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Título : Biotransformación de cáscara de girasol para la producción del hongo comestible y medicinal agaricus blazei y obtención de subproductos de valor económico
Autor(es) : González Matute, Ramiro
Director(es) : Curvetto, Néstor Raúl
Palabras clave : biotransformación; girasol; hongos comestibles; cultivos alimenticios
Fecha de publicación : 2009
Resumen : El hongo comestible Agaricus blazei Murrill es reconocido y muy pretendido por sus propiedades medicinales, pero su cultivo aún no se desarrolló en Argentina. Para su cultivo se emplea la misma metodología que para el champiñón (Agaricus bisporus), obteniéndose rendimientos aún bajos y variables según las diferentes cepas, sustratos y manejo técnico. Este método, incluye la preparación de un compost mediante un proceso fermentativo bifásico, y tiene importantes desventajas: ciclo de producción prolongado, importante requerimiento de espacio y mano de obra, gran inversión inicial y potencial perjuicio ambiental. De modo que los objetivos del estudio realizado durante la ejecución de esta tesis, fueron: 1) Formular y optimizar medios de cultivo y sustratos compostados y no compostados, a base de cáscara de semilla de girasol (residuo local abundante), para la producción eficiente de A. blazei. 2) Determinar la posibilidad de reemplazar como material de cobertura del sustrato a la turba Sphagnum por vermicompost. 3) Determinar la degradación de los componentes de los materiales lignocelulósicos empleados en los distintos sustratos para el cultivo de estos hongos. 4) Evaluar el efecto de la incorporación separada de sales de Zn2+ y Cu2+ en el sustrato, cama de cobertura o en el agua de riego, sobre la productividad y su bioabsorción y biodisponibilidad por el hongo. 5) Evaluar la evolución de la actividad de lacasas en los sustratos con fórmulas diferentes en un ciclo de producción. 6) Determinar la efectividad del sustrato gastado remanente del cultivo de A. blazei en la degradación del herbicida metsulfurón metilo. Como principales resultados, se encontró ventajoso el uso de un medio nutritivo basado en caldo de compost, a un pH 6,5, por sobre el tradicional, a base de caldo de papa, para la conservación o propagación del micelio de A. blazei. Se confirmó la posibilidad de preparar compost para el cultivo exitoso de A. blazei utilizando como sistemas contenedores, durante el compostaje, a un tanque metálico de 200 L y tanques plásticos de 400 L ó 600 L. A su vez, se corroboró la posibilidad de emplear cáscara de girasol como parte fundamental en la fórmula del compostaje para la obtención del sustrato para el cultivo de A. blazei por el método tradicional, con rendimientos similares e incluso mejores a los informados. También, se observó que el vermicompost, empleado como cama de cobertura, tiene un efecto estimulador en la inducción de los carpóforos. Se demostró la posibilidad de cultivar A. blazei sobre sustratos sin compostar con rendimientos cercanos a los informados en sustratos compostados. De manera interesante, el sustrato gastado de hongo, además de mejorar los rendimientos en comparación al sustrato que contenía solo cáscara de girasol, produjo un efecto preventivo de la contaminación, tanto cuando se mezcló con cáscara de girasol sola como cuando se lo usó suplementado. Se observó que la mayor degradación de la materia orgánica del compost/sustrato ocurre durante el cultivo, un 50 % superior a la ocurrida durante el compostaje, y que los componentes lignocelulosos más utilizados durante el cultivo de A. blazei fueron la hemicelulosa y la lignina. Pudo verificarse una mayor degradación del sustrato en aquellos que tuvieron mayor productividad. Por otro lado, el agregado de 100 ó 200 ppm de Zn2+ durante la preparación de la cama de cobertura en un sustrato compostado, o al sustrato o cama de cobertura en sustratos sin compostar, mejoró significativamente los parámetros productivos de A. blazei. A su vez, se encontró que la acumulación y biodisponibilidad de Cu2+ incrementaban proporcionalmente con la concentración del elemento agregado, en cualquiera de sus formas de aplicación. En cuanto a la actividad de lacasas durante el cultivo se pudo observar una diferencia según el tipo de sustrato ensayado, lo que señala una estrategia de degradación y crecimiento diferenciada por parte del hongo. Por último, se determinó que el extracto enzimático obtenido de un sustrato compostado, a base a cáscara de girasol y forraje de trigo, remanente del cultivo de dos oleadas de hongos A. blazei, y con una incubación a 25 C de por lo menos 72 h, es capaz de atenuar el efecto fitotóxico del metsulfurón metilo (5 x 10-3 ppm) sobre el crecimiento de B. napus.
The edible mushroom Agaricus blazei Murrill is recognized and very requested by its medicinal properties, but its cultivation was not developed until now in Argentina. The cultivation methodology employed is the same that the one used for the white button mushroom (Agaricus bisporus), and low and variables yields are obtained depending on the different strains, substrates and technical handling. This procedure includes the preparation of compost by means of a two-phase fermentative process, which has important disadvantages: a long production cycle, an important space and work force is required, a great initial investment and is a source of potential environmental damage. The objectives of the study carried out during the execution of this thesis, were: 1) to formulate and optimize cultivation media and composted and non-composted substrates, containing sunflower seed hulls (abundant local residue), for the efficient production of A. blazei. 2) to determine for the possible substitution of the Sphagnum peat moss by vermicompost as a casing material. 3) to determine the degradation evolution of the ignocellulosic material components employed in the different substrates for the cultivation of these mushrooms. 4) to evaluate the effect of the separated incorporation of Zn2+ and Cu2+ salts either in the substrate, casing or in the water for watering, on both the productivity and in the A. blazei fruitbody accumulation and their bioavailability from it. 5) to evaluate the laccase activity evolution in the substrates with different formulations during a production cycle. 6) to determine the effectiveness of the A. blazei spent mushroom compost in the degradation of the herbicide metsulfuron methyl. As main results, it was found valuable the use of a compost broth based medium, at pH 6,5, over traditional potato broth based, for the conservation or propagation of the A. blazei mycelium. The possibility of obtaining compost for successful cultivation of A. blazei using as system containers a metallic tank of 200 L and plastic tanks of 400 L or 600 L was confirmed. For the first time, it is demonstrated the possibility of using sunflower seed hulls as fundamental part in the compost formula for the obtaining of the substrate for the A. blazei cultivation for the traditional method, with similar and even better yields to the reported ones. In addition, it was observed that the vermicompost, employed as casing material, has a stimulating effect in the induction of the cap differentiation. The possibility of cultivating A. blazei on non-composted substrates, with yields near to the informed ones in composted substrates, was also demonstrated. Interestingly, the spent mushroom compost, besides improving the yields in comparison to the substrate containing just sunflower seed hulls, showed a contamination preventive effect, so much when it was mixed half part with sunflower seed hulls as when it was used supplemented. It was observed that the major organic matter degradation in the compost/substrate happens during cultivation, and it was 50 % superior to the one occurred during the composting, and that the main used lignocellulosic components during the A. blazei cultivation were hemicellulose and lignin. Larger degradation could still occur in substrates leading to better yield. On the other hand, the addition of 100 or 200 ppm of Zn2+ during the preparation of the casing in a composted substrate, or to the substrate or casing, in non-composted substrates, improved significantly the productive parameters in A. blazei cultivation. In turn, it was found that the accumulation and bioavailability of Cu2+ increased proportionally with the concentration of the added element, irrespective of the application modes. As for the laccases activity, during the cultivation a difference according to the type of substrate employed could be observed, what points out a different strategy for substrate utilization and mushroom growth. Lastly, it was determined that the enzymatic extract obtained from a compost, based on sunflower seed hulls and wheat forage, resulting from the cultivation of A. blazei during two flushes, and with a 25 C incubation of at least 72 h, is able to markedly attenuate the phytotoxic effect of the metsulfuron methyl (5 x 10-3 ppm) on the growth of B. napus.
URI : http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/1971
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