1. Ciencia

CRECIMIENTO SOBRE BUCHÓN Y ELODEA DE Pleurotus ostreatus Y
EFECTO DE ESTA ESPECIE FÚNGICA SOBRE LA DIGESTIBILIDAD
DEL SUSTRATO LIGNOCELULÓSICO COMO POTENCIAL
ALIMENTO PARA RUMIANTES
LAURA VERÓNICA MORA ORTIZ
TRABAJO DE GRADO
Presentado como requisito parcial para optar al título de
MICROBIÓLOGO INDUSTRIAL
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE CIENCIAS
MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL
Bogotá, D.C
Diciembre del 2009
1
CRECIMIENTO SOBRE BUCHÓN Y ELODEA DE Pleurotus ostreatus Y
EFECTO DE ESTA ESPECIE FÚNGICA SOBRE LA DIGESTIBILIDAD
DEL SUSTRATO LIGNOCELULÓSICO COMO POTENCIAL
ALIMENTO PARA RUMIANTES
LAURA VERÓNICA MORA ORTIZ
APROBADO
Dra. Ingrid Schuler
Bióloga Ph.D
Decana Academica
Dra. Janeth Arias
Bacterióloga
Director de carrera
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3
NOTA DE ADVETENCIA
Artículo 23 de la Resolución No. 13 de julio de 1946
“La universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos
en sus trabajos de grado solo velara porque no se publique nada contrario al dogma y
a la moral católica y porque la tesis no contenga ataques personales contra persona
alguna, antes bien sea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia.”
4
DEDICATORIA
A Dios por permitirme llegar hasta aquí y ser la mujer que soy.
A mi familia por darme su apoyo incondicional,
aliento y comprensión en todo momento.
A Germán por darme su amor incondicional y
por impulsarme a ser cada vez mejor.
A la razón de mi vida, Gabriel Esteban, por ser mi
inspiración para salir adelante día a día.
5
AGRADECIMIENTOS
A mi directora Dra. Patricia Martínez y mis codirectores Dr. Gustavo García G y Dr.
Jorge Robles por su orientación, apoyo, dedicación y conocimientos que favorecieron
la culminación de este proyecto.
A la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA – Tibaitatá)
por la financiación de todos los análisis para determinar la calidad de las orellanas y la
actividad del hongo sobre el sustrato.
A Beatriz Abadía por su orientación, conocimiento y apoyo en los análisis realizados
en CORPOICA – Tibaitatá.
A CORPOICA - Ceisa por facilitar el laboratorio donde se llevo a cabo este proyecto.
A la Dra. Rocío
colaboración.
Patiño de CORPOICA – Ceisa, por su amabilidad e infinita
A Estelita de CORPOICA – Ceisa, por su colaboración en el proceso de esterilización
y préstamo de material.
Al personal de área de química de la Pontificia Universidad Javeriana por permitir la
utilización de reactivos, equipos y laboratorios para la realización de esta
investigación.
A la Fundación Humedales que a través de un convenio con la CAF y mediante el
proyecto “Implementación de estrategias productivas que contribuyan al bienestar de
las comunidades locales de la Laguna de Fúquene y la promoción de la conservación
de su ecosistema” financio los análisis químicos iniciales de los sustratos base y
análisis bromatológicos de los sustratos donde crecieron las orellanas.
A mi prima Martha por su colaboración y apoyo incondicional y a las personas que de
una u otra forma colaboraron con el desarrollo de esta investigación.
6
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
Contenido
1.
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 12
2.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ...................................... 14
3.
OBJETIVOS ...................................................................................................................... 15
3.1 Objetivo General ............................................................................................................... 15
3.2 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 15
4.
MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 16
4.1 Laguna Fúquene ................................................................................................................ 16
4.1.1 Característicos generales...................................................................................... 16
4.1.2 Usos de la laguna y actividades de la zona ....................................................... 16
4.1.3 Historia de la Laguna Fúquene ............................................................................ 17
4.2 Macrófitas ......................................................................................................................... 17
4.2.1 Buchón de agua (Eichhornia crassipes) ............................................................. 18
4.2.2 Elodea (Egeria densa) ........................................................................................... 19
4.2.3 Algunos usos de las macrófitas, jacinto de agua o buchón y elodea brasilera
............................................................................................................................................. 20
4.4 Pleurotus ostreatus ........................................................................................................... 21
4.4.1 Cultivo artesanal de Pleurotus ostreatus ............................................................ 23
4.4.1.1 Semilla ................................................................................................................. 23
4.4.1.2. Sustrato ............................................................................................................... 23
4.4.1.3 Esterilización del sustrato ................................................................................. 23
4.4.1.4 Siembra o inoculación ....................................................................................... 24
4.4.1.5 Incubación ........................................................................................................... 24
4.4.1.6 Fructificación ....................................................................................................... 24
4.4.1.7 Cosecha ................................................................................................................ 24
4.4.2 Actividad enzimática de Pleurotus ostreatus .................................................... 24
7
4.4.3 Alimento fúngico para rumiantes......................................................................... 25
5.
METODOLOGÍA............................................................................................................... 26
5.1 Análisis fisicoquímico de los sustratos base para la producción de orellanas .................. 26
5.2 Ensayo in vitro para determinar crecimiento de Pleurotus ostreatus
(orellanas)
sobre diferentes sustratos utilizados en la laguna de Fúquene.............................................. 27
5.2.1 Preparación del sustrato........................................................................................ 27
5.2.2 Inoculación............................................................................................................... 27
5.2.3 Incubación ............................................................................................................... 28
5.2.4 Fructificación ........................................................................................................... 28
5.2.5 Cosecha ................................................................................................................... 28
5.2.6 Variables a analizar ................................................................................................ 28
5.2.6.1 Eficiencia biológica (EB) .................................................................................... 28
5.2.6.2 Rendimiento ......................................................................................................... 28
5.2.6.3 Composición química de las orellanas cultivadas ......................................... 29
5.3 Análisis químicos de los sustratos donde creció el hongo para evaluar digestibilidad .... 29
5.3.1 Determinación de azucares reductores .............................................................. 29
5.3.2 Determinación del contenido de pared celular................................................... 29
5.3.3 Análisis de digestibilidad in vitro .......................................................................... 29
5.4 Análisis de datos ................................................................................................................ 30
6.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................................................... 31
6.1 Análisis fisicoquímico de los sustratos base para la producción de orellanas .................. 31
6.2 Ensayo in vitro para determinar crecimiento de Pleurotus ostreatus
(orellanas)
sobre diferentes sustratos utilizados en la laguna de Fúquene.............................................. 32
6.2.1 Eficiencia biológica (E.B) ....................................................................................... 32
6.2.2 Rendimiento ............................................................................................................ 37
6.2.3 Caracterización química de las orellanas cultivadas ........................................ 38
6.3 Análisis químicos de los sustratos donde creció el hongo para evaluar digestibilidad .... 40
6.3.1 Determinación de azucares reductores .............................................................. 40
6.3.2 Determinación del contenido de pared celular................................................... 43
6.3.2 Análisis de digestibilidad in vitro .......................................................................... 46
7.
CONCLUSIONES............................................................................................................. 49
8.
RECOMENDACIONES ................................................................................................... 50
9.
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 51
8
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1
Primera cosecha de T2, T6, CAs y Ccas en el primer diseño………………...31
Figura 2
Primera cosecha de T2, T6, CB y CE en el segundo diseño………………….34
9
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1
Análisis químico del Jacinto de agua………………………………………….......19
Tabla 2
Análisis químico de la elodea……………………………………………………….19
Tabla 3
Composición de los cuerpos fructíferos……………………………………….......22
Tabla 4
Condiciones del cultivo de Pleurotus ostreatus…………………………………..23
Tabla 5
Composición de las mezclas de los tratamientos empleados en
el crecimiento de Pleurotus ostreatus……………………………………………..26
Tabla 6
Composición de los sustratos base………………………………………………..31
Tabla 7
Relación C:N, humedad y pH de los tratamientos en los que
creció Pleurotus ostreatus………………………………………………………….32
Tabla 8
Datos de cosechas y eficiencia biología de cada uno de los tratamientos
en que creció el hongo Pleurotus ostreatus en el primer montaje……………...32
Tabla 9
Datos de la primera cosecha y eficiencia biología de los tratamientos
control buchón y elodea en que creció el hongo Pleurotus ostreatus
en el segundo montaje………………………………………………………………33
Tabla 10
Análisis bromatológico de las orellanas obtenidas en los 5 mejores
tratamientos y en los controles en el primer diseño experimental…………......38
Tabla 11
Azucares reductores presentes en el sustratos sin el hongo y con el
hongo Pleurotus ostreatus durante la tercera cosecha en el primer diseño…..41
Tabla 12
Azucares reductores presentes en el sustratos sin el hongo y
con el hongo Pleurotus ostreatus durante la invasión del micelio
y la primera cosecha en el segundo diseño………………………………………41
Tabla 13
Cambios estructurales en el sustrato de los diferentes tratamientos
en los que creció el hongo Pleurotus ostreatus…………………………………..44
Tabla 14
Digestibilidad de los diferentes tratamientos en los que creció
el hongo Pleurotus ostreatus …………………………………………………........47
10
RESUMEN
En el presente estudio se llevo a cabo el cultivo de Pleurotus ostreatus sobre
diferentes mezclas que contenían a las macrófitas Eichhornia crassipes (Buchón o
Jacinto de agua), Egeria densa (Elodea brasilera) y otros sustratos base empleados en
la zona de Fúquene como cascarilla de arroz, aserrín, salvado de trigo y bovinaza;
mediante dos diseños completos al azar, teniendo un total de 9 tratamientos y 4
controles constituidos por buchón, elodea, cascarilla de arroz y aserrín. Con el fin de
determinar que sustratos eran los mejores en cuanto a la producción del hongo,
calidad de las orellanas y los cambios estructurales obtenidos para lograr una mayor
digestibilidad.
El mejor sustrato para el crecimiento y producción de P. ostreatus fue la mezcla de
aserrín con buchón (T2), obteniendo una eficacia biológica de 81% y rendimiento de
24%. Los cuerpos fructíferos obtenidos en los tratamientos evaluados, mostraron una
composición nutricional variable, tenido rangos de humedad entre 44 y 87%, proteína
entre 23 y 52%, carbohidratos de 24 a 58%, grasa alrededor del 2%, fibra cruda entre
11 y 21%, fibra dietaría de 12 a 40% y cenizas alrededor del 8%; demostrando tener
una buena calidad para el consumo humano. En cuanto al cambio estructural de los
sustratos, todos tuvieron una mayor o menor degradación de los polímeros
estructurales, presentando valores de degradación de lignina entre 0 y 67%, celulosa
entre 1 y 49%, y hemicelulosa entre el 2 y 54%. Los azucares presentaron una
tendencia similar en todos los tratamientos, teniendo un aumento durante la invasión
del cultivo y la primera cosecha, y una disminución en la tercera cosecha. Los valores
de digestibilidad estuvieron entre 20 y 62%; siendo el mejor, el control elodea, con el
valor más alto; esto demuestra que P. ostreatus fue capaz de convertir los sustratos en
los que creció y generar un aumento en la digestibilidad. Los resultados de esta
investigación se constituyen en punto de partida para la utilización de mezclas con las
macrófitas invasoras de la Laguna de Fúquene, buchón y elodea, en el cultivo de
orellanas, y el empleo de la elodea como alimento potencial en la nutrición de
rumiantes.
11
1. INTRODUCCIÓN
La laguna Fúquene, es un ecosistema donde habitan muchas especies endémicas y
además es un reservorio de agua que ofrece muchos beneficios a la sociedad. Sin
embargo, actualmente presenta diversos problemas de contaminación, debido a la
invasión por parte de las macrófitas Eichhornia crassipes (Buchón o Jacinto de agua)
y Egeria densa (Elodea brasilera), que han sido consideradas como las peores
malezas o pestes acuáticas, por su alto índice de proliferación. En consecuencia, la
población aledaña se está viendo afectada, ya que de la laguna dependen muchos
pescadores que trabajan en la zona, por lo tanto es necesario mejorar sus condiciones
ambientales.
Entre las alternativas para solucionar la invasión de maleza acuática se encuentra la
extracción mecánica de las plantas acuáticas para ser empleadas en la producción de
bioabonos. Sin embargo, con una infestación actual del 70% por parte de las
macrófitas, la utilización de 370 a 400 toneladas de residuos frescos para producir
biabono, contribuye a remediar la problemática generada por la disposición final de
estas plantas acuáticas una vez extraídas, pero no soluciona realmente el problema
debido a que a las orillas de la laguna todavía quedan muchos residuos que no son
utilizados.
Se ha demostrado que esta maleza acuática es una biomasa muy rica en fibra,
minerales, proteínas y vitaminas; por ello entre las opciones para la utilización de este
desecho vegetal existen diferentes productos, como artesanías, muebles, pulpa para
papel, producción de biogás, elaboración de briquetas, alimento para animales y
cultivo de hongos comestibles y servicios, como la descontaminación aguas residuales
y eliminación de metales pesados.
El empleo de estos residuos en la alimentación de rumiantes es una buena alternativa
para el uso de estos desechos, sin embargo su utilización está limitada por la
presencia de componentes lignocelulolíticos y otros compuestos orgánicos complejos
que impiden la eficiente degradación por los microorganismos del rumen.
La producción de hongos comestibles como es el caso de Pleurotus ostreatus
(orellanas) se presenta como una alternativa para el manejo y aprovechamiento de los
residuos vegetales, ya que además de ser un cultivo muy prometedor debido a que
son hongos comestibles, con excelentes cualidades alimenticias y medicinales; son
capaces de degradar una amplia variedad de materiales lignocelulíticos, debido a la
maquinaria enzimática que poseen, logrando generar un producto bioconvertido de
mayor calidad nutricional que posiblemente puede ser usado como alimento para
rumiantes. Diversos estudios han demostrado que las macrófitas contaminantes son
viables para el cultivo de hongos, sin embargo la clave está en proporcionar mezclas
de sustrato adecuadas para que el hongo pueda crecer y generar un sustrato
micoproteico con alta digestibilidad.
Por tal razón este proyecto pretende emplear diferentes mezclas de las macrófitas
Eichhornia crassipes (Buchón o Jacinto de agua) y Egeria densa (Elodea brasilera)
para el crecimiento de Pleurotus ostreatus (orellanas), con el fin de obtener un sustrato
12
adecuado para la producción del hongo y determinar la influencia en la digestibilidad
de sustrato, para que de esta manera se pueda establecer un punto de partida para la
posterior utilización del sustrato en procesos productivos en la zona, y colaborar en la
problemática generada por estas macrófitas contaminantes de la Laguna de Fúquene.
13
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
La laguna Fúquene por muchos años ha sufrido un deterioro continuo, debido a
procesos de deforestación, desecación y contaminación de sus aguas que reciben los
efluentes de áreas urbanas, industriales y agropecuarias; lo que ha provocado que la
laguna se encuentre en proceso de eutroficación, erosión, sedimentación y desecación
(Cortés et al., 2002; Valderrama y Hernández, 2005; Franco, 2007).
Uno de los mayores problemas que presenta actualmente la laguna debido a la
contaminación, es la invasión creciente por parte de plantas acuáticas como la
Eichhornia crassipes (Buchón o Jacinto de agua) y Egeria densa (Elodea brasilera) por
su alta capacidad de proliferación y sobrevivencia. Esta infestación por macrófitas ha
hecho que se pierda gran parte del espejo de agua que caracterizaba a la laguna
(Valera, 2001; Fundación Humedales y Netherlands Antilles Healthy Islands
Foundation, 2004; Calixto y Del Basto, 2005).
Se hace necesario recuperar esta importante fuente hídrica, debido a que es un
reservorio esencial de la flora y fauna característica de la región, además provee un
hábitat para algunas especies endémicas en peligros de extinción en el ámbito global,
como el capitán de la sabana. También es un recurso muy importante para el hombre
pues es una fuente de abastecimiento de agua y de supervivencia para los pescadores
permanentes y ocasionales de escasos recursos quienes obtienen su sustento
económico de la pesca (Fundación Humedales y Netherlands Antilles Healthy Islands
Foundation, 2004; Valderrama y Hernández, 2005; Calixto y Del Basto, 2005).
Por la importancia social, cultural y económica que posee la laguna se pretende
contribuir implementando soluciones que ayuden a resolver la problemática generada
por las macrófitas contaminantes, entre ellas se propone la utilización de la maleza
acuática como sustrato para el crecimiento de hongos comestibles como Pleurotus
ostreatus, y a partir de ello, posiblemente generar un sustrato digerible para emplearlo
en comida para rumiantes. De esta manera esta propuesta ayudaría a disminuir el
impacto ambiental creado por la acumulación de buchón y elodea, utilizando los
desechos vegetales que la invaden, proporcionando hongos comestibles que podrían
ser alimento de consumo humano y obteniendo el sustrato digerido por el hongo con
un mayor valor nutricional que podría ser empleado en alimento de rumiantes.
14
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General
Evaluar diferentes mezclas de las macrófitas Eichhornia crassipes (buchón o jacinto de
agua) y Egeria densa (elodea) en el crecimiento de Pleurotus ostreatus (orellanas) y
determinar la influencia de este basidiomiceto en la digestibilidad de estos sustratos
como alternativa para su posterior utilización en procesos productivos en la zona,
colaborando de esta forma a la problemática generada por estas macrófitas
contaminantes de la Laguna de Fúquene.
3.2 Objetivos Específicos
Diseñar diferentes mezclas de sustrato utilizados en la zona de Fúquene con
las plantas acuáticas buchón y elodea para determinar las mezclas que
estimulen el crecimiento del hongo basidiomiceto Pleurotus ostreatus.
Evaluar la calidad nutricional de los hongos que mejor fructificaron en los
sustratos, teniendo en cuenta los requerimientos exigidos para la nutrición en
humanos.
Determinar la digestibilidad de los mejores sustratos que favorezcan la
fructificación, para su uso potencial en la alimentación de rumiantes.
15
4. MARCO TEÓRICO
4.1 Laguna Fúquene
4.1.1 Característicos generales
La laguna Fúquene se localiza en la cuenca de los ríos Ubaté – Suárez, en la vertiente
occidental de la cordillera oriental de los Andes. Es un lago enclavado en el altiplano
Cundiboyacense con un volumen de 50 millones de m³ y con una superficie total
aproximada de 2.963 ha, de las cuales solamente una parte es considerada como
espejo lagunar libre y las restantes son humedales asociados o con cobertura de
malezas acuáticas donde la profundidad media es de un metro aproximadamente
(Valera, 2001; Valderrama y Hernández, 2005; Guzmán, 2007).
En la cuenca de la laguna hay áreas destinadas a conservarse como bosques
primitivos, áreas de reforestación, arbustos naturales, áreas de páramo y terrenos
planos; en estas áreas se desarrollan diferentes actividades económicas como la
agricultura, ganadería, industria lechera y minería, las cuales alcanzan a producir
aproximadamente medio billón de pesos al año para la región (Vélez et al., 2004).
La laguna posee gran variedad de vegetación acuática, entre ellas sobresalen las
macrófitas Eichhornia crassipes (buchón o jacinto de agua) y Egeria densa (elodea),
las cuales la han invadido a gran velocidad y han ocasionado un grave problema
ambiental desplazando la vegetación nativa (Cortés et al., 2002; Calixto y Del Basto,
2005; Guzmán, 2007). La primera se propaga especialmente en la boca del río Ubaté
y en los canales de drenaje / irrigación que circundan la laguna; mientras que elodea
encuentra distribuida sobre el área de la laguna a una profundidad menor de 4 m
aproximadamente, esta especie se extiende en más del 25% del área total (Valera,
2001; Franco et al., 2007).
4.1.2 Usos de la laguna y actividades de la zona
En la actualidad la laguna presta numerosos servicios ambientales a la sociedad: agua
para riego y consumo humano, recursos biológicos (peces, aves y juncos), hábitat
para especies amenazadas de extinción en el ámbito global, transporte y una fuente
de ingreso económico a los pescadores de la zona. Desafortunadamente dichos
servicios ambientales se ven afectados porque la laguna presenta un alto estado de
degradación causado por la pérdida de su área lagunar, la disminución del caudal en
quebradas y ríos, contaminación, eutrofización, introducción de especies exóticas y
profusión de plantas acuáticas (Valera, 2001; Valderrama y Hernández, 2005;
Valderrama y Hernández, 2007).
En la cuenca de la laguna de Fúquene también se desarrollan otras actividades entre
las que se destacan la agricultura con cultivos como la papa, el trigo, la arveja y el
maíz, esta actividad ha traído consigo el empleo de fertilizantes que han ocasionado
una eutroficación en los lagos; por otro lado la ganadería ha sido considerada una
intervención de gran impacto ambiental que ha transformado los suelos y degradado el
16
ecosistema; la industria lechera es una de las más importantes de Colombia, sin
embargo es una actividad que descarga aguas residuales a ríos y quebradas, y por
último la industria minera que se dedica a la extracción de carbón mineral, arena y
piedra, y ocasiona problemas ambientales como la producción de gases, el excesivo
uso de agua, y la contaminación de aguas subterráneas (Cortés el al., 2002;
Montenegro, 2004; Vélez et al., 2004; Fundación Humedales 2008).
4.1.3 Historia de la Laguna Fúquene
El proceso de deterioro y destrucción progresiva que ha venido afectando a la laguna
Fúquene comenzó en la época de la conquista, donde el pensamiento utilitarista
concebía que la zona debía ser desecada para aumentar las concesiones de tierra; su
transformación continuo en años posteriores, llevando a cabo obras de drenaje, que
ocasionaron la disminución en el nivel de agua y por ende la reducción de la laguna y
aunque en los años 80, se produjo un cambio de mentalidad para preservar el medio
ambiente, y surgieron estrategias que buscaban salvar la laguna; la falta de educación
en los habitantes de la zona ha impedido su rescate; debido a que los diversos
desechos generados en las actividades urbanas, agrícolas, ganaderas e industriales
contaminan mas la laguna (Cortés et al., 2002; Calixto y Del Basto, 2005; Andrade y
Franco, 2007; Franco, 2007).
Otros factores que contribuyeron al deterioro y desecación de la laguna fue la invasión
por parte de las macrófitas elodea y buchón que se expanden descontroladamente en
la laguna por el aporte de gran cantidad de nutrientes, debido al proceso de
eutrofización que atraviesa.
Esta infestación ha afectado la capacidad de
almacenamiento del agua, causa el desplazamiento de especies nativas, deteriora la
calidad de agua y dificulta la navegación (Cortés et al., 2002; Calixto y Del Basto,
2005; Guzmán, 2007).
Actualmente se pretende lograr la recuperación de la laguna para que pueda seguir
siendo un reservorio de gran variedad de especies y ofrecer los diferentes servicios
ambientales a la población que habita en la zona (Montenegro, 2004; Maya, 2004).
4.2 Macrófitas
Las plantas acuáticas, llamadas también macrófitas, están representadas por todo
aquel tipo de vegetación que crece en la zona litoral de lagos, embalses y ríos; ya sea
en la zona agua – tierra, en la superficie o totalmente sumergida. La densidad de
población de las macrófitas está relacionada con el área del litoral, sus condiciones
topográficas y el estado de eutrofización del agua (Valera, 2001; Gunnarsson y
Petersen, 2007).
Las comunidades de macrófitas acuáticas son una de las principales productoras de
biomasa en el ecosistema acuático, su producción puede aumentar la productividad
del ecosistema por el aporte de materia orgánica resultado de la descomposición de la
biomasa vegetal (Gunnarsson y Petersen, 2007)
La tasa de descomposición depende de la proporción de la cantidad de tejido
estructural en la planta, sin embargo la primera etapa de descomposición en las
macrófitas es rápida debido a la solubilización y la liberación de sustancias orgánicas y
17
de ciertos elementos minerales, posteriormente existe una fase de descomposición
lenta asociada al fraccionamiento y residuos por parte de los microorganismos. La
elodea y el buchón presentan diferente composición de sus tejidos, esto hace que la
descomposición de la elodea sea más alta que la del buchón, según Valera et al.
(2001) en 155 días la descomposición de elodea es del 100% y de buchón solo el 74%
de su peso inicial.
El alto índice de proliferación y tasa de descomposición de estas macrófitas, afecta el
nivel y la calidad de agua de la laguna de Fúquene, debido a que se está generando
una pérdida del espejo lagunar y un estado altamente eutrófico (Valera, 2001; Calixto y
Del Basto, 2005; Franco, 2007).
4.2.1 Buchón de agua (Eichhornia crassipes)
Eichhornia crassipes pertenece a la familia Pontederiaceae, del grupo de las
monocotiledóneas y es originaria del amazonas. El género está ampliamente
distribuido en el geotrópico; es una especie sin raíces o con raíces colgando en el
agua. Sus hojas forman roseta, sin hojas sumergidas y con pedúnculo largo (Valera,
2001). El Jacinto de agua crece en una gran variedad de humedales y prefiere las
aguas enriquecidas en nutrientes, sin embargo, puede tolerar varios niveles de
temperatura y pH. El pH óptimo para su crecimiento es de 6 a 8, y puede crecer en un
amplio rango de temperatura de 1 a 40°C con un óptimo de crecimiento de 25 a
27.5°C (Malik, 2007).
Su capacidad de sobrevivencia y de germinación es asombrosa ya que puede
permanecer en estado de pregerminación hasta por quince años, además posee un
crecimiento rápido por lo que se extiende con gran rapidez causando diversos
problemas como la interferencia física con la pesca, obstrucción de rutas de
transporte, pérdidas de agua en sistemas de irrigación, reducción de la infiltración de
la luz solar, cambios en la temperatura, pH y niveles de oxigeno del agua, aumento de
la perdida de agua a través de la transpiración y problemas higiénicos (Burton, 2005;
Gunnarsson y Petersen, 2007). Sin embargo esta macrófita, en vez de ser vista como
un enemigo a combatir podría representar un valioso recurso y ser utilizado en
diversos campos como artesanías, muebles, pulpa para papel, compost, alimento para
animales, para el cultivo de setas y descontaminar aguas residuales (Valderrama,
1996; Fundación Humedales y Netherlands Antilles Healthy Islands Foundation, 2004;
Gunnarsson y Petersen, 2007)
El buchón de agua tienen un alto contenido de hemicelulosa, celulosa y lignina (Tabla
1), lo cual hace que esté disponible para diferentes organismos entre los que se
encuentran las setas (Gunnarsson y Petersen, 2007). Los hongos comestibles o setas
tienen la capacidad de transformar desechos lignoceluloliticos en alimento rico en
proteína (Vega et al., 2005); por lo tanto surge como alternativa la utilización de esta
maleza acuática como un sustrato viable para el cultivo de setas, ya que es abundante
y no tiene costo (Sinkala et al., 2002; Das y Mukherjee, 2007; Gunnarsson y Petersen,
2007).
18
Tabla 1. Análisis químico del Jacinto de agua
Parámetro
Materia orgánica
Proteína cruda
Extracto etéreo
Fibra cruda
Cenizas
Relación C/N
FDN
FDA
Hemicelulosa
Celulosa
Lignina
Fósforo
Carbono
Nitrógeno
Magnesio
Calcio
Potasio
Energía metabolizable
para rumiantes (MJ/kg)
% en base materia seca
74,3
20
3,47
18,9
25,7
25,1
62,3
29,0
33,4
19,5
9,27
0,53
18,54
0,74
0,17
0,58
2,27
6,35
Tomado de (Gunnarsson y Petersen, 2007)
4.2.2 Elodea (Egeria densa)
Egeria densa pertenece a la familia Hydrocharitaceae es una planta herbácea
sumergida. Es originaria de Argentina, Uruguay y sur de Brasil; en Colombia es
introducida como especie ornamental para acuarios. Esta macrófita comúnmente está
enraizada al sedimento, tiene todas sus hojas sumergidas, excepto la flor (Valera,
2001).
Esta macrófita llego a la laguna de Fúquene como resultado de una acción de manejo
que buscaba disminuir el exceso de nutrientes del agua para revertir los síntomas de
la eutrofización, sin embargo la planta se convirtió en una invasora y actualmente tiene
una extensión del más del 25 % del área total de la laguna, afectando la capacidad de
almacenamiento de agua, desplazando especies nativas, y promoviendo el cambio en
la dinámica natural de la vegetación. A continuación se presenta la composición
química de esta macrófita (Tabla 2) (Dillon et al., 1988; Valderrama y Hernández,
2005; Franco et al., 2007).
Tabla 2. Análisis químico de la elodea.
Componente
Humedad
Proteína cruda
Extracto etereo
FDA
Aporte energético
bruto (Kcal/g)
Cenizas
% en materia
seca
12,3
13,0
10,20
25,90
2,91
20,20
Tomado de (Dillon et al., 1988)
19
4.2.3 Algunos usos de las macrófitas, jacinto de agua o buchón y elodea
brasilera
Entre las alternativas para recuperar y conservar la Laguna de Fúquene está la
extracción de las macrófitas contaminantes para obtener una profundidad de más de
cuatro metros y desacelerar el crecimiento de estas plantas debido a las limitaciones
de luz por la profundidad (Estrada et al., 2001; Calixto y Del Basto, 2005). Los residuos
de estas macrófitas al ser extraídos se han utilizado en la zona para la producción de
compost por la Asociación “Los Fundadores” con el apoyo de la Fundación
Humedales, Instituto Colombiano de Desarrollo Rural (INCODER) y CAF (Corporación
Andina de Fomento), y también como relleno en las orillas para subir el nivel de los
terrenos y evitar que se inunde en invierno (Fundación humedales, 2008; MartínezNieto, 2009; Martínez-Nieto, 2008 com. per).
Estos residuos vegetales pueden ser empleados en diferentes actividades como la
elaboración de artesanías y muebles con la fibra extraída del tallo de la planta, las
raíces y hojas pueden ser procesadas por pirolisis para la fabricación de briquetas o
por fermentación anaerobia para la producción de biogás; también por su contenido de
fibra el Buchón procesado en su totalidad (tallos y hojas) es una biomasa que puede
ser utilizada o mezclada con otros componentes para fabricar papel, aglomerados,
cielo rasos y divisiones interiores, y sin procesar esta biomasa puede ser utilizada para
descontaminar aguas residuales, debido a su capacidad de acumular sustancias
nutritivas e iones metálicos que rodean el agua; por ultimo como se mencionó puede
ser utilizado en la descomposición aeróbica, compostaje, donde diversos estudios en
África, Egipto e India han demostrado que al utilizar compost a partir de buchón se ha
mejorado la producción y calidad de diversos cultivos (Rodríguez et al., 1997;
Gajalakshmi et al., 2002; Gajalakshmi y Abbasi, 2002; Lewis, 2002; Fundación
Humedales y Netherlands Antilles Healthy Islands Foundation, 2004; Calixto y Del
Basto, 2005; Gunnarsson y Petersen, 2007; Malik, 2007).
Por otra parte, en Colombia se han realizado diversos estudios y experiencias
productivas con buchón o elodea. Se ha hecho compost a partir elodea y buchón y por
ultimo elodea, buchón y gallinaza, la mayoría de estos estudios han concluido que
estos sustratos tienen gran potencial para ser utilizados en compostaje pues se han
obtenido productos de buena calidad que pueden llegar a estimular el crecimiento en
los cultivos (Eslava y García, 2001; Martínez-Nieto, 2004; Calixto y del Basto, 2005;
Gómez, 2005; Cruz et a., 2006; Martínez-Nieto, 2006; Martinez-Nieto, 2008 com. per).
4.2.3.1 Alimento para animales
El buchón posee un alto contenido mineral y de agua por lo tanto si este sustrato se
adecua con otros complementarios podría estar disponible para algunos animales; por
ejemplo el buchón hervido junto con otros suplementos es utilizado en china en la
alimentación de cerdos y en Indonesia, Filipinas y Tailandia, para alimentar patos y
pescados. También se ha reportado el uso del buchón y de la elodea como
suplemento en pollos en crecimiento, lo cuales demostraron tener buena ganancia de
peso, sin demostrar efectos negativos en el crecimiento (Alvarado y González, 1994).
En rumiantes es posible realizar ensilados con el buchón premarchito, ya que pruebas
de alimentación en vacas lecheras se ha comprobado que no se afecta la producción o
ganancia de peso (Dillon et al., 1988; Malik, 2007).
20
4.3 Producción de hongos comestibles
El cultivo de hongos, especialmente en países en desarrollo, se hace atractivo por las
cantidades relativamente grandes de proteínas de buena calidad (14 – 44% en peso
seco), son ricos en fibras, minerales y vitaminas, además poseen un bajo contenido de
grasas saturadas y una alto contenido de grasas insaturadas , y se consideran
alimentos naturales que poseen características medicinales, por ejemplo actúan como
antibacteriales, antivirales, reductores de los niveles de presión y azúcar en la sangre
entre otros (Ríos et al., 2000; Royse, 2003).
Pleurotus es la especie conocida como la seta de ostra, son los hongos comestibles
más cultivados en todo el mundo. El género es caracterizado por su alto contenido de
proteína y la calidad gastronómica. Las condiciones ambientales como la temperatura,
la humedad, la luz y la ventilación son factores que afectan el desarrollo de la seta. P.
ostreatus. Este puede ser cultivado sobre diferentes tipos de sustratos lignocelulíticos
y genera una mejor producción en condiciones ambientales templadas. (Das y
Mukherjee, 2007; Hernández y Salmones, 2008)
A nivel internacional el cultivo de setas ha ido creciendo en la industria, con una
producción mundial mayor de dos millón de toneladas cada año. Las principales setas
cultivadas son Agaricus bisporus, Lentinus edodes y Pleurotus ostreatus
(Ragunathana y Swaminathanb, 2003).
Como el género Pleurotus es capaz de colonizar diferentes tipos de desechos
agrícolas como sustratos, se han desarrollado diversos estudios para cultivarlo sobre
aserrín, bloques de madera, bagazo y la pulpa de café, paja de arroz o de trigo,
residuos vegetales entre otros (Chang et al., 1981; Labuschagne et al., 2000; Baysal et
al., 2003; Ragunathana y Swaminathanb, 2003; Das y Mukherjee, 2007).
En Colombia una de las principales problemáticas ambientales es la alta producción
de residuos agroindustriales que en la mayoría de los casos, son quemados o
arrojados a los basureros sin ningún tratamiento previo. La composición química de
estos materiales incluye compuestos como la lignina un polímero difícil de degradar.
Dentro de las alternativas para el aprovechamiento de esta materia prima, está su uso
como sustrato en el cultivo de los hongos; por ejemplo Motato y colaboradores (2006)
demostró que las hojas de plátano presentan características apropiadas como sustrato
para el desarrollo de P. djamor. Teniendo en cuenta que Colombia, es un país
caficultor por excelencia, cuenta con un potencial enorme para el cultivo de los hongos
en dichos sustratos, así lo ha demostrado el Centro Nacional de Investigaciones del
Café (CENICAFÉ) que ha investigado durante seis años el cultivo de hongos del
género Pleurotus en pulpa de café obtenida de un proceso de beneficio ecológico,
contribuyendo de esta manera a la solución de este problema ambiental (Nieto et al.,
2007).
4.4 Pleurotus ostreatus
El hongo de putrefacción blanca Pleurotus ostreatus es un basidiomiceto saprofito
comestible, se conoce ampliamente por su capacidad de degradar desechos agroindustriales lignoceluliticos, que principalmente están compuestos por celulosa,
hemicelulosa, y lignina. Generalmente es cultivado sobre la paja de trigo, pero otros
21
sustratos lignocelulolíticos han demostrado ser adecuados para su crecimiento
(Sinkala et al., 2002; Vega et al., 2005; Locci et al., 2008)
La colonización fúngica de estos sustratos tiene implicaciones económicas de gran
alcance. Además de la producción tradicional de los cuerpos fructíferos con alto valor
nutricional, la biodegradación de lignocelulosa genera un compost de buena
digestibilidad, el cual puede ser explotable y utilizado por rumiantes (Vega et al., 2005;
Locci et al., 2008).
Estos hongos son efectivos porque producen unas enzimas extracelulares que
catalizan reacciones de degradación del compuesto aromático, lignina; las cuales
requieren peróxido de hidrógeno para su funcionamiento, que también es producido
por el hongo. Diversos estudios han demostrado que P. ostreatus ataca sobre la
lignina luego de degradar la celulosa (Abraham y Kurup, 1996; Tsioulpas, 2002;
Aggelisa et al, 2003).
Este macromiceto posee un alto valor nutricional, pues es rico en proteínas, fibra,
hidratos de carbono, vitaminas y minerales (Tabla 3); además de tener un sabor y olor
únicos, tiene diversas aplicaciones, en el área de la medicina se ha encontrado que el
género Pleurotus lleva a cabo actividades antibacteriales, antivirales, antitumores,
hematológicas y que ayuda en la reducción de los niveles de colesterol (Abraham y
Kurup, 1996; Ragunathan y Swaminathan, 2003; Rodríguez, 2005).
Tabla 3. Composición de los cuerpos fructíferos
Determinación
%
mg/g
Humedad
84,70 – 91,90
Carbohidratos
40,6 – 53,3
Proteína cruda
27,3 – 42,5
Aminoácidos
1,08
Grasa
1,1 – 8,0
Celulosa
28,5 – 41,0
Hemicelulosa
13,9 – 39,3
Lignina
14,0 – 20,2
Fibra cruda
14,1 – 20,2
Calcio
0,189 – 2,45
Hierro
0,25 – 12,2
Potasio
8,10 – 24,0
Magnesio
1,52 – 14,3
Sodio
0,02 – 2,5
Fósforo
5,87 – 218
Fuente (Ragunathan y Swaminathan, 2003)
La composición química de P.ostreatus consta de apreciables cantidades de
aminoácidos esenciales, excepto de triptófano y la calidad de las proteínas es similar a
la de origen animal. El principal acido graso en el cuerpo fructífero es el acido oleico, la
proporción entre los ácidos grasos saturados e insaturados es 14:86 respectivamente
entre los principales ácidos orgánicos están el acido fórmico, málico, acético y cítrico
(Gayosso, 2001). Tiene de 19 a 35% de proteínas aprovechables en peso seco,
además contiene vitaminas como tiamina (vitamina B), riboflavina (vitaminaB2), acido
pantoteico, acido fólico, entre otros, y posee minerales como fosforo, hierro, calcio y
potasio (Bonilla et al., 2003).
22
4.4.1 Cultivo artesanal de Pleurotus ostreatus
El sitio para cultivar el hongo seta debe tener cuatro principales áreas que son:
almacenamiento de sustratos e insumos, pasteurización y siembra, incubación y
producción (Guarín y Ramírez, 2004). Las condiciones del cultivo se observan en la
tabla 4.
Tabla 4. Condiciones del cultivo de Pleurotus ostreatus
Sustrato inicial
Sustrato al
pasteurizarlo
Incubación
Fructificación
Humedad relativa
82 – 86 %
Temperatura
30°C
70 – 75 %
60%
90 – 95 %
pH
6.0 – 6.5
28°C
10 - 15°C
Fuente: (Guarín y Ramírez, 2004).
4.4.1.1 Semilla
La semilla es la expansión del micelio que busca potenciar metabólicamente al hongo
para que se encuentre en condiciones ideales y crezca eficientemente en los sustratos
de producción. Esta se puede obtener utilizando granos de cereal como trigo, cebada,
sorgo o arroz, los cuales se hidratan hasta una humedad adecuada para poner a
crecer el micelio del hongo (Hernández y López, 2006).
4.4.1.2. Sustrato
El sustrato es el material que contiene todos los componentes necesarios para la
nutrición del hongo, como fuente de carbono, nitrógeno, macroelementos y
microelementos. La preparación de este se realiza homogenizando todos los
componentes e hidratando hasta llegar a un 70% de humedad (Hernández et al.,
2003; Royse, 2003; Guarín y Ramírez, 2004; Rodríguez, 2005).
4.4.1.3 Esterilización del sustrato
Este procedimiento se emplea para dejar el sustrato lo más puro posible para que el
hongo lo colonice más fácilmente, sin la presencia de otros microorganismos que
puedan competir por su alimento (Guarín y Ramírez, 2004). Sin embargo, el objetivo
de la esterilización no es deshacerse de todos los organismos, es eliminar a los
patógenos y a aquellos que compiten con las setas por el sustrato; ya que los
microorganismos que se mantienen después de la esterilización tienen la capacidad
de fijar nitrógeno y proporcionarlo a las setas (Kurtzman, 2005).
Existen varios métodos de esterilización, como por ejemplo hervir el sustrato en agua,
utilizar peróxido de hidrógeno al 30%, esterilización con autoclave y esterilización en
frió. Sin embargo el método más eficaz y eficientes es la esterilización con autoclave,
debido a que garantiza una apropiada esterilización en un tiempo mínimo.
23
4.4.1.4 Siembra o inoculación
Consiste en inocular la semilla en el sustrato empacado en bolsas de polietileno y
sellado con un tapón de algodón para permitir el intercambio gaseoso para que de
esta manera la semilla pueda germinar. Este paso debe realizarse con una completa
esterilidad y desinfectando el área de trabajo. La semilla debe inocularse después de
que el sustrato este frío, sino existe la posibilidad de que el hongo muera por el calor
(Guarín y Ramírez, 2004; Kurtzman, 2005).
4.4.1.5 Incubación
Esta etapa dura entre 22 a 30 días y se busca que el micelio invada totalmente el
sustrato por medio de la optimización de las condiciones ambientales, generalmente
se requiere de un lugar oscuro y cerrado con una temperatura promedio de 28°C,
donde haya una humedad relativa alrededor del 70 a 80% (Royse, 2003; Guarín y
Ramírez, 2004).
4.4.1.6 Fructificación
En esta etapa se debe suministrar un nuevo ambiente para que el hongo madure,
debe contener un 80% de humedad, luz no directa, buena ventilación y una
temperatura promedio de 20°C. Generalmente a los 4 días de haber descubierto el
sustrato comienzan a nacer los primeros primordios, los cuales formaran los cuerpos
fructíferos (Royse, 2003; Guarín y Ramírez, 2004; Rodríguez, 2005).
4.4.1.7 Cosecha
Se realiza dos o tres semanas después de que apareció el primer botón, los hongos se
cosechan cuando el píleo esta casi plano, es decir, cuando ha alcanzado su máximo
crecimiento; por otra parte esta etapa se divide en tres periodos, el primero donde se
recoge el 50% de la producción, el segundo el 30% y el tercero el 20% (Royse, 2003;
Guarín y Ramírez, 2004;, Rodríguez, 2005; Hernández y López, 2006).
4.4.2 Actividad enzimática de Pleurotus ostreatus
Los hongos de podredumbre blanca (HPB) producen una amplia gama de enzimas
extracelulares que pueden degradar los compuestos de los sustratos lignoceluloliticos
en sustancias solubles de bajo peso molecular que son absorbidas por el micelio para
la nutrición y crecimiento del hongo. Se ha demostrado que cuando Pleurotus
ostreatus es cultivado
en sustratos lignocelulolíticos, produce enzimas como
celulasas, xilanasas, lacasa, manganeso peroxidasa (MnP) y aril alcohol oxidasas
(AAO) (Ghosh et al., 1998).
Normalmente los HPB atacan simultáneamente la celulosa y lignina convirtiendo esta
ultima hasta un 70% en CO2 y H2O. Existen evidencias de que la energía requerida
para la degradación de la lignina es obtenida de fuentes accesibles como polisacáridos
y azucares de bajo peso molecular. Dentro del sistema enzimático extracelular del
hongo se encuentran las lacasas, manganeso peroxidasa, enzimas productoras de
24
peróxido, metabolitos de bajo peso molecular y sistemas reductores capaces de
degradar compuestos tan complejos como la lignina (Moreno y Ospina, 2008).
El metabolismo del nitrógeno en la fase de crecimiento primaria desempeña un papel
muy importante en la iniciación o inhibición del metabolismo secundario. La actividad
ligninolíticas es un proceso que se presenta en el metabolismo secundario del hongo,
por lo tanto cuando un medio es rico en nitrógeno, generalmente se observa una
inhibición en la degradación de la lignina. Otro factor importante que debe ser
considerado es la concentración de oxígeno en el ambiente debido a que la
degradación de la lignina es un proceso estrictamente oxidativo y por último es de gran
importancia proporcionar al hongo los inductores metálicos adecuados para que la
actividad enzimática sea más eficiente (Mitchell et al., 2002).
4.4.3 Alimento fúngico para rumiantes
La mayoría de los desechos agroindustriales son pobres en nutrientes, como proteínas
y vitaminas y son ricos en fibras de baja digestibilidad. Estos materiales no son
adecuados para la nutrición animal y, en algunos casos, la digestibilidad es tan baja
que ni siquiera son adecuados para los rumiantes. A la vista de este problema, surge
una posible solución, la utilización de microorganismos, principalmente los hongos,
para convertir residuos agroindustriales con el fin de obtener productos con mayor
valor nutricional, especialmente en lo que respecta a contenido de proteína y
vitaminas, y con aumento en la digestibilidad (Mitchell et al., 2002).
El buchón es una macrófitas que contienen grandes cantidades de celulosa y
hemicelulosa, lo que podría actuar como fuente de energía para rumiantes excepto por
el alto contenido de lignina (Mukherjee y Nandi, 2004; Mahmoud, 2006; Gunnarsson y
Petersen, 2007). Por lo tanto, desde el punto de vista nutricional, la pared celular de
estos materiales está compuesta de tres fracciones: una indigerible la lignina, no
utilizada por el animal y que afecta la utilización de celulosa y hemicelulosa que es la
fracción potencialmente digerible (Cárdenas y Guerrero, 1992).
La lignina, que física y químicamente se forma a partir de un complejo con la celulosa
y hemicelulosa, hace los polisacáridos menos accesibles a la digestión rumiante,
debido a que estos organismos no poseen las enzimas necesarias para su
degradación, por lo tanto es posible emplear hongos para aumentar la digestibilidad de
los materiales que tienen alto contenido de lignina y además convertir el sustrato en
una micoproteina para que pueda llegar a ser una fuente promisoria de alimento para
rumiantes (Labuschagne et al., 2000; Sinkala et al., 2002; Mukherjee y Nandi, 2004;
Vega et al., 2005; Albores et al, 2006; Malik, 2007).
En diversos estudios se ha comprobado que la incorporación de hongos ligninolíticos a
forrajes con alto contenido de fibra favorece la degradación y mejora el proceso de
fermentación ruminal de la fibra, además el ensilaje de los forrajes fermentados hace
disponibles otros compuestos de fácil asimilación que coadyuvan a la conservación de
forrajes (Albores et al., 2006; Peláez et al., 2008).
25
5. METODOLOGÍA
Este proyecto se desarrollo en los laboratorios de Corporación Colombiana de
investigación agropecuaria (CORPOICA – Ceisa) y en la laguna Fúquene.
5.1 Análisis fisicoquímico de los sustratos base para la producción de
orellanas
Se determino la relación carbono (C)/ nitrógeno (N)/ fósforo (P), humedad gravimétrica
y densidad aparente a las macrófitas acuáticas, buchón y elodea, contaminantes de la
laguna Fúquene y de otros sustratos base empleados en la zona como cascarilla de
arroz, aserrín, salvado de trigo y bovinaza, con el fin de determinar las mezclas que se
emplearon en los diferentes tratamientos en los que se evaluó el crecimiento del
hongo. Estos análisis fueron realizados en el laboratorio de suelos y riego para aguas
de CORPOICA, CI. Tibaitatá.
Con base en los análisis fisicoquímicos la microbióloga de la Fundación Humedales
determino las diferentes mezclas trabajadas en los tratamientos para la producción de
Pleurotus ostreatus (Tabla 5).
Tabla 5. Composición de las mezclas de los tratamientos empleados
en el crecimiento de Pleurotus ostreatus
Tratamiento
Aserrín
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
Control aserrín
(CAs)
Control cascarilla
(Ccas)
Control buchón
(CB)
Control elodea
(CE)
X
X
X
X
Cascarilla
de arroz
X
X
X
X
X
X
X
Salvado
de trigo
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Buchón
Elodea
Bovinaza
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Cal
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Melaza
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
26
5.2 Ensayo in vitro para determinar crecimiento de Pleurotus ostreatus
(orellanas) sobre diferentes sustratos utilizados en la laguna de
Fúquene
Para el cultivo de P. ostreatus se adaptarán las metodologías de Velasco y Vargas,
2004 y Matta, 2008.
Es importante mencionar que se realizaron dos ensayos in vitro diferentes para el
crecimiento del hongo, inicialmente se realizo el montaje al azar de 9 tratamientos y
los controles aserrín y cascarilla (33 unidades experimentales en total), pero al ver los
resultados de digestibilidad de los tratamientos que mayor efectividad biológica habían
tenido se vio la tendencia de que el aserrín y la cascarilla de arroz hacían menos
digestible el sustrato, por lo tanto se decidió hacer un segundo montaje incluyendo a
los controles buchón y elodea, para corroborar esta hipótesis. Este segundo montaje
conto con los 9 tratamientos del primer diseño y 4 controles, para un total de 39
unidades experimentales.
5.2.1 Preparación del sustrato
Los materiales trabajados en este proyecto como las macrófitas, buchón y elodea
fueron extraídas mediante maquinaria de la laguna de Fúquene y expuestos a un
proceso de secado mediante la exposición directa al sol. Los demás materiales como
la cascarilla de arroz, el aserrín, el salvado de trigo, la melaza, cal y la bovinaza
fueron proporcionados por la fundación humedales.
Posterior a la recolección del material se realizaron las mezclas de los diversos
componentes en cantidades adecuadas de acuerdo con la tabla 4. En cada
tratamiento se realizo la prueba del guante (Calixto y Del Basto, 2005) para determinar
la humedad adecuada en cada sustrato, además se realizo una medición de pH con
un pHmetro Orion 210A, obteniendo un pH entre 6.4 y 6.9 antes de esterilizar.
Después de la realización de la mezcla de cada uno de los tratamientos, se empaco
en bolsas de polietileno de alta densidad con dimensiones 30 x 40 cm y 15 x 20 cm
para primer y segundo montaje, respectivamente, 2kg de mezcla de sustrato para el
primer montaje y 300g para el segundo montaje, trabajando con 3 repeticiones por
tratamiento. Cada bolsa se sello con un anillo de PVC de 5 cm de diámetro y 3 cm de
largo y tapón de algodón para permitir la salida y entrada de aire. Una vez realizado el
empaque las bolsas se sometieron a un proceso de esterilización en autoclave a 15lb
de presión durante 20 min.
5.2.2 Inoculación
La semilla de Pleurotus ostreatus fue adquirida comercialmente y se mantuvo en
refrigeración a 4°C hasta el momento en que se realizo la siembra. La inoculación se
hizo completamente al azar, donde el hongo tenía la misma oportunidad de recibir un
tratamiento, bajo estrictas condiciones de esterilidad suministrando el 3% de semilla
homogéneamente en la bolsa con ayuda de palitos de balso.
27
5.2.3 Incubación
Esta etapa se llevo a cabo en un cuarto oscuro y cerrado y los bloques de sustrato de
cada una de las unidades experimentales fueron distribuidos aleatoriamente sobre un
mesón dentro del cuarto de incubación a medida que eran inoculados. Se realizaron
revisiones día de por medio, llevando un registro de las observaciones y manteniendo
la humedad relativa rociando con un aspersor agua destilada estéril, sobre las bolsas y
las paredes del cuarto.
5.2.4 Fructificación
Terminada la colonización del micelio, las bolsas se expusieron a semi-penumbra para
favorecer el desarrollo de los primordios. La humedad se mantuvo mediante
aspersiones periódicas de agua. En la parte donde se observaron primordios, se le
realizo una abertura a la bolsa con ayuda de un bisturí, para que de esta manera
pudieran desarrollarse los cuerpos fructíferos del hongo.
5.2.5 Cosecha
Una vez aparecieron los cuerpos fructíferos y estos alcanzaron un tamaño y textura
adecuada se procedió a recolectar de forma manual cortando la base del hongo con
una cuchilla estéril. Posterior a esto se procedió a pesar y medir el diámetro de cada
uno de los carpóforos generados en cada repetición de cada tratamiento. Este
procedimiento se realizo durante tres cosechas de fructificación para el primer montaje
y solamente una para el segundo.
5.2.6 Variables a analizar
5.2.6.1 Eficiencia biológica (EB)
La eficiencia biológica permitió evaluar la producción de orellanas y se
determino mediante la fórmula (Velazco y Vargas, 2004)
Peso de setas frescas producidas
------------------------------------------------Peso del sustrato seco
x 100
La unidad de respuesta de esta variable se dio en % al final de la primera
cosecha. Para obtener el peso del sustrato seco, se tomo una muestra del
sustrato con el hongo crecido de cada tratamiento y se coloco a secar en
incubadora a 105°C durante 24 h hasta obtener peso constante.
5.2.6.2 Rendimiento
Rendimiento definido como la relación en por ciento del peso de las setas
frescas y el peso húmedo del sustrato (Bermúdez et al., 2007)
28
Peso de setas frescas producidas
------------------------------------------------Peso del sustrato húmedo
x 100
5.2.6.3 Composición química de las orellanas cultivadas
A los cinco tratamientos que presentaron las mayores producciones del hongo
y a los dos controles (Ccas y CAs) del primer ensayo se les realizaron análisis
bromatológicos con fibra dietaría para determinar su calidad nutricional en los
laboratorio de Nutrianálisis Ltda y nutrición animal de CORPOICA – Tibaitata.
5.3 Análisis químicos de los sustratos donde creció el hongo para
evaluar digestibilidad
5.3.1 Determinación de azucares reductores
La determinación de azucares reductores se realizo mediante la técnica del acido 3,5
dinitrosalicílico (DNS) (Miller, 1959). La determinación se realizo en los dos ensayos in
vitro en diferentes periodos de crecimiento del hongo, para el primero en la tercera
cosecha y en el segundo diseño se determinaron los azucares cuando el micelio del
hongo invadió por completo la bolsa y en la primera cosecha. Esto debido que los
resultados presentados en el primer diseño orientaron los tiempos de lectura en el
segundo diseño experimental.
5.3.2 Determinación del contenido de pared celular
A los sustratos con el hongo crecido, los cuales contenían en su composición a las
macrófitas buchón y elodea, y a los tratamientos control con aserrín, cascarilla de
arroz, elodea y buchón se les determino el contenido de lignina, celulosa y
hemicelulosa dentro del análisis de Van Soest que sirve para determinar las fibras
contenidas en una muestra.
Estos mismos análisis fueron realizados a los sustratos sin inoculación del hongo de
los tratamientos que contenían en su composición a las macrófitas buchón y elodea, y
a los tratamientos control (Ccas, Cas, CE y CB), para determinar los cambios
estructurales que tuvo el sustrato con el crecimiento del hongo. La concentración final
de lignina de estos tratamientos se determino dentro del análisis de van Soest. Los
análisis iníciales y finales fueron realizados por los laboratorios de nutrición animal
CORPOICA – Tibaitatá y Dr. Calderón Lab.
5.3.3 Análisis de digestibilidad in vitro
A los sustratos iníciales (sin el hongo) y finales con el hongo crecido de los
tratamientos que contenían en su composición a las macrófitas buchón y elodea, y a
los tratamientos control con aserrín y cascarilla de arroz, elodea y buchón se les
realizaron análisis de digestibilidad in vitro para determinar la calidad nutritiva de estos
sustratos como posible alimento para rumiantes, estos análisis fueron realizados en
los laboratorios de CORPOICA – Tibaitatá. Como se comentó anteriormente debido a
los resultados obtenidos en este parámetro, se montó un segundo diseño que incluía
29
dos tratamientos adicionales con buchón y elodea con salvado de trigo y sin aserrín o
cascarilla de arroz con tres unidades experimentales por tratamiento; como controles
adicionales a los de cascarilla de arroz y aserrín también con salvado de trigo como
componente adicional. A estos tratamientos adicionales también se les realizaron
análisis de digestibilidad in vitro antes y después de inocular el hongo en el laboratorio
de nutrición animal CORPOICA-Tibaitatá
5.4 Análisis de datos
El diseño experimental completamente al azar se evalúo mediante un análisis
estadístico de varianza de una sola vía (ANOVA) y las diferencias entre estos se
interpretó mediante la prueba de rangos múltiples de Duncan a un nivel de
significancia de 0.05.
30
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Análisis fisicoquímico de los sustratos base para la producción de
orellanas
La caracterización realizada a los sustratos base, permitió conocer su contenido de
carbono, nitrógeno, fosforo y humedad (Tabla 6), para establecer la cantidad de cada
material, en la elaboración de los 13 tratamientos en los que se sembró el hongo. Las
mezclas se realizaron teniendo en cuenta que se obtuviera una relación C:N optima
para el crecimiento del hongo, debido a que esta relación es fundamental para el
desarrollo de los hongos, pues para que haya formación de cuerpos fructíferos es
crucial mantener un balance entre la fuente de carbono y nitrógeno. Además se
considera que es mejor cultivar a los hongos del genero Pleurotus sobre mezclas, ya
que estas mejoran las condiciones físicas del sustrato (Hernández y López, 2006;
Rodríguez, 2005; Gayosso, 2001).
Tabla 6. Composición de los sustratos base.
SUSTRATOS
%C
%N
%P
C/N
%Humedad
Elodea
Jacinto de agua o buchón
Bovinaza
Salvado de trigo
Aserrín
Cascarilla de arroz
33.02
38.19
49.7
46.08
47.24
38.45
1.96
1.26
1.82
2.9
0.28
0.56
0.23
0.18
0.69
16.18
0.02
0.02
16.8
30.3
27.3
15.9
168.7
68.7
62.13
84.3
34.64
13.44
41.34
11.57
Según Garzón y Cuervo (2008) y Dundar et al., (2009) los hongos del género
Pleurotus spp. pueden crecer en sustratos con un contenido de humedad que oscila
desde 50 al 80%, en un rango de pH entre 5,5 y 6,5 y con relaciones C:N entre 30 y
300. Teniendo en cuenta lo anterior los resultados obtenidos en esta investigación
(Tabla 6) muestran que elodea y buchón tiene una humedad en el rango ideal y
aserrín, cascarilla de arroz y buchón presentan una la relación entre el carbono y
nitrógeno por encima de 30; mientras que los otros sustratos están por debajo de ese
rango, lo que corrobora la importancia de las diferentes mezclas realizadas. Sin
embargo hay que tener en cuenta que la relación óptima del sustrato depende de la
fase en la que se encuentra el hongo, altas relaciones C:N favorecen el crecimiento
micelial y bajas relaciones favorecen el desarrollo de cuerpos fructíferos (Garzón y
cuervo, 2008). Como se muestra en la tabla 7, todos los tratamientos menos los
controles de buchón y elodea tienen una relación superior a 30, la cual fue adecuada
para el desarrollo del hongo, pues todos los tratamientos fueron colonizados, y con
respecto a los controles de buchón y elodea también hubo colonización; sin embargo
el hongo empleo mayor tiempo para hacerlo, pues el contenido de nitrógeno es muy
alto en estas macrófitas. En cuanto la humedad y pH todas las mezclas se encuentran
dentro del rango para satisfacer los requerimientos del hongo (Tabla 7).
31
Tabla 7. Relación C:N, humedad y pH de los tratamientos en los que creció Pleurotus
ostreatus
Tratamiento
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
CAs
Ccas
CB
CE
Relación C:N
42
48
57
47
40
39
43
39
25
50
41
30
17
Relación C:P
24
15
21
16
27
13
18
13
22
16
13
-
Humedad
73
67
69
70
58
51
68
58
67
74
60
80
74
pH
6.2
6.1
6.0
6.1
6.3
6.1
6.0
6.2
6.4
5.9
6.3
6.3
6.4
6.2 Ensayo in vitro para determinar crecimiento de Pleurotus ostreatus
(orellanas) sobre diferentes sustratos utilizados en la laguna de
Fúquene
6.2.1 Eficiencia biológica (E.B)
En la tabla 8 y 9 se presenta la salida de primordios los respectivos porcentajes de E.B
y rendimiento, en los diferentes tratamientos de los dos diseños experimentales, donde
se refleja la importancia de la composición de cada uno en la producción de orellanas.
Tabla 8. Datos de cosechas y eficiencia biología de cada uno de los tratamientos en
que creció el hongo Pleurotus ostreatus en el primer montaje
TTO
Salida de
primordios
(días)
Primera
cosecha
(días)
Segunda
cosecha
(días)
Tercera
cosecha
(días)
T1
39
49
70
89
T2
37
44
63
89
T3
37
44
63
89
T4
37
44
63
89
T5
37
44
63
89
T6
37
44
81
T7
37
44
81
T8
39
49
T9
39
49
86
CAs
39
49
86
Ccas
39
49
86
*Letras distintas indican diferencias significativas entre grupos (p≤0,05).
Eficiencia
biológica (%)
*
d
17,8
a
80,6
c
40,6
c
41,3
d
23,6
b
62,1
bc
44,4
d
12,4
d
16,9
d
20,3
d
12,1
Rendimiento
(%)
c
6,35
a
24,02
bc
12,09
bc
11,19
bc
9,28
ab
17,57
b
15,06
c
3,76
c
4,95
c
6,16
c
4,14
32
Tabla 9. Datos de la primera cosecha y eficiencia biología de los tratamientos control
buchón y elodea en que creció el hongo Pleurotus ostreatus en el segundo montaje
TTO
CB
CE
Salida de
primordios
(días)
31
38
Primera
cosecha
(días)
39
45
Eficiencia
biológica (%)
Rendimiento
(%)
24,19
20,43
6,4
5,1
Con el análisis de varianza de una sola vía se determino que existieron diferencias
significativas (p≤0,05) entre tratamientos en el primer diseño experimental con relación
a la efectividad biológica. La prueba de comparación por pares de Duncan mostro que
los tratamientos T2 y T6 fueron los que tuvieron los mayores porcentajes de
efectividad biológica, sin embargo, presentaron diferencias significativas, siendo la
mezcla de buchón con aserrín y salvado de trigo (T2) el mejor tratamiento (Tabla 8,
figura 1). Es interesante observar como el contenido de aserrín o cascarilla influyo en
la producción ya que estos tratamientos tenían el mismo contenido de buchón y
salvado de trigo. Los tratamientos T3, T4 y T7 no tuvieron diferencias significativas
entre sus medias, mostrando valores entre 40 y 45%, y los tratamientos T1, T5, T8,
T9, Ccas y CAs no presentaron diferencias significativas entre sus medias, siendo los
de menor valor con porcentajes inferiores a 23%.
Figura 1. Primera cosecha de T2, T6, CAs y Ccas en el primer diseño
Como los tratamientos se asocian en diferentes grupos (a, b, c y d) de acuerdo con la
Prueba de rangos múltiples de Duncan, se puede considerar que el grupo a está
marcando la diferencia siendo el que mejor estimulo la producción de orellanas en un
33
81% (Tabla 8), por lo que esta mezcla posee las mejores características nutricionales
para el crecimiento de P. ostreatus. El grupo b y c se puede caracterizar por sustratos
que dan una mediana producción de orellanas y por último el grupo d representa a
sustratos que no son adecuados para la producción del hongo.
En lo referente al tiempo de salida de los primordios y a la precocidad (días
transcurridos desde la inoculación hasta la primera cosecha) (Tabla 8 y 9), se puede
observar que los tratamientos T2, T3, T4, T5, T6, T7 y CB tuvieron un comportamiento
similar en el tiempo de corrida de crecimiento del hongo hasta la salida de la primera
cosecha, siendo los más precoces en fructificar, mientras que T1, T8, T9, Ccas, CAs y
CE también tuvieron una corrida de crecimiento similar entre ellos pero en
comparación con los otros tratamiento fueron más demorados al iniciar la salida de
primordios y menos precoces. Con respecto a la salida de la segunda cosecha los
tratamientos de T1 a T5 tuvieron una tendencia similar, mientras que CAs y las
mezclas que tenían alto contenido de cascarilla (T6, T7, T8, T9, Ccas) fueron más
demorados en fructificar.
De igual manera como se observar en la tabla 8, no todos los tratamientos tuvieron las
tres cosechas completas, de T1 a T5 presentaron las tres cosechas, el resto tuvieron
solo dos cosecha menos T8 que solo tuvo una cosecha. De acuerdo a lo observado
los tratamientos que no tuvieron las tres cosechas completas, tienen en su
composición una gran cantidad de cascarilla de arroz, sustrato que según Forero et al.,
(2008) tiene una baja capacidad de retención de agua y que pudo ser corroborado en
el transcurso del crecimiento del hongo, pues los sustratos se veían secos y aunque
se adicionaba agua nunca se logro que mantuvieran la humedad, esta pudo ser una
de las causas por la que el hongo no siguió creciendo, ya que el sustrato no se
encontraba en el rango de humedad requerido. Otro factor que pudo haber influido es
que la cascarilla de arroz tiene en su composición momilactona A, una fitoalexina, de
la cual se ha demostrado que tiene un efecto inhibitorio sobre el crecimiento del
micelio del hongo (Hanai et al., 2005)
Estas diferencias entre el tiempo de salida de primordios y las cosechas en los 13
tratamientos, también puede deberse a otras características físicas que presenta cada
sustrato, como por ejemplo el tamaño de partícula, la humedad, aireación, drenaje, el
grado de compactación del sustrato junto con la capacidad de retención de agua; por
lo tanto, los tratamientos que presentaron mejores características físicas tuvieron un
mejor desarrollo del hongo, y en los que más tiempo se demoro en crecer pudo haber
exceso o falta de humedad; baja capacidad de retención de agua; y un elevado grado
de compactación lo cual se presenta únicamente en sustratos con aserrín ya que
tienen un menor tamaño de las partículas. Todos estos factores pudieron dar origen a
condiciones no apropiadas para el desarrollo del hongo, restringiendo principalmente
el acceso a nutrientes y la circulación de aire a través del sustrato (Arrúa y Quintanilla,
2007; Forero et al., 2008; Garzón y Cuervo, 2008; Dundar y Yildiz, 2009).
Como se muestra en las tablas 8 y 9 en el presente estudio la variación de días en la
salida de primordios fue de 31 a 39 y entre 7 a 10 días después salió la primera
cosecha. El número de días para la aparición de primordios fueron relativamente
cercanos a los reportados por Ragunathan y Swaminathan (2004), quienes
encontraron que la salida de primordios en el cultivo de P. sajor-caju, P. platypus y P.
citrinopileatus sobre sustratos como tallo de algodón, sorgo y sus mezclas, tuvo una
variación de 21 a 48 días para los tres hongos. Sin embargo, para otros
34
investigadores, el número de días para la aparición de primordios en los hongos del
género Pleurotus spp., está entre los 22 a 28 días después de la inoculación y 1 o 2
semanas después de haber salido el primer botón sale la primera cosecha (Garzón y
Cuervo, 2008). Según los reportes de Kalmis y Sargin (2004) el número de días para
la aparición de primordios de P. cornucopiae y P. sajor-caju cultivados sobre paja de
trigo bajo condiciones controladas de temperatura y luz fue de 22 y 28 días
respectivamente. Adicionalmente, Nageswaran et al., (2003) encontraron que el
número de días para la aparición de primordios fue entre 13 y 17 en un cultivo de P.
ostreatus sobre paja de trigo, buchón y sus mezclas y entre 6 y 8 días después se dio
la primera cosecha. Mukherjee y Nandi (2004) obtuvieron resultados similares
cultivando a P.citrinopileatus y P. florida sobre buchón, obteniendo que el número de
días para la aparición de primordios fuera de 22 y después de 10 días salió la primera
cosecha.
Por otra parte, estudios realizados por Hernández y López (2006), Forero et al., (2008)
y Dundar et al., (2009) afirman que una relación C:N igual o mayor a 50 favorece el
crecimiento y producción de cuerpos fructíferos, debido a que el hongo se adapta con
más facilidad para la degradación del sustrato, según esto los resultados presentados
en la tabla 7 muestran que los tratamientos T3, T4 y CAs son los sustratos que
presentan una relación C: N adecuada al inicio del cultivo, T1, T5, T6, T7, T8, T9,
Ccas, CB y CE mostraron relaciones por debajo de este valor.
A pesar de lo referenciado anteriormente por los autores, en este estudio no se
encuentra una relación directa, entre la relación C:N y la producción de orellanas en
los tratamientos del primer diseño experimental, que contienen aserrín, cascarilla, los
controles y en las mezclas a excepción de T9. De acuerdo a los resultados expuestos
en este estudio (Tabla 7 y 8), los tratamientos T2 y T6 que presentan una relación C:N
por debajo de este valor, tienen los mejores porcentajes de eficacia biológica; esto
posiblemente se puede atribuir a su contenido de fósforo, ya que ambos tratamientos
presentan una relación C: P por debajo de 20 y según la literatura este compuesto
juega un papel muy importante en el crecimiento del hongo (Guarín y Ramírez, 2004).
Por otra parte, el tratamiento T3 que posee la mayor relación C:N con 57, presento
una E.B menor del 50% ; caso similar ocurrió con T1 y T5, que tenían una relación C:N
cercana a 40 y tuvieron una E.B baja, de igual manera, esto también puede ser
atribuido a la relación C: P, pues se encontraba por encima de 20.
En el caso de los tratamientos T4, T7, T8, Ccas y CAs, no se encuentra concordancia
entre la relación C:N, C:P y la producción de orellanas, pues aunque estos
tratamientos tuvieron una relación C: N alrededor de 40 y en el caso de CAs de 50 y
presentaron una relación C:P por debajo de 20, no tuvieron los valores de eficiencia
biológica esperados. Este comportamiento puede atribuirse a factores nutricionales
que presentan los sustratos, como el contenido de potasio, azufre, magnesio, calcio,
hierro, zinc, cobre, manganeso y molibdeno que son necesarios para el crecimiento de
P. ostreatus (Forero et al., 2008; Rodríguez, 2005; Guarín y Ramírez, 2004). Otro
factor que pudo haber influenciado fueron las condiciones físicas y ambientales a la
que se expusieron los tratamientos, según Ruihong et al., (2002) y Zadrazil y Puniya
(1995) la degradación del sustrato por parte del hongo no sólo depende de la calidad
del mismo sino también de tamaño de la partícula, pues al reducir su tamaño, se
dificulta el intercambio de aire y aumenta la concentración de CO2, lo cual sería un
efecto inhibitorio en el desarrollo del hongo.
35
Lo anteriormente expuesto puede verse representado en los sustratos que contenían
mucho aserrín como es el caso de CAs que no genero un buen desarrollo y
crecimiento del hongo, un resultado similar fue obtenido por Garzón y Cuervo (2008)
quienes cultivaron a P. ostreatus sobre bagazo de caña , tallo de maíz, aserrín, café y
mezclas entre ellos; obteniendo una eficacia biológica de 4.8 y 34,1% para los
tratamientos de aserrín y la mezcla entre todos los sustratos, respectivamente, por lo
tanto, esto sugiere que es mejor cultivar al hongo sobre mezclas, como se trabajo en
este proyecto ya que mejoran las condiciones físicas y nutricionales del sustrato
(Rodríguez, 2005). Por ejemplo los tratamientos T2, T3 y T4 que eran una mezcla de
aserrín y salvado con buchón, elodea y bovinaza, respectivamente, presentaron una
buena invasión por parte del hongo, tuvieron las tres cosechas completas y una E.B
mayor del 40% (Tabla 8). En el estudio realizado por Bonilla et al., (2003), observaron
que al sembrar dos cepas diferentes de Pleurotus ostreatus sobre bagazo de caña
mezclado con semillas de guayaba, se generaban E.B por encima de 100 %, al
contrario de sembrarlo solamente sobre bagazo de caña donde la E.B era menor a
este valor. Por lo tanto, es factible afirmar que el empleo de mezclas en el cultivo de P.
ostreatus, estimula su crecimiento, fructificación y productividad. Por otra parte es
importante resaltar que hay estudios donde afirman que el aserrín es uno de los
mejores sustratos para cultivar orellanas, razón por la cual fue escogido como control
en este estudio; por ejemplo, Hernández y López (2006) al sembrar P. ostreatus sobre
aserrín de roble (Quercus humboldtti) obtuvieron un periodo total de producción de 39
días y una E.B del 70%.
Igualmente Bermúdez et al., (2003) afirman que la calidad y cantidad de luz que recibe
el hongo en su fase de fructificación para la formación y maduración de los cuerpos
fructíferos es un factor importante en el rendimiento y eficiencia biológica, debido a los
resultados que obtuvieron en su experimento donde cultivaron a P. ostreatus sobre
residuos de cacao y lo expusieron a diferentes tiempos de intensidad horaria,
obteniendo que tiempos de luz menores a 12 h disminuye la eficiencia biológica, sin
embargo la luz no fue un factor que influyo en las diferencias presentadas en este
estudio debido a que todos los tratamientos fueron expuestos a la misma intensidad
lumínica las mismas horas.
Por último los tratamientos CB y CE del segundo diseño y T9 del primer diseño, fueron
los únicos que si respondieron correctamente a estas variables, pues tuvieron una E.B
baja, con valores menores al 25%, porque su relación C:N era baja, debido
principalmente a su alto contenido de nitrógeno en sustratos base como bovinaza,
buchón y elodea (Tabla 6), de igual manera su relación C:P estuvo por encima de 20,
lo cual indica que por estos factores los sustratos fueron inadecuados para la
producción de orellanas (Rodríguez, 2005; Velasco y Vargas, 2004; Bermúdez et al.,
2007). En la figura 2 se observa una comparación de la producción de orellanas entre
los mejores tratamientos (T2 y T6) y los controles, buchón y elodea, en la primera
cosecha del segundo diseño experimental.
36
Figura 2. Primera cosecha de T2, T6, CB y CE en el segundo diseño
La influencia del nitrógeno fue comprobada por Baysal et al., (2003), los cuales,
mezclaron desechos de papel con gallinaza y cascarillas de arroz obteniendo que en
la mezcla con cascarilla de arroz el crecimiento y salida de cuerpos fructíferos de P.
ostreatus fue más rápido y aumento la E.B con respecto al otro tratamiento, ya que al
adicionar gallinaza al papel, se prolongaron los días de incubación, aparición de
primordios y los rendimientos disminuían, debido a los altos contenidos de nitrógeno
de la gallinaza, esto se puede comparar con los sustratos que tenían altas cantidades
de nitrógeno por la bovinaza donde la E.B fue baja.
En la investigación realizada por Arrúa y Quintanilla (2007) evaluaron el crecimiento de
P. ostreatus en las malezas rottboellia (Rottboellia cochinchinensis) y gramalote
(Paspalum fasciculatum) y como control emplearon sustratos como bagazo de caña,
paja de trigo y aserrín obteniendo que la E.B en las malezas fue de 18.4 y 0% y en
los controles 44.7, 23.2 y 10.5, respectivamente, comparando estos datos con los
resultados presentados en la tabla 9, se puede ver que el comportamiento del CB y CE
que contenían a las malezas buchón y elodea, respectivamente tuvieron una E.B de
24,19 y 20,43, comportamiento similar, al presentado por Rottboellia, pues estas
malezas presentaron datos cercanos a 20, lo que corresponde a sustratos no
adecuados para la producción de orellanas.
6.2.2 Rendimiento
Con respecto a los resultados de rendimiento en cada uno de los sustratos se puede
observar que es directamente proporcional a los datos de eficiencia biológica
obtenidos tanto en el primer como en el segundo diseño (Tabla 8 y 9). Con el análisis
de varianza ANOVA se determino que existieron diferencias significativas (p≤0,05)
entre tratamientos. La prueba de comparación por pares de Duncan mostro que los
37
tratamientos T2 y T6 siguen siendo los mejores tratamientos para el cultivo del hongo,
con valores de rendimiento de 24,02 y 17,57. Bermúdez et al., (2007) obtuvieron
rendimientos entre 18,2 y 64,7% al sembrar diferentes aislamientos de Pleurotus en
pulpa de café y viruta de cedro; por otra parte Sánchez et al., (2001) obtuvo
rendimientos entre 3.13 a 5.7 %, al sembrar P. pulmunarius y P.ostreatus sobre
residuos vitivinícolas, datos similares se obtuvieron en este estudio al obtener
rendimientos entre 3,79 y 19, 02%.
Con los resultados obtenidos podemos observar que los sustratos buchón y elodea
permiten el crecimiento del hongo y mezclados con otros sustratos aumenta su
producción y rendimiento, como se vio representado en los tratamientos T2 y T6, lo
cual hace pensar que podrían resultar promisorios en el manejo de la problemática
generada por estas macrófitas contaminantes de la Laguna de Fúquene.
6.2.3 Caracterización química de las orellanas cultivadas
Los resultados de la caracterización bromatológica realizada a Pleurotus ostreatus en
los tratamientos que porcentaje de efectividad biológica obtuvieron (T2, T3, T4, T6, T7)
y a los controles CAs y Ccas en el primer diseño experimental se presentan en la
Tabla 10 y se expresan en base seca.
Tabla 10. Análisis bromatológico de las orellanas obtenidas en los 5 mejores
tratamientos y en los controles en el primer diseño experimental
Determinación
T2
Humedad (%)
87,36
Proteína (%)
25,61
Grasa (%)
0,64
ENN (%)
45,31
Fibra cruda (%)
21,33
Fibra dietaria (%)
39,58
Cenizas (%)
7,11
ENN: extracto no nitrogenado
T3
44,08
32,52
1,57
35,21
21,14
36,58
9,56
T4
58,03
52,04
1,32
24,14
12,37
26,02
10,13
T6
62,19
21,31
0,29
53,77
12,09
7,23
T7
47,90
46,61
1,97
24,61
15,62
26,16
11,19
CAs
84,27
30,06
1,29
39,53
21,41
38,93
7,71
Ccas
61,94
23,12
0,66
58,16
10,50
7,56
Generalmente la composición química de Pleurotus ostreatus es muy variable y
depende de la edad y la especie; esta variabilidad está influenciada principalmente por
los nutrientes que posea el sustratos empleado y las condiciones de cultivo (Dundar et
al., 2009; Garzón y Cuervo, 2008; Baena, 2005; Rodríguez, 2005). Esto se pudo ver
representado en los resultados obtenidos pues en cada tratamiento la composición
nutricional fue diferente.
Según los resultados, las orellanas obtenidas en los diferentes tratamientos
presentaron unos porcentajes de humedad muy variable, teniendo valores entre 87,36
y 44,08% (Tabla 10). De acuerdo con Ragunathan y Swaminathan (2004) el contenido
de humedad de los cuerpos fructíferos de P. ostreatus varia entre 84.70–91.90%,
según esto, solamente la mezcla de aserrín con buchón (T2) y el control aserrín (CAs)
(Tabla 10) concuerdan con lo reportado por estos investigadores. Esto pudo deberse a
la calidad del sustrato en que crecieron, pues como se mencionó anteriormente la
cascarilla de arroz no retiene muy bien la humedad; otro factor que pudo haber
38
influenciado fue la humedad manejada en la etapa de fructificación, ya que según
Forero et al., (2008) entre más aspersiones de agua halla en el ambiente en esta
etapa mejor será su humedad, por lo tanto aunque las aspersiones se realizaban en
todo el cuarto de fructificación, pudieron no ser uniformes.
Los valores de proteína obtenidos en las orellanas también fueron variables (Tabla
10); siendo T4 el mayor con un 52,04% y T6 el menor con un 21,31%. Comparando
los tratamientos que contienen aserrín, el control aserrín (CAs) tuvo un valor de
30.06%, la mezcla con buchón tuvo un valor inferior, mientras que la mezcla con
elodea y bovinaza fueron superiores a este,
de igual manera el mismo
comportamiento se observa en los tratamientos con cascarilla, donde el valor de la
mezcla con buchón fue ligeramente inferior al control y tratamiento con elodea fue
superior.
Según Chang et al., (1981) los cuerpos fructíferos de Pleurotus sp tienen entre 27.3 y
42.5% de proteína; de acuerdo con este reporte la mayoría de tratamientos se
encuentran dentro del rango a excepción de T4 y T7 que tienen datos superiores a
este valor. Los valores obtenidos por estos tratamientos concuerdan con los obtenidos
por Wang et al., (2000) que tuvieron orellanas con un rango de proteína del 41 al 53%,
al sembrarlas en granos de cerveza. Algunos autores consideran que la fuente de
nitrógeno en los sustratos influye en el contenido de proteína de los cuerpo fructíferos
(Dundar et al., 2009), lo que se pudo confirmar con T4 y T7 ya que tienen en su
composición bovinaza y elodea, sustratos que poseen el mayor contenido de nitrógeno
entre todos los trabajados (Tabla 6).
El porcentaje de grasa obtenido en las orellanas de los diferentes tratamientos fue
bajo, y varía en un rango de 0,6 a 2% (Tabla 10); siendo T3 el que mayor valor tiene
con 1,53% y T6 el menor con un 0,29%. Según lo reportado por Bermúdez et al.,
(2002) la cantidad de grasa en los cuerpos fructíferos de P. ostreatus generalmente se
encuentra entre el 1 y 8%, de acuerdo a esto, los tratamientos T3, T4, T7 y CAs están
dentro del rango. Los valores bajos obtenidos con la mezcla de aserrín están
relacionados con lo encontrado por Ríos et al., (2004), quienes obtuvieron un 0,72%
de grasa en Pleurotus sajor - caju cultivado sobre aserrín con cáscaras de maíz. La
relación entre los contenidos de grasa en estas orellanas en los diferentes
tratamientos se puede deber a los nutrientes que proporcionó el sustrato.
El porcentaje de carbohidratos obtenido en las orellanas también fue muy variable,
siendo el Ccas el de más alto valor con 58,16% y T4 el menor con 24,14%. Los
valores de carbohidratos (ENN) reportados en la literatura van desde 40,6 a 53,3
(Chang et al., 1981; Ragunathan y Swaminathan, 2004; Rodríguez, 2005). De
acuerdo con esto los porcentajes de carbohidratos en los hongos producidos en los
sustratos T2, T6 y Ccas están dentro del rango; mientras que, los tratamientos T3, T4
y T7 se encuentran por debajo del límite referenciado, con 35.21, 24.14 y 24.61,
respectivamente.
En estudios realizados por Wang et al., (2001) obtuvieron que los carbohidratos
podían llegar a disminuir en un 35,7% al sembrar P. ostreatus en granos de cerveza,
sustrato que tiene un alto contenido de nitrógeno, por lo que consideraron que el tipo
de sustrato influye en que haya un mayor o menor contenido de carbohidratos en las
orellanas; esto se puede corroborar con los tratamientos T3 y T7 que tenían en su
composición elodea, sustrato base que tiene el menor porcentaje de carbono (Tabla 6)
39
entre todos los empleados, y en T4 que contenía bovinaza, sustrato que posee un alto
contenido de nitrógeno, lo que pudo haber influido en que hubiera un menor contenido
de carbohidratos en estos tratamientos.
Los resultados de fibra cruda obtenidos (Tabla 10) muestran una tendencia similar en
todos los tratamientos, estos varían desde 10,50 a 21, 41%, siendo el CAs el que
presenta el porcentaje más alto con 21,41%, seguido de T2, T3, T7, T4 y Ccas con
valores de 21.33, 21.14, 15.62, 12,37 y 10.50, respectivamente. Se puede observar
que todos los tratamientos presentan valores similares a los de su control, a excepción
de T4 que tiene un valor inferior al del CAs. Generalmente P. ostreatus contiene fibra
cruda en el rango 11,40 - 20.48%, aunque el mas reportado ha sido de 14%
(Ragunathan y Swaminathan, 2004; Cardona, 2001), según esto, se podría decir que
los resultados de fibra cruda obtenidos son similares o se encuentran dentro del rango.
Estos resultados se pueden comparar con los reportados por Valencia del toro et al.,
(2006) quienes obtuvieron un porcentaje de fibra cruda entre 11 y 12% al sembrar tres
aislamientos de Pleurotus sp sobre paja de trigo.
Otro componente de importancia en las orellanas es el contenido de fibra dietaría,
Baena (2005) señala un 25% en esta especie, sin embargo, Cardona (2001) fija un
rango para de 3 a 32%. Esta variable es de suma importancia nutrición humana debido
a que ayuda al organismo en la digestión de los alimentos, además de ser útil en su
excreción (Baena, 2005). Los resultados en este estudio indican datos más altos con
respecto a los anteriormente referenciados a excepción de T2, T3 y CAs. Además, se
puede apreciar que los tratamientos que contienen aserrín con buchón (T2) o elodea
(T3) son los que más altos valores presentan con respecto a los de cascarilla (T6 y
T7). Los dos tratamientos con cascarilla mezclados con buchón (T6) o con elodea (T7)
junto con el tratamiento con aserrín y bovinaza (T4) se encuentran dentro del rango
citado por Cardona (2001), siendo T6 el tratamiento que menor contenido de fibra
dietaría presenta.
Las cenizas contienen minerales, entre los que se encuentran el sodio, zinc, fósforo,
entre otros (Ragunathan y Swaminathan, 2004). Los valores de cenizas obtenidos en
esta investigación varían entre 7 y 11%, lo que concuerda con lo obtenido por Forero
et al., (2008) quienes obtuvieron un rango de cenizas de 8,81 a 9,84% al sembrar P.
ostreatus en residuos de ají con diferentes complementos. Sin embargo, los resultados
obtenidos no concuerdan con los presentados por Bonatti et al., (2004) que reportan
un contenido de cenizas menor en P. ostreatus de 5,58 y 6,13 sembrado sobre paja de
banano y paja de arroz, respectivamente.
6.3 Análisis químicos de los sustratos donde creció el hongo para
evaluar digestibilidad
6.3.1 Determinación de azucares reductores
Los resultados de la determinación de azucares reductores realizada al sustrato inicial
(sin el hongo) y final (inoculado con Pleurotus ostreatus) durante la tercera cosecha en
el primer montaje y en la invasión del micelio y la primera cosecha en el segundo
montaje se presentan en las Tablas 11 y 12 y se expresan en base seca, por último el
porcentaje mostrado refleja el cambio de azucares que tuvieron las mezclas sobre el
tratamiento inicial (sin inóculo).
40
Tabla 11. Azucares reductores presentes en el sustratos sin el hongo y con el hongo
Pleurotus ostreatus durante la tercera cosecha en el primer diseño
Azucares reductores
Azucares reductores
%
ra
Iniciales (%)
en la 3 cosecha (%)
c
T1
0,417
0,186
-55,40
bc
T2
0,415
0,270
-34,90
bc
T3
0,365
0,255
-30,02
ab
T4
0,508
0,302
-40,69
c
T5
0,078
0,179
130,57
c
T6
0,051
0,198
291,44
a
T7
0,083
0,367
343,49
bc
T8
0,059
0,244
314,53
d
T9
0,103
0,147
41,71
a
CAs
0,562
0,383
-31,99
d
Ccas
0,149
0,158
-5,85
*Letras distintas indican diferencias significativas entre grupos (p≤0,05).
TTO
Tabla 12. Azucares reductores presentes en el sustrato sin el hongo y con el hongo
Pleurotus ostreatus durante la invasión del micelio y
la primera cosecha en el segundo diseño
Azucares reductores
Azucares reductores
en la invasión del
%
ra
en la 1 cosecha (%)
micelio (%)
b
b
T1
0,104
0,268
158,7
0,314
a
a
T2
0,142
0,332
133,1
0,413
b
b
T3
0,098
0,234
138,3
0,263
b
b
T4
0,123
0,230
87,8
0,304
c
c
T5
0,018
0,025
40,8
0,109
c
c
T6
0,017
0,023
36,1
0,092
c
b
T7
0,030
0,059
95,7
0,221
c
c
T8
0,014
0,023
63,0
0,107
c
b
T9
0,001
0,035
3435,1
0,123
c
b
CAs
0,028
0,047
66,1
0,220
c
c
Ccas
0,014
0,025
78,6
0,158
b
b
CE
0,010
0,255
2541,5
0,285
b
b
CB
0,058
0,260
350,0
0,351
*Letras distintas indican diferencias significativas entre grupos (p≤0,05).
TTO
Azucares reductores
Iniciales (%)
%
202,5
190,4
168,4
147,6
500,9
443,8
634,5
652,5
12173,7
681,7
1029,4
2853,7
507,7
Con el análisis de varianza ANOVA en el primer diseño se determino que existieron
diferencias significativas (p≤0,05) entre tratamientos durante la tercera cosecha. La
prueba de comparación por pares de Duncan mostró que los tratamientos T4, T7 y
Cas fueron los que mayor cantidad de azucares reductores produjeron en la tercera
cosecha, presentando diferencias significativas, siendo el control aserrín y la mezcla
de elodea con aserrín y salvado de trigo (T7) los mejores tratamientos (Tabla 11) y los
que tuvieron la menor producción fueron los tratamientos T9 y Ccas con valores
cercanos a 0.1.
Según los resultados presentado en la tabla 11, se puede observar una tendencia
similar en casi todos los tratamientos, pues se ve una notable disminución del
contenido inicial de los azucares reductores hasta la tercera cosecha, sin embargo las
mezclas de cascarilla con buchón, elodea y bovinaza (T6, T7 y T8, respectivamente), y
las mezclas de todos los sustratos base (T5 y T9) muestran un comportamiento
diferente, pues en vez de disminuir aumentan; lo mismo se puede apreciar en los
41
porcentajes de comparación con el sustrato inicial, pues los valores negativos indican
un decrecimiento y valores positivos un incremento en los azucares. De acuerdo con
Mukherjee y Nandi (2004) a cultivar dos diferentes especies de Pleurotus sobre jacinto
de agua se observa un aumento gradual en el contenido de azucares reductores hasta
la tercera cosecha, concluyendo que se debe a la degradación de la celulosa y
hemicelulosa. Por lo tanto es factible afirmar que en los tratamientos en los que hubo
una reducción en el contenido de azucares (T1, T2, T3, T4, CAs y Ccas) era porque el
hongo ya había terminado la degradación de la celulosa y hemicelulosa y había
empezado a consumir todos los azucares disponibles como lo afirma Mukherjee y
Nandi (2004).
Al comparar el comportamiento de los azucares reductores en los diferentes sustratos
con su respectivo control, es interesante observar que los tratamientos con aserrín y
con cascarilla siguen dos tendencias bien definidas. Los tratamientos de aserrín con
buchón, elodea y bovinaza (T2, T3 y T4, respectivamente) siguen un comportamiento
similar al de su control (CAs) pues en todos se ve una notable reducción; mientras
que los tratamientos que tienen cascarilla con buchón, elodea y bovinaza (T6, T7 y T8,
respectivamente) tienen una tendencia diferente ya que todos aumentan, al igual que
el control cascarilla (Ccas). Como se mencionó anteriormente esto puede deberse a
que el hongo está consumiendo los azucares que provienen de la degradación de los
polímeros estructurales, en el caso de los tratamientos con aserrín, o que está
degradando los polímeros estructurales y produciendo azucares como es el caso de
los tratamientos con cascarilla (Streeter et al., 1981)
En cuanto al análisis de varianza ANOVA del segundo diseño, se determino que
existieron diferencias significativas (p≤0,05) entre tratamientos durante la invasión del
micelio y la primera cosecha. En la invasión de micelio la prueba de comparación por
pares de Duncan mostro que el tratamiento T2 fue el que tuvo una mayor producción
de azucares reductores en esta etapa de crecimiento del hongo, seguido de T1, T4,
CB y CE que no tuvieron diferencias significativas entre sus medias, mostrando
valores entre 0,23 y 0,26%, y por último los tratamientos T3, T5, T6, T7, T8, T9, Ccas
y CAs que tampoco presentaron diferencias significativas entre sus medias, siendo los
de producción de azucares reductores con valores inferiores a 0,059%. Como los
tratamientos se asocian en diferentes grupos (a, b, c y d) de acuerdo con la Prueba de
rangos múltiples de Duncan, se puede considerar que el grupo a está marcando la
diferencia siendo el que muestra la mayor producción de azucares reductores. El
grupo b se puede caracterizar por sustratos que dan una mediana producción y por
último el grupo c representa a sustratos que tuvieron muy bajas concentraciones de
este parámetro. En cuanto a los azucares de la primera cosecha la prueba de
comparación por pares de Duncan mostro que el tratamiento del grupo a (T2) fue el
que marco la diferencia teniendo una mayor producción de azucares reductores en
esta etapa de crecimiento del hongo, seguido del grupo b, representado por T1, T3,
T4, T7, CB, CE y CAs que no tuvieron diferencias significativas entre sus medias,
mostrando valores entre 0,22 y 0,35% y por último los tratamientos del grupo c
representados por T5, T6, T8, T9 y Ccas, con valores alrededor de 0,1, siendo los que
menor cantidad de azucares reductores produjeron.
En este segundo diseño experimental se pudo observar (Tabla 12) que en todos los
tratamientos hubo un aumento progresivo de los azucares reductores a medida que el
hongo crecía, también se puede apreciar que hacia la primera cosecha, casi todos los
tratamientos aumentan en gran cantidad la concentración de azucares a comparación
42
de los producido cuando el micelio ha invadido la bolsa; estos resultados obtenidos
concuerdan con los hallados por Mahmoud (2005) donde muestran un aumento en la
concentración de azucares reductores al evaluar durante 7 semanas un cultivo de P.
ostreatus sobre buchón.
Al comparar los tratamientos con los controles es factible afirmar que los sustratos que
contenían aserrín mezclado con buchón, elodea y bovinaza (T2, T3 y T4
respectivamente); mostraron un aumento muy rápido y con altas concentraciones;
mientras que, el control aserrín (CAs) también tuvo un aumento pero fue lento y en
menor cantidad. Sin embargo si se comparan estos tratamientos con los controles
buchón y elodea se observa que T2 y T3 tuvieron un comportamiento similar pues
todos aumentaron rápidamente y en altas cantidades, por ende es posible afirmar que
las mezclas con estas macrófitas tuvieron un efecto positivo en estos tratamientos y
que posiblemente la degradación de celulosa y hemicelulosa se está dando más
rápido en estos sustratos.
Por otra parte, los tratamientos que tienen en su contenido cascarilla mezclada con
buchón, elodea y bovinaza (T6, T7 y T8, respectivamente) mostraron un
comportamiento similar al del control cascarilla (Ccas), debido a que tuvieron un
aumento lento y no muy variable en la concentración de azucares reductores; al
comparar estos tratamientos con los otros dos controles se puede decir que el CB y
CE tuvieron datos más altos y que variaban drásticamente en los tiempos evaluados.
Por lo tanto, es posible afirmar que la mezcla de cascarilla con estas macrófitas no
tuvo un efecto positivo en estos tratamientos, pues de una manera indirecta se logra
notar que no hay buena degradación del sustrato por los bajos niveles en la
concentración de azucares reductores. Como se menciono con anterioridad, esto
puede deberse a que la cascarilla de arroz por sus características físicas y químicas
genera efectos inhibitorios en el desarrollo de los hongos (Hanai et al., 2005; Forero et
al., 2008).
6.3.2 Determinación del contenido de pared celular
Los resultados de la determinación de lignina, celulosa, hemicelulosa y azucares
totales realizada al sustrato inicial (sin el hongo) y final (inoculado con Pleurotus
ostreatus) en la tercera cosecha en el primer montaje y en la invasión del micelio en el
segundo montaje se presentan en la Tabla 13 y se expresan en base seca, por último
el porcentaje mostrado refleja el cambio que tuvieron los diferentes parámetros
analizados con respecto al tratamiento inicial (sin inoculo).
43
Tabla 13. Cambios estructurales en el sustrato de los diferentes tratamientos en los
que creció el hongo Pleurotus ostreatus
TTO
Lignina
Celulosa
Hemicelulosa
I
F
%
I
F
%
I
T1
16,13
8,98
44,32 41,09
22,19 46,00
18,61
T2
22,33
20,04 10,25 53,70
22,41 58,27
22,38
T3
22,67
20,39 10,05 56,75
31,89 43,80
14,82
T4
21,53
53,99
16,04
T5
11,77
8,69
26,17 32,39
31,99
0,93
26,69
T6
17,38
17,22
0,90
33,62
27,48 18,26
17,84
T7
13,20
13,23 -0,19
35,33
34,01
3,73
20,84
T8
12,57
33,91
36,55
T9
11,04
3,65
66,93 16,84
9,94
40,98
20,37
CAs
20,90
18,07 13,54 56,36
28,85 48,81
14,78
Ccas
12,86
12,90 -0,32
34,94
33,56
3,94
21,59
CB
6,80
5,33
21,61 13,92
11,75 11,59
11,62
CE
6,27
5,03
19,01 20,80
18,39 15,62
18,10
*I: Inicial (sin inoculo del hongo); F: Final (con el hongo crecido)
F
17,68
18,33
10,15
16,95
17,51
14,21
13,30
10,17
9,97
10,98
11,90
%
5,00
18,08
31,53
36,49
1,85
31,81
34,70
31,18
53,83
34,27
5,47
Azucares
totales
I
F
11,78 17,93
20,48 27,83
12,62 15,54
13,22 15,04
14,06 16,18
16,36 19,21
13,69 18,74
16,94 18,58
14,40 15,43
18,51 18,07
17,46 17,39
-
Para entender los resultados hallados en este estudio es importante conocer la
cinética de P. ostreatus, ya que juega un papel muy importante en el modo de
degradar los compuestos lignoceluloliticos. Durante el crecimiento del hongo hay dos
fases implicadas en esta degradación, la primera es la colonización que se presenta
en el metabolismo primario, la cual se caracteriza por el uso de los compuestos
solubles para el crecimiento micelial, entre ellos se encuentran los azucares no
estructurales, la hemicelulosa y una parte de la celulosa; y la segunda la de
degradación que se presenta en el metabolismo secundario y está representada por el
ataque del hongo al complejo lignocelulólitico, cuando los carbohidratos solubles ya
han sido consumidos (Ghosh et al., 1998; Cruz et al., 2001).
De acuerdo con los resultados presentados en la tabla 13, las mezclas de aserrín con
buchón (T2), elodea (T3) y el control aserrín (CAs), tuvieron un comportamiento similar
al presentar mayor degradación de la celulosa con valores entre el 44 y 58%, seguido
de la hemicelulosa con valores entre 18 y 31% y por último la lignina con valores
alrededor del 10%. En la literatura se afirma que si el sustrato inicialmente tiene un alto
contenido de lignina se favorece la degradación de la misma y cuando el contenido
inicial de lignina es bajo, se favorece la degradación de celulosa (Mukherjee y Nandi,
2004; Forero et al., 2009). Por lo tanto, es factible pensar que la alta degradación de
celulosa en los sustratos T2, T3 y CAs se vio favorecida porque el contenido inicial de
lignina fue bajo en estos sustratos (Tabla 13). Por otra parte, los datos obtenidos en la
degradación de la hemicelulosa no coinciden con lo referenciado por diversos autores,
que afirman que la hemicelulosa, es un compuesto sencillo y fácil de degradar, por lo
que el hongo lo utiliza en su fase de crecimiento primaria (Tsang et al., 1987; Ghosh et
al., 1998; Xiujin et al., 2001; Cruz et al., 2004; Mukherjee y Nandi, 2004; Wing ChingJones y Alvarado 2009). La baja degradación de hemicelulosa en los sustratos que
contenían aserrín, pudo estar relacionado relacionado con los residuos de
hemicelulosa que quedan después del consumo por el hongo; dando como resultado
mayor acumulación de la hemicelulosa residual que probablemente son las fracciones
más recalcitrantes (Mukherjee y Nandi, 2004).
44
La mezcla de cascarilla con elodea (T7) y el control cascarilla (Ccas) tuvieron un
comportamiento similar entre ellos pero diferente comparándolo con el de los
tratamientos que contenían aserrín, pues presentaron una mayor degradación de la
hemicelulosa con valores de 32 y 54% respectivamente, seguido de la celulosa con
valores alrededor del 4% y por último la lignina aparentemente no tuvo degradación.
En la literatura se afirma que durante la fructificación de Pleurotus ostreatus, la
materia orgánica y otros componentes de la pared celular, excepto la lignina,
disminuyen su contenido después de la cosecha, la hemicelulosa casi desaparece y la
celulosa baja en 50 % (Xiujin et al., 2001; Delfin y Duran, 2003). De acuerdo con lo
anterior, los resultados obtenidos con la hemicelulosa y celulosa concuerdan con lo
referenciado, aunque de la celulosa no hubo una degradación del 50% como se
menciona, sino menor, con valores cercanos al 3%.
Lo anterior hace pensar que esta pudo ser una de las causas del porque la lignina no
se degrado, ya que su degradación se inicia siempre y cuando exista una eliminación
de la celulosa, lo que otorga los co - sustratos necesarios (glucosa) para que el hongo
posea la suficiente energía y pueda degradar la lignina, además se crea un canal de
acceso para permitir la entrada de las enzimas ligninoliticas y así actúen en la
degradación de este compuesto (Ghosh et al., 1998). Por lo tanto, esto indica que
hubo una falta de componentes que aportaran la energía necesaria y un limitado
acceso para la degradación de la lignina. Resultados similares fueron obtenidos por
Forero y colaboradores (2009), quienes afirmaron que no hubo una degradación de la
lignina al sembrar a P. ostreatus sobre mezclas de residuos de ají con otros sustratos.
Lo que respecta al tratamiento T6, tuvo una tendencia similar a las mezclas con
aserrín, pues la degradación de la celulosa fue mayor con un 18,26%, seguido de la
hemicelulosa con 1,85% y la lignina con 0,9%, este comportamiento posiblemente se
presento por el menor contenido de lignina inicial, que como se menciono
anteriormente pudo estimular una mejor degradación de la celulosa (Forero et al.,
2009). La baja degradación de hemicelulosa, pudo haberse presentado por un error en
el tiempo en el que se analizo la muestra, pues según lo reportado, es muy probable
que hacia la tercera cosecha quede un gran contenido de la fracción residual
(Mukherjee y Nandi, 2004). Por último, la baja degradación de la lignina pudo verse
influenciada por muchos parametros que afectaron la eficiencia de las enzimas
ligninolíticas como la falta de disponibilidad de co-sustratos, la cantidad de oxigeno, la
cantidad de H2O2 disponible, entre otras (Mahamud, 2005).
En cuanto a los tratamientos que tienen las mezclas de todos los sustratos base, T1,
T5 y T9, se vio una tendencia diferente en cada uno, T1 presento una mayor
degradación de la celulosa con 46%, seguido de la lignina con 42% y por último la
hemicelulosa con un 5%; mientras que T5 mostro una mayor degradación de la
hemicelulosa con 37%, seguido de la lignina con 21% y la celulosa con 1% y por
ultimo T9 tuvo una mayor degradación de la lignina con 63%, seguida de la celulosa
con 41% y hemicelulosa con 35%. La diferencia de comportamiento entre estos
tratamientos pudo deberse a que todas las mezclas tenían una cantidad diferente de
cada sustrato base, además de otros factores como la calidad del sustrato y las
condiciones de cultivo, entre otras (Cruz et al., 2004); lo que se vio representado en
una mayor o menor degradación de la lignina, celulosa y hemicelulosa. Sin embargo,
lo que es interesante resaltar es que en las tres mezclas hubo una elevada
degradación de la lignina, lo que pudo deberse a la adecuada cantidad de co-sustratos
(glucosa y xilosa) generados por la ruptura de la celulosa y hemicelulosa, para que el
45
hongo tuviera la energía suficiente para realizar la lignolisis (Delfin y Duran, 2003;
Mahamud, 2005). Los valores de degradación de lignina obtenidos en este estudio
fueron superiores a los obtenidos por Cruz y colaboradores (2001), quienes inocularon
a P. ostreatus en paja de trigo y lograron una disminución en la lignina de 18.3 %.
Por otra parte, en los resultados obtenidos en los controles buchón y elodea (Tabla
13), las dos macrófitas presentaron comportamientos muy diferentes, el CB tuvo una
mayor degradación de la hemicelulosa con 34,27%, seguido de la lignina con 21,61%
y por último la celulosa con un 11,59%, estos datos fueron diferentes a los
referenciados por Mahmoud (2005) y Mukherjee y Nandi (2004) quienes sembraron
diferentes especies de Pleurotus sp sobre Jacinto de agua e indican que se presenta
una mayor degradación de la hemicelulosa con valores alrededor de 45%, seguida de
la celulosa con un 35% y la lignina con 25%; como se menciono anteriormente estas
diferencias pueden deberse a las condiciones de cultivo o la calidad del sustrato
empleado (Cruz et al., 2004).
En cuanto al comportamiento del control elodea, se puede observar que hubo una
degradación similar en la lignina y la celulosa con valores de 19,01 y 15,62,
respectivamente; seguida de la hemicelulosa con 5,47% (Tabla 13). Este
comportamiento no corresponde al mencionado anteriormente por Forero et al.,
(2009), ya que aunque el control elodea en su composición inicial tenía una baja
cantidad de lignina, esto no estimulo a que existirá una buena degradación de la
celulosa. Datos similares fueron obtenidos por Ortega y colaboradores (2005) quienes
obtuvieron una mayor degradación de lignina, seguida de la celulosa y hemicelulosa,
al cultivar P. ostreatus en residuos cañeros.
En cuanto a los resultados de azucares no estructurales obtenidos (Tabla 13), se
puede ver una tendencia similar en todos los tratamientos, pues tienen un aumento
considerable comparándolos con sus respectivos sustratos iníciales. Estos resultados
concuerdan con los obtenidos por Cruz y colaboradores (2001) quienes observaron un
aumento progresivo en los azucares a medida que diferentes especies de Pleurotus sp
degradaban la celulosa y hemicelulosa, en los sustratos empleados por cada autor.
6.3.2 Análisis de digestibilidad in vitro
Los resultados de la determinación de digestibilidad realizada al sustrato inicial (sin el
hongo) y final (inoculado con Pleurotus ostreatus) en la tercera cosecha del primer
montaje y en la invasión del micelio en el segundo montaje se presentan en la Tabla
14 y se expresan en porcentaje en base seca. Por último el porcentaje mostrado
refleja el cambio que tuvo la digestibilidad del tratamiento final (con el hongo crecido)
con respecto al tratamiento inicial (sin inoculo).
46
Tabla 14. Digestibilidad de los diferentes tratamientos
en los que creció el hongo Pleurotus ostreatus
TTO
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
CAs
Ccas
CB
CE
Digestibilidad
I
14,25
10,27
21,09
9,82
13,47
10,70
11,78
9,30
17,73
14,20
12,10
25,95
51,74
F
46,99
42,13
47,23
27,4
21,61
24,15
19,48
22,7
36,03
30,67
25,74
30,28
61,55
Porcentaje de cambio
de digestibilidad sobre
el sustrato inicial
229,75
310,22
123,94
179,02
60,43
125,70
65,37
144,09
103,21
115,99
112,73
16,69
18,96
Lo que respecta a los valores de digestibilidad, aumentaron en todos los tratamientos
(Tabla 14), según lo referenciado por diversos autores este cambio se puede asociar
con la degradación de los carbohidratos estructurales que dan como resultado una
mezcla con mayor cantidad de azúcares solubles en el sustrato bioconvertido,
aumentando así la fermentación de la degradación por los microbios del rumen
(Ortega et al., 2005; Fazaeli et al., 2006; Valizadeh et la., 2008). Lo que se corroboro
en los diferentes tratamientos pues el cambio en la degradación de celulosa, lignina y
hemicelulosa se veía representado en el valor de digestibilidad; por ejemplo, T2 que
obtuvo una buena degradación de los componentes estructurales (lignina, celulosa y
hemicelulosa) paso de 10,27 a 42,13 % de digestibilidad. También es interesante
resaltar que el tratamiento de aserrín con buchón (T2) que tuvo la mejor E.B, también
fue el que obtuvo un mayor cambio en la digestibilidad, contrario a lo que sucedió con
la mezcla de cascarilla con buchón (T6), que aunque también presentó una alta E.B,
tuvo un menor valor en la digestibilidad.
Estos resultados fueron similares a los obtenidos por Peláez y colaboradores (2008)
quienes obtuvieron con un ensilaje de caña de azúcar tratado con el hongo Pleurotus
sapidus un incremento en la digestibilidad de un 65 a un 70% en comparación con el
tratamiento que no tenía el hongo. Igualmente en la investigación realizada por
Mukherjee y Nandi, (2004), evaluaron la digestibilidad del Jacinto de agua con dos
especies de Pleurotus, P. florida y P. citrinopileatus, encontraron que en los dos
tratamientos hubo degradación de la hemicelulosa, celulosa y lignina, aumentando la
digestibilidad del sustrato y se genero un buen alimento micoproteico. Sin embargo,
hay que tener en cuenta que en este estudio los valores fueron menores, a excepción
de control elodea que obtuvo un resultado similar con 62%.
Es importante mencionar que el pasto estrella, un alimento ampliamente usado en
alimentación de rumiantes tiene una digestibilidad in vitro entre 66.2 a 77.7% (Maya et
al., 2005; CORPOICA, 2009 com. Pers.), comparando estos resultados con los
obtenidos en este estudio, el único tratamiento factible para la alimentación en
rumiantes seria el control elodea, teniendo un valor de digetibilidad de 62%. Sin
47
embargo es importante resaltar que T2 y T6 aumentan en un 42 y 24% su
digestibilidad, resultando promisorio continuar su estudio.
Por otra parte, en los análisis de Van Soest realizados a los tratamientos que tuvieron
mejor producción de orellanas (T2 y T6), se presento un índice de valor alimenticio
relativo (RFV), que corresponde a forrajes no aptos para la alimentación en rumiantes,
según la clasificación reportada por la American Forage and Grassland Council. De
acuerdo con estos resultados en el primer diseño, se tomo la decisión de realizar un
segundo ensayo, debido a que si los tratamientos T2 y T6, tenían la misma cantidad
de buchón y salvado de trigo, lo que estaba afectando su calidad y digestibilidad era el
aserrín y la cascarilla que contenía cada uno.
La suposición planteada anteriormente, se pudo corroborar al analizar la digestibilidad
de los sustratos iníciales de los diferentes tratamientos, pues como se observa en la
tabla 14, los tratamientos control de buchón y elodea tuvieron mayores porcentajes
que los que contenían cascarilla o aserrín. Según los resultados (Tabla 14) en los
sustratos finales (con el hongo crecido), se observa que la mezcla de aserrín y buchón
(T2), tuvo mejor valor de digestibilidad que el control buchón. Sin embargo, al observar
la tendencia de los controles buchón y elodea, al iniciar el experimento y en la primera
cosecha se podrían esperar un aumento en la digestibilidad del CB, como lo reportado
por Mukherjee y Nandi (2004), que al sembrar P. citrinopileatus y P. florida sobre
buchón, tuvieron un porcentaje de cambio de digestibilidad sobre el tratamiento inicial
alrededor de 25% en la primera cosecha y siguió aumentando hasta la tercera
cosecha. En este caso el porcentaje de cambio de digestibilidad sobre el sustrato
inicial fue menor con un 18%; lo que puedo deberse a las diferentes condiciones de
cultivo y especies de Pleurotus sp empleadas. Lo que es importante resaltar es que
Mukherjee y Nandi (2004), reportan un aumento de digestibilidad hasta la tercera
cosecha, por lo tanto, el tiempo en el que se realizaron los análisis, en el caso del
primer diseño en la tercera cosecha y en segundo en la primera cosecha; fue un factor
que tuvo una gran influencia en los resultados obtenidos. Esto nos remíte a realizar
estudios donde la digestibilidad siga aumentando hasta la tercera cosecha.
Con los resultados obtenidos podemos observar que al cultivar P. ostreatus sobre los
diferentes tratamientos y controles, empleados en este estudio, se propicio un
aumento en la digestibilidad del sustrato, resultando ser el control elodea el que obtuvo
una mayor porcentaje con 62%, valor que se aproxima al reportado para algunos
forrajes corrientes en el área de influencia del estudio, como el pasto kikuyo,
Pennisetum clandestinum, (CORPOICA, 2009).
Por lo tanto, el potencial de la elodea como un alimento promisorio en la nutrición de
rumiantes puede contribuir a la solución de la problemática generada por esta
macrófita contaminante en la Laguna de Fúquene, complementando los avances de
este estudio con otros de orden socio-económico de producción en mayor escala.
48
7. CONCLUSIONES
Las mezclas de los tratamientos evaluados promovieron el crecimiento y fructificación
de Pleurotus ostreatus, siendo los mejores tratamientos en la producción de Pleurotus
ostreatus la mezclas de aserrín con buchón (T2) y cascarilla con buchón (T6).
Los cuerpos fructíferos obtenidos en los mejores tratamientos, mostraron una
composición nutricional variable, demostrando tener una buena calidad para el
consumo humano principalmente T4 y T2 por el contenido de proteína cruda y fibra
dietaria.
La invasión y el crecimiento de Pleurotus ostreatus sobre los diferentes tratamientos
empleados, permitió un cambio estructural en la composición y un aumento en la
digestibilidad de los mismos, principalmente en las mezclas de aserrín con buchón
(T2) y el control elodea.
Los tratamientos T2 y T6 presentaron incrementos significativos con 42 y 24% en la
digestibilidad in vitro, en la tercera cosecha; sin embargo, el control elodea tuvo el
mayor porcentaje de digestibilidad in vitro en la primera cosecha, con un incremento
de 62%; mostrando el uso potencial de estos tratamientos en la alimentación de
rumiantes.
49
8. RECOMENDACIONES
La utilización de buchón como sustrato para la producción de orellanas se recomienda
mezclando con aserrín o con otros residuos que sean nutricionalmente más ricos en
macro y micronutrientes.
Profundizar en el estudio de las macrófitas buchón y elodea para la alimentación en
rumiantes mejorando la digestibilidad del sustrato mediante el empleo de mezclas más
energéticas.
Evaluar la degradación de la celulosa y hemicelulosa durante varias etapas del cultivo
del hongo, para conocer su cinética durante su crecimiento.
Evaluar la digestibilidad del los sustratos control buchón y elodea en la tercera
cosecha de P. ostreatus.
50
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