Alternative crops from the production of biomass and phenols from the Pleurotus Ostreatus mushroom, based on low-cost raw materials and agro-industrial waste
Culturas alternativas a partir da produo de biomassa e fenis do cogumelo Pleurotus Ostreatus, a partir de matrias-primas de baixo custo e resduos agroindustriais
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Correspondencia: anita423@gmail.com
Ciencias Tcnicas y Aplicadas
Artculo de Investigacin
* Recibido: 02 de mayo de 2025 *Aceptado: 25 de junio de 2025 * Publicado: 08 de julio de 2025
I. Investigadora Independiente. Profesional egresada de la Universidad de las Amricas (UDLA) y Universidad Internacional de la Rioja (UNIR). Magister en Gestin Ambiental y Energtica en las Organizaciones. Ingeniera en Biotecnologa, Ecuador.
Resumen
Pleurotus ostreatus es un hongo ligncola saprfito conocido como hongo ostra, posee una gran adaptabilidad y versatilidad para tolerar temperaturas hasta los 32 C. Su cultivo por lo general se realiza en medios slidos, sin embargo, el cultivo en medio lquido ha demostrado tener grandes ventajas mejorando su desarrollo. Por lo mencionado, se presenta una investigacin que tuvo como objetivo general optimizar un medio de cultivo alternativo con base en residuos agroindustriales y materias primas de bajo costo para la produccin de biomasa y fenoles a partir del hongo Pleurotus ostreatus. Se aplicaron mtodos de cultivo, analticos y estadsticos para evidenciar los parmetros adecuados que permitan tener un incremento en la produccin de biomasa y fenoles en medios sumergidos por un periodo de tiempo de fermentacin de 10 das. Los resultados demostraron durante el tiempo de validacin del medio de cultivo sumergido el cual tena todos los nutrientes, pH, concentraciones de carbono y nitrgeno adecuadas para el crecimiento del hongo de las variedades Gris y Rosa, mostrando que existe una diferencia significativa cuando se utiliza como fuente de sustrato al salvado de trigo. En la variedad Gris el valor p fue de 2.2 𝑥10−6 para la biomasa, para los fenoles se obtuvo un valor de p de 3.571 𝑥10−7. Para la variedad Rosa se obtuvo el valor de p de 2.2 𝑥10−6 para la biomasa y para los fenoles el valor de p fue de 3.617 𝑥10−6 en el anlisis ANOVA. Adems, se demostr que el incremento del pH genera una disminucin en el crecimiento de la biomasa de las dos variedades analizadas en este estudio, ya que se evidencia un crecimiento de biomasa a partir del 4to da culminando el 8vo da y manteniendo rangos de crecimiento bajos. Se concluye, con base en los resultados obtenidos que, el suministro de salvado de trigo como fuente de carbono influye de manera positiva en la produccin de metabolitos secundarios como lo son los fenoles, adems, por su 4 composicin natural este acta como fuente de nitrgeno, sin embargo, el utilizar fuentes de nitrgeno alternativas demuestran que existe un incremento en el crecimiento de micelio de las variedades Gris y Rosa para la obtencin de metabolitos de inters.
Palabras clave: Hongo ostra; Pleurotus ostreatus; Alimentacin; Biomasa; Fenoles; Cultivo Liquido; Agroindustrial.
Abstract
Pleurotus ostreatus is a saprophytic lignicolous fungus known as oyster mushroom. It is highly adaptable and versatile, tolerating temperatures up to 32C. Its cultivation is usually carried out in solid media; however, cultivation in liquid media has shown significant advantages, improving its development. Therefore, a study is presented with the general objective of optimizing an alternative culture medium based on agro-industrial waste and low-cost raw materials for the production of biomass and phenols from the Pleurotus ostreatus fungus. Cultivation, analytical, and statistical methods were applied to determine the appropriate parameters for increasing biomass and phenol production in submerged media for a 10-day fermentation period. The results demonstrated that during the validation time of the submerged culture medium, it had all the nutrients, pH, carbon and nitrogen concentrations suitable for the growth of the fungus of the Gray and Pink varieties, showing that there is a significant difference when wheat bran is used as a substrate source. In the Gray variety, the p-value was 2.2 𝑥10−6 for biomass, for phenols a p-value of 3.571 𝑥10−7 was obtained. For the Pink variety, a p-value of 2.2 𝑥10−6 was obtained for biomass and for phenols the p-value was 3.617 𝑥10−6 in the ANOVA analysis. Furthermore, it was shown that increasing pH leads to a decrease in biomass growth in the two varieties analyzed in this study, with biomass growth evident starting on the 4th day and culminating on the 8th day, maintaining low growth rates. Based on the results obtained, it is concluded that the use of wheat bran as a carbon source positively influences the production of secondary metabolites such as phenols. Furthermore, due to its natural composition, it acts as a nitrogen source. However, the use of alternative nitrogen sources shows an increase in mycelial growth of the Gray and Pink varieties for obtaining metabolites of interest.
Keywords: Oyster mushroom; Pleurotus ostreatus; Food; Biomass; Phenols; Liquid Culture; Agroindustry.
Resumo
O Pleurotus ostreatus um fungo ligncola saprfita conhecido como cogumelo-ostra. altamente adaptvel e verstil, tolerando temperaturas at 32C. O seu cultivo geralmente realizado em meios slidos; no entanto, o cultivo em meios lquidos tem demonstrado vantagens significativas, melhorando o seu desenvolvimento. Assim sendo, apresentado um estudo com o objetivo geral de otimizar um meio de cultura alternativo baseado em resduos agroindustriais e matrias-primas de baixo custo para a produo de biomassa e fenis do fungo Pleurotus ostreatus. Foram aplicados mtodos de cultivo, analticos e estatsticos para determinar os parmetros apropriados para aumentar a produo de biomassa e fenis em meios submersos durante um perodo de fermentao de 10 dias. Os resultados demonstraram que durante o tempo de validao do meio de cultura submerso, este apresentou todos os nutrientes, pH, concentraes de carbono e azoto adequados para o crescimento do fungo das variedades Cinza e Rosa, mostrando que existe uma diferena significativa quando se utiliza o farelo de trigo como fonte de substrato. Na variedade Cinza, o valor de p foi de 2,2 𝑥10−6 para a biomassa, para os fenis obteve-se um valor de p de 3,571 𝑥10−7. Para a variedade Rosa, foi obtido um valor de p de 2,2 𝑥10−6 para a biomassa e para os fenis o valor de p foi de 3,617 𝑥10−6 na anlise ANOVA. Alm disso, foi demonstrado que o aumento do pH leva a uma diminuio do crescimento da biomassa nas duas variedades analisadas neste estudo, com um crescimento da biomassa evidente a partir do 4 dia e culminando no 8 dia, mantendo baixas taxas de crescimento. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a utilizao do farelo de trigo como fonte de carbono influencia positivamente a produo de metabolitos secundrios, como os fenis. Alm disso, devido sua composio natural, atua como fonte de azoto. No entanto, a utilizao de fontes alternativas de azoto demonstra um aumento do crescimento micelial das variedades Cinza e Rosa para a obteno de metabolitos de interesse.
Palavras-chave: Cogumelo-ostra; Pleurotus ostreatus; Alimentos; Biomassa; Fenis; Cultura Lquida; Agroindstria.
Introduccin
A nivel mundial la desnutricin persiste como una crisis humanitaria, afectando a cientos de millones de personas en todo el mundo y obstaculizando el progreso hacia el desarrollo sostenible, las ltimas cifras revelan una realidad alarmante que exige una accin coordinada y urgente. Segn el informe El estado de la seguridad alimentaria y la nutricin en el mundo 2024 de la Organizacin de las Naciones Unidas para la Alimentacin y la Agricultura (FAO), el Fondo Internacional de Desarrollo Agrcola (FIDA), el Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF), el Programa Mundial de Alimentos (PMA) y la Organizacin Mundial de la Salud (OMS), se estima que alrededor de 735 millones de personas padecieron hambre en el ao 2022. Esta cifra representa un retroceso significativo en los esfuerzos por erradicar el hambre, exacerbado por los impactos de la pandemia de COVID-19, los conflictos, el cambio climtico y las crisis econmicas (FAO et al., 2024).
En este orden de ideas, la desnutricin adopta mltiples formas, incluyendo la subalimentacin, la deficiencia de micronutrientes, el sobrepeso y la obesidad. La desnutricin infantil sigue siendo una preocupacin crtica, la UNICEF, en su informe El estado mundial de la infancia 2023, seala que aproximadamente 148 millones de nios menores de cinco aos sufrieron de retraso en el crecimiento (demasiado bajos para su edad), 45 millones padecieron emaciacin (demasiado delgados para su altura) y 37 millones tenan sobrepeso en el ao 2022, estas condiciones tienen consecuencias a largo plazo en el desarrollo fsico y cognitivo, perpetuando ciclos de pobreza y desigualdad (UNICEF, 2023).
Asimismo, la comunidad internacional reconoce la urgencia de alcanzar el Objetivo de Desarrollo Sostenible 2 (ODS): Hambre Cero para 2030. Sin embargo, las tendencias actuales sugieren que se necesitan esfuerzos mucho ms ambiciosos y coordinados para revertir el aumento del hambre y la desnutricin, invertir en sistemas alimentarios sostenibles, fortalecer la agricultura local, mejorar el acceso a una nutricin adecuada y abordar las causas profundas de la pobreza y la desigualdad son pasos esenciales para lograr que se disminuyan los niveles de desnutricin, Organizacin de las Naciones Unidas (ONU 2018).
Bajo este contexto, se han realizado estudios que confirman los avances del uso del hongo Pleurotus ostreatus, comnmente conocido como hongo ostra, que ha demostrado un gran potencial en el desarrollo de cultivos alternativos sostenibles. Su capacidad para crecer en una amplia variedad de residuos agroindustriales de bajo costo y producir biomasa rica en nutrientes y compuestos fenlicos valiosos lo convierte en un recurso prometedor. Tiene la capacidad de degradar lignina, fenoles y polifenoles en un 60% de su contenido original por lo que es una de las especies ms utilizadas en el campo de la investigacin (Kumar, 2020).
A su vez, tiende a desarrollarse de acuerdo en una relacin entre Carbono/Nitrgeno que se le suministre por lo que va a depender de la administracin de vitaminas, minerales requeridos para un mejor crecimiento. La biomasa del hongo Pleurotus ostreatus es una fuente rica de protenas de alta calidad, fibra diettica, vitaminas como la riboflavina, niacina y folatos, y minerales como el potasio, hierro y selenio (Akter et al., 2022). Esta composicin nutricional lo convierte en un alimento valioso para el consumo humano, especialmente en regiones donde la seguridad alimentaria es un desafo, puesto que es apto para el consumo humano, animal y un excelente biofertilizante, tambin es una fuente natural de compuestos fenlicos, antioxidantes que tienen diversos beneficios para la salud, en alimentos funcionales, cosmticos y productos farmacuticos (Contreras et al., 2022).
Una de las ventajas clave de su cultivo, es su capacidad para crecer en una amplia variedad de residuos agroindustriales, que son subproductos de bajo costo de diversos procesos agrcolas e industriales. Esto no solo reduce los costos de produccin, sino que tambin ayuda a resolver el problema de la gestin de residuos, entre ellos; paja de cereales como el trigo, arroz, cebada, aserrn y virutas de madera, bagazo de caa de azcar, hojas y tallos de maz, cscaras de caf, pulpa de remolacha, entre otros.
Este contexto permite afirmar que se requieren ms investigaciones para optimizar los procesos de cultivo y extraccin, y para explorar todo el potencial de Pleurotus ostreatus como un cultivo alternativo prometedor. Una de las principales motivaciones de la investigacin que se presenta, la cual tiene propsito aportar hallazgos innovadores respecto al cultivo que puedan servir para promover alternativas sustentables con el aprovechamiento de este recurso.
Importancia del problema
Las cifras por desnutricin y hambre en el mundo son alarmantes, se le adiciona tambin la denominada deficiencia de micronutrientes, siendo un fenmeno insidioso, tambin llamado hambre oculta, el cual, contina afectando a una porcin significativa de la poblacin mundial, estimndose en ms de dos mil millones de individuos (FAO, 2024).
La OMS (2023) ha enfatizado que estas deficiencias pueden comprometer la funcin inmunolgica, incrementando la vulnerabilidad a enfermedades infecciosas y obstaculizando el desarrollo cerebral ptimo, especialmente en nios, la carencia de vitaminas y minerales esenciales como el hierro, el yodo, el zinc y la vitamina A, conlleva graves implicaciones para la salud humana, el desarrollo cognitivo y fsico, y la productividad econmica (Black et al., 2021). Existe una compleja interaccin entre las deficiencias de mltiples micronutrientes y el aumento del riesgo de enfermedades no transmisibles en etapas posteriores de la vida.
En la mayora de los casos, los organismos internacionales han intensificado sus esfuerzos para abordar esta crisis multifactica a travs de intervenciones coordinadas. El Programa Mundial de Alimentos (PMA) desempea un papel crucial al proporcionar asistencia alimentaria vital en situaciones de emergencia humanitaria y al implementar programas a largo plazo destinados a fortalecer la resiliencia de las comunidades vulnerables frente a la inseguridad alimentaria.
Por otro lado, iniciativas innovadoras en biotecnologa y fortificacin de alimentos estn emergiendo como herramientas prometedoras para mejorar el contenido nutricional de los alimentos bsicos y aumentar el acceso a micronutrientes esenciales en poblaciones vulnerables (Bouis y Saltzman, 2017), que sigue siendo relevante por su impacto, pero se complementa con investigaciones ms recientes en implementacin.
Una de ellas es la exhaustiva investigacin de las propiedades del hongo Pleurotus ostreatus, el cual ofrece una solucin sostenible y econmicamente viable para la produccin de alimentos, la generacin de productos de valor aadido y la gestin de residuos. Se ha comprobado que, la biomasa de este hongo es un recurso valioso para la alimentacin humana y animal, mientras que sus compuestos fenlicos tienen diversas aplicaciones en las industrias alimentaria, cosmtica y farmacutica.
Comnmente, su estudio se ha realizado en medios slidos de cultivo, pero segn investigaciones recientes como la propuesta por Nieto y Chegwin (2010) se ha evidenciado que, en medios lquidos y sumergidos genera una ventaja importante, debido a que, los nutrientes se encuentran en constante agitacin generando un mejor crecimiento de la biomasa y de metabolitos de inters y aplicacin en el campo de la ciencia, entre estos se destacan los fenoles, glucanos, lacasas y lignina peroxidasas.
Los fenoles son compuestos orgnicos aromticos que tienen como grupo funcional un hidroxilo, se encuentran presentes en concentraciones mnimas por la fermentacin natural que poseen los hongos y bacterias como es el caso de Pleurotus ostreatus. Su clasificacin est divida en fenoles simples, cidos fenlicos donde se encuentra el cido benzoico, cido cinmico y el cido glico, siendo este uno de los ms importantes para la determinacin de fenoles en hongos y polifenoles que abarcan a los taninos(Kumar, 2020).
En los hongos, los metabolitos secundarios ms encontrados son los polifenoles los cuales posen acciones como: agentes reductores, antioxidantes que protegen a las clulas contra el dao oxidativo y limitantes en el riesgo de enfermedades degenerativas. Esta especie de hongos por medio de procesos metablicos es capaz de generar metabolitos de inters comercial. Pero como se evidencia en estudios, su desarrollo se lo ha realizado en medios de cultivo slidos puesto que se necesita su cuerpo fructfero que es el producto ms apreciado en el mercado. Al realizar cultivos en medio lquido la investigacin es escasa, ya que no existen suficientes estudios que revelen las condiciones adecuadas del medio de cultivo para el desarrollo de Pleurotus ostreatus y su posterior comercializacin obteniendo metabolitos de inters (Ferrer-Romero et al., 2019).
Esta especie ha demostrado tener una gran adaptabilidad y versatilidad por su capacidad de tolerar temperaturas altas que oscilan entre los 23 y 32C presentando un mejor desarrollo a una temperatura de 28C, en donde ha sido capaz de resistir a plagas y enfermedades que se encuentran en la naturaleza (Tesfay et al., 2020). Adems, para obtener un desarrollo adecuado del hongo Pleurotus ostreatus se debe mantener un control de pH en un rango de 4.5 a 7, siendo el ptimo de 5.5 y una humedad de sustrato entre 60 y 70%.
Lo estudios realizados utilizando sustratos y componentes de bajo costo para la produccin de biomasa y fenoles en esta especie de hongos se lo ha realizado en medios de cultivo como PDA y MEA, brindando un desarrollo dentro de los parmetros normales en los cuales crece el hongo. Sin embargo, el realizar un proceso de escalado genera una elevacin de costos de produccin y de tiempo para obtener metabolitos secundarios, por lo que se han investigado opciones a partir de residuos agroindustriales como el salvado de trigo y harina de trigo que poseen un alta cantidad de nitrgeno y carbono de forma natural, permitiendo un crecimiento vigoroso, pero no se tienen datos concretos que suministrndole estos residuos agroindustriales el hongo sea capaz de producir suficientes metabolitos secundarios y que su crecimiento se de en un medio de cultivo sumergido (Nieto y Chegwin, 2010).
Es por esto, que la evaluacin de estos metabolitos secundarios como lo son los fenoles es de gran importancia por sus propiedades antioxidantes, en las cuales se encuentran: impedir que los metales catalicen sus reacciones de oxidacin aun cuando son susceptibles a ser oxidados y actuar como agentes quelantes (Melndez et al., 2015).
Adems, plantear una metodologa adecuada para la obtencin de fenoles va a permitir que exista una produccin de biomasa fngica en condiciones controladas, optimizando parmetros cinticos y reduciendo la probabilidad de contaminacin. As como una mejor produccin de metabolitos secundarios como lo son los fenoles (Ferrer et al., 2016).
Adicionalmente, el hacer uso del salvado de trigo como sustrato influye en un desarrollo del hongo de manera positiva, puesto que, este sustrato tiene concentraciones altas de almidn como fuente de energa til, adems de vitaminas y minerales lo cual ayuda a tener un mejor desarrollo del hongo Pleurotus ostreatus (Arvalo, 2016).
Materiales y mtodos
Se propuso como objetivo general Optimizar un medio de cultivo alternativo con base en residuos agroindustriales y materias primas de bajo costo para produccin de biomasa y fenoles a partir del hongo Pleurotus Ostreatus.
Inculo
Las cepas de las tres variedades del hongo Pleurotus ostreatus obtenidas por la Universidad de las Amricas, fueron inoculadas en cajas Petri con medio Potato Dextrose Agar (PDA) para la variedad gris y blanca y en medio de Malt Extract Agar (MEA) para la variedad rosa. Cada una de las cepas fueron incubadas a una temperatura de 25C durante 10 das en un ambiente oscuro (Petre, 2015).
Pre inculo medio lquido
Se realizaron raspados del micelio de Pleurotus ostreatus con la ayuda de un aza de Drigalsky de las variedades Gris y Blanca en harina de trigo integral, mientras que para la variedad Rosa se realizaron raspados en salvado de trigo.
Cultivo en medio lquido
Se realiz la formulacin del medio de cultivo en el cual se emplearon harina de trigo integral y salvado de trigo como fuente principal de carbono, ambos en concentraciones de 40 g/L. Adems, se utiliz como fuente de nitrgeno extracto de levadura 2g/L y KNO3 4g/L. Asimismo, se emplearon diferentes sales como: KH2PO4 0.8 g/L, MgSO4 0.5 g/L y Na2HPO4 0.2 g/L. Para realizar este cultivo se prepararon 200 mL de volumen de medio de cultivo para realizar este paso.
Para la curva de calibrado de las variedades del hongo Pleurotus ostreatus se hicieron diluciones seriadas de 10 mL. A continuacin, se determin la biomasa a 600 nm en el espectrofotmetro. Para la determinacin del peso seco se prepararon 33 capuchones de aluminio por cada variedad y se los dej en la estufa por un lapso de 24 h. Las diluciones realizadas previamente se centrifugaron a 10.000 rpm por 10 min y se realizaron 3 lavados con agua estril.
Curva de calibrado de cido glico
Para
la determinacin de fenoles se utiliz la curva de calibrado de cido glico .
Esta curva se realiz preparando una disolucin de cido glico de 0.1 g/L y se
hizo una dilucin 1:10, conjuntamente se prepar una disolucin de carbonato de
sodio al 20%. Despus de obtener estas disoluciones se diluy 1:2 el reactivo
Folin-Ciocalteu, en tubos de ensayo cubiertos con papel aluminio se realizaron
diluciones de 20 L, 30
L,
40 L, 60 L
y
80 L respectivamente, inmediatamente se
agreg 250 L del reactivo
Folin-Ciocalteu y se lo agit, se agreg 750
L
de la disolucin realizada previamente hasta aforar a 2 mL con agua destilada y
se lo dej reposar en oscuridad por 2 horas. Para realizar el blanco se
adicionaron 250 L del reactivo
Folin-Ciocalteu y 750 L de carbonato de sodio
al 20% y la absorbancia se ley a 760 nm. Cada ensayo se realiz por
triplicado donde se obtuvo una desviacin estndar de cada experimento y un
promedio de fenoles presentes por tratamiento en mg/L.
Cuantificacin de fenoles
Para la determinacin de fenoles se utiliz el mtodo colorimtrico planteado por Singlenton y Rossi (Marina et al., 2008). En un tubo cnico de 15 mL se adicionaron 100 μl del medio donde fueron cultivadas las variedades del hongo Pleurotus ostreatus Blanca, Gris y Rosa, 1600 μl de agua destilada y 200 μl del reactivo Folin-Ciocalteu. A cada uno de los tubos se les realiz agitacin por vrtex y se los dej en reposo durante 8 minutos. Como siguiente paso, se adicionaron 100 μl de carbonato de sodio al 20% y se lo dejo en oscuridad por dos horas. Culminado el tiempo se ley la absorbancia a 760 nm en el espectrofotmetro. Esta metodologa se repite para la validacin del contenido de fenoles en el medio de cultivo optimizado de las variedades del hongo Pleurotus ostreatus gris y rosa por un periodo de 10 das.
Seleccin de variables para la produccin de fenoles
Para realizar un anlisis de la fuente de carbono, nitrgeno y pH para una mayor produccin de fenoles se analiz a cada variedad de hongo bajo 4 tratamientos distintos y con concentraciones de nutrientes investigadas en bibliografa. Cada uno de estos resultados fue realizado por triplicado, se realiz una fermentacin de 10 das en oscuridad, 25 C y a 150 rpm. Por ltimo, para determinar la concentracin de fenoles totales en las muestras se utiliz la curva acido glico realizada previamente.
En primer lugar para la variedad Gris en el tratamiento 1 se utiliz 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 2 se utiliz 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 3 se utiliz 30 g/L de salvado de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 6.5 y en el tratamiento 4 se utiliz 30 g/L de salvado de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 6.5.
Para la variedad Rosa en el tratamiento 1 se utiliz 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 2 se utiliz 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 3 se utiliz 30 g/L de salvado de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 6.5 y en el tratamiento 4 se utiliz 30g/L de salvado de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 6.5.
Y por ltimo, para la variedad Blanca el tratamiento 1 tuvo concentraciones de 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 2 se utiliz 30 g/L de harina de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 5.7; en el tratamiento 3 se utiliz 30 g/L de salvado de trigo como fuente C, 4 g/L de KNO3 como fuente de N y un pH de 6.5 y en el tratamiento 4 se utiliz 30 g/L de salvado de trigo como fuente C, 2 g/L de extracto de levadura como fuente de N y un pH de 6.5.
Diseo central compuesto optimizacin 1
Al haber analizado el contenido de fenoles en las variedades del hongo Pleurotus ostreatus se realiz un diseo central compuesto aleatorio de la variedad Gris y Rosa, puesto que presentaron mayor contenido de fenoles.
Para esto, se realizaron 18 experimentos por variedad a diferentes concentraciones de carbono, nitrgeno y variaciones de pH. Los valores de cada una de las concentraciones de la fuente de carbono, nitrgeno y pH se determinaron en base a literatura. Se utiliz el programa Statistica (Mariano, 2015) para realizar la tabla con cada una de las variables y sus respectivas concentraciones (Tabla 1)
Los valores de los axiales se determinaron en base al programa estadstico Statistica y se calcularon mediante la siguiente frmula:
Tabla 1 Diseo central compuesto variedad Gris y Rosa
Variedad Gris |
Salvado de Trigo (g/L) |
KNO3 (g/L) |
pH |
+ Axial |
47 |
5 |
7.34 |
+1 |
40 |
4 |
7 |
0 |
30 |
3 |
6.5 |
-1 |
20 |
2 |
6 |
-Axial |
13 |
1 |
5.66 |
Variedad Rosa |
Salvado de Trigo (g/L) |
Extracto de Levadura (g/L) |
pH |
+ Axial |
47 |
4 |
7.34 |
+1 |
40 |
3 |
7 |
0 |
30 |
2 |
6.5 |
-1 |
20 |
1 |
6 |
-Axial |
13 |
0.318 |
5.66 |
Anlisis estadstico
Para determinar si existen diferencias significativas en cada medio de cultivo para la produccin de fenoles y biomasa se realiz un anlisis ANOVA en el programa RStudio con cada una de las variedades del hongo Pleurotus ostreatus.
Diseo central compuesto optimizacin final
Una vez obtenido los resultados donde se decidi ampliar los rangos de estudio para la optimizacin del medio de cultivo sumergido del hongo Pleurotus ostreatus, se realiz un segundo diseo central compuesto aleatorio de las variedades Gris y Rosa. Para esto, se realizaron 18 experimentos por cada variedad utilizando diferentes concentraciones de carbono, nitrgeno y pH. Las concentraciones de cada una de las variables que fueron analizadas se determinaron en base a los resultados preliminares obtenidos durante la primera optimizacin. Se utiliz el programa Statistica (Mariano, 2015) para realizar la Tabla 2 con cada una de las variables y sus respectivas concentraciones.
Los valores de los axiales se determinaron en base a la siguiente frmula:
Tabla 2 Diseo central compuesto variedad Gris y Rosa
Variedad Gris |
Salvado de Trigo (g/L) |
KNO3 (g/L) |
pH |
+ Axial |
57 |
9 |
9.84 |
+1 |
50 |
8 |
9.5 |
0 |
40 |
6 |
9 |
-1 |
30 |
4 |
8.5 |
-Axial |
23 |
3 |
8.16 |
Variedad Rosa |
Salvado de Trigo (g/L) |
Extracto de Levadura (g/L) |
pH |
+ Axial |
57 |
7.36 |
8.84 |
+1 |
50 |
6 |
8.5 |
0 |
40 |
4 |
8 |
-1 |
30 |
2 |
7.5 |
-Axial |
23 |
1 |
7.15 |
Condiciones de cultivo en medio sumergido
Se colocaron 1500 mL de medio de cultivo estril en un matraz de 2000 mL. Estos medios fueron inoculados con el 20% del preinculo optimizado (v/v). Se incubaron los matraces de las variedades Gris y Rosa durante 10 das en oscuridad a 150 rpm y 25 C.
Crecimiento de la biomasa en el medio de cultivo optimizado
El crecimiento de la biomasa se llev a cabo basndose en la metodologa de la determinacin de masa del micelio por la tcnica de gravimetra dada por (Ferrer et al., 2019).
Resultados y discusin
Determinacin de biomasa
Se colocaron las muestras con la biomasa recuperada en los capuchones y se los dej en la estufa durante 48 horas a 75 C hasta obtener un peso constante. Por ltimo, los valores del peso seco obtenido se relacionaron con la absorbancia de cada muestra. En la Tabla 2 se muestran los valores obtenidos en la curva de calibracin de biomasa de las variedades Gris, Rosa.
Tabla 3 Resultados curva de calibrado variedad gris y rosa
Curva de calibrado variedad Gris |
|
||||||||||||
|
R1 (g/L) |
R2 (g/L) |
R3 (g/L) |
Biomasa g/L |
Absorbancia (nm) |
Desviacin |
|
||||||
1 |
3.922 |
3.244 |
3.556 |
3.574 |
0.158 |
0.339 |
|
||||||
2 |
4.267 |
3.200 |
3.511 |
3.659 |
0.179 |
0.549 |
|
||||||
3 |
3.654 |
3.889 |
3.678 |
3.740 |
0.217 |
0.129 |
|
||||||
4 |
3.989 |
3.500 |
3.968 |
3.819 |
0.303 |
0.276 |
|
||||||
5 |
4.544 |
4.022 |
3.556 |
4.041 |
0.351 |
0.495 |
|
||||||
6 |
4.156 |
4.522 |
3.778 |
4.152 |
0.389 |
0.372 |
|
||||||
7 |
4.667 |
4.478 |
3.578 |
4.241 |
0.426 |
0.582 |
|
||||||
8 |
3.778 |
4.889 |
4.200 |
4.289 |
0.465 |
0.561 |
|
||||||
9 |
3.656 |
5.322 |
4.011 |
4.330 |
0.470 |
0.878 |
|
||||||
10 |
4.556 |
4.689 |
4.156 |
4.467 |
0.534 |
0.278 |
|
||||||
Curva de calibrado variedad Rosa |
|
||||||||||||
|
R1 (g/L) |
R2 (g/L) |
R3 (g/L) |
Biomasa g/L |
Absorbancia (nm) |
Desviacin |
|||||||
1 |
1.344 |
1.444 |
2.100 |
1.630 |
0.034 |
0.410 |
|||||||
2 |
1.822 |
1.822 |
2.044 |
1.896 |
0.072 |
0.128 |
|||||||
3 |
2.233 |
2.133 |
1.822 |
2.063 |
0.092 |
0.214 |
|||||||
4 |
1.800 |
2.000 |
2.500 |
2.100 |
0.100 |
0.361 |
|||||||
5 |
2.033 |
2.033 |
2.200 |
2.089 |
0.101 |
0.096 |
|||||||
6 |
2.511 |
2.511 |
2.033 |
2.352 |
0.163 |
0.276 |
|||||||
7 |
1.922 |
3.000 |
2.233 |
2.385 |
0.149 |
0.555 |
|||||||
8 |
2.378 |
2.778 |
2.578 |
2.578 |
0.195 |
0.200 |
|||||||
9 |
3.067 |
3.067 |
2.556 |
2.896 |
0.234 |
0.295 |
|||||||
10 |
3.067 |
3.222 |
2.378 |
2.889 |
0.255 |
0.449 |
|||||||
Curva de calibrado de cido Glico
Cada ensayo se realiz por triplicado donde se obtuvo una desviacin estndar de cada experimento y un promedio de fenoles presentes por tratamiento en mg/L.
Tabla 4 Concentraciones para realizar curva de calibrado de cido Glico
Concentracin cido Glico (mg/L) |
R1 (nm) |
R2 (nm) |
R3 (nm) |
Promedio (nm) |
Desviacin |
|
1 |
0.0580 |
0.0410 |
0.0560 |
0.0517 |
0.0076 |
|
2 |
0.0960 |
0.0930 |
0.0840 |
0.0910 |
0.0051 |
|
3 |
0.1210 |
0.1360 |
0.1150 |
0.1240 |
0.0088 |
|
4 |
0.1370 |
0.1560 |
0.1680 |
0.1540 |
0.0128 |
|
5 |
0.1380 |
0.2230 |
0.2340 |
0.1873 |
0.0429 |
Crecimiento de la biomasa en el medio de cultivo optimizado
El crecimiento de la biomasa se lleva a cabo basndose en la metodologa de la determinacin de masa del micelio por la tcnica de gravimetra dada por (Ferrer et al., 2019).
Para determinar el crecimiento de la biomasa, se tomaron puntos cada 24 horas durante 10 das. Para cada alcuota se obtuvo 1 mL el cual fue medido en el espectrofotmetro a 600 nm y se calcul la concentracin tomando en cuenta la curva de calibrado realizada previamente.
Grfico 1 Curva de calibrado variedad Gris y Rosa
Nota: (A) Curva de calibrado variedad gris. (B) Curva de calibrado variedad rosa
Para
poder determinar la biomasa de las variedades Gris y Rosa del hongo Pleurotus
ostreatus se obtuvieron las curvas de calibrado que se muestran en el
Grafico 1 (A y B). Para la variedad Gris se obtuvo un valor de ,
donde se demuestra que existe una buena concentracin en base a las diluciones
realizadas, a pesar de que el punto 4 presenta una ligera variacin en la
linealidad de la curva.
Segn el estudio realizado por Rodrguez et al. (2019), se manifiesta que existen cambios durante la construccin de la curva de calibrado por errores al momento de realizar las muestras, o existen errores experimentales que afectan y alteran la dispersin de los datos. Sin embargo, esto no va a ser un factor que impacte al momento de contrastar la produccin de biomasa en el crecimiento de Pleurotus ostreatus, ya que, adems, se demuestra que tomando en cuenta la totalidad de la concentracin de la biomasa esta se ajuste a una regresin lineal y se ve reflejada en los valores que se demuestran en la curva de calibrado de biomasa (Rodrguez et al., 2019).
Por
otro lado, la variedad Rosa present un valor de ,
obteniendo menos linealidad en diversos puntos que la variedad Gris. Con base
en, el estudio realizado por Tipn (2016) se puede demostrar que el
comportamiento observado de la biomasa producida con las diluciones realizadas
tiende a variar por el tiempo de fermentacin y el pH utilizado en el medio. Ya
que, se recomienda tener un pH mximo de 5.5 para que la produccin de biomasa
se evidencie mejor, a su vez es importante ensayar tiempo de fermentacin entre
6 y 12 das para que la concentracin de biomasa sea ms fiable. A pesar, de
las dispersiones obtenidas, la curva de calibrado para esta variedad se
encuentra dentro de los rangos con valores mayores a
,
lo cual indica que se trabaj utilizando la metodologa adecuada para la
obtencin de biomasa en el hongo (Tipan,2016).
Determinacin de Fenoles
Para la determinacin de fenoles se realiz una curva de calibrado de cido glico en donde se obtuvo valor de R2 de 0.9977, este dato da una linealidad buena la cual permite calcular la cantidad de fenoles de manera precisa en las muestras que a ser analizadas. El punto de la recta que presenta una mayor desviacin es el quinto de con un valor de 0.0429.
Grfico 2 Curva de calibrado de cido Glico
El valor obtenido en la curva de calibrado para fenoles totales se contrast con la curva de fenoles realizada por Vera (2021) donde se obtuvo un valor R2 de 0.9975, el obtenido en este estudio es de R2 de 0.9977 lo cual demuestra que las diluciones realizadas para la obtencin de la curva de calibrado son fiables, obteniendo as concentraciones viables para la determinacin de fenoles en el hongo Pleurotus ostreatus (Vera, 2021).
Seleccin de variables
En la Tabla 5 se observa que los resultados de la variedad Gris, evidencia que existe una mayor concentracin de fenoles en el tratamiento 3 con un valor de 39.26 mg/L y la menor concentracin de fenoles obtenida en esta variedad es del tratamiento 1 con un valor de 6.1 mg/L.
Tabla 5 Concentracin de fenoles variedad Gris
|
||||||||
|
R1 (nm) |
R2 (nm) |
R3 (nm) |
Promedio (nm) |
Concentracin de Fenoles (mg/L) |
Disp. |
|
|
|
||||||||
1 |
0.213 |
0.282 |
0.178 |
0.2243 |
6.1 |
0.052918 |
|
|
2 |
1.25 |
1.177 |
1.26 |
1.2291 |
36.18 |
0.045138 |
|
|
3 |
1.239 |
1.470 |
1.286 |
1.3319 |
39.26 |
0.12248 |
|
|
4 |
0.282 |
0.178 |
0.273 |
0.2443 |
6.7 |
0.057622 |
|
En la Tabla 7 se observan los resultados obtenidos de la variedad Blanca, en donde el mejor tratamiento fue el 2 obteniendo una concentracin de fenoles de 24.4 mg/L y el tratamiento con la menor produccin de fenoles fue el 3 teniendo una concentracin de 5.9 mg/L.
Tabla 7 Concentracin de fenoles variedad Blanca
RESULTADOS VARIEDAD BLANCA |
|
|||||||
|
R1 (nm) |
R2 (nm) |
R3 (nm) |
Promedio (nm) |
Concentracin de Fenoles (mg/L) |
Disp. |
|
|
|
||||||||
1 |
0.312 |
0.365 |
0.359 |
0.3453 |
9.72 |
0.029023 |
|
|
2 |
0.847 |
0.862 |
0.802 |
0.837 |
24.44 |
0.031225 |
|
|
3 |
0.191 |
0.189 |
0.273 |
0.2177 |
5.9 |
0.047931 |
|
|
4 |
0.213 |
0.178 |
0.282 |
0.2243 |
6.1 |
0.052918 |
|
En la Tabla 8 se puede observar los resultados de la variedad Rosa, la cual evidencia que existe una mayor concentracin de fenoles en el tratamiento 4 con un valor de 32.58 mg/ y la menor concentracin de fenoles obtenida en esta variedad es del tratamiento 1 con un valor de 10.72 mg/L.
Tabla 8 Concentracin de fenoles variedad Rosa
RESULTADOS VARIEDAD ROSA |
|
|||||||
|
R1 (nm) |
R2 (nm) |
R3 (nm) |
Promedio (nm) |
Concentracin de Fenoles (mg/L) |
Disp. |
|
|
|
||||||||
1 |
0.379 |
0.364 |
0.393 |
0.3787 |
10.72 |
0.014503 |
|
|
2 |
0.799 |
0.745 |
0.755 |
0.7663 |
22.32 |
0.028729 |
|
|
3 |
0.917 |
0.983 |
0.898 |
0.9327 |
27.3 |
0.044613 |
|
|
4 |
1.174 |
0.937 |
1.216 |
1.109 |
32.58 |
0.150429 |
|
Los resultados evidencias que, el contenido de fenoles totales resultantes de los primeros experimentos se los puede comparar con los resultados obtenidos por Ayşenur (2016) el cual us un medio de cultivo slido a base de desechos de cultivo de papas, man y aserrn de nogal con naranjo para el crecimiento del hongo Pleurotus ostreatus. En este estudio se tom 1 kg de cada residuo las cuales fueron procesadas previamente. Para la determinacin de fenoles se utiliz el mtodo Folin-Ciocalteu donde se obtuvo que el mejor medio de cultivo fue el que contena como sustrato al aserrn de nogal con naranjo debido a las composiciones que tiene este sustrato, por lo que se obtuvo una concentracin de 2.672 +/- 0.03 mg de cido glico por gramo de medio de cultivo (Ayşenur et al., 2016).
Comparndolo con los resultados obtenidos en este estudio, utilizando un medio sumergido con salvado de trigo y harina de trigo, se demostr que existe una mayor produccin de metabolitos secundarios cuando los medios tienen altos contenidos de fibra ya que la menor concentracin de fenoles fue de 5.9 mg/L en la variedad Blanca y la mayor fue de 39.26 mg/L de la variedad Gris. Esto se puede deber a que en un medio liquido los nutrientes tienen mayor biodisponibilidad lo que hace que se genere una mayor cantidad de metabolitos de inters. Esto se debe a que en un medio lquido los nutrientes tienen mayor biodisponibilidad lo que hace que se genere una mayor cantidad de metabolitos de inters.
Por otro lado, al contrastar los resultados obtenidos con el estudio realizado por Ferrer (2016) el cual uso un medio lquido de YPG se obtuvo una mxima produccin de fenoles de 98.88 mg/L que a comparacin de los 39.26 mg/L de fenoles obtenidos en la variedad Gris en este proyecto es menor, aunque cabe recalcar que esta cantidad fue obtenida a los 7 das y 12 horas de la inoculacin del hongo en medio YPG , mientras que el resultado que se obtuvo en medio de cultivo con salvado de trigo se analiz a los 10 das de fermentacin (Ferrer et al., 2019).
Los resultados obtenidos se pueden dar por las composiciones que tiene el salvado de trigo que son la celulosa (9.9/100 g), hemicelulosa (33/100 g) y lignina (9/100 g) mientras que el YPG solo posee glucosa (28.4 g/L). Por lo que, el uso de un medio de cultivo con varias fuentes de carbono hace que el hongo no acepte de mejor manera el nutriente a comparacin de un medio clsico como el YPG que solo tiene glucosa como fuente de carbono (Chaquilla et al., 2018).
Optimizacin diseo central compuesto
Compuesto de fenoles variedad Gris Pleurotus ostreatus
A partir de la obtencin de fenoles se utiliz un diseo central compuesto para la optimizacin del medio, determinando las concentraciones adecuadas a las que debe estar el medio de cultivo. En la Tabla 9, se observan los valores codificados y decodificados de las variables a analizar que son: fuente de carbono, fuente de nitrgeno y pH para conocer la influencia en la determinacin de fenoles y biomasa de la variedad Gris y Rosa de Pleurotus ostreatus.
Tabla 9 Diseo central compuesto determinacin de fenoles y biomasa variedad Gris y Rosa Pleurotus ostreatus
VARIEDAD ROSA |
|||||||||||||||||
EXP |
Sustrato |
Nitrgeno KNO3 |
pH |
Biomasa |
Fenoles |
Sustrato |
Nitrgeno KNO3 |
pH |
Biomasa |
Fenoles |
|||||||
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
(g/L) |
(mg/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
(g/L) |
(mg/L) |
||
1 |
-1 |
20 |
-1 |
2 |
-1 |
6 |
4.896 |
5.210 |
-1 |
20 |
-1 |
1 |
-1 |
6 |
27.602 |
25.299 |
|
2 |
-1 |
20 |
-1 |
2 |
1 |
7 |
4.901 |
2.305 |
-1 |
20 |
-1 |
1 |
1 |
7 |
37.873 |
3.144 |
|
3 |
-1 |
20 |
-1 |
4 |
-1 |
6 |
5.634 |
1.946 |
-1 |
20 |
-1 |
3 |
-1 |
6 |
32.361 |
47.844 |
|
4 |
-1 |
20 |
1 |
4 |
1 |
7 |
5.536 |
3.892 |
-1 |
20 |
1 |
3 |
1 |
7 |
35.825 |
23.952 |
|
5 |
1 |
40 |
-1 |
2 |
-1 |
6 |
5.197 |
21.138 |
1 |
40 |
-1 |
1 |
-1 |
6 |
37.723 |
24.042 |
|
6 |
1 |
40 |
-1 |
2 |
1 |
7 |
6.060 |
2.575 |
1 |
40 |
-1 |
1 |
1 |
7 |
37.331 |
2.695 |
|
7 |
1 |
40 |
1 |
4 |
-1 |
6 |
6.166 |
0.928 |
1 |
40 |
1 |
3 |
-1 |
6 |
38.536 |
49.641 |
|
8 |
1 |
40 |
1 |
4 |
1 |
7 |
6.144 |
4.251 |
1 |
40 |
1 |
3 |
1 |
7 |
32.994 |
18.174 |
|
9 |
-1.682 |
13 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
3.206 |
7.455 |
-1.682 |
13 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
44.771 |
19.311 |
|
10 |
1.682 |
47 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
5.072 |
34.162 |
1.682 |
47 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
32.211 |
7.485 |
|
11 |
0 |
30 |
-1.682 |
1 |
0 |
6.5 |
5.795 |
5.329 |
0 |
30 |
-1.682 |
4 |
0 |
6.5 |
36.970 |
15.539 |
|
12 |
0 |
30 |
1.682 |
5 |
0 |
6.5 |
5.601 |
31.557 |
0 |
30 |
1.682 |
0.318 |
0 |
6.5 |
36.789 |
19.132 |
|
13 |
0 |
30 |
0 |
3 |
-1.682 |
5.66 |
5.348 |
14.371 |
0 |
30 |
0 |
2 |
-1.682 |
5.66 |
36.096 |
15.808 |
|
14 |
0 |
30 |
0 |
3 |
1.682 |
7.34 |
5.995 |
7.365 |
0 |
30 |
0 |
2 |
1.682 |
7.34 |
36.217 |
8.832 |
|
15 (C) |
0 |
30 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
5.233 |
7.066 |
0 |
30 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
1.217 |
5.449 |
|
16 (C) |
0 |
30 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
5.834 |
14.461 |
0 |
30 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
35.976 |
6.976 |
|
17 (C) |
0 |
30 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
5.875 |
1.377 |
0 |
30 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
24.078 |
29.521 |
|
18 (C) |
0 |
30 |
0 |
3 |
0 |
6.5 |
5.913 |
8.623 |
0 |
30 |
0 |
2 |
0 |
6.5 |
36.488 |
14.461 |
|
Nota: De la concentracin de la fuente de carbono, nitrgeno y pH para la produccin de biomasa y fenoles en la variedad Gris y Rosa de Pleurotus ostreatus
Con base en los resultados obtenidos se realizaron los grficos de superficie de respuesta de la variedad Gris (Ver Grfico 3 - A, B, C), y de la variedad Rosa (Ver Grfico 4 - A, B, C), donde se decide ampliar los rangos de estudio durante la optimizacin.
Grfico 3 Superficie de respuesta de la concentracin de fenoles y biomasa variedad Gris Pleurotus ostreatus
Nota: (1) Respuesta de concentracin de fenoles; A) Salvado de trigo en funcin del Nitrgeno (KNO3), B) Salvado de trigo en funcin del pH, C) Nitrgeno (KNO3) en funcin del pH. (2) Respuesta de concentracin de biomasa; A) Salvado de trigo en funcin del Nitrgeno (KNO3), B) Salvado de trigo en funcin del pH, C) Nitrgeno (KNO3) en funcin del pH.
Para la determinacin de la produccin de biomasa como se evidencia en el Grfico 3, la zona de color rojo oscuro de las variables analizadas indica que existe una produccin alta de biomasa mientras que las zonas marcadas en verde y amarillo presentan una produccin mnima. En la variedad gris los resultados fueron: una concentracin de 38 g/L para el salvado de trigo como fuente de carbono, 6 g/L de KNO3 como fuente de nitrgeno y un pH de 9. Esto se determin con las grficas de superficie y con la Tabla 9 que muestra los valores crticos para esta variedad.
En el Grafico 3 (1 ABC) se analiza la produccin de fenoles de la variedad Gris, donde se observ que la mayor produccin de estos se da en concentraciones de salvado de trigo de 30-50 g/L, un pH de 6-7 y con 2-4 g/L de KNO3. Estudios realizados por Ferrer (2019) demuestran que para la produccin de metabolitos secundarios de inters es importante mantener concentraciones de fuente de carbono altas, puesto que la produccin de metabolitos aumentar, tomando en cuenta el tiempo de fermentacin y la fuente de nitrgeno suministrada ya que con base en los resultaos obtenidos se puede evidenciar que la fuente de nitrgeno en concentraciones bajas y altas aportar de manera positiva para la produccin de fenoles (Ferrer et al., 2019).
Adems, Serna et al. (2006) demuestra la influencia del pH en la produccin de metabolitos secundarios es un factor importante, esto se debe a que en un rango de 3-7 se va a obtener un mejor desarrollo de metabolitos de inters, lo cual indica que se debe ampliar los rangos de estudio para una mayor obtencin de fenoles en esta variedad (Serna et al., 2006). Por otro lado, para la produccin de biomasa en la variedad Gris el diseo central compuesto indica que existe una mayor produccin en concentraciones de 30-50 g/L de salvado de trigo, un pH de 7.5 y 2-4 g/L de KNO3 como se observa en el Grafico 3 (2 ABC).
En estudios como los de Melaunori et al. (2022) se determina la concentracin de biomasa en diferentes cepas del hongo Pleurotus ostreatus, el cual evidencia que existe una mayor produccin utilizando como fuente de sustrato al salvado de trigo, incluso demuestra que este sustrato genera mayor produccin en un periodo de tiempo corto, por lo que es posible reducir el tiempo de fermentacin para la obtencin de biomasa en esta especie (Melanouri et al., 2022). Sin embargo, del pH se deben mantener en concentraciones bajas con un mximo de 6.5 ya que no solo la fuente de carbono es necesaria para la obtencin de biomasa sino, debe existir una relacin de C/N y pH para generar una mayor produccin de biomasa.
Compuesto de fenoles variedad Rosa Pleurotus ostreatus
De la misma manera, se realiz un diseo central compuesto para la variedad rosa, para determinar las concentraciones ptimas a las que se debe encontrar el medio de cultivo. Como se evidencia en la Tabla 9, se observan los valores codificados y decodificados de las variables a analizar que son: fuente de carbono, fuente de nitrgeno y pH para conocer la influencia en la determinacin de fenoles y biomasa de la variedad Rosa de Pleurotus ostreatus. Con base en los resultados obtenidos se realizaron grficas de superficie de respuesta, donde se decide ampliar los rangos de estudio durante la optimizacin.
Grfico 4 Superficie de respuesta de la concentracin de fenoles y biomasa variedad Rosa Pleurotus ostreatus
Para la produccin de biomasa se muestra que la zona de color rojo oscuro de las variables analizadas indica que existe una produccin alta de biomasa mientras que las zonas marcadas en verde y amarillo presentan una produccin mnima de biomasa. En la variedad Rosa los resultados fueron: pH con un valor crtico de 6.47; salvado de trigo en una concentracin de 30.63 g/L y extracto de levadura en 2.07 g/L como se evidencia en la Tabla 9. Para tener una mejor produccin de biomasa en esta variedad se decide ampliar los rangos de estudio.
Tabla 10 Valores crticos variedad Rosa Pleurotus ostreatus
|
Valor mnimo |
Valor Crtico |
Valor Mximo observado |
Salvado de Trigo (g/L) |
13.00000 |
30.63295 |
47.00000 |
Extracto de Levadura (g/L) |
0.31800 |
2.07151 |
4.00000 |
pH |
5.65900 |
6.47803 |
7.34100 |
En el Grfico 4 (1-ABC) que corresponde a la variedad Rosa los rangos de concentraciones que producen mayor cantidad de fenoles son 25-50 g/L de salvado de trigo, un pH 5.4-6.4 y 3.5-4 g/L de extracto de levadura. Tomando en cuenta estudios previos se demuestra que la produccin de metabolitos secundarios por hongos saprofticos tiene una relacin de produccin cuando adquiere el suministro de nutrientes, sales, fuentes de carbono altas en carbohidratos; adems, se debe tomar en cuenta factores como el pH, tiempo de incubacin y temperatura ya que si estos se alteran y no son los adecuados la produccin de fenoles se va a ver reducida generando prdidas en la produccin de metabolitos de inters (Huang, 2010).
Por otro lado, para esta variedad como se observa en el Grfico 4 (2-ABC) la mayor cantidad de biomasa se da en concentraciones de 50 g/L de salvado de trigo, pH de 7.5 y una concentracin de extracto de levadura de 4.5 g/L. Guilln et al. (2014) determin que al incrementar la concentracin de la fuente de carbono se aumenta la produccin de biomasa, pero esto genera que exista un bajo rendimiento en relacin a la biomasa y fuente carbono, demostrando que se necesita un constante suministro de la fuente de carbono seleccionada (Guilln et al., 2014). Con base en los resultados obtenidos se opt por realizar un segundo proceso de optimizacin para la biomasa y fenoles teniendo en cuenta que los fenoles al ser un metabolito secundario no estn relacionados con el desarrollo del organismo.
Optimizacin 2 diseo central compuesto
Diseo central compuesto de fenoles y biomasa variedad Gris
Mediante la aplicacin de un diseo central compuesto, se obtuvieron grficas de superficie de respuesta para conocer la relacin entre las variables de fuente de carbono, fuente de nitrgeno y pH para determinar la influencia de estas en la produccin de fenoles y biomasa. Por medio de estas grficas se determin la mxima produccin de fenoles y biomasa y las concentraciones que deben tener cada una de las variables como se observa en el Grafico 5.
La zona de color rojo oscuro de las variables analizadas indica que existe una produccin alta de fenoles Grfico 5 (1 - ABC), mientras que las zonas marcadas en verde y amarillo presentan una produccin mnima de este metabolito secundario. En la variedad Gris los resultados fueron: una concentracin de 35 g/L para el salvado de trigo como fuente de carbono, 6 g/L de KNO3 como fuente de nitrgeno y un pH de 8. Adems, se muestra la Tabla 11 del diseo central compuesto para esta variedad con un total de 18 experimentos.
Tabla 11 Diseo central compuesto determinacin de fenoles y biomasa variedad Gris y Rosa Pleurotus ostreatus
VARIEDAD GRIS |
VARIEDAD ROSA |
||||||||||||||||
EXP |
Sustrato |
Nitrgeno KNO3 |
pH |
Biomasa |
Fenoles |
Sustrato |
Nitrgeno KNO3 |
pH |
Biomasa |
Fenoles |
|||||||
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
(g/L) |
(mg/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
Cdigo |
(g/L) |
(g/L) |
(mg/L) |
||
1 |
-1 |
30 |
1 |
8 |
-1 |
8.5 |
5.041 |
5 |
-1 |
30 |
1 |
8 |
-1 |
8.5 |
10.111 |
72.994 |
|
2 |
-1 |
30 |
-1 |
4 |
-1 |
8.5 |
4.997 |
2.156 |
-1 |
30 |
-1 |
4 |
-1 |
8.5 |
10.146 |
18.443 |
|
3 |
-1 |
30 |
0 |
6 |
0 |
9 |
5.553 |
3.413 |
-1 |
30 |
0 |
6 |
0 |
9 |
11.308 |
77.425 |
|
4 |
-1 |
30 |
1 |
8 |
1 |
9.5 |
5.3 |
10.419 |
-1 |
30 |
1 |
8 |
1 |
9.5 |
11.25 |
51.108 |
|
5 |
1 |
50 |
-2 |
3 |
0 |
90 |
5.423 |
2.964 |
1 |
50 |
-1 |
3 |
0 |
90 |
11.082 |
50 |
|
6 |
1 |
50 |
-1 |
4 |
1 |
9.5 |
5.495 |
19.222 |
1 |
50 |
-1 |
4 |
1 |
9.5 |
11.227 |
13.743 |
|
7 |
1 |
50 |
1 |
8 |
1 |
9.5 |
5.062 |
20.659 |
1 |
50 |
1 |
8 |
1 |
9.5 |
10.66 |
27.036 |
|
8 |
1 |
50 |
1.682 |
9 |
0 |
9 |
5.579 |
9.251 |
1 |
50 |
1.682 |
9 |
0 |
9 |
11.718 |
78.922 |
|
9 |
-1.682 |
23 |
-1 |
4 |
-1 |
8.5 |
4.995 |
7.665 |
-1.682 |
23 |
-1 |
4 |
-1 |
8.5 |
10.747 |
68.353 |
|
10 |
1.682 |
57 |
1 |
8 |
-1 |
8.5 |
5.295 |
63.473 |
1.682 |
57 |
1 |
8 |
-1 |
8.5 |
11.36 |
24.701 |
|
11 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
5.562 |
22.485 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
11.683 |
52.156 |
|
12 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
5.557 |
7.485 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
10.527 |
65.808 |
|
13 |
0 |
40 |
0 |
6 |
-1.682 |
8.16 |
3.942 |
22.156 |
0 |
40 |
0 |
6 |
-1.682 |
8.16 |
10.799 |
71.587 |
|
14 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9.5 |
6.002 |
33.114 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9.5 |
10.932 |
64.76 |
|
15 (C) |
0 |
40 |
0 |
6 |
1.682 |
9.84 |
4.92 |
55.15 |
0 |
40 |
0 |
6 |
1.682 |
9.84 |
9.608 |
39.072 |
|
16 (C) |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
4.216 |
26.138 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
8.55 |
23.323 |
|
17 (C) |
0 |
40 |
-1 |
4 |
1 |
9.5 |
5.221 |
9.641 |
0 |
40 |
-1 |
4 |
1 |
9.5 |
12.336 |
78.952 |
|
18 (C) |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
4.569 |
30.15 |
0 |
40 |
0 |
6 |
0 |
9 |
11.562 |
68.952 |
|
Nota: De la concentracin de la fuente de carbono, nitrgeno y pH para la produccin de biomasa y fenoles en la variedad Gris y Rosa de Pleurotus ostreatus
Grfico 5 Superficie de respuesta de la concentracin de fenoles y biomasa variedad Gris Pleurotus ostreatus
La zona de color rojo oscuro de las variables analizadas indica que existe una produccin alta de biomasa Grafico 5 (2 ABC) mientras que las zonas marcadas en verde y amarillo presentan una produccin mnima de biomasa. En la variedad Gris los resultados fueron: una concentracin de 35 g/L para el salvado de trigo como fuente de carbono, 6 g/L de KNO3 como fuente de nitrgeno y un pH de 8.
Con base en los resultados obtenidos se puede asegurar que se necesita una mayor concentracin de salvado de trigo y de KNO3 como fuente de nitrgeno para que exista una mayor produccin de fenoles. A su vez en la produccin de biomasa se puede observar que se necesitan concentraciones altas de carbono y nitrgeno para una mejor produccin, adems de un pH en rangos superiores a 9. Ferrer et al. (2019) evidencia que el tiempo de cultivo en una de las variables que influye en la produccin de fenoles puesto que en la determinacin de fenoles dada por Leucopaxillus gigantenus en fermentacin sumergida obtuvo un mejor comportamiento a los 15 y 60 das manteniendo concentraciones altas de carbono y nitrgeno para la obtencin de este metabolito secundario (Ferrer et al., 2019).
En el caso de la biomasa se puede inferir que la concentracin se debe mantener en 40-50 g/L de la fuente de carbono para no tener un valor dependiente en el efecto de la relacin C/N, sin embargo, en concentraciones bajas de la fuente de carbono para la produccin de biomasa la relacin entre C/N puede llegar a ser significativa lo cual determina que exista una baja produccin de biomasa (Ferrer et al., 2019).
Diseo central compuesto de fenoles y biomasa variedad Rosa
De la misma forma, se realiz un diseo central compuesto para la variedad osa donde se obtuvieron grficas de superficie de respuesta para estudiar la relacin entre las variables de pH, fuente de carbono, fuente de nitrgeno y su influencia en la produccin de fenoles y biomasa. El Grafico 6 de superficie de respuesta muestran las concentraciones adecuadas para la obtencin de fenoles como metabolito secundario del hongo Pleurotus ostreatus y la produccin de biomasa del mismo.
La zona que se encuentra en color rojo oscuro de las variables analizadas indica que existe una produccin mxima de fenoles, mientras que, las zonas en color amarillo y verde presentan una produccin baja de fenoles. En base a esto, se obtienen los resultados de optimizacin para la variedad rosa que son: 35g/L de salvado de trigo como fuente de carbono, 8 g/L de extracto de levadura como fuente de nitrgeno y un pH de 7. Adems, se muestra la Tabla 11 del diseo central compuesto para esta variedad con un total de 18 experimentos.
Grfico 6 Superficie de respuesta de la concentracin de fenoles y biomasa variedad Rosa Pleurotus ostreatus
Nota: (1) Respuesta de concentracin de fenoles; A) Salvado de trigo en funcin del Nitrgeno (extracto de levadura), B) Salvado de trigo en funcin del pH, C) Nitrgeno (extracto de levadura) en funcin del pH. (2) Respuesta de concentracin de biomasa: A) Salvado de trigo en funcin del Nitrgeno (extracto de levadura), B) Salvado de trigo en funcin del pH. C) Nitrgeno (extracto de levadura) en funcin del pH
En cuanto a la biomasa se puede observar que se necesitan concentraciones de salvado de trigo altas con un pH en rangos de 5-9 para obtener una mejor produccin, adems de un contenido de extracto de levadura superior a los 6 g/L, por lo que basndose en las grficas se determinaron las concentraciones de las variables analizadas que son: 35 g/L de salvado de trigo como fuente de carbono, 8 g/L de extracto de levadura como fuente de nitrgeno y un pH de 7.
En el caso de la variedad Rosa de Pleurotus ostreatus se puede evidenciar que para que exista una mejor produccin de compuestos fenlicos se deben mantener concentraciones de salvado de trigo y extracto de levadura como fuente de nitrgeno altas, manteniendo el pH en 7-8. Autores como Petre (2015) mencionan que, la determinacin de la fuente de carbono y nitrgeno es muy importantes para la obtencin de metabolitos secundarios de inters.
Es por esto que el extracto de levadura en varias ocasiones no es la mejor fuente de nitrgeno ya que no suele ser tan efectiva, ms bien es utilizada como suplemento de minerales y vitaminas para un mejor desarrollo del hongo Pleurotus ostreatus. Sin embargo, en la produccin de metabolitos como los fenoles se ha demostrado que las concentraciones de extracto de levadura entre 6-8 g/L actan de manera positiva para obtener una mejor produccin de fenoles totales (Petre, 2015).
Para la biomasa ocurre algo distinto, puesto que, basndose en las grficas obtenidas la concentracin de salvado de trigo se debe mantener en rangos elevados, pero el extracto de levadura no tiene una diferencia significativa ya que en concentraciones mnimas o altas se va a ver una produccin de biomasa, tomando en cuenta que el pH para la produccin de biomasa se debe encontrar en rangos ms bajos entre 4.5-6 es por ello que en la grfica se muestra una baja produccin de biomasa a pH alto.
En este caso, coinciden Guilln et al. (2014), quienes muestran que los hongos de pudricin blanca como lo es Pleurotus ostreatus para que exista una produccin elevada de biomasa el pH ptimo debe ser 5.5 ya que a pH mayores a 6 el crecimiento se ve afectado (Guilln et al., 2014). Por otro lado, Confortin et al (2008) observ que existe un incremento gradual de biomasa cuando el pH logra llegar a 7, tomando en cuenta que esto puede variar en dependencia de la variedad que se est utilizando del hongo y los metabolitos producidos por el mismo, por lo que se puede incrementar o reducir su crecimiento en pH ms altos o bajos (Confortin et al., 2008).
Validacin del crecimiento de biomasa y fenoles por un periodo de 10 das
Durante 10 das de fermentacin se evalu el crecimiento de biomasa y fenoles en el medio de cultivo alternativo para la variedad Gris y Rosa descrito en puntos anteriores. Se construyeron curvas de crecimiento tomando una alcuota de 6mL cada 24 horas por el tiempo establecido. Como se observa en el Grfico 7 (1-AB) para la variedad Gris la fase de latencia se mantiene durante 4 das para la produccin de biomasa.
En el caso de los fenoles a partir del tercer da existe un incremento en la concentracin de este metabolito secundario. La fase exponencial se mantiene durante el da 5 al da 9 hasta llegar a tener una concentracin de 9.049 g/L de biomasa. En los fenoles la fase exponencial se mantiene a partir del da 3 al da 8 con una concentracin final de 41.377 mg/L; por lo que es posible evidenciar un aumento significativo en el crecimiento del hongo Pleurotus ostreatus de esta variedad utilizando las concentraciones adecuadas de salvado de trigo, KNO3 y un pH de 8.
Grfico 7 Curvas de biomasa y fenoles variedad Gris y Rosa Pleurotus ostreatus
Nota: (1) Variedad Gris; (A) Curva de crecimiento de biomasa, (B) Curva de concentracin de fenoles por 10 das. (2) Variedad Rosa; (A) Curva de crecimiento de biomasa, (B) Curva de concentracin de fenoles por 10 das.
Para la variedad Rosa, se obtuvieron curvas de crecimiento como se muestran en el Grafico 7 (2 AB), donde se observ que la fase de latencia para la produccin de biomasa se mantiene a su vez hasta el cuarto da; para los fenoles en el tercer da este empieza a tener un mejor desarrollo. La fase exponencial se mantuvo para la produccin de biomasa del da 4to al 7mo con un valor de 15.55 g/L demostrando que a partir de ese da existe un periodo de latencia reduciendo la produccin de biomasa ya que el da 10 es el que presenta una menor concentracin de biomasa.
Para los fenoles en esta variedad la produccin aumenta desde el da 3 al da 8 con una concentracin final de 55.48 mg/L; a su vez es posible evidenciar un aumento significativo en la produccin de biomasa y fenoles pese a que los metabolitos secundarios son los que se encuentran en mayor concentracin durante los 10 das de fermentacin para la variedad Rosa de Pleurotus ostreatus.
En las curvas de crecimiento de biomasa de las variedades Gris y Rosa, se observ que por 4 das se mantiene la fase de latencia, a partir del quinto da empieza la fase exponencial, sin embargo, para las dos variedades se evidencia un descenso en la produccin de biomasa durante el da 9 y 10. Estudios realizados por Vamanu (2012) demuestran que es normal que la fase de latencia se mantenga durante los cuatro primeros das, mientras que la fase estacionaria es posible evidenciarla entre el sexto y sptimo da lo cual manifiesta que para la obtencin de metabolitos secundarios de inters es ptimo tener mayores concentraciones en este lapso de tiempo.
Adems, Mumpini (2017) demostr que existen casos en los cuales la fase estacionaria se prolonga hasta el da 28 lo cual permite tener mayor concentracin de metabolitos secundarios, pero es importante tomar en cuenta los requerimientos, condiciones de cultivo, sustrato y fuente de nitrgeno utilizada para que la produccin se vea reflejada en un periodo de tiempo ms largo. Estudios realizados por Bettin (2011) han demostrado que, al cabo de 177 horas, existe un descenso en la concentracin celular para la produccin de biomasa hasta en un 69%.
Esto se debe a que el hongo Pleurotus ostreatus reporta este problema en fermentacin sumergida ya que se produce una autlisis del micelio. Otro de los factores que pudieron afectar en la produccin de biomasa durante 10 das es que, como se nota el crecimiento vara con el paso de los das y se asocia a que a partir del da 5 existen aumentos de viscosidad en el medio de cultivo y esto ocasiona que sea ms difcil obtener una homogeneizacin de la muestra (Bettin et al., 2011).
Por otro lado, en la determinacin de los fenoles esta no se encuentra asociada de forma directa al crecimiento. Por lo que, se deben favorecer las condiciones para tener un mximo rendimiento del producto final. Como se menciona, existe un aumento y descenso de la concentracin de fenoles en diferentes das. Lo cual se debe a que puede existir una limitacin en la fuente de carbono y est a empezado a disminuir causando estrs, esto provoca que exista una alteracin por da en la concentracin de metabolitos secundarios obtenida.
Es
notable que la concentracin fenlica empieza a aumentar a partir del segundo
da, teniendo variaciones que van a depender de lo explicado anteriormente (Ferrer
et al., 2016). En el anlisis estadstico ANOVA, se obtuvo un valor
de p de para
la biomasa, para los fenoles se obtuvo un valor de p de
en
la variedad Gris. Para la variedad Rosa se obtuvo el valor de p de
para
la biomasa y para los fenoles el valor de p fue de
es
decir, existen diferencias significativas en el crecimiento de la biomasa de
las dos variedades del hongo Pleurotus ostreatus.
A su vez, en la concentracin de fenoles por medio de los valores obtenidos por el anlisis estadstico se demostr que tambin existen diferencias significativas en la concentracin de fenoles determinada durante los 10 das de validacin del medio de cultivo optimizado. Estos valores se pueden contrastar basndose en el estudio de Prez y Castaeda (2016) donde se demuestra que el uso de componentes como la fuente de carbono, nitrgeno y sales para el desarrollo de los hongos es importante ya que el resultando va a ser proporcional a la cantidad de biomasa que se obtenga en el medio durante los das requeridos (Prez y Castaeda, 2016).
Tabla 12 Parmetros cinticos obtenido a partir de las concentraciones de biomasa y fenoles
|
mx. (h-1) |
td (h) |
rx (g/L*da) |
rp (mg/L*da) |
qp (da-1) |
Yp/x (gp/gx)
|
Variedad Gris |
0.006 |
107 |
1.317 |
4.905 |
5.27E-04 |
4.56E-03 |
Variedad Rosa |
0.021 |
33.20 |
0.203 |
4.860 |
3.70E-04 |
3.51E-0.3 |
Nota: medio alternativo a base de salvado de trigo
Finalmente,
es importante calcular los parmetros cinticos a partir de las concentraciones
iniciales y finales tanto de biomasa como de fenoles como se observa en la
Tabla 10, las cuales fueron determinadas con base en la fase exponencial para
obtener una mejor concentracin de los parmetros analizados. Al contrastar los
parmetros obtenidos en base en los estudios realizados por Salmones et al.
(2018) en Pleurotus ostreatus para determinar fenoles se utilizaron
componentes como el ftalato (DEHF) el cual ayuda a que la concentracin de
fenoles aumente, debido a esto se obtuvo un valor de la velocidad mxima de
crecimiento mx. de 0.018 y 0.21 ()
determinando que la biomasa con el suministro de este componente ayuda a tener
un mejor desarrollo.
Adems,
se report que esta especie despus de 96 horas de crecimiento en medio lquido
sin adicin de xenobiticos es capaz de desarrollarse en el mismo (Salmones,
2018).
Por otro lado, en estudios como el de Bettin et al, (2011) el valor de la
mx. es similar a la obtenida en este estudio donde utilizaron como fuente de
carbono el trigo y un tiempo de fermentacin de 14 das, por lo que se puede
asegurar que el tiempo de fermentacin es uno de los factores importantes para
obtener el valor de max y ver el desarrollo de la biomasa en un medio
de cultivo sumergido (Bettin
et al., 2011). Para el tiempo de duplicacin se puede observar que
en la variedad Rosa es menor a comparacin de la Gris lo que evidencia que a la
variedad Gris le toma ms tiempo en multiplicarse tardando 107 horas.
Comparando con el estudio de Navarro (2018) el tiempo de duplicacin para
diferentes cepas de hongos en las que se encuentra tambin Pleurotus
ostreatus se obtuvo un valor de 5.20 y
para P. djamor un td de 6.26
,
esto fue realizado utilizando como fuente de carbono a la glucosa, lo que se
demuestra en este estudio es que la glucosa influye a que el tiempo de
duplicacin sea menor que con el suministro de otras fuentes de carbono.
Con base en lo demostrado en el anlisis de Gonzlez, la fuente de carbono puede retardar al tiempo de duplicacin de Pleurotus ostreatus (Navarro, 2018). Adicionalmente, Godnez et al. (2009) realiz estudios de Pleurotus ostreatus utilizando diferentes fuentes de nitrgeno y pH donde evidencia que el qp llega a tener valores mayores cuando el medio de cultivo tiene concentraciones de pH entre 4.5 y 6, debido a que en los hongos de pudricin blanca la regulacin del pH en el medio inicial ayuda a que el valor de qp sea mayor y que no existan interacciones con otros compuestos que se encuentren en el medio de cultivo.
Sin embargo, es importante aclarar que este estudio fue realizado para determinar lacasas (Zaragoza et al., 2009), en contraste con el estudio de Beltrn et al (2021) se manifiesta que en varias ocasiones para la determinacin de metabolitos secundarios en medios sumergidos con hongos es importante que el pH est en concentraciones altas para que se pueda obtener mayores concentraciones por lo que el valor de qp puede variar con relacin al estudio a realizar (Beltrn et al., 2021).
Conclusiones
La optimizacin de un medio de cultivo alternativo en fase sumergida, fundamentado en la valorizacin de residuos agroindustriales y materias primas de bajo costo, para la produccin dual de biomasa fngica y compuestos fenlicos a partir del hongo saprfito Pleurotus ostreatus, representa un avance significativo hacia una biorrefinera ms sostenible y econmicamente viable. Los resultados obtenidos en esta investigacin no solo corroboran el potencial de este hongo como un eficiente biorreactor, sino que tambin iluminan las intrincadas interacciones entre la composicin del medio, las condiciones de cultivo y la produccin de metabolitos primarios y secundarios de alto valor aadido.
La identificacin del salvado de trigo como una fuente de carbono particularmente eficaz para la induccin de altas concentraciones de fenoles reviste una importancia considerable. Este residuo agroindustrial, abundante y a menudo subutilizado, emerge como un sustrato no solo econmico sino tambin inductor de vas metablicas secundarias en Pleurotus ostreatus conducentes a la sntesis de estos compuestos bioactivos. Los fenoles, conocidos por sus potentes propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y antimicrobianas, tienen amplias aplicaciones en las industrias alimentaria, farmacutica y cosmtica. La capacidad de obtenerlos a partir de un subproducto de la agricultura aade una dimensin de sostenibilidad y circularidad a su produccin, alinendose con los principios de la economa circular y la biotecnologa verde.
Asimismo, la selectividad observada en las fuentes de nitrgeno, con el extracto de levadura y el nitrato de potasio (KNO₃) favoreciendo la produccin de biomasa y fenoles respectivamente en diferentes variedades del hongo, subraya la importancia de la adaptacin del medio a las necesidades nutricionales especficas de cada cepa para maximizar la produccin del metabolito de inters. El extracto de levadura, rico en aminocidos, vitaminas del grupo B y otros factores de crecimiento estimula el metabolismo primario y, por ende, el crecimiento micelial. Por otro lado, la respuesta diferencial al KNO₃ sugiere que la disponibilidad y la forma del nitrgeno pueden influir en las rutas metablicas secundarias, desviando el flujo de carbono hacia la sntesis de fenoles bajo ciertas condiciones.
No obstante, la influencia del pH en la produccin de biomasa y fenoles revela una relacin compleja y a menudo antagnica, la observacin de que un pH ms bajo favorece el crecimiento micelial, en concordancia con la literatura cientfica sobre el cultivo de Pleurotus ostreatus, destaca la importancia de mantener condiciones ptimas para la actividad enzimtica involucrada en la asimilacin de nutrientes y la sntesis de componentes celulares. En contraste, la tendencia de un pH ms alto a incrementar la concentracin de metabolitos secundarios como los fenoles sugiere la activacin de mecanismos de estrs o la modulacin de enzimas clave en la va fenilpropanoide, la principal ruta biosinttica de estos compuestos. Esta dicotoma subraya la necesidad de una optimizacin precisa del pH, posiblemente mediante estrategias de control dinmico durante la fermentacin, para equilibrar la produccin de biomasa y la acumulacin de fenoles.
El anlisis cintico de la produccin de biomasa y fenoles a lo largo de un periodo de fermentacin de 10 das proporcion informacin valiosa sobre la dinmica metablica de Pleurotus ostreatus en el medio optimizado, la constatacin de una alta produccin de fenoles entre los das 2 y 8, y valores elevados de biomasa durante la fase exponencial (das 4, 6 y 8), sugiere una secuencia temporal en la que la biomasa se acumula inicialmente, seguida de una intensa actividad metablica secundaria que culmina en la produccin de fenoles. Esta informacin es crucial para el diseo de estrategias de cosecha optimizadas, permitiendo la recuperacin selectiva de biomasa y fenoles en los momentos de mxima concentracin.
La comparacin con otros estudios en fermentacin sumergida resalta la eficiencia del medio optimizado en trminos de tiempo de produccin y rendimiento de metabolitos. En conjunto, estos resultados conclusivos del estudio resaltan el potencial biotecnolgico de los residuos agroindustriales como sustratos de bajo costo para el cultivo de Pleurotus ostreatus y la produccin simultnea de biomasa y compuestos fenlicos. La optimizacin del medio, considerando la fuente de carbono, la fuente de nitrgeno y el pH, emerge como una estrategia clave para modular la actividad metablica del hongo y dirigir el flujo de carbono hacia la produccin de los metabolitos deseados. Este enfoque no solo reduce los costos de produccin al valorizar residuos, sino que tambin contribuye a la sostenibilidad ambiental al disminuir la dependencia de medios de cultivo convencionales y reducir la generacin de desechos.
Referencias
1. Akter, M., Halawani, R., Ayed, F., y Taleb, A. (2022). Utilization of Agro-Industrial Wastes for the Production of Quality Oyster Mushrooms. Sustainability, 14(2). doi:https://www.mdpi.com/2071-1050/14/2/994
2. Arvalo, S. (2016). Optimizacin de la produccin del agente de biocontrol candida sake (CPA-1). In Universitat de Lleida (pp. 118). https://acortar.link/9mx25J
3. Ayşenur, Y., Sibel, Y., Ceyhun, K., y Can, Z. (2016). Total Phenolics, Flavonoids, Tannin Contents and Antioxidant Properties of Pleurotus ostreatus Cultivated on Different Wastes and Sawdust. International Journal of Secondary Metabolite, 4(1), 19. https://doi.org/10.21448/ijsm.252052
4. Beltrn Delgado, Y., Morris Quevedo, H., Domnguez, O. D., Batista Corbal, P., y Llaurad Maury, G. (2021). Mycochemical composition and antioxidant activity of pleurotus ostreatus mushroom in different growth stages. Acta Biolgica Colombiana, 26(1), 8998. https://doi.org/10.15446/abc.v26n1.84519
5. Bettin, F., Da Rosa, L. O., Montanari, Q., Calloni, R., Gaio, T. A., Malvessi, E., Da Silveira, M. M., y Dillon, A. J. P. (2011). Growth kinetics, production, and characterization of extracellular laccases from Pleurotus sajor-caju PS-2001. Process Biochemistry, 46(3), 758764. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2010.12.002
6. Chaquilla-Quilca, G., Balandrn Quintana, R. R., Mendoza-Wilson, A. M., y Mercado-Ruiz, J. N. (2018). Propiedades y posibles aplicaciones de las protenas de salvado de trigo. CienciaUAT, 12(2), 137. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v12i2.883
7. Confortin, F. G., Marchetto, R., Bettin, F., Camassola, M., Salvador, M., y Dillon, A. J. P. (2008). Production of Pleurotus sajor-caju strain PS-2001 biomass in submerged culture. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 35(10), 11491155. https://doi.org/10.1007/s10295-008-0394-x
8. Contreras, N., Del Olmo, M., Garca, R., y Vidal, G. (2022). Pleurotus Spp., produccin, cultivo y propiedades. 81-106. https://acortar.link/jbFKYi
9. Ferrer-Romero, J. C., Mara Mas-Diego, S., Beltrn-Delgado, Y., Rodrguez-Quiala, Y., Joaqun, H., y Quevedo, M. (2019). Optimization of medium composition for the production of Pleurotus ostreatus biomass and phenols in submerged fermentation with response surface methodology.
10. Ferrer-Romero, J. C., Mas-Diego, S. M., Beltrn-Delgado, Y., Morris-Quevedo, J., y Daz-Fernndez, U. (2016). Estudio cintico de la produccin de biomasa y compuestos fenlicos por Pleurotus ostreatus en fase sumergida. Scielo.
11. Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia. (2023). Estado Mundial de la Infancia 2023: Para cada infancia, vacunacin. Florencia: Centro Mundial de Investigaciones y Estudios Prospectivos. https://acortar.link/OrGtvd
12. Guilln-Navarro, G. K., Mrquez-Rocha, F. J., y Snchez-Vzquez, J. E. (2014). Produccin de biomasa y enzimas ligninolticas por Pleurotus ostreatus en cultivo sumergido. Revista Iberoamericana de Micologa, 15(4), 302306.
13. Huang. (2010). Determinacin de metabolitos secundarios a partir de la cepa nativa cv15nd aislada del pramo cruz verde, Departamento de Cundinamarca. 9(1), 7699.
14. Jeannette Nieto, I., y Chegwin A, C. (2010). Influencia del sustrato utilizado para el crecimiento de hongos comestibles sobre sus caractersticas nutraceticas. Revista Colombiana de Biotecnologa, XII(1), 169178.
15. Kumar, K. (2020). Nutraceutical Potential and Processing Aspects of Oyster Mushrooms. Current Nutrition y Food Sciencce, 16, 3-14. doi:http://dx.doi.org/10.2174/1573401314666181015111724
16. Mariano, . (2015). Manejo Bsico de Statistica 7. 111.
17. Marina, D., Avella, G., Alberto, C., Garca, O., y Cisneros, A. M. (2008). Medicin de Fenoles y Actividad Antioxidante en Malezas Usadas para Alimentacin Animal. Simposio de Metrologa, 15. http://cenam.mx/simposio2008/sm_2008/memorias/M2/SM2008-M220-1108.pdf
18. Melanouri, E. M., Dedousi, M., y Diamantopoulou, P. (2022). Cultivating Pleurotus ostreatus and Pleurotus eryngii mushroom strains on agro-industrial residues in solid-state fermentation. Part I: Screening for growth, endoglucanase, laccase and biomass production in the colonization phase. Carbon Resources Conversion, 5(1), 6170. https://doi.org/10.1016/j.crcon.2021.12.004
19. Melndez, J., Castillo, S., Pea, Y., y Ypez, T. (2015). Degradacin de compuestos fenlicos en efluentes simulados por accin de la enzima lacasa obtenida a partir del hongo Pleurotus Ostreatus (Degradation of Phenolic compounds in simulated effluents by action of the enzyme laccase obtained from fungus Pleuro.
20. Mumpuni, A., Ekowati, N., Purnomowati, P., y Purwati, E. S. (2017). Growth and Protein Content Establishment of Pleurotus ostreatus on Liquid and Solid Medium. Biosaintifika: Journal of Biology y Biology Education, 9(3), 572. https://doi.org/10.15294/biosaintifika.v9i3.11660
21. Navarro, P. (2018). Recuperacin de protenas del proceso de fabricacin de extractos de malta para la elaboracin de un concentrado proteico. 93. http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/153365
22. Nieto, J., y Chegwin, C. (2010). Efecto del sustrato en hongos nutraceticos169Rev. Colomb. Biotecnol. Vol. XII No. 1 Julio 2010 169-178 169Influencia del sustrato utilizado para el crecimiento de hongos comestibles sobre sus caractersticas nutraceticas. Revista Colombiana de Biotecnologa, 169-178. https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/15631
23. Organizacin de las Naciones Unidas para la Alimentacin y la Agricultura; Fondo Internacional de Desarrollo Agrcola; Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia; Programa Mundial de Alimentos; Organizacin Mundial de la Salud. (2024). El Estado de la Seguridad Alimentaria y la Nutricin en el Mundo. Financiacin para acabar con el hambre la inseguridad alimentaria y la malnutricin en todas sus formas. Roma. https://acortar.link/SwEq6q
24. Organizacin de las Naciones Unidas. (2018). Objetivos del Desarrollo Sostenible. https://acortar.link/QhBzd5
25. Prez, B., y Castaeda, S. (2016). Propagacin in vitro de orqudeas nativas como una contribucin para la conservacin ex situ. Biotecnologa Vegetal, 16(3), 143151.
26. Petre, M. (2015). Mushroom Biotechnology: Developments and Applications. In Mushroom Biotechnology: Developments and Applications. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/C2014-0-03106-1
27. Ricco, R. A., Agudelo, I. J., y Wagner, M. L. (2015). Mtodos empleados en el anlisis de los polifenoles en un laboratorio de baja complejidad. Lilloa, 52(2), 161174. http://www.lillo.org.ar/revis/lilloa/2015-52-2/07.pdf
28. Rodrguez-Ortiz, G., Garca-Aguilar, J. ., Leyva-Lpez, J. C., Ruiz-Daz, C., Enrquez-Del Valle, J. R., y Santiago-Garca, W. (2019). Structural biomass and by compartments of Pinus Patula regeneration in clearcutting sites. Madera y Bosques, 25(1). https://doi.org/10.21829/myb.2019.2511713
29. Salmones, D. (2018). Pleurotus djamor, un hongo con potencial aplicacin biotecnolgica para el neotrpico. Scientia Fungorum, 46, 7385. https://doi.org/10.33885/sf.2017.46.1177
30. Snchez, I. (2012). Nutrientes y compuestos bioactivos del trigo: fibra y polifenoles
31. Serna, C. P., Cadavid, A. S., Armando, A., Vega, S., Alberto, B., y Rojano, R. (2006). Establecimiento de un medio de cultivo sumergido para una cepa nativa de un hongo Poliporal Establishment of a submerged culture medium for a native strain of a Poliporal mushroom. VIII, 513.
32. Tesfay, T., Godifey, T., Mesfin, R., y Kalayu, G. (2020). Evaluation of waste paper for cultivation of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) with some added supplementary materials. AMB Express, 10(1). https://doi.org/10.1186/s13568-020-0945-8
33. Vamanu, E. (2012). Biological activities of the polysaccharides produced in submerged culture of two edible Pleurotus ostreatus mushrooms. Journal of Biomedicine and Biotechnology, 2012. https://doi.org/10.1155/2012/565974
34. Varnero Mara T, Quiroz Madelaine S, y . C. H. (2010). Utilizacin de residuos forestales lignocelulsicos para produccin del hongo ostra (Pleurotus ostreatus). Informacin Tecnolgica, 21(2), 1320. https://doi.org/10.1612/inf.tecnol.4154it.09
35. Vera, M. E. F. (2021). Evaluacin de la capacidad antioxidante del hongo ostra (Pleurotus ostreatus).
36. Zaragoza Monroy, A. R., Moreno Hernndez Duque, J. L., Rodrguez, M. G., y Guevara Lara, F. (2009). Anlisis de los compuestos fenlicos de los hongos comestibles huitlacoche (Ustilago maydis) y setas (Pleurotus ostreatus) y evaluacin de algunas de sus posibles propiedades nutracuticas. Quinto Congreso Estatal La Investigacin en el Posgrado.
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