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Influencia del sustrato utilizado para el crecimiento de hongos comestibles sobre sus caracteristicas nutraceuticas.

The influence of the substrate used for growing edible fungi on their nutraceutic characteristics

Introduccion

Durante milenios los hongos han presentado un inestimable valor en muchas culturas debido a sus propiedades tanto nutricionales como medicinales, constituyendose desde siempre en el alimento funcional por excelencia. Con la popularizacion mundial del consumo de los hongos se presume que mas de 10 millones de toneladas metricas de hongos comestibles o medicinales se producen al ano en varios paises (Leifa et al., 2006). Una caracteristica que hace tan atractivo el cultivo de setas, especialmente en los paises en via de desarrollo, es que ellas producen cantidades relativamente grandes de proteinas de alta calidad, que si bien no se equipara totalmente con la proteina animal, su produccion es mas eficiente debido al hecho de que puede ser producida directamente desde materiales de desechos lignocelulosicos (paja, aserrin, bagazo, residuos de cafe, cascara de semilla de algodon, etc.), mientras que los animales deben ser alimentados con grandes cantidades de forraje por largos periodos de tiempo.

La fungicultura realizada sobre desechos genera tanto desarrollo economico a diferentes niveles como beneficios ecologicos. La facilidad de desarrollo de los hongos en esta clase de sustratos ha dado via libre a procesos biotecnologicos basados en la bioconversion llevada a cabo por ellos, y que se ha denominado la "revolucion no verde". Aunado a lo anterior esta el hecho de que muchos hongos presentan propiedades medicinales conferidas por sus metabolitos secundarios dentro de los que se cuentan enzimas, glucanos, flavonoides y triterpenos, estos ultimos componentes de la fraccion grasa, con importantes bioacciones que dependen de sus variaciones estructurales como se observa en la tabla 1. De la fraccion lipidica tambien hacen parte los acidos grasos, constituyentes que exhiben marcada accion biologica, hasta el punto de que son considerados como reguladores del metabolismo lipidico, reductores de la arterioesclerosis (Yilmaz et al., 2006), asi como poseedores de actividad antioxidante, antiinflamatoria, anticancerigena, antibacteriana y anticonvulsionante (Castano et al., 2007). Rstas bioacciones de los metabolitos fungicos han logrado posicionar a los macromicetos como los nutriceuticos ideales, termino acunado para catalogar a una nueva clase de compuestos que han sido extraidos tanto de la seta como del micelio vegetativo, y que poseen cualidades medicinales y nutricionales (Miles y Chang, 1998).

Las especies del genero Pleurotus (orellanas u hongos ostra), cuya produccion y consumo estan en aumento en Colombia, ademas de tener las cualidades antes mencionadas, pueden utilizar como sustrato para su cultivo una variedad mayor de materiales que otros hongos (aproximadamente 200 desechos diferentes), debido a su rapido crecimiento micelial, a las demandas nutricionales simples necesarias para su desarrollo, que deben ser proporcionadas por el sustrato, y a su sistema de enzimas multilaterales, que le permiten biodegradar casi todos los tipos de residuos disponibles. Para darse una idea del aprovechamiento de dichos residuos, solo usando el 25% del volumen de las pajas de cereal que se queman en el mundo podrian producirse 317 millones de toneladas metricas (317 mil millones de kg) de hongos frescos por ano (Miles y Chang, 1998). Siendo Colombia un pais mayoritariamente agricola, en el cual se esta implementando el aprovechamiento de los residuos de esta actividad, son variados los desechos que se emplean para el cultivo de los hongos. Rs asi como en una finca cafetera, con una produccion de 1000 arrobas de cafe pergamino seco al ano, se generan 25 toneladas de pulpa fresca la cual, utilizada como sustrato para el cultivo de Pleurotus, puede producir dos toneladas de hongos frescos (Rodriguez-Valencia y Gomez-Cruz, 2001). Pero no solo los desechos de la industria cafetera son empleados como sustrato, en la region huilense agremiaciones como la Asociacion de Productores de Hongos Comestibles de Colombia (Asofungicol) estan incentivando a los pequenos productores al aprovechamiento de otros residuos agricolas que, ademas de permitir la obtencion del hongo, ayudan en los procesos de descontaminacion ambiental generados por su mala disposicion y favorecen el desarrollo economico de la region.

Con base en lo anterior, se plantea la necesidad de determinar la incidencia del sustrato en el valor nutraceutico (componentes nutricionales y bioactivos) de las setas, en tres especies del genero Pleurotus. P. ostreatus, P. pulmonarius y P. sajor-caju, cultivadas sobre diferentes sustratos en la region mencionada.

Materiales y metodos

Material fungico

Los sustratos utilizados para el cultivo de los hongos fueron previamente evaluados en cuanto a su relacion C/N, humedad y esterilizados por tratamiento termico. Rl material homogeneizado se empaco en bolsas de polipropileno de 1 o 2 kg de capacidad, y se esterilizaron a 100[grados]C durante 5 horas al cabo de las cuales se adicionaron 50 g de semilla a cada bolsa, se sellaron con un anillo de PVC y se sometieron al proceso de incubacion, controlando diariamente y durante tres veces al dia la concentracion de C[O.sub.2] -que no debe ser mayor a 500 ppm--, la luminosidad, la humedad relativa entre 65 y 70%, y la temperatura del cuarto entre 24 y 30[grados]C. La fase de incubacion finalizo cuando el micelio cubrio totalmente la torta y se inicio el proceso de fructificacion con las siguientes condiciones: rangos promedios de temperatura entre 18 a 24[grados]C, humedad relativa entre el 85 y el 95%, niveles de luz entre 100 a 200 lux durante 12 horas como minimo, con ventilacion que permita renovar de 150 a 500 [m.sub.3] de aire por tonelada de sustrato/hora, y la concentracion de C[O.sub.2], que no debe superar las 500 ppm. La aparicion de los primordios se produjo entre los 3 y los 5 dias despues. Rl punto de cosecha de las setas se tomo cuando el pileo estaba casi plano. Posteriormente, las fructificaciones fueron secadas por deshidratacion solar.

Los hongos empleados se denominaron PO (P. ostreatus), PP (P. pulmonarius) y PSC (P. sajor-caju), con numeraciones de acuerdo con el sustrato sobre el cual fueron cultivados, asi: PO1 en mezcla de 18% de salvado, 35% de aserrin, 2,8% de CaC[O.sub.3], 42% de viruta y 2,2% de melaza; PO2 en mezcla de 50% cana, 30% frijol y 20% cascara de cacao; PO3 en mezcla de tallos y vainas de frijol del 8,25%, capacho, tallos y hojas de maiz 9,75%, tamo de arroz 26,5%, cascarilla de arroz 5,0% y 1,4% de CaC[O.sub.3]; PP1 en mezcla de 50% bagazo de cana, 25% tamo de maiz y 25% tamo de frijol; PP2 en mezcla de 50% bagazo de cana, 30% tamo de frijol y 20% cascara de cacao; PSC1 cultivada sobre zoca de cafe, y PSC2 sobre una mezcla de zoca y pulpa de cafe 1:1. La especie PO1 fue suministrada por la Asociacion de Mujeres Semillas de Futuro (Amusef), las PO2, PO3, PP1 y PP2 por Asofungicol, y PSC1 y PSC2 por el Centro Nacional de Investigaciones de Cafe (Cenicafe).

Determinacion de cenizas y humedad. Se tomaron 10 g de cada una de las especies de Pleurotus previamente liofilizadas, las cuales fueron trituradas y tamizadas hasta una granulometria de 30 mesh. De estas muestras se tomaron 500 mg para determinar cenizas y 1 g para humedad.

El contenido de cenizas se determino por diferencia al someter las muestras a calcinacion en una mufla a 500[grados]C. En cuanto al contenido de humedad, el tratamiento se realizo a 120[grados]C hasta peso constante, y de igual forma se determino por diferencia.

Determinacion de N y proteina. Rl nitrogeno del cuerpo fructifero de los hongos (liofilizados) fue estimado por el metodo micro Kjeldahl, siguiendo la tecnica general de la AOAC. Aunque el factor que la norma toma para esta determinacion es de 6,25, dado que los hongos tienen una cantidad relativamente alta de nitrogeno no proteico, y teniendo en cuenta investigaciones al respecto (Shashireka et al., 2005), se utilizo un factor de conversion de 4,38 para la determinacion de proteina.

Determinacion de grasa, fibra y carbohidratos. Se coloco 1 g de las muestras libres de humedad en un equipo Labconco con eter de petroleo y la cantidad de grasa fue calculada por el residuo presente luego de la extraccion con el solvente.

La fibra bruta se determino de acuerdo con el procedimiento descrito por la AOAC (993.21).

El contenido de carbohidratos se determino por diferencia entre 100 y la sumatoria de las variables antes calculadas (Joan-Hwa et al., 2001).

Analisis estadistico. En cada una de las determinaciones se usaron tres muestras de cada hongo. Los datos experimentales fueron sujetos a un analisis de varianza para un diseno completamente aleatorio (Joan-Hwa et al., 2001) con el fin de determinar la minima diferencia significativa entre las medias calculadas con un nivel de 0,05.

Resultados y discusion

La influencia de los diferentes sustratos utilizados en el cultivo de hongos comestibles se hace evidente al analizar los parametros que determinan su calidad nutricional (tabla 2). En cuanto al contenido de cenizas, si bien se encuentra dentro del rango de los reportes dados por otros autores (1,00-7,03%) (Fasidi y Rkuere, 1993), el PO1 y el PSC2 presentan el mayor contenido, lo que se correlaciona con la composicion de los sustratos sobre los que estan cultivados. El primero de ellos es rico en fuentes de carbono como son la viruta y el aserrin, comparado con los otros que tienen en mayor proporcion cereales y, por ende, menor cantidad de carbono. Este comportamiento se mantiene en todas las especies estudiadas. Si se comparan el PO2 (mezcla de 50% cana, 30% frijol y 20% cascara de cacao) y el PP2 (mezcla de 50% bagazo de cana, 30% tamo de frijol y 20% cascara de cacao), arrojan un contenido de cenizas muy similar, congruente con la similitud de los sustratos empleados en su cultivo.

En general, los hongos son una excelente fuente de proteina con contenidos que oscilan entre 19 y 35% en base seca. De los hongos estudiados el mayor contenido proteico lo presenta el PO1 (36,7%), seguido por el PSC2 (35,10%) y por ultimo el PSC1 (32,11%). De igual forma como ocurre con la anterior variable analizada, el mayor valor lo provee un sustrato que ademas de ser una importante fuente de carbono, tambien lo es de nitrogeno.

El bajo contenido graso de los hongos es una de sus cualidades nutricionales mas estimadas ya que, comparado con otros alimentos que tienen contenidos proteicos y de fibra similares, sus valores (de 1 hasta 15%) (Miles y Chang 1998), son menores, lo que los convierte en una excelente alternativa alimenticia para personas con hipercolesterolemia e incluso entre diabeticos que presentan niveles altos de colesterol. Los porcentajes hallados para las especies en estudio se encuentran dentro de los rangos reportados para el genero Pleurotus (0,20-1,02) (Fasidi y Rkuere 1993), (1,1-2,2) (Miles y Chang 1998), (1,0-2,4 y 2,16-3,10) (Joan-Hwa et al., 2001). Dentro de las especies analizadas el mayor contenido graso lo presenta el P. ostreatus cultivado sobre el sustrato que tiene dentro de sus componentes cascara de cacao. Sin embargo, el cambio en el contenido graso de los hongos depende mas de la especie que del sustrato empleado, como lo demuestra el resultado obtenido con el P. pulmonarius, en el cual el contenido graso es menor con relacion al cultivado unicamente en residuos de cereales.

Partiendo del hecho de que dentro de la fraccion grasa se encuentran tanto los acidos grasos como los triterpenoides (esteroles y triterpenos), el cambio en ella presupone ademas la variacion en el contenido y tipo de estos compuestos, lo que se confirmo al realizar la separacion de los componentes de la fraccion grasa por CG y su posterior elucidacion estructural por EM que llevo a interesantes resultados en lo referente a la variedad de estructuras, tanto triterpenoidales como de acidos grasos que, como se menciono, son la base para catalogar a los basidimicetos como valiosos nutraceuticos (Nieto y Chegwin, 2008). Los resultados anteriores ponen de presente que el sustrato incide tanto en el valor nutricional como en el nutraceutico de los hongos estudiados. El anterior comportamiento es presumiblemente debido a que el sustrato utilizado para el cultivo contiene un alto contenido de grasas, lo cual puede bien sea favorecer la biosintesis de acidos grasos en el hongo o su incorporacion; ya en trabajos anteriores se ha demostrado que esta peculiaridad se puede presentar en especies pertenecientes al genero Pleurotus (Nieto et al., 2007). Dado que la fraccion grasa incluye sustancias tales como trigliceridos, fosfolipidos, esteroides, acidos grasos libres, pigmentos carotenoides y vitaminas liposolubles (Bernal, 1998), este resultado permite inferir que sobre estos sustratos la produccion de esteroles se veria favorecida dandole un mayor caracter de alimento funcional si se tienen en cuenta sus ya reportadas bioacciones. En contraste, en el P. sajor-caju si se ve una influencia directa del sustrato sobre las grasas totales.

En los hongos los carbohidratos estan representados por azucares utilizables por el organismo humano como fuente de energia, quitina y hemicelulosa (principalmente hexosanos) (La Guardia et al., 2005). En los hongos estudiados el contenido de carbohidratos es significativamente diferente y sus valores estan desde 42,15% para PO1 hasta 67,66% para PP2, encontrandose dentro del rango de los reportes para este tipo de setas que oscila entre 44,0-74,3 y 46,6-81,8% (Joan-Hwa et al., 2001). Con respecto a la variacion con el sustrato, al observar los valores calculados para las especies denominadas PO2 y PP2 cultivadas sobre cascara de cacao, ademas de presentar los mayores valores, exhiben un incremento apreciable con respecto a los cultivados sobre los sustratos restantes.

En cuanto a la especie, la variacion es mayor para el P. ostreatus que para el pulmonarius, similar a lo presentado por el sajor-caju. Rste comportamiento pone de manifiesto que la cantidad de carbohidratos esta relacionada tanto con el sustrato como con la especie.

Las paredes celulares de los hongos contienen varios componentes indigeribles con importantes propiedades fisiologicas para la salud del tracto alimenticio y el cuerpo, definiendo al hongo como una importante fuente de fibra dietetica (Bauer et al., 2001). Los valores obtenidos estan dentro de lo esperado, ya que para especies de hongos ostra su valor esta reportado dentro del rango de 7,5 a 12% y de 5,97-9,15% para P. eryngii, y 5,00-8,00% para P. tuber-regium cultivados en diferentes sustratos (Yang et al., 2001). Observando detenidamente la tabla se ve que el mayor contenido de fibra lo tienen el PSC1 y PO1, y que de igual manera es una variable que se ve afectada por el sustrato utilizado. En contraste con las anteriores variables, el contenido de fibra no presenta cambios apreciables ni con la variacion en el sustrato ni con las diferentes especies.

Conclusiones

Con respecto al valor nutricional de las tres especies analizadas, en terminos del contenido proteico, el empleo de residuos de la industria cafetera es una excelente alternativa para obtener un alimento de alta calidad nutritiva.

En lineas generales, en cuanto a la composicion del sustrato, el uso de la cascarilla de cacao no trae beneficios notorios a la calidad nutricional de las especies estudiadas. Sin embargo, el empleo de estos sustratos llevaria a la obtencion de un verdadero alimento funcional (nutraceutico) si se piensa en la produccion de esteroles (bioactivos), como se ha comprobado en estudios previamente realizados (Nieto y Chegwin 2008). La variacion de las caracteristicas nutricionales depende tanto del sustrato empleado como de la especie cultivada. La union de estas dos variables se ve reflejada en cuanto al contenido de carbohidratos pero no al porcentaje graso, el cual depende mas de la especie que del sustrato. En contraste con lo anterior, no hay influencia de las dos variables con respecto a la fibra. Como conclusion general, la utilizacion de los cereales enriquecidos con viruta o aserrin incrementa la calidad nutricional de los hongos ademas de dar utilidad a estos residuos agricolas, solucionando en parte el problema ambiental que su mala disposicion produce, pero que con el auge de la fungicultura y los estudios realizados, dentro de los cuales se encuentra el presente, deja abierta la puerta para investigaciones posteriores con respecto a la digestibilidad de los sustratos agotados con el fin de poder darles empleo como concentrados para alimentacion animal.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Division de Investigaciones sede Bogota de la Universidad Nacional de Colombia por el soporte financiero, y a Asofungicol, Amusef y Cenicafe por el cultivo y el suministro de las muestras.

Recibido: Julio 24 de 2008

Aprobado: Junio 17 de 2010

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Ivonne Jeannette Nieto (1), Carolina Chegwin A. (2)

(1) Dr. Sci. Quimica, Universidad Nacional de Colombia, sede Bogota. ijnietor@unal.edu.co.

(2) M. Sci., Universidad Nacional de Colombia, sede Bogota. cchegwina@unal.edu.co
Tabla 1. Bioacciones de triterpenos aislados de macromicetos

Bioaccion                     Compuesto              Referencia

Adaptogenica,           Triterpenoides          Wasser y Wells, 2005
antihipertensiva,
antialergenica,
hipocolesterolemica

Antiinflamatoria        Cetoesteroides          Lindequist et al.,
                                                2005

Inmunomoduladora,       Triterpenos             Yasunori et al., 1998
antiviral               tetraciclicos

Antibacteriana y        Acidos                  Yasunori et al., 1998
antimicrobiana          sesquiterpenicos
                        insaturados y
                        esteroles

Antibiotica,            Esteroles y             Jikai, 2002
provitamina D           sesquiterpenos

Hepatoprotectora        Acidos lanostanicos     Jikai, 2002

Antifungica             Esteres diterpenicos    Jikai, 2002
                        y acidos lanostanicos

Antiviral               Triterpenos             Fan et al., 2006

Antitumoral             Esteroles, lactonas y   Leon et al., 2003
                        acidos esteroidales

Insecticida             Ecdiesteroides          Vocak et al., 1998

Tabla 2. Composicion aproximada de P. ostreatus, P. pulmonarius y
P. sajor-caju cultivados sobre diferentes sustratos

                               Contenido % (base seca) *

Componente                  PO1                         PO2

Cenizas            8,26 [+ or -] 0,012 (a)      6,60 [+ or -] 0,02 b
Humedad           13,57 [+ or -] 0,37 a        10,69 [+ or -] 0,03 b
Fibra             12,06 [+ or -] 0,09 a        10,46 [+ or -] 0,09 b
Nitrogeno          8,36 [+ or -] 0,02 a         3,65 [+ or -] 0,02 b
Proteina          36,65 [+ or -] 0,09 a        15,97 [+ or -] 0,10 b
Grasa              0,92 [+ or -] 0,02 a         1,42 [+ or -] 0,03 b
Carbohidratos     42,15 [+ or -] 0,09 a        65,54 [+ or -] 0,12 b

                               Contenido % (base seca) *

Componente                  PO3                         PP1

Cenizas             5,55 [+ or -] 0,05 c        7,30 [+ or -] 0,10 d
Humedad            17,22 [+ or -] 0,18 c       12,92 [+ or -] 0,56 a
Fibra              11,42 [+ or -] 0,17 c        8,50 [+ or -] 0,03 d
Nitrogeno           4,65 [+ or -] 0,02 c        6,30 [+ or -] 0,04 d
Proteina           20,38 [+ or -] 0,11 c       27,64 [+ or -] 0,16 d
Grasa               0,76 [+ or -] 0,01 c        1,11 [+ or -] 0,08 d
Carbohidratos      61,90 [+ or -] 0,15 c       55,45 [+ or -] 0,17 d

                               Contenido % (base seca) *

Componente                  PP2                        PSC1

Cenizas             6,14 [+ or -] 0,10 e        5,70 [+ or -] 0,02 f
Humedad            11,93 [+ or -] 0,24 d       13,04 [+ or -] 0,03 a
Fibra              10,04 [+ or -] 0,07 e       14,59 [+ or -] 0,07 f
Nitrogeno           3,47 [+ or -] 0,01 e        7,33 [+ or -] 0,02 f
Proteina           15,18 [+ or -] 0,06 e       32,10 [+ or -] 0,11 f
Grasa               0,98 [+ or -] 0,05 a        1,46 [+ or -] 0,01 b
Carbohidratos      67,67 [+ or -] 0,11 e       53,85 [+ or -] 0,10 f

                        Contenido %
                       (base seca) *

Componente                  PSC2

Cenizas             8,92 [+ or -] 0,03 g
Humedad            13,68 [+ or -] 0,30 a
Fibra              11,73 [+ or -] 0,22 g
Nitrogeno           8,02 [+ or -] 0,03 g
Proteina           35,10 [+ or -] 0,14 g
Grasa               1,00 [+ or -] 0,06 a
Carbohidratos      43,24 [+ or -] 0,17 g

* Los resultados son dados despues de comparaciones multiples, los
valores de las medias estan seguidos por una letra de la a la g
basados en diferencias estadisticas. Si dos medias estan acompanadas
por la misma letra, no hay diferencias significativas entre si, caso
contrario ocurre con aquellas que tienen letras diferentes.
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Author:Nieto, Ivonne Jeannette; Chegwin A., Carolina
Publication:Revista Colombiana de Biotecnologia
Date:Jul 1, 2010
Words:4055
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