una variación negativa
del 7,8%.
La quema de la paja del arroz es una práctica tradicional con graves consecuencias
sobre el medio ambiente. Científicos de todo el mundo aseguran que la combustión
de este residuo agrícola genera grandes cantidades de CO2 y, por tanto, altos
niveles de contaminación.
Las elevadas cifras de producción de arroz acarrean consigo consecuencias
nefastas para el medio ambiente y para quienes viven alrededor: la quema de la
paja produce gases de efecto invernadero y serias afecciones respiratorias. (Sodhi,
2014).
65
Caña de Azúcar
Panorama Nacional Azucarero
El sector azucarero colombiano se encuentra ubicado en el valle geográfico del río
Cauca, que abarca 47 municipios desde el norte del departamento del Cauca, la
franja central del Valle del Cauca, hasta el sur del departamento de Risaralda. En
esta región hay 223.905 hectáreas sembradas de caña para azúcar, de las cuales
el 24% corresponde a tierras propias de los ingenios y el restante 76%, a más de
2.700 cultivadores de caña. Dichos cultivadores abastecen a los 13 ingenios de la
región (Cabaña, Carmelita, Manuelita, María Luisa, Mayagüez, Pichichí, Risaralda,
Sancarlos, Tumaco, Ríopaila-Castilla, Incauca y Providencia). Desde 2005, cinco
de los trece ingenios tienen destilerías anexas para la producción de alcohol
carburante (Incauca, Manuelita, Providencia, Mayagüez y Risaralda).
Gracias al clima privilegiado de la región, y al contrario de lo que sucede en el resto
del mundo (con excepción de Hawaii y el norte de Perú), se puede sembrar y
cosechar caña durante todos los meses del año. Esta condición agroclimática,
sumada al avance tecnológico impulsado por el Centro de Investigación de la Caña
(Cenicaña), que funciona con el aporte de todos los cultivadores e ingenios, ha
llevado a que la región se especialice en el cultivo y ostente el liderazgo en
productividad a nivel mundial: más de 14 toneladas de azúcar por hectárea al año.
66
Aspectos Productivos
En Colombia, en el año 2011 se produjeron 2,3 millones de tmvc (toneladas métricas
en su equivalente a volumen de azúcar crudo) de azúcar a partir de 22,7 millones
de toneladas de caña. De alcohol carburante se produjeron 337 millones de litros,
destinados a la mezcla con gasolina en una proporción E8 (8% etanol, 92%
gasolina), de acuerdo con el mandato de oxigenación establecido por el gobierno
desde noviembre de 2005. En la actualidad se da cubrimiento a prácticamente todo
el territorio nacional.
El consumo nacional de azúcar en Colombia fue de 1,6 millones de tmvc, destinado
en un 52% al consumo directo en los hogares y un 48% a la fabricación de productos
alimenticios, bebidas para consumo humano y otros productos industriales. En el
año 2011 se exportaron 942 mil tmvc de azúcar, de las cuales el 80% se dirigió a
Chile, Islas del Caribe, Perú, Estados Unidos, Haití, México y Bolivia. El resto del
azúcar se exportó hacia múltiples destinos alrededor del mundo.
Asociación de Cultivadores de Caña de Azúcar de Colombia (ASOCAÑA).
Rendimiento de caña molida con destino a la producción de azúcar.
(http://www.asocana.org)
67
Año Toneladas caña molida/Hectárea T.M.V.C./ Hectárea
2010 117,58 11,38
2011 122,50 11,91
2012 100,50 10,03
2013 111,48 10,99
T.M.V.C.: Toneladas métricas en su equivalente a volumen de azúcar crudo.
Asociación de Cultivadores de Caña de Azúcar de Colombia (ASOCAÑA).
Caña molida con destino a la producción de azúcar
Año Caña molida/toneladas Azúcar T.M.V.C
2010 20.272.594 1.961.735
2011 22.728.758 2.208.965
2012 20.823.629 2.077.653
2013 21.568.243 2.126.646
Asociación de Cultivadores de Caña de Azúcar de Colombia (ASOCAÑA).
Superficie área neta sembrada y área cosechada con destino a la producción de
azúcar
68
Año Área neta Sembrada Área cosechada/Superficie en Hectáreas
2010 218.311 172.421
2011 223.905 185.545
2012 227.748 207.193
2013 225.560 193.472
http://www.asocana.org/publico/info.aspx?Cid=215 Asocaña © 2012
Ver el Balance del sector azucarero 2000 – 2013 (junio)
3.3. ALGODÓN-GOSSYPIUM
Clasificación
Clasificación Científica
Reino Plantae
Subreino Tracheobionta
División Magnoliophyta
Clase Magnoliopsida
Subclase Dilleniidae
orden Malvales
Familia Malvaceae
Subfamilia Malvoideae
Tribu Gossypieae
Género Gossypium
69
Fibra de Algodón
El algodón es un cultivo muy valorado porque solamente el 10% de su peso se
pierde en su procesamiento. Cuando la cápsula de algodón (cápsula de las semillas)
se abre, las fibras se secan enredándose unas con otras, lo cual es ideal para hacer
hilo. Cada fibra está compuesta por 20 ó 30 capas de celulosa, la composición del
algodón es celulosa casi pura esta celulosa es ordenada de cierta manera que le da
al algodón propiedades únicas de durabilidad, resistencia y absorción.
La industria algodonera utiliza una gran cantidad de químicos (fertilizantes,
insecticidas, entre otros), contaminando el medio ambiente. Debido a esto algunos
agricultores están optando por el modelo de producción orgánico.
Desmote de algodón
El desmote del algodón produce grandes cantidades de subproductos sólidos en
forma de semillas (que pueden servir como alimento para animales) y los
desperdicios del desmotador, emite contaminantes como polvo de algodón y pelusa.
Se puede eliminar la basura producida por el desmotador, convirtiéndola en abono,
o sujetándola a fumigación, esterilización o incineración. En algunos países se
quema la basura al aire libre, causando molestias, contaminación atmosférica y
problemas de olor.
El problema principal para la salud que surge del desmote se relaciona con el polvo.
La exposición a niveles excesivos de polvo de algodón causa bisionosis, una
enfermedad respiratoria grave.
70
3.4. CEDRO - ASERRÍN
Especie
Nombre Común Cedro
Nombre Científico Cedrela odorata M.J.Roem
Familia Botánica Meliaceae
Características de la madera
La madera tiene anillos claramente definidos por una porosidad circular o
semicircular los cuales dan una figura característica visible en la cara tangencial.
Los poros son visibles a simple vista. El duramen es de color rosado a castaño rojizo
cuando fresco, tornándose rojo o castaño rojizo oscuro, a veces con un tinte
purpúreo, después de la exposición al aire. La albura es de color blanquecino gris,
rosado o café claro. La textura es generalmente mediana pero las maderas de color
más oscuros pueden tener una textura más gruesa que la de las maderas más
claras. El grano es normalmente recto pero en ocasiones es entrecruzado. Lustre
mediano a alto. La mayoría de las maderas tiene un olor característico y algunas
también tienen un sabor amargo distintivo.
La madera de árboles jóvenes, que han crecido a campo abierto de manera rápida,
es menos fragante, de color más encendido, más suave, pero a veces más
resistente que la madera proveniente de árboles más viejos o que crecieron más
despacio dentro del bosque. La madera que se ha formado lentamente, que es más
densa y de olor picante, tiene un mayor valor comercial.
71
3.5. TERMOGRAVIMETRÍA (TG)
3.5.1. Definición
El análisis térmico es un conjunto de técnicas analíticas que estudian el
comportamiento térmico de los materiales. Cuando un material se calienta o se
enfría, su estructura y su composición química pueden sufrir cambios tales como
fusión, sublimación, solidificación, cristalización, descomposición, oxidación térmica
o sinterización. En general estos cambios se pueden estudiar midiendo la variación
de distintas propiedades de la materia en función de la temperatura, el tiempo y una
atmósfera determinada.
El análisis termogravimétrico consiste en la cuantificación de la masa de la muestra
en función de la temperatura bajo una atmósfera de aire, O2, N2, H2 o Ar. El equipo
está formado por una balanza analítica de extrema sensibilidad, un horno, en el que
calienta la muestra a una velocidad determinada y un sistema de gas que
proporciona la atmósfera deseada. Permite evaluar la pureza y determinar la
proporción de la cantidad de materia orgánica e inorgánica.
Análisis termogravimétrico mide la cantidad y velocidad de cambio en el peso de un
material como una función de la temperatura o el tiempo en una atmósfera
controlada. Las mediciones son usadas principalmente para determinar la
composición de los materiales y para predecir su estabilidad térmica a temperaturas
72
de hasta 1200 °C. La técnica puede caracterizar materiales que presentan pérdida
de peso o ganancia debido a la descomposición, oxidación o deshidratación.
En la TG los análisis se realizan en una atmósfera controlada. Aunque se pueden
emplear condiciones de presión reducida lo habitual es rodear la muestra de una
atmósfera inerte o reactiva. Los gases empleados pueden clasificarse de la
siguiente forma:
atmósfera oxidante: O2, aire
atmósfera reductora: H2, CO
atmósfera inerte: N2, He, Ar
atmósfera corrosiva: Cl2, F2, SO2, HCN (atención a las NORMAS DE
SEGURIDAD!!)
atmósfera autogenerada, o gases producidos por reacción de la muestra con
la atmósfera.
En un programa de T controlada. Este puede consistir en mantener la muestra a
temperatura constante (régimen isotermo), también se utiliza un calentamiento
73
lineal a velocidad constante que puede oscilar entre decimas de grado/min hasta
200 º/min; las velocidades habituales oscilan entre 5-20 º/min. También se utiliza un
programa que consiste en diferentes etapas isotermas conectadas por
calentamiento y enfriamiento rápido.
3.5.2. Presentación de resultados
El resultado de un análisis termogravimétrico se suele presentar en forma de gráfica
conocida como termograma o curva termogravimétrica.
En ella se presenta el peso en el eje y (en valor absoluto o en porcentaje) frente a
la temperatura o al tiempo en el eje x. En este caso las unidades elegidas han sido
% y T en ºC. Para cada etapa de pérdida de peso se representa el porcentaje de
pérdida de peso junto con el producto al que corresponde si se conoce.
Al mismo tiempo se suele representar la curva DTG, que es la primera derivada de
la curva TG frente al t o a la T, es decir la velocidad de pérdida o ganancia de peso.
Las unidades por tanto serán %/min, %/ºC, mg/min o mg/ºC. La gráfica DTG ayuda
a identificar con mayor claridad las T inicial y final de los procesos, además permite
detectar la presencia de procesos solapados. Un parámetro importante en las
curvas DTG es la T del máximo que es la T de máxima velocidad de reacción, o de
máxima velocidad del proceso en general.
Los resultados también se pueden presentar en forma de tabla:
74
cada etapa con las T inicial, final y del pico DTG
el porcentaje de pérdida de peso en cada etapa.
el proceso químico asociado con cada etapa.
3.6. TERMOGRAVIMETRÍA EN TÉCNICAS SIMULTÁNEAS
Los métodos térmicos a menudo requieren análisis complementarios mediante otras
técnicas para una completa comprensión de los procesos que están ocurriendo,
incluso en los más sencillos. Es conveniente comenzar combinando diferentes
métodos térmicos entre sí, ya que tienen similares programas de T y control de
atmósfera y muestran los procesos térmicos de forma complementaria.
Los métodos térmicos más utilizados de manera simultánea con la TG son el
análisis térmico diferencial (DTA) y la calorimetría diferencial de barrido (DSC)
dando lugar a las técnicas TG-DTA y TG-DSC.
Por su parte los productos desprendidos en un análisis termogravimétrico pueden
analizarse mediante cualquier método analítico estándar: los gases pueden
separarse mediante una columna de cromatografía de gases, pueden analizarse
mediante espectroscopia infrarroja o por espectrometría de masas por ejemplo.
75
3.6.1. Termogravimetría-Espectrometría de masas TG-MS.
La espectrometría de masas es una magnífica técnica para la identificación de
gases y vapores. Si una muestra en estado gaseoso se introduce en un
espectrómetro de masas en condiciones de alto vacío (del orden de 106 mbar) las
moléculas pueden ser ionizadas de diferentes formas, por ejemplo mediante
impactos con electrones de alta energía acelerados mediante una diferencia de
potencial del orden de 70 V:
M + e* M+ + 2e
La especie M+ es el ion molecular, normalmente un catión radical con un electrón
desapareado. Con una energía tan elevada, hay una alta probabilidad de que el ion
molecular se fragmente en un fragmento iónico de masa más pequeña y un
fragmento neutro, por ejemplo, el ion molecular de la acetona [CH3·CO·CH3]+ con
una relación masa/carga m/z = 58 rápidamente se fragmenta a iones CH3·CO+ (m/z
= 43) o CH3+ (m/z = 15). El patrón de fragmentación es característico de la molécula
estudiada y puede utilizarse como una especie de huella dactilar.
Los objetivos planteados para lograr lo mencionado anteriormente son:
76
4. OBJETIVO GENERAL
Aplicar la tecnología del cultivo de hongos comestibles en sustratos agrícolas del
Valle del Cauca incorporando análisis térmogravimetricos para estudiar su
estabilidad térmica y tiempo de vida.
4.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Valorar y evaluar los desechos agrícolas del Valle del Cauca como residuos
de cosecha de caña de azúcar, aserrín de madera, hojas de guadua, afrecho de
algodón, tamo de arroz, cáscaras de frijol y arveja, como sustratos para el cultivo
del Pleurotus spp. y Lentinula edodes (Shiitake).
Estandarizar un método para la extracción de polisacáridos reconocidos por
sus propiedades y aplicaciones terapéuticas e industriales.
Utilizar las técnicas de análisis térmico para establecer los rangos de
temperatura donde el micelio o los cuerpos fructíferos exhiben la pérdida o ganancia
de peso debido a la descomposición, oxidación o deshidratación.
77
5. METODOLOGÍA
Área de Estudio.
La investigación se realizó en la ciudad de Santiago de Cali, la cual encuentra en
una zona denominada Bosque Seco Tropical (bs-T) (Espinal 1967), caracterizada
por una altura media sobre el nivel del mar de 945 metros, la temperatura media es
superior a los 26 oC, y la lluvia promedio anual está entre los 1.000 y 2.000 m.m, un
65% de humedad ambiental, correspondiente a una ZNV (Zona Natural de Vida) bs-
T.
Fuente: Disponible en línea
<http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b5/Cali_en_el_Valle.png>
78
5.1. PREPARACIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO
MATERIALES
Balanza 0,01 g.
Agua destilada o Purificada. Papel aluminio.
Matraz Erlenmeyers 500 mL. Gasa esterilizada.
Vaso de 500 mL. Algodón.
Vaso de 1000 mL. Bandas de caucho.
Cajas de Petri. Autoclave.
Tubos de ensayo. Olla a presión.
Mecheros de alcohol. Frascos de vidrio (tipo Canecas).
Estufa. Espátula.
Horno. Probeta de 10 mL.
Termómetro (-12 oC – 150 oC). Pipeta graduada de 10 mL.
5.1.1. Método De Preparación Del Pda (Papa Dextrosa Agar)
Preparación de Micelio de cultivo PDA Microbiológico
Se disolvieron 39 g en 1 Litro de agua desmineralizada calentando en un baño de
agua hirviendo o en corriente de vapor. Tratar en autoclave (15 min. a 121 °C) pH=
± 0,2 a 25 °C.
79
Figura 8. Preparación del Medio de cultivo Papa Dextrosa Agar
Fuente: El autor.
El PDA esterilizado se transfiere a las cajas de Petri previamente esterilizadas. Con
500 mL de PDA se llenan 20 cajas de Petri, con 25 mL de medio de cultivo cada
una (Figura 6.1).
Tabla 7. Medio de cultivo Papa Dextrosa Agar
Papa Dextrosa Agar, PDA
Ingredientes Concentración
(g/L) (g/500 mL)
Extracto de papa 400,0 200,0
Dextrosa o Fructosa 16,0 8,0
Agar Agar 16,0 8,0
Fuente: El autor.
80
Figura 9. Medio de cultivo depositado en cajas de Petri
Fuente: El autor.
5.1.2. Extracto Malta Agar, EMA
Se disolvieron 48,0 53,0 g/L en un 1000 mL de agua desmineralizada calentando
en un baño de agua hirviendo; esterilizar con cuidado en la autoclave a 15 psi (121
oC) durante15 minutos. No sobre calentar. El pH de la mezcla debe ser de 5,6 0,1
a 25 oC. Las cajas de Petri con el medio de cultivo son claras y parduscas (Tabla
6).
81
Tabla 8. Medio de cultivo Agar Extracto Malta. AEM
Medio de cultivo Agar Extracto Malta, AEM
Ingredientes Concentración
(g/L) (g/500 mL)
Extracto Malta 30,0 15,0
Peptona de harina de soja 3,0 1,5
Agar Agar 15,0 20,0 13,0
Fuente: El autor.
5.1.3. Esterilización en Autoclave
Los materiales y recipientes que van a estar en contacto con los medios de cultivo
deben esterilizarse. Las cajas de Petri se pueden esterilizar en un horno a 150 oC
durante 2 horas. Las cajas de Petri plásticas en autoclave 15 psi (121 oC) durante
15 minutos (Figura 9).
82
Figura 10. Material esterilizado
Fuente: El autor.
5.2. METODOLOGÍA DE INOCULACIÓN EN EL MEDIO DE CULTIVO
5.2.1. Método de Inoculación In Vitro
Se hace limpieza en la cámara de flujo laminar, utilizando alcohol etílico al 70%.
Se enciende la luz ultravioleta 15 30 minutos. Apagar antes de inocular y no
utilizar la cámara de flujo laminar por 25 minutos más o menos, con el fin de evitar
daños en la visión en el momento que se realiza el inóculo.
Se deja enfriar el medio de cultivo.
Se esterilizan dos agujas de inoculación a la llama hasta incandescencia y se dejan
enfriar.
83
Se toma la caja de Petri donde se encuentra la cepa (se le denomina cepa a un
hongo en un medio de cultivo artificial). Antes de abrirla se flamea a su alrededor y
se destapa cerca de una llama.
La aguja de inoculación fría se introduce en el recipiente que contiene la cepa,
extrayendo una pequeña cantidad del espécimen y cerrando inmediatamente cerca
a la llama. La caja de Petri o el tubo de ensayo donde se va inocular, se flamea a
su alrededor, teniendo la misma precaución que se realizó en el proceso anterior.
El inóculo se coloca en la parte central y se tapa inmediatamente, sellándolo con
papel parafilm y rotulándolo debidamente con la fecha, especie del hongo, hora y el
nombre del investigador.
Debido a la humedad que genera el medio con agar caliente, las cajas inoculadas
se deben invertir para que no caiga agua sobre el inóculo.
5.3. PRODUCCIÓN DEL INÓCULO
Mientras que la mayoría de las plantas de cultivo se multiplican por semillas, en el
caso del cultivo de hongos se recurre a la llamada reproducción por incubados, en
la cual pueden utilizarse fragmentos de micelio y trozos de tejido. Actualmente se
realiza la siembra de esporas en locales estériles sobre medios nutritivos a base de
agar, y los micelios crecidos sobre éste se “siembran” en granos de cereales.
(Figura 10).
84
Figura 11. Micelios crecidos sobre medios de cultivo en cajas de Petri, tubo
inclinado y botellas
Fuente: El autor.
El inóculo, semilla o blanco del hongo, también conocido como spawn, es el
desarrollo masivo del micelio en granos de cereales. La elección del cereal para la
producción del inóculo depende principalmente de la disponibilidad, su bajo costo y
la calidad.
La elaboración del inóculo se realizó de la siguiente forma:
El inóculo primario es la multiplicación del micelio en cereales a partir de la cepa
seleccionada en su medio de cultivo, en nuestro caso, en cajas de Petri con micelio
bien desarrollado.
85
En la mayoría de los cultivos de hongos se utilizan los incubados de cereales que
se obtienen de la siguiente manera:
Para las tres especies de hongos de estudio, se utilizó sorgo hidratado en agua 18
horas entre 61-66% de humedad, empacado en bo lsas de po l iprop i leno de
a l ta densidad b ior ientado de cal ibre 3 con 300 g, llevadas a esterilización
a 15 psi (121°C) por 45 minutos utilizando una autoclave All American25X de 25
L. Las bolsas se inocularon con 6 trozos de agar colonizado con el hongo e
incubados por un período de 2 a 3 semanas para Pleurotus spp. y de 3 a 4 semanas
para Lentinula edodes. (Figuras 11 y 12).
Figura 12. La elaboración del inóculo
Fuente: El autor
86
Figura 13. Sellado, esterilización, inoculación e incubación de las bolsas
plásticas y frasco de vidrio
Fuente: El autor.
87
5.4. CULTIVO DE LENTINULA EDODES SHIITAKE Y PLEUROTUS SPP.
EN BOLSAS
El Shiitake a diferencia de los Agaricus ssp. no requiere de sustratos compostados,
porque tiene la capacidad de degradar y consumir la celulosa y la lignina contenida
en la madera. Actualmente se cultiva en troncos o en sustratos agroindustriales.
Preparación de sustrato
Los sustratos agroindustriales requieren un contenido de humedad entre el 60% y
el 65%, un pH entre 5,5 y 6,0. Los sustratos se deben esterilizar antes de su siembra
para evitar las contaminaciones. Para los Pleurotus spp. a un pH entre 5,5 y 6,5.
Se emplearon las siguientes mezclas: hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%,
tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%, bagazo de caña 50%/torta de
algodón 50% con Pleurotus pulmonarius y Pleurotus ostreatus y para el Lentinula
edodes Bagazo de caña 50%/Torta de algodón 50%, todos como porcentajes de
peso seco. Ver Anexo C, con los análisis bromatológicos de algunos residuos.
Tratamiento térmico
Es necesario un tratamiento de esterilización de los materiales una vez determinada
la formulación de la mezcla de los sustratos. La esterilización se realizó en una
autoclave. El sustrato se colocó dentro del recipiente metálico con agua, las bolsas
88
termo-resistentes (bolsas de bultos de arroz) dentro de ellas los sustratos se
esterilizaron por una hora a 15 psi (121 C) repitiendo el proceso al otro día.
Para el Lentinula edodes el método de tratamiento térmico de los sustratos se
realizó en una autoclave All American 25X a 15 psi (121 C) por una hora. Se repitió
cada 24 horas por 2 días, escurriendo el sustrato en un lugar de asepsia total. Para
los Pleurotus spp. el tratamiento térmico de los sustratos se realizó por inmersión
en agua caliente por una hora entre 80 C y 85 C en un recipiente metálico dentro
de bolsas termo-resistentes (bolsas de bultos de arroz).
5.4.1. Preparación De Los Sustratos Y Condiciones De Fructificación
Pleurotus spp.
Se utilizaron tres formulaciones diferentes de materias primas o desechos
agroindustriales hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%, tamo de arroz
50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%, bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%.
Los sustratos fueron empacados en bolsas de polipropileno de un kilogramo, se
esterilizaron a 15 psi (121 ºC) Autoclave All American 25X por 60 minutos, Después,
les adicionó semilla del hongo a una tasa de inoculación del 5% y se incubaron a
26 ºC en un cuarto oscuro por 28-30 días. Para la formación de primordios se realizó
un aumento en la intensidad de luz. La humedad relativa se mantuvo en 85% una
vez formados los primordios y un intercambio de aire fresco por ventilación con la
apertura de la puerta por 10 minutos por 4 veces al día.
89
Durante la fructificación se mantienen las condiciones ambientales promedias entre
24 ºC y 85% de humedad relativa.
Lentinula edodes
En las formulaciones se utilizaron las siguientes materias primas o desechos
agroindustriales: hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%, tamo de arroz
50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%, bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%
con Pleurotus pulmonarius y Pleurotus ostreatus y para el Lentinula edodes Bagazo
de caña 50%/Torta de algodón 50%, todos como porcentajes de peso seco.
Los sustratos se empacaron en bolsas de un kilogramo de polipropileno de alta
densidad, se esterilizaron a 15 psi (121 ºC) por 60 minutos, cada 18 horas por
dos días. Después, les adicionó semilla del hongo a una tasa de inoculación del
5% y se incubaron a 26 ºC en un cuarto oscuro por 75-90-120 días. Para la
formación de primordios se realizó un choque térmico a 5 °C aproximadamente por
18-36 horas. Luego se aumentó la intensidad de luz y la concentración de bióxido
de carbono. La humedad relativa se mantuvo en 85% una vez formados los
primordios y un intercambio de aire fresco por ventilación de 20 minutos por 4 veces
al día.
90
5.4.2. Extracción de Extractos
Fermentación en estático
Una vez revisado el estado del arte, referente a metabolitos secundarios en la
especie Pleurotus, se planteó un objetivo para contribuir al conocimiento de las
propiedades y comportamiento del hongo comestible Pleurotus djamor rosado,
nativo del nor-occidente del Pacífico colombiano. En el marco de este trabajo, el
objetivo específicos fue obtener el extracto etanólico de las fructificaciones del
hongos Pleurotus spp. separar y purificar las fracciones del extracto etanólico para
identificar algunos metabolitos secundarios presentes en el extracto etanólico del
hongo nativo.
Para el desarrollo de esta fase experimental se prepararon 33 L de medio de
cultivo líquido PG que se distribuyeron de a 200 mL en 146 recipientes. Tres de
los recipientes se escogieron para realizar en ellos el protocolo al medio líquido
estéril sin inocular, otros tres con el medio líquido recién inoculado (día cero) y para
cada día se escogieron tres recipientes, durante 15 días (tiempo de fermentación).
Esta fase se realiza por triplicado, Estudios preliminares de esta metodología se
realizaron en el laboratorio de micropopagacion de la UAO con el hongo P. djamour
(Benítez, 2010). (Benítez et al, 2012).
El trabajo experimental se realizó con las cepas de P. pulmonarius, P. ostreatus
y Lentinula edodes. Las condiciones de fermentación fueron 25 °C, 657,62 mm Hg
de presión, con exposición a luz día.
91
5.4.3. Obtención del extracto
Una vez se decidió el medio de cultivo sólido adecuado para una buena
propagación del micelio de cada una de las tres cepas y el cereal que presentó
mejor comportamiento para obtener el blanco a 25 °C y 657,62 mm Hg de presión,
se enfocó el estudio hacia el proceso de fermentación en el medio líquido, el cual
se llevó a cabo en forma estática. Se inoculó el micelio de los tres hongos nativos
en los dos medios de cultivo líquidos, Peptona-Glucosa (PG) y Czapeck-Dox
(CzD); de forma cualitativa, se escogió el medio líquido PG ya que brindó mayor
estabilidad al micelio en el tiempo. Después se realizó el proceso de fermentación
por completo con P. djamor rs, por el interés que despertó su coloración, en cuanto
a presencia de metabolitos secundarios y se aplicó después a los P. pulmonarius y
P. ostreatus y. (Lentinula edodes).
Al término del proceso de fermentación, se inició el protocolo según Colmenares,
2001, para obtener el extracto del caldo de cultivo en acetato de etilo (AcOEt). El
micelio se desechó y al medio filtrado se le tomó el valor de pH, se saturó con
NaCl, se filtró por gravedad y en embudo de separación se lavó tres veces con
25,0, 20,0 y 15,0 mL de AcOEt en forma consecutiva. Se separó el medio, que es
acuoso, de la fase orgánica, la cual se lavó de nuevo con 10,0 mL de AcOEt y
5,0 mL cuando fue necesario (presencia de una fase más densa o color de micelio).
Después, la fase orgánica se lavó tres veces con 15 mL de NaHCO3. La fase
acuosa se separó de la fase orgánica y ésta se lavó tres veces con 20 mL de agua
deionizada y se le adicionó Na2SO4 anhidro.
92
La fase orgánica deshidratada se concentró a 35 °C, 120 rpm y 240 mbar de
presión en rotavapor Heidolph Laborata 4003-control. El extracto quedó adherido a
la pared del balón, con apariencia aceitosa, de color amarillo.
Se determinó el peso del extracto en balanza analítica y se disolvió en 3,0 mL de
AcOEt para extraerlo del balón del rotavapor. Se llevó a un tubo de ensayo que
se cerró a vacío y se refrigeró a 4 °C.
Rotaevaporación: El proceso de separación de disolventes en la fase de
obtención del extracto y en la fase de separación del eluente y las fracciones de
CC, se realizó a 35 °C, 240 mbar y 120 rpm. La fase de rotaevaporación del
compuesto puro obtenido por HPLC, se realizó a 35 o
C, con rampa de 230 mbar
y 72 mbar sin rpm para separar los solventes que conformaron la fase móvil. En
todos los casos se empleó rotavapor Heidolph Laborata 4003-control con sistema
de vacío Gast.
Calentamiento y agitación: El proceso de calentamiento para llevar a
ebullición los medios de cultivo y el agua a emplear, se realizó en plancha de
calentamiento con agitación Heidolph MR 3001.
Registro de peso: La obtención de peso en las diferentes fases se realizó
en balanza semianalítica Adventurer Ohaus con precisión de ± 0,01 g y desviación
de 3%; y en balanza analítica Mettler Toledo AB204 con peso máximo de 210 g, e
= 1 mg y d = 0,1.
93
Medida potenciométrica del pH: Los valores potenciométricos de pH se
tomaron mediante pHmetro Heidolph con electrodo combinado Ingold tipo estándar
modelo 104023311.
Centrifugación: Para la separación del material suspendido en agua de la
fase móvil, se utilizó centrífuga eppendorf 5415D, con tubos de 1,50 mL. El proceso
se realizó a 13500 rpm, 6 °C durante 60 minutos.
5.5. ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO
La metodología utilizada para realizar el análisis del TGA. Se tomó masas de
5,2600, 2,9510 mg y 3,9940 mg ± 0,001 mg de muestra, y se llevó a cabo el análisis
termogravimétrico (TGA) con el uso del programa de calentamiento del equipo TGA
Q500 V20 13 Build 39, perteneciente al laboratorio de Análisis térmico de la
Universidad Autónoma de Occidente, donde se utilizó un intervalo de temperatura
desde 25 hasta 550 °C, con una velocidad de calentamiento de 10 grado/min y un
flujo de nitrógeno de 90 - 10 mL/min.
Se estudia la variación de la masa con respecto de la temperatura, esta puede ser
pérdida de masa por descomposición o ganancia de masa por proceso de oxidación.
94
5.6. DISEÑO DEL EXPERIMENTO
5.6.1. Procedimiento Experimental
Se plantearon como factores el tipo de hongo a dos niveles (Pleurotus pulmonarius
y Pleurotus ostreatus) y el sustrato a tres niveles (hoja de guadua 50%/cáscara de
frijol 50%, tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%, bagazo de caña
50%/torta de algodón 50%), lo cual genera seis tratamientos que son las distintas
combinaciones entre los dos factores. La unidad experimental está definida como el
hongo, puesto que es a quien se le medirá la variable de respuesta y son descritos
ampliamente en el numeral 7. En la tabla 8, se muestra los niveles factores y
tratamientos utilizados en la investigación:
95
Tabla 9. Factores, niveles, tratamientos
FACTORES
Tipo de Hongo Sustrato
NIVELES
Pleurotus
pulmonarius = 1
Formulación 1 = Hoja de guadua 50%/Cáscara de frijol
50%
Pleurotus
pulmonarius = 1
Formulación 2 = Tamo de arroz 50%/Bagazo de caña
(45%)/Aserrín (5%)
Pleurotus
pulmonarius = 1
Formulación 3 = Bagazo de caña 50%/Torta de algodón
50%
Pleurotus ostreatus
= 2
Formulación 1 = Hoja de guadua 50%/Cáscara de frijol
50%
Pleurotus ostreatus
= 2
Formulación 2 = Tamo de arroz 50%/Bagazo de caña
(45%)/Aserrín (5%)
Pleurotus ostreatus
= 2
Formulación 3 = Bagazo de caña 50%/Torta de algodón
50%
TRATAMIENTOS : 2x3 = 6
Número de repeticiones
A partir de una prueba piloto de la variable eficiencia biológica (%), se determinó la
desviación estándar de 8,04, y con un error de muestreo de 10% los cuales se
utilizaron en el cálculo del tamaño de muestra.
96
Por lo tanto, se realizaron 15 muestras en cada tratamiento, con la cual, se tiene un
85,16% de probabilidad de detectar diferencias a un nivel de significancia del 0,05.
(Figura 14).
Figura 14. Poder de la prueba
5.6.2. Métodos Estadísticos Para El Análisis
Con el objetivo de determinar no sólo los efectos individuales de los factores tipo de
hongo (Pleurotus pulmonarius y Pleurotus ostreatus) y sustrato (hoja de guadua
50%/cáscara de frijol 50%, tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%,
bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%) sobre la eficiencia biológica, longitud y
9876543210
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Maximum Difference
Po
we
r
A lpha 0,05
StDev 8,04
# Factors 2
# Lev els 2. 3
Blocks No
Term O rder 2
Terms Included In Model
A ssumptions
15
Reps
Power Curve for General Full Factorial
97
diámetro de los hongos, sino también el efecto causado por la interacción entre
estos factores, esto es que, la diferencia en la respuesta entre niveles de un factor
no es la misma en todos los niveles de los otros factores, para lo cual se plantea un
experimento factorial 2x3.
El modelo de análisis de varianza que representa un experimento factorial está dado
por la siguiente expresión:
2,13,2,12,1
)(
kji
ZZYijkijjiijk
Donde, Yijk, es la eficiencia biología o longitud o diámetro en la k-exima repetición
que ha sido expuesta al j-eximo nivel del factor tipo de hongo y al i-eximo nivel del
factor sustrato, es Parámetro de centralidad o efecto medio general, Zi es el efecto
del i-eximo nivel del factor tipo de hongo, j es el efecto del j-eximo nivel del factor
sustrato, (Z)ij es el efecto debido a la interacción de primer orden entre los factores
tipo de hongo y sustrato, ijk es el efecto debido al error experimental. Este modelo
efectivamente cumple con los supuestos sobre el error, es decir ij N (0, 2), con 2
constante y Cov (ijk, i’j’k’) = 0 ii’; jj’; kk’.(anexo A)
Las hipótesis de interés de este modelo son las siguientes:
98
1. Hipótesis de interacción: Esta es la primera que debe probarse, la significancia
de la interacción
H0: (Z)ij = 0 ij (no hay interacción entre los factores tipo de fibra y volumen).
Ha: (Z)ij 0 ij (hay interacción entre los factores tipo de fibra y volumen).
1. Hipótesis de efectos principales:
H0: Z1 = Z2 = Z vs. Ha: Zi Zi’ i i’
H0: 1 = 2 = 3 = vs. Ha: j j’ j j’
Estas hipótesis son combinaciones lineales estimables insesgadamente y los
vectores asociados a ellas son linealmente independientes, lo que determina un
conjunto de contrastes ortogonales.
Si existe interacción entre tipo de hongo y sustrato, los resultados de las pruebas
de hipótesis de efectos principales no tendrán importancia, debido a que existe
dependencia entre los niveles de los factores. Las pruebas de las efectos principales
sólo tienen sentido cuando no existe interacción entre los factores por lo tanto la
prueba de interacción se analiza primero.
99
5.6.3. Análisis De Varianza Para El Experimento Factorial
Una vez recabados los datos del experimento diseñado, utilizamos la información
de la muestra para hacer inferencias acerca de las medias de la población
asociadas a los diversos tratamientos. El método empleado para comparar las
medias de los tratamientos se denomina Análisis de Varianza (ANOVA), mediante
el cual se prueban las hipótesis planteadas. El enfoque tradicional de análisis de
varianza para analizar un experimento factorial completo con dos factores, donde el
factor tipo de hongo consta de 2 niveles y el factor sustrato consta de 3 niveles, se
basa en el hecho de que la Suma Total de Cuadrados (SCT), se puede dividir en
cuatro partes, suma de cuadrados del tipo de hongo, suma de cuadrados del
sustrato, suma de cuadrados de la interacción y suma de cuadrados del error. Los
cálculos correspondientes se llevaron a cabo con la ayuda del Software Minitab 16.
100
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los resultados obtenidos del Pleurotus pulmonarius, Pleurotus ostreatus y Lentinula
edodes en el trabajo de investigación se presentan en el crecimiento del micelio, la
formación de primordios y la formación de los cuerpos fructíferos, que son fases
importantes en el cultivo de los hongos que requieren una adecuada humedad y
temperatura.
El crecimiento del micelio o (spawn): El crecimiento del micelio tomó más de 3
semanas después de la inoculación. Todas las formulaciones se inocularon el
mismo día. Estos resultados están cercanos a las conclusiones de Tan (1981),
Shan, 2004, Soto et al., 2004, quien reportó que el crecimiento del micelio tomó tres
semanas y los cuerpos fructíferos aparecieron después de 2-3 días.
La formación de primordios: Durante el cultivo de los hongos, en la fase de
crecimiento del micelio se observó la formación pequeñas estructuras los
primordios, estos se formaron entre 6 y 7 días después del crecimiento total del
micelio. Resultados similares reportó Ahmad (1986), Shan, 2004, Soto et al., 2004,
Montoya, 2009, que señaló que Pleurotus ostreatus completó el crecimiento del
micelio entre 17 y 20 días en diferentes sustratos y el tiempo para la formación de
primordios fue indicado entre los 23 y 27 días.
La formación de cuerpos fructíferos: En esta fase durante el cultivo los hongos,
los cuerpos fructíferos aparecieron entre 4 y 6 semanas después de la formación de
los primordios y tomaron de 29 a 48 días después de la inoculación de la semilla.
101
Estos resultados están en conformidad con Quimio (1976, 1978), Shan, 2004, Soto
et al., 2004 Montoya, 2009, quien reportó cuerpos fructíferos de 3-4 semanas
después de la inoculación de la semilla.
Promedios de la longitud y el diámetro de los cuerpos fructíferos: La
determinación del tamaño de los diámetros de los píleos se realizó por medición
manual de los hongos cosechados en cada bloque evaluado. Los cuerpos fructíferos
del hongo P. pulmonarius se obtuvieron en dos ciclos de producción, con un
promedio de 5,9 cm. Con la formulación 3 se produjo el mayor número de cuerpos
fructíferos, seguido de la formulación 1 diámetros de 5,8 cm con el mismo hongo.
La formulación 2 presentó promedios de 3,7 cm. El Pleurotus ostreatus produjo
diámetros de 5,1 cm con la formulación 1, seguida de la formulación 3 con diámetros
de 4,7 cm. Finalmente los menores diámetros de 3,6 cm los presentó la formulación
2. Estos tamaños de los píleos están cercanos a los reportados por López-
Rodríguez et al, 2008 y Vargas, et. al. 2012, donde la mayoría de los carpóforos
presentaron diámetros de 5 a 12 cm.
La etapa de cosecha: La cosecha de los cuerpos fructíferos se realizó cuando los
sombreros alcanzaron 3 cm de diámetro en los ejemplares menores y antes que los
ejemplares mayores cambiaran su forma convexa a cóncava. Los racimos se
arrancaron completamente para evitar infecciones. El período de cosecha concluyó
a los 47 días, Con la aparición de nuevos primordios, una vez realizada la cosecha
del último racimo.
En la fase de cosecha, cuando el borde del píleo empieza a enrollarse, es signo de
que está maduro (Sánchez et al., 2001). Se realizaron cosechas de todos los
102
hongos en cada una de las bolsas de producción, aunque no todos los hongos
estaban bien desarrollados. Si se generaran cortes sólo en los hongos maduros, no
se dejaría paso para el segundo flujo de crecimiento, inhibiendo el desarrollo de las
próximas fructificaciones en las zonas en que se dejaron primordios poco
desarrollados. En esta fase se utilizaron cuchillas limpias y afiladas, sacando
completamente los restos de estípite, porque que son áreas de contaminación de
otros microorganismos en las bolsas (Soto et al., 2004).
6.1. VARIABLE EFICIENCIA BIOLÓGICA (EB)
La eficiencia biológica se trabajó con el peso seco de cada formulación. Se observó
que el sustrato compuesto por bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%
(formulación 3), en el cultivo de Pleurotus pulmonarius (1) presentó los mayores
resultados en cuanto a la eficiencia biológica, (76,7%), igualmente ocurrió con las
variables longitud y diámetro, por lo que se puede decir que es el mejor tratamiento,
los sustratos están suministrando los nutrientes necesarios para la producción de
enzimas y proteínas para el desarrollo del hongo. El sustrato compuesto por hoja
de guadua 50%/cáscara de frijol 50% (1), también presenta una eficiencia biológica
recomendable para los cultivadores, con un 70,8% para el cultivo con Pleurotus
ostreatus (2). Con el sustrato compuesto por tamo de arroz 50%/bagazo de caña
45%/aserrín 5% (2), las eficiencias biológicas fueron menores, posiblemente porque
alguno de los sustratos en la mezcla no proporcionaron los nutrientes necesarios
para el desarrollo del hongo, generando una producción de cuerpos fructíferos para
el Pleurotus pulmonarius y el Pleurotus ostreatus de 48,7% y 38,0%
respectivamente (Figura 7.1) y (Tabla 7.1.0). Estos resultados coinciden con Hami,
2005, Montoya, 2009, quien reportó que el Pleurotus ostreatus dio máxima
bioeficiencia en aserrín. Así, los agricultores deben utilizar la formulación 3 el
103
bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% para convertir el alimento en forma de
hongos.
Figura 15. % Eficiencia Biológica
104
Vargas, et. al. 2012 evaluó el crecimiento del hongo en hojarasca de roble mezclada
con bagazo de caña, logrando eficiencias biológicas de 44,35%, 52,78% y 90,30%.
Eficiencias biológicas cercanas a las obtenidas en esta investigación con los
Pleurotus spp.
Tabla 10. Rendimientos en el cultivo de P. pulmonarias, P. ostreatus y
Lentinula edodes.
Tipo de hongo
Pleurotus pulmonarius Pleurotus ostreatus
Formulación % Rendimie
nto %
Formulación % Rendim
iento %
Hoja de guadua
50%/cáscara de frijol 50%.
69,6% Hoja de guadua 50%/cáscara
de frijol 50%.
65,0%
Tamo de arroz
50%/bagazo de
caña45%/aserrín 5%.
48,7% Tamo de arroz 50%/bagazo
de caña 45%/aserrín 5%.
38,0%
Bagazo de caña 50%/torta
de algodón 50%.
76,7% Bagazo de caña 50%/torta de
algodón 50%.
70,8%
Lentinula edodes
Formulación % Rendimiento %
Bagazo de caña 50%/Torta de algodón
50%.
52,1%
Porcentajes en peso seco.
105
Con estos resultados se recomienda la formulación 3 para el cultivo de Pleurotus
pulmonarius y la formulación 2 para el cultivo con Pleurotus ostreatus. Sustratos
disponibles para los agricultores de las algodoneras y los cultivadores de caña de
azúcar del Valle del Cauca donde predominen estos residuos que por su volumen y
complejidad causan impactos negativos al medio ambiente.
Con estos resultados, se puede decir, que una cepa con buena productividad en un
sustrato determinado puede ser poco productiva en otra formulación o puede
suceder, que una cepa de baja productividad en una formulación, puede dar buena
productividad en otro tipo de sustrato. Además, no solamente la calidad del sustrato
y la capacidad biológica de la cepa influyen en la productividad de la misma, también
tienen influencia la selección de los cuartos de producción, la calidad de la
ventilación, la regulación en la humedad del sustrato y del cuarto de producción y,
el aseo y la desinfección de los sitios de cultivo. De acuerdo con lo reportado por
Rodríguez, 2000.
Al comparar el comportamiento de la eficiencia biológica de los hongos obtenidos
en cada tratamiento, en la tabla 10 se observa que el factor que aporta más a la
explicación de la variabilidad total es el sustrato (14579,6). Además, se evidencia
que no existe de interacción entre el tipo de hongo (Pleurotus pulmonarius y
Pleurotus ostreatus) y los diferentes sustratos (hoja de guadua 50%/cáscara de frijol
50%, tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5%, bagazo de caña
50%/torta de algodón 50%) a un nivel de significancia de 0,0005%, esto significa
que los factores puede ser analizado independientes. Por lo tanto, con respecto al
tipo de hongo a un nivel de significancia de 0,0005, existe diferencia entre estos dos
tipos utilizados, así mismo ocurrió con el sustrato, es decir hay diferencias
significativas entre los tres sustratos.
106
Tabla 11. Análisis de varianza de la eficiencia biológica (%)
Fuentes de Variación g.l SC F P-Valor
Tipo de Hongo 1 931,2 18,63 0,0005
Sustrato 2 14579,6 141,15 0,0005
Tipo de Hongo * Sustrato 2 125,9 1,21 0,303
Error 81 4203,8
Total 86 19840,5
Dado que es posible analizar los efectos de los factores independientes, en la tabla
11 y figura 12, se muestra los efectos principales independientes, en el caso de los
tipos de hongo como solo se tiene dos niveles los cuales son diferentes,
presentándose un mayor promedio del tipo de hongo 1: Pleurotus pulmonarius
(65%) de eficiencia, mientras que el hongo tipo 2: Pleurotus ostreatus tiene una
eficiencia del 58,3%.
En cuanto al tipo de sustrato hace necesario realizar una prueba post anova, en la
tabla 11 se muestra la prueba de Tukey a un nivel de significancia del 5%, se
encontró que los 3 sustratos (formulación 1 de hoja de guadua 50%/cáscara de frijol
50%, formulación 2 de tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% y
formulación 3 con bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%) son
significativamente diferentes.
107
Tabla 12. Prueba post anova de Tukey ( = 0,05). Eficiencia biológica
Sustrato N Media Grupos distintos
3 30 73,7 A
1 28 67,5 B
2 29 43,7 C
Tabla 13. Efectos principales
21
75
70
65
60
55
50
45
40
321
tipo hongo
Pro
me
dio
sustrato
Grafica de efectos de la Eficiencia Biológica (%)
108
6.2. VARIABLE LONGITUD
La figura 16, muestra que la longitud del hongo es mejor con el sustrato compuesto
por bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% (3), en el cultivo de Pleurotus
pulmonarius (1), Con respecto a el Pleurotus ostreatus (2) se observa que no hay
mucha diferencia entre las longitudes.
Figura 16. Longitud de los hongos
109
En el análisis estadístico de los resultados, se encontró que los residuales del
modelo de análisis de varianza de la longitud no se distribuyen normal, inicialmente
se aplicaron varias transformaciones sin éxito, por lo tanto se aplicó estadística no
paramétrica, la cual permite hacer comparaciones porque no exige normalidad de
los residuales.
Las longitudes se clasifican como debajo o por encima de la medina general. Se
realiza una prueba de ji-cuadrado para la asociación. El estadística de prueba 35,24
a un nivel de significancia < 0,0005 indica que existe evidencia suficiente para
rechazar Ho (las medianas son iguales) a favor de H1 (no todas las medianas son
iguales), es decir existe diferencias significativas.
Test de la Mediana para promedio longitud
Chi-Square = 35,24 DF = 5 P = 0,0005
110
Para cada nivel de factor, la tabla 7.2.1, muestra la mediana, rango intercuartílico, y
un intervalo de confianza de la muestra para la mediana. Así mismo muestra, el
intervalo de confianza, este es el intervalo de interpolación no lineal. Resultados de
las longitudes son más altos cuando se tiene tipo de hongo 1 (Pleurotus
pulmonarius) y sustrato 3 (bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% = 3).
Tabla 14. Muestra la mediana, rango intercuartílico, y un intervalo de
confianza de la muestra para la mediana
Intervalos de confianza individual 95%
TRAT N< N>= Mediana Q3-Q1
1-1 6 9 2,50 1,00
1-2 15 0 1,00 0,00
1-3 0 15 3,00 1,00
2-1 3 10 2,50 0,75
2-2 9 5 2,00 0,50
2-3 7 8 2,50 0,50
Mediana General = 2,50
6.3. RESULTADOS VARIABLE DIÁMETRO
En la figura 17, se observa que el sustrato compuesto por bagazo de caña 50%/torta
de algodón 50% (3) y hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50% (1), en el cultivo de
Pleurotus pulmonarius (1) presentaron los mayores e igual diámetro promedio. Con
111
respecto al Pleurotus ostreatus (2), ante los distintos sustratos presento distintos
diámetros.
Con respecto a la comparación en el comportamiento de los diámetros, en la tabla
7.3.1 se observa que el factor que aporta más a la explicación de la variabilidad total
es el sustrato como igualmente ocurrió con la eficiencia biológica. En la tabla 7.3.1
igualmente se muestra la interacción entre los dos factores de interés (tipo de hongo
y sustrato), demostrándose que evidentemente existe dependencia entre el tipo de
hongo y los diferentes sustratos a un nivel de significancia de 1,9%, esto significa
que cada una de los tipos de hongos tiene un comportamiento diferente ante los
sustratos considerados.
Figura 17. Diámetro del píleo
112
Tabla 15. Análisis de varianza del diámetro
Fuentes de Variación g.l SC F P-Valor
Tipo de Hongo 1 9,38 19,82 0,0005
Sustrato 2 58,704 62,25 0,0005
Tipo de Hongo *
Sustrato
2 3,85 4,15 0,019
Error 81 37,62
Total 86 109,56
En la figura 18, tabla 14, se evidencia el efecto interacción entre los tipos de hongos
y los sustratos utilizados, esto es cuando se requiera utilizar tipo de hongo 1 =
113
Pleurotus pulmonarius se obtienen los mejores diámetros (5,9 cm) cuando el
sustrato es la formulación 3 = bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, y este
tratamiento es igual estadísticamente al tratamiento (el sustrato con la formulación
1 es bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, tipo de hongo 1 = Pleurotus
pulmonarius con un diámetro promedio de 5,8 cm). El hongo 2 = Pleurotus ostreatus
con el sustrato 1 de hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%, se obtienen
diámetros de 5,1 cm y con el sustrato 3 de bagazo de caña 50%/torta de algodón
50%, y el hongo 2 = Pleurotus ostreatus se obtienen diámetros de 4,7 cm. Los
diámetros más pequeños de obtiene con la formulación 2 de tamo de arroz
50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% con ambos Pleurotus.
Figura 18. El efecto interacción entre los tipos de hongos y los sustratos
321
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
sustrato
PR
OM
ED
IO D
IAM
ETR
O
1
2
hongo
tipo
Interaction Plot for promedio diametroData Means
114
Figura 19
Hongo Sustrato N Media Grupos
1 3 15 5,9 A
1 1 15 5,8 A
2 1 13 5 B
2 3 15 4,8 B
1 2 15 3,7 C
2 2 14 3,6 C
En conclusión se observó que la formulación 3 compuesta por bagazo de caña
50%/torta de algodón 50%, es la mejor y presentó los mayores resultados en cuanto
a la eficiencia biológica, (la longitud con el diámetro y el tratamiento) por lo que se
puede decir que es el mejor tratamiento para el cultivo de Pleurotus pulmonarius.
Se recomienda estos sustratos para los agricultores de la algodonera de la región y
cultivadores de caña de azúcar del Valle del Cauca.
6.4. ANÁLISIS RENDIMIENTO PROMEDIO DEL HONGO PLEUROTUS
PULMONARIUS, OSTREATUS Y LENTINULA EDODES
El rendimiento de los Pleurotus spp. La producción del P. pulmonarius y P. ostreatus
se cosechó en dos ciclos de producción. El rendimiento máximo se obtuvo en el
primer ciclo de producción. (Figura 20. El rendimiento promedio máximo de 11499
g fue estimado para la formulación 3, seguido de la formulación 1 con 10436 g y por
último la formulación 2 con 7304 g para el P. pulmonarius. En el P. ostreatus el
rendimiento promedio máximo de 10623 g fue estimado para la formulación 3 con
115
bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, seguido de la formulación 1 de hoja de
guadua 50%/cáscara de frijol 50% con 9750 g y por último la formulación 2 de tamo
de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% con 5695 g. Así, con estos valores
se recomienda como mejor formulación la 3 con bagazo de caña 50%/torta de
algodón 50% para el cultivo de los hongos Pleurotus que está de acuerdo con los
hallazgos de Hami (2005) que estudiaron el cultivo de Pleurotus ostreatus en aserrín
de diferentes maderas y encontró que el Pleurotus ostreatus dio el máximo
rendimiento.
116
Figura 20. Rendimiento promedio de hongo Pleurotus pulmonarius,
ostreatus y Lentinula edodes
117
Figura 21. Precocidad (en días) del hongo Pleurotus pulmonarius, Pleurotus
ostreatus y el Lentinula edodes en las formulaciones
118
De la rapidez de producción de los cuerpos fructíferos(o precocidad), las
formulaciones que permitieron producir hongos en el menor tiempo fue: la
formulación 3 que contenía bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, la
formulación 1 con hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%, y la formulación 2 con
tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% en un tiempo, medido a partir
del momento de la siembra, de 29, 32 y 37 días, respectivamente.
Se presentó una producción buena con la formulación Le1 bagazo de caña
50%/torta de algodón 50% del hongo Lentinula edodes, entre los 75 y 90 días.
6.5. RESULTADOS EN EL CULTIVO DE PLEUROTUS SPP. Y LENTINULA
EDODES
Para conocer el potencial de producción de las cepas estudiadas se determinó la
eficiencia biológica, EB, El rendimiento medio, la precocidad, la pérdida del proceso
y la tasa de producción, TP. La eficiencia biológica, EB% se determina expresando
en porcentaje la relación entre el peso fresco de los hongos producidos y el peso
del sustrato seco EB (%) = (peso de hongos frescos/peso del sustrato
seco)100%; la tasa de producción (TP) se determinó mediante la relación del
porcentaje de eficiencia biológica entre el número total de días del proceso TP =
EB (%)/número de días del proceso. (Tabla 15).
119
Tabla 16. Resultados en el cultivo de Pleurotus spp. y Lentinula edodes
Especie Pleurotus pulmonarius Lentinula edodes
Parámetro F = 1 F = 2 F = 3 F = Le1
Rendimiento
Medio % 69,6 48,7 76,7 52,1
Eficiencia
Biológica % 69,6 48,7 76,7 52,1
Precocidad
días 32 37 29 75
Tasa
Productiva
%
116,0 74,9 134,0 69,5
Pérdida del
proceso % 0,0 0,0 0,0 0,0
Especie Pleurotus ostreatus Lentinula edodes
Parámetro F = 1 F = 2 F = 3 F = Le1
Rendimiento
Medio % 65,0 38,0 70,8 52,1
Eficiencia
Biológica % 65,0 38,0 70,8 52,1
Precocidad
días 32 37 29 75
Tasa
Productiva
%
108,3 58,4 124,2 69,5
Pérdida del
proceso % 0,0 0,0 0,0 0,0
120
Con los datos anteriores, se concluye que al cultivar hongos del género Pleurotus
spp. sobre mezclas se mejoran las condiciones físicas del sustrato. En las
formulaciones constituidas por mezclas se alcanzaron rendimientos medios entre el
38,0% y el 76,7%, que las hace económicamente factibles. Por lo tanto, una
formulación es más económica, cuando se combinan sustratos de fácil transporte y
adquisición con buenos rendimientos.
Se concluye que al cultivar el hongo del género Lentinula edodes sobre una mezcla,
se mejoran las condiciones físicas del sustrato. Además, la formulación Le1
constituida por la mezcla bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% alcanzó un
rendimiento medio del 52,1%, que la hace económicamente factible. Por lo tanto,
una formulación es más económica, cuando se combinan sustratos de fácil
transporte y adquisición con buenos rendimientos.
De acuerdo con los datos reportados en la Tabla 15 no se presentó pérdidas de
proceso en las 3 formulaciones evaluadas, indicando que todas las unidades
experimentales fueron productivas y no hubo contaminación; generando valores
idénticos en la eficiencia biológica media y el rendimiento medio.
En la formulación Le1 evaluada del Lentinula edodes no se presentó pérdidas de
proceso, indicando que las unidades experimentales fueron productivas y no hubo
contaminación; generando valores de la eficiencia biológica media y el rendimiento
medio idénticos.
121
Los bajos rendimientos de algunos sustratos lignocelulósicos se pueden mejorar
mediante compostaje, utilizando mezclas de lignocelulósicos y con aditivos
minerales u orgánicos.
Las EB obtenidas corresponden a los promedios que normalmente se obtienen en
cultivos artesanales. Las diferencias entre las EB de cada una de las especies sobre
las diferentes formulaciones de sustratos, demuestran que cada organismo tiene
requerimientos nutricionales diferentes y condiciones físicas individuales para
mejorar tanto la productividad como la calidad de los carpóforos obtenidos.
(Montoya, 2013).
De lo anterior se concluye que es mejor cultivar los hongos del género Pleurotus
sobre mezclas, ya que éstas mejoran las condiciones físicas del sustrato. Además,
para la mayoría de las formulaciones constituidas por mezclas se alcanzaron
rendimientos medios superiores al 50%, que las hace económicamente factibles.
Sin embargo, las formulaciones más económicas serán aquellas que combinen
unos buenos rendimientos con una fácil consecución y transporte de las materias
primas.
Por ejemplo, las formulaciones que involucran subproductos de arroz y
subproductos de frijol serán apropiadas para la zona del Cauca, las formulaciones
que involucran bagazo de caña para zonas que tengan cultivo de caña y el mismo
análisis se hace para las demás formulaciones. Pero, debe tenerse en cuenta que
no todas las cepas de Pleurotus tienen la habilidad de fructificar sobre un
determinado sustrato.
122
6.6. OBTENCIÓN DE FRACCIONES
En total, se obtuvo 117,85 mg de extracto, provenientes de la fase con un rango de
pH 4,63-5,12 y 87,7mg de la fase a la cual se le ajustó el valor de pH en el rango de
2,0. En las muestras tomadas para cada día de fermentación, se observó un punto
de interés igual, con un Rf de 0,49. A medida que aumentan los días de fermentación
se observaron algunos puntos más, sobresaliendo el mismo punto en los dos
extractos con valores de pH entre 4.63-5.12 (el punto mostró mayor intensidad) y
pH=2.0; lo que indica que en el extracto neutro obtenido con AcOEt, se encuentra
presente una sustancia mayoritaria que es estable a estos valores de pH. Se unieron
los extractos con valor similar de pH, para el desarrollo de la fase de cromatografía
de columna (CC). Cada extracto crudo y seco se llevó como cabeza sólida, a una
columna de 10x0.5cm soportado en sílica gel. El fraccionamiento se inició con
eluente hexano, se aumentó polaridad con AcOEt hasta eluir sólo AcOEt seguido
de etanol (EtOH). Como resultado de este proceso se obtuvo gran número de
fracciones con diversas polaridades. Mediante el análisis por CCF se detectaron
sustancias con elusión clara, que con posterior análisis por CC permitió escoger las
fracciones que presentaron puntos claros de intensidad mayor. Cada una de las
fracciones se analizó por CCF, se reunieron fracciones similares y no se pudo
analizar por HPLC por el daño sufrido por el equipo. Este proceso se aplicó los
Pleurotus spp. y Lentinula edodes, con el inconveniente mencionado anteriormente,
razón por la cual se decidió obtener otro objetivo con novedad para el proyecto.
123
6.6.1. Análisis Termogravimétrico
La metodología utilizada para realizar el análisis TGA se tomó una masa de 5,2600
± 0,0001 mg de muestra, y se llevó a cabo el análisis termogravimétrico (TGA) con
el uso del programa de calentamiento del equipo TGA Q500 V20 13 Build 39,
perteneciente al laboratorio de Análisis térmico de la Universidad Autónoma de
Occidente, donde se utilizó un intervalo de temperatura desde 25 °C hasta 520 °C,
con una velocidad de calentamiento de 10 grado/min y un flujo de nitrógeno, N2
como gas inerte de 10 mL/min.
Se emplearon muestras de 5,2600 mg, 2,9510 mg y 3,9940 mg, una velocidad de
flujo de N2 de 90-10 mL min1. Las muestras se calentaron de 25 °C hasta 500 °C a
una velocidad de calentamiento de 10 °C min1. El equipo se calibró utilizando los
estándares de indio proporcionados por el fabricante.
No se realizaron mediciones de Calorimetría Diferencial de Barrido, DSC o
calorímetro diferencial de barrido (modelo DSC Q2000 V24.10 Build 122). El DSC
es importante, porque mide la diferencia en la velocidad de flujo de calor entre una
muestra y una de referencia inerte como una función del tiempo y de la temperatura
en unidades de mW = mJ/s. Con esta técnica se puede identificar las transiciones
de fase de primer orden, como la fusión, solidificación, cristalización, entre otras. A
demás, permite tener el control de las propiedades físicas y químicas de un producto
y mejorar el proceso de producción.
124
Por lo tanto, estas técnicas capaces de detectar diferentes fases, acompañadas con
otros métodos permiten al investigador explicar mejor las propiedades las
propiedades físicas, mecánicas, eléctricas, estructurales, entre otras.
Se estudia la variación de la masa con respecto de la temperatura, esta puede ser
pérdida de masa por descomposición o ganancia de masa por proceso de oxidación.
(Hohne, et. al. 2010, Flórez, 2014).
La técnica de termogravimetría (TGA) cuantifica las pérdidas de peso que están
asociados con la deshidratación o la descomposición del material o compuesto que
se analiza. Esta técnica se complementa con la espectrometría de masas MS
Discovery (TA Instruments Brand) que identifica los gases que se liberan a medida
que se someten a diferentes temperaturas. De esta manera es posible obtener un
análisis cualitativo del material analizado o compuesto. (Flórez, 2014.) Con el
trabajo se determinaron los rangos de temperatura característicos de las diferentes
fases (las variaciones de la masa con la temperatura) que generan compuestos
(gases) detectados en el TGA-MS y cuando se acompañan con otros métodos
permiten explicar las propiedades físicas, estructurales, (analizar la deshidratación
y la evaporación) entre otras, presentes en el micelio o las fructificaciones de los
hongo Pleurotus pulmonarius, Pleurotus ostreatus y Lentinula edodes.
125
Tabla 17. Degradación presente en el Pleurotus pulmonarius
TGA
Rango
Temperatura (˚C)
Peso Inicial (mg) Pérdida de Peso
(mg)
% Pérdida de
Peso
25 -98 5,2600 mg 1,2056 mg 22,92
98 249 4,0544 mg 0,4099 mg 10,11
263 510 3,6445 mg 1,3871 38,06
La Tabla 16 describe la degradación presente en el Pleurotus pulmonarius
La Tabla 16 describe el programa de calentamiento del Pleurotus ostreatus.
La Figura 16 Champiñones 002 muestra la TGA para la muestra termogramas
hongo en una atmósfera de nitrógeno se realiza a una velocidad de calentamiento
de 10 °C/min. La curva TGA muestra tres degradaciones: el primero desde
temperatura 26 °C hasta 63 °C atribuida a la desorción de agua o pérdida de
humedad superficial, muestra una pérdida de peso grande de su masa estructural
aproximadamente 2,4198 mg o el 82,00%; la segunda degradación se observa a
temperaturas entre 75 °C y 210 °C, posiblemente a una estabilidad de los
compuestos por su ordenamiento intermoleculares, muestra una pérdida de peso
constante y la tercera contribuye a procesos de descomposición de material
orgánico que muestran una pérdida de peso de 0,5312 mg o 9,812% en el micelio
o cuerpo fructífero.
126
Tabla 18. Descripción del programa de calentamiento del Pleurotus
pulmonarius
TGA MS
Temperatura 25 °C a 550 °C
Velocidad de
Calentamiento 10 °C/min
Atmósfera N2
Cantidad de Muestra 5,2600 mg
Rango de Masas 70 uma
La Tabla 17 describe el programa de calentamiento del Pleurotus pulmonarius.
La Figura 22 Champiñones 001 muestra la TGA para la muestra termogramas
hongo en una atmósfera de nitrógeno se realiza a una velocidad de calentamiento
de 10 °C/min. La curva TGA muestra tres degradaciones: el primero desde
temperatura ambiente hasta 98 °C atribuída a la desorción de agua o pérdida de
humedad superficial, muestra una pérdida de peso de aproximadamente 1,2056 mg
o el 22,92%; la segunda degradación se observa a temperaturas entre 98 °C y 249
°C, posiblemente debida al perdida de agua en los enlaces intermoleculares,
muestra una pérdida de peso de 0,4099 mg o 10,11% y la tercera contribuye a
procesos de descomposición de material orgánico que muestran una pérdida de
peso en el micelio o cuerpo fructífero de aproximadamente 1,3871 mg o 38,06%.
127
Figura 22. TGA Termogramas
128
Figura 23. TGA y MS Termogramas
La espectrometría de masa (MS)
La figura 23 Champiñones 001 muestra el termograma TGA-MS simultáneamente
con las masas registradas por el MS. Las masas se generan mediante la liberación
de gases que se produce durante el proceso de exploración térmica a la que la
muestra del hongo se programó bajo una atmósfera inerte de nitrógeno. Los datos
muestran que la primera anomalía que se produce alrededor de los 25 °C 98 °C
debido a la liberación de H2O superficial y la liberación de otros gases que por sus
porcentajes de pérdida de peso son importantes en masa global o estructural del
hongo o el micelio. Las masas liberadas cuya relación m/e pertenecen a los valores
de: 17, 18, 28 y 44 que están asociadas al grupo OH, H2O, CO, y CO2. La segunda
anomalía comienza alrededor de 100 °C a los 249 °C. Las masas liberadas cuya
129
relación m/e pertenecen a los valores de: 12, 14, 18, 20, 27 y 32 que están
asociadas al grupo C, N2, H2O, HF, CH3, O2. La tercera termina alrededor de los
263 °C a los 550 °C debido a la degradación o ignición de los compuestos orgánicos.
Las masas liberadas cuya relación m/e pertenecen a los valores de: 16, 29, 34 y 40
que están asociadas al grupo O, Isótopo de Nitrógeno (7440 ppm), O isótopo, y Ar.
Esto muestra la descomposición que sufre el hongo.
Tabla 19. Descripción del programa de calentamiento del Pleurotus ostreatus
TGA MS
Temperatura 25 °C a 510 °C
Velocidad de
Calentamiento °C/min
Atmósfera N2
Cantidad de
Muestra 2,9510 mg
Rango de masas 70 uma
La Tabla 18 describe el programa de calentamiento de Pleurotus ostreatus
130
Tabla 20. Degradación presente en el Pleurotus ostreatus
TGA
Rango
Temperatura (˚C)
Peso Inicial (mg) Pérdida de Peso
(mg)
% Pérdida de
Peso
25 63 2,9510 mg 2,4198 mg 82,00
75 210 0,5312 mg 0,0521 mg 9,812
220 510 0,4791 mg
La Tabla 19 describe la degradación presente en el Pleurotus ostreatus
La Figura 24 Champiñones 002 muestra la TGA para la muestra termogramas
hongo en una atmósfera de nitrógeno se realiza a una velocidad de calentamiento
de 10 °C/min. La curva TGA muestra tres degradaciones: el primero desde
temperatura 25 °C hasta 63 °C atribuída a la desorción de agua o pérdida de
humedad superficial, muestra una pérdida de peso grande de su masa estructural
aproximadamente 2,4198 mg o el 82,00%; la segunda degradación se observa a
temperaturas entre 75 °C y 210 °C, posiblemente a una estabilidad de los
compuestos por su ordenamiento intermoleculares, muestra una pérdida de peso
constante y la tercera contribuye a procesos de descomposición de material
orgánico que muestran una pérdida de peso de 0,5312 mg o 9,812% en el micelio
o cuerpo fructífero.
131
Figura 24. TGA Termogramas
132
Figura 25. TGA y MS Termogramas
La espectrometría de masa (MS)
La figura 25 Champiñones 002 muestra el termograma TGA-MS simultáneamente
con las masas registradas por el MS. Las masas se generan mediante la liberación
de gases que se produce durante el proceso de exploración térmica a la que la
muestra del hongo se programó bajo una atmósfera inerte de nitrógeno. Los datos
muestran una descomposición continua del hongo en los tres rangos de temperatura
25 °C hasta 63 °C; 75 °C hasta los 510 °C debido a las masas liberadas cuya
relación m/e pertenecen a los valores de: 12, 14, 16, 17, 18, 20, 26, 27, 32, 34, 40,
44 y 57 que están asociadas al grupo C, N, grupo OH, H2O, HF, CH2CH3, O
133
isótopo, O2 y Ar. Con la variación de T el hongo en el primer rango se descompone
totalmente con la perdida de agua.
Ver los anexos de la muestra de Shiitake con la TGA para el hongo en una atmósfera
de nitrógeno se realiza a una velocidad de calentamiento de 10 °C/min. La curva
TGA muestra tres degradaciones: el primero desde temperatura ambiente hasta 128
°C atribuía a la desorción de agua o pérdida de humedad superficial, muestra una
pérdida de peso de aproximadamente 2,9588 mg o el 74,08%; la segunda
degradación se observa a temperaturas entre 150 °C y 321 °C, posiblemente debida
al perdida de agua en los enlaces intermoleculares, muestra una pérdida de peso
de 1,0352 mg o 11,22% y la tercera contribuye a procesos de descomposición de
material orgánico que muestran una pérdida de peso en el micelio o cuerpo fructífero
de aproximadamente 0,0329 mg o 3,586%.
Ver los anexos de la muestra de Shiitake con TGA-MS simultáneamente con las
masas registradas por el MS. Las masas se generan mediante la liberación de
gases que se produce durante el proceso de exploración térmica a la que la muestra
del hongo se programó bajo una atmósfera inerte de nitrógeno. Los datos muestran
una descomposición con gran significancia de pérdida de masa con masas liberadas
cuya relación m/e pertenecen a los valores de: 18, 32, 40, 17, 15, 16, 42 y 30. Que
están asociadas al grupo OH, H2O, CH4, CO2, NOX , O isótopo, O2 y Ar. A la
temperatura de 280 °C se presenta un pico exotérmico una posible reacción de
oxidación con el CO2.
134
Figura 26. Shitake TGA-MS001
135
Figura 27. Shitake.001
136
7. CONCLUSIONES
El sustrato compuesto por bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% (3), en el
cultivo de Pleurotus pulmonarius (1) presentó los mayores resultados en cuanto a
la eficiencia biológica, (76,7%), igualmente ocurrió con las variables longitud y
diámetro, por lo que se puede decir que es el mejor tratamiento, los sustratos están
suministrando los nutrientes necesarios para la producción de enzimas y proteínas
para el desarrollo del hongo.
El sustrato compuesto por hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50% (1), también
presenta una eficiencia biológica recomendable para los cultivadores, con un 70,8%
para el cultivo con Pleurotus ostreatus (2). Con el sustrato compuesto por tamo de
arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% (2), las eficiencias biológicas fueron
menores, posiblemente porque alguno de los sustratos en la mezcla no
proporcionaron los nutrientes necesarios para el desarrollo del hongo, generando
una producción de cuerpos fructíferos para el Pleurotus pulmonarius y el Pleurotus
ostreatus de 48,7% y 38,0% respectivamente.
La longitud del hongo es mejor con el sustrato compuesto por bagazo de caña
50%/torta de algodón 50% (3), en el cultivo de Pleurotus pulmonarius (1), Con
respecto a el Pleurotus ostreatus (2) se observa que no hay mucha diferencia entre
las longitudes.
El sustrato compuesto por bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% (3) y hoja de
guadua 50%/cáscara de frijol 50% (1), en el cultivo de Pleurotus pulmonarius (1)
137
presentaron los mayores e igual diámetro promedio. Con respecto al Pleurotus
ostreatus (2), ante los distintos sustratos presento distintos diámetros.
El rendimiento máximo se obtuvo en el primer ciclo de producción. El rendimiento
promedio máximo de 11499 g fue estimado para la formulación 3, seguido de la
formulación 1 con 10436 g y por último la formulación 2 con 7304 g para el P.
pulmonarius. En el P. ostreatus el rendimiento promedio máximo de 10623 g fue
estimado para la formulación 3 con bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%,
seguido de la formulación 1 de hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50% con 9750
g y por último la formulación 2 de tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín
5% con 5695 g.
De la rapidez de producción de los cuerpos fructíferos(o precocidad), las
formulaciones que permitieron producir hongos en el menor tiempo fue: la
formulación 3 que contenía bagazo de caña 50%/torta de algodón 50%, la
formulación 1 con hoja de guadua 50%/cáscara de frijol 50%, y la formulación 2 con
tamo de arroz 50%/bagazo de caña 45%/aserrín 5% en un tiempo, medido a partir
del momento de la siembra, de 29, 32 y 37 días, respectivamente.
Se presentó una buena producción de cuerpos fructíferos con la formulación Le1
bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% del hongo Lentinula edodes, entre los
75 y 90 días.
Al cultivar el hongo del género Lentinula edodes sobre una mezcla, se mejoran las
condiciones físicas del sustrato. Además, la formulación Le1 constituida por la
138
mezcla bagazo de caña 50%/torta de algodón 50% alcanzó un rendimiento medio
del 52,1%, y una tasa productiva de 124,2 que la hace económicamente factible.
Por lo tanto, una formulación es más económica, cuando se combinan sustratos de
fácil transporte y adquisición con buenos rendimientos.
Las formulaciones que involucran subproductos de arroz y subproductos de frijol
serán apropiadas para la zona del Cauca, las formulaciones que involucran bagazo
de caña para zonas que tengan cultivo de caña y el mismo análisis se hace para las
demás formulaciones. Pero, debe tenerse en cuenta que no todas las cepas de
Pleurotus tienen la habilidad de fructificar sobre un determinado sustrato.
Para el Pleurotus pulmonarius. La curva de TGA muestra tres degradaciones: la
primera atribuída a la desorción de agua o pérdida de humedad superficial, muestra
una pérdida de peso de aproximadamente el 22,92%; la segunda degradación
posiblemente debida al perdida de agua en los enlaces intermoleculares, muestra
una pérdida de peso del 10,11% y la tercera contribuye a procesos de
descomposición de material orgánico que muestran una pérdida de peso en el
micelio o cuerpo fructífero de aproximadamente del 38,06%.
Para el Pleurotus ostreatus. La curva TGA muestra tres degradaciones: la primera
atribuida a la desorción de agua o pérdida de humedad superficial, con una pérdida
de peso grande del 82,00%; en la segunda degradación, se observa una estabilidad
de los compuestos posiblemente por sus ordenamientos intermoleculares,
mostrando una pérdida de peso constante, y la tercera contribuye a procesos de
descomposición de material orgánico que muestran una pérdida de peso del 9,812%
en el micelio o el cuerpo fructífero.
139
La curva TGA muestra tres degradaciones: la primera desde temperatura ambiente
hasta 128 °C, con una pérdida de peso de aproximadamente el 74,08% atribuida a
la desorción de agua o pérdida de humedad superficial; la segunda degradación se
observa entre 150 °C y 321 °C, con una pérdida de peso del 11,22% posiblemente
debida a la perdida de agua en los enlaces intermoleculares y la tercera contribuye
a procesos de descomposición de material orgánico que muestran una pérdida de
peso del 3,586% en el micelio o el cuerpo fructífero.
El termograma TGA-MS para el Pleurotus pulmonarius, muestra que la primera
anomalía libera H2O superficial y otros gases que por sus porcentajes de pérdida
de peso son importantes en la masa global o estructural del hongo o el micelio. Las
masas liberadas están asociadas al grupo OH, H2O, CO, y CO2. En la segunda
anomalía las masas liberadas cuya relación m/e pertenecen al C, N2, H2O, CH3, y
O2. La tercera es debida a la degradación o ignición de los compuestos orgánicos y
las masas liberadas cuya relación m/e pertenecen a O, Isótopo de Nitrógeno (7440
ppm), O isótopo, y Ar. Esto muestra la descomposición que sufre el hongo.
El termograma TGA-MS para el Pleurotus pulmonarius muestra una
descomposición continua del hongo en los tres rangos de temperatura debido a las
masas liberadas cuya relación m/e pertenecen al C, N, grupo OH, H2O, CH2CH3,
O isótopo, O2 y Ar. Con la variación de T el hongo en el primer rango se descompone
totalmente con la perdida de agua.
El termograma TGA-MS para el Shiitake. Los datos muestran una descomposición
con gran significancia de pérdida de masa con masas liberadas cuya relación m/e
140
pertenecen al grupo OH, H2O, CH4, CO2, NOX , O isótopo, O2 y un pico exotérmico,
una posible reacción de oxidación con el CO2.
Los residuos evaluados presentaron gran potencial para ser usados como sustratos
en el cultivo de hongos comestibles; sin embargo la aportación de nutrientes se
encuentra limitada por la naturaleza de los mismos, por lo que la realización de
mezclas es necesaria.
El cultivo de hongos comestibles, resulta una alternativa conveniente para enfrentar
el problema de disposición final de residuos de difícil manejo, como los generados
por la industria azucarera, minimizando así los problemas fitosanitarios y por ende
la reducción de riesgos ambientales cuya repercusión en el aspecto social y
económico es considerable.
141
8. RECOMENDACIONES
Las mezclas realizadas con la segunda formulación se pueden mejorar
adicionando otros sustratos y cambiando las proporciones con el fin de obtener una
mejor relación C/N.
Con la aplicación de las técnicas de análisis térmico, se determinaron los
rangos de temperatura característicos de las diferentes fases (las variaciones de la
masa con la temperatura) que generan compuestos (gases) detectados en el TGA-
MS y cuando se acompañan con otros métodos permiten explicar las propiedades
físicas, estructurales, (analizar la deshidratación y la evaporación) entre otras,
presentes en el micelio o las fructificaciones de los hongo Pleurotus pulmonarius,
Pleurotus ostreatus y Lentinula edodes. Estos resultados preliminares se deben
continuar porque permitirán direccionar investigaciones futuras de nuestro grupo de
investigación.
Continuar con estudios enfocados al aprovechamiento de los residuos
agroforestales, con particular interés en el bagazo de caña de azúcar, considerando
la potencialidad que este presenta como sustrato en el cultivo de hongos
comestibles.
Se recomienda continuar con los estudios de esta metodología de extracción
para obtener los metabolitos de interés industrial y realizar los ensayos biológicos
para determinar su efectividad en el tratamiento de enfermedades.
142
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153
ANEXOS
Anexo A. VALIDACIÓN DE SUPUESTOS
Variable Eficiencia Biológica
Supuesto de normalidad - homogeneidad de varianzas e independencia
Si normales con media cero (p-valor 0,099), no homogéneos (Levene's Test (Any
Continuous Distribution) Test statistic = 3,42. p-value = 0,007)
20100-10-20
99,9
99
90
50
10
1
0,1
Residual
Pe
rce
nt
8070605040
10
0
-10
-20
Fitted Value
Re
sid
ua
l
151050-5-10-15
20
15
10
5
0
Residual
Fre
qu
en
cy
80706050403020101
10
0
-10
-20
Observation Order
Re
sid
ua
l
Normal Probability Plot Versus Fits
Histogram Versus Order
Residual Plots for Eficiencia Biológica (%)
154
Variable Longitud
Supuesto de normalidad - homogeneidad de varianzas e independencia
10-1
99,9
99
90
50
10
1
0,1
Residual
Pe
rce
nt
3,02,52,01,51,0
1
0
-1
Fitted Value
Re
sid
ua
l
0,80,40,0-0,4-0,8-1,2
20
15
10
5
0
Residual
Fre
qu
en
cy
80706050403020101
1
0
-1
Observation Order
Re
sid
ua
l
Normal Probability Plot Versus Fits
Histogram Versus Order
Residual Plots for promedio longitud
155
Variable Diámetro
Supuesto de normalidad - homogeneidad de varianzas e independencia
210-1-2
99,9
99
90
50
10
1
0,1
Residual
Pe
rce
nt
654
2
1
0
-1
Fitted Value
Re
sid
ua
l
1,51,00,50,0-0,5-1,0
20
15
10
5
0
Residual
Fre
qu
en
cy
80706050403020101
2
1
0
-1
Observation Order
Re
sid
ua
l
Normal Probability Plot Versus Fits
Histogram Versus Order
Residual Plots for promedio diametro
156
Anexo B
Micelio
Replica en medios de cultivo
Siembra en cereales
Semilla
Siembra en sustrato agroindustrial
Fructificado
Colecta
Secado
Biomasa Maceración en hexano Extracto
Maceración en etanol Biomasa Maceración en metanol
Extracto
Cromatografía Espectros
157
Anexo C. Datos (Certificados de Análisis de los Sustratos)
1. Tamo de
arroz 2. Hoja de guadua 3. Hoja de guadua 4. Leucaena
5. Cascarilla
de arroz
6. Semilla (Torta)
de algodón
Determinación en % m/m
Porcentaje de
humedad
8.90
3.48 6.96 9.55 9.01 9.54
Cenizas 19.74 23.34 19.03 3.38 12.53 3.48
Proteína (% N
6.25)
8.69
6.69 6.42 8.36 5.75 3.09
Grasa Extracto
etéreo
1.94
1.66 13.26 8.97 5.09 0.95
Fibra 23.77 25.26 24.51 50.47 47.10 49.87
Determinación del análisis en Laboratorio de Análisis Industriales la Universidad del Valle:
