Análisis del control de calidad en el proceso de obtención de biopreparados
Enviado por Siby Mohamed
La producción de bioplaguicidas en los últimos años se ha incrementado de forma considerable, valorándose todas las vías posibles de obtención. En la Empresa Provincial Fitosanitaria Provincial de Matanzas (Sanidad Vegetal) se obtienen diferentes tipos de microorganismos, siendo los de mayores cantidades el Bacillus Thuringiensis (Bt) y el Trichoderma (TS3).
En este trabajo se realiza un análisis del control de calidad del proceso de obtención de estos microorganismos, donde se estudian las variables operacionales temperatura y velocidad de agitación y los parámetros de calidad del producto concentración y viabilidad, a través de herramientas estadísticas. Se obtuvo que la velocidad de agitación en los fermentadores no cumple con las especificaciones requeridas. Además, se detecta que existen diferencias significativas en la concentración con respecto a los dos microorganismos.
Quality Control Analysis of the bioprepared obtaining process in the Phytosanitary Company of Matanzas. Cuba
Summary:
Bioplaguicids production has considerably increased over the past years suggesting a consideration about all the possible ways for obtaining it. At the provincial phytosanitary company of Matanzas (Sanidad Vegetal) it is possible to obtain different types of microorganisms among which the Bacillus, the Thuringiensis (Bt) and the trichoderm (TS3) are in larger quantities.
An analysis is carried out in the present work on the control of these microorganisms obtaining process, wherein a study is made about the operational variables temperature and agitation rate as well as the parameters of product quality, concentration and viability, through statistical tools. It resulted from the analysis that the agitation rate in the fermentation agents does not fulfill the required specifications. Besides, some significant differences have been noticed in the concentration in relation with the microorganisms.
Uno de los problemas fitosanitarios en el mundo y en Cuba, es la alta incidencia de plagas, los bioplaguicidas son agentes biológicos, sustancias activas o mezcla de sustancias de origen químico o biológico utilizadas para disminuir, prevenir, combatir, controlar, regular, o repeler la acción de organismos que son plaga en cultivos de importancia agrícola. La salud de las plantas empieza con medidas preventivas.También se conoce que el secreto de tener cultivos saludables con pocos problemas de plagas depende de la presencia de condiciones ambientales favorables. La creación de condiciones a las cuales se puedan desarrollar plantas fuertes y sanas es el primer paso de manejo integrado de plagas.En la empresa Fitosanitaria Provincial de Matanzas (Sanidad Vegetal) se aprovecha los hongos y bacterias en en la obtención de bioplaguicidas, cuyo proceso ocurre en los fermentadores.
En esta investigación se muestran las variables analizadas estadísticamente, las técnicas analíticas aplicadas para su determinación y las herramientas estadísticas usadas.
Variables analizadas.
Se estudian las variables operacionales temperatura (ºC) y velocidad de agitación (rpm/min) en los dos fermentadores de la planta, los cuales se diferencian según el tipo de microorganismo a obtener.
Fermentador 1: Bacillus Thuringiensis (Bt)
Fermentador 3: Trichoderma (TS3)
Los rangos óptimos de la temperatura y la velocidad de agitación en los fermentadores varían según el tipo de microorganismo a producir, en la Tabla 3.1 se muestra esta relación:
Tabla 3.1. Microorganismo – fermentador – temperatura – velocidad de agitación.
Microorganismo | Fermentadores donde se producen | Temperatura (ºC) | Velocidad de Agitación (rpm) |
Bt | 1 | 25 – 32 | 90 – 95 |
TS3 | 3 | 24 – 32 | 90 – 92 |
No se analiza la presión en los fermentadores porque se mantiene constante (0.05 &µPa) durante todo el proceso, para cualquier microorganismo.
En los productos finales.
En el proceso se producen tres tipos de micoorganismos: Bacillus Thuringiensis, Trichoderma y Beauveria Bassiana (Bb), este último solo se ha producido 4 veces, por lo que no se analiza en este trabajo.
Las variables de estos productos finales que permiten definir si cumplen con las especificaciones de calidad son las siguientes: viabilidad (%), concentración (conidios/ml), pureza (%) y virulencia (%), estas dos últimas no se analizan en este trabajo pues en el período de estudio no se encuentran resultados que arrojen contaminación en las muestras, es decir, la pureza en todos los casos es de 100 % y para la virulencia se necesita de un insecto patógeno que no se cuenta con él, por lo que este análisis no se realiza.
La concentración debe ser igual o superior a 108 conidios/ml y la viabilidad igual o mayor que 90 %, estas especificaciones son para cualquier tipo de microorganismo.
Herramientas estadísticas.
Para aplicar las herramientas estadísticas se utiliza el paquete estadístico STATGRAPHICS. Las técnicas estadísticas usadas en este trabajo para el análisis de los parámetros de calidad de la concentración y la viabilidad son las siguientes:
– Caracterización estadística.
– Gráficos o cartas de control:
Los resultados obtenidos al realizar las diferentes pruebas estadísticas que permiten definir si las variables operacionales (temperatura y velocidad de agitación) y los parámetros de calidad del producto final (concentración y viabilidad) cumplen con las especificaciones requeridas.
Las pruebas realizas son: caracterización estadística, histogramas de distribución de frecuencias, pruebas de hipótesis, análisis de varianza y cartas de control.
Análisis estadístico para las variables operacionales.
Para realizar un análisis de las variables operacionales (temperatura y velocidad de agitación) se separan los datos por fermentadores. La relación fermentador-microorganismo es la siguiente.
Microorganismo Bt: Datos de los fermentadores 1
Microorganismo TS3: Datos de los fermentadores 3
Caracterización estadística de la temperatura y la velocidad de agitación.
En la Tabla 3.1 se muestra la caracterización estadística de estas variables operacionales para los fermentadores.
Los valores medios de la temperatura en los fermentadores se encuentran entre 26.22 y 30.03 ºC, los cuales están comprendidos en los rangos de las especificaciones de operación. Los coeficientes de variación son menores que 12 % en todos los casos, indicando que los valores están agrupados alrededor de la media, es decir, esta es representativa, los que tienen más dispersión son los fermentadores 4 (10.67 %) y 5 (9.24 %), en el caso del 4 hay momentos en que falta el fluido eléctrico y la temperatura disminuye, alcanzando valores hasta 16 ºC.
Tabla 3.1 Resumen de la caracterización estadística de las variables operacionales.
Los coeficientes de kurtosis y skewness permiten definir si una muestra tiene un comportamiento normal, si estos se encuentran entre -2 y +2 se plantea que la muestra presenta una curva gaussiana. La temperatura en ninguno de los fermentadores tiene estos coeficientes dentro del rango, por lo que se puede decir por el momento que la muestra no tiene un comportamiento normal.
Al analizar la velocidad de agitación en los fermentadores se observa que las medias no superan el valor mínimo requerido (90 rpm), se debe señalar que los coeficientes de variación son menores que 12 %, es decir, los valores medios representan a los datos.. Solo la velocidad en el fermentador 3 presenta coeficientes de kurtosis y skewness dentro del rango que define una distribución normal.
Análisis del cumplimiento de las especificaciones de calidad en las variables operacionales.
Para determinar si las variables temperatura y velocidad de agitación en los fermentadores cumplen con las especificaciones de operación se realizan pruebas de hipótesis. Se debe señalar que se realizaron dos pruebas para cada una, debido a que la norma es un rango.
El tipo de prueba de hipótesis aplicada es la de t-student, donde se pueden tener en cuenta dos criterios de selección de la hipótesis verdadera, los cuales son:
1. Según el estadígrafo t-student:
El ttabulado es la referencia para decidir que hipótesis se cumple. Si el tcalculado se encuentra en la región a la izquierda del ttabulado se acepta la hipótesis donde &µ < &µ0 ó &µ = &µ0, en dependencia de la norma y viceversa.
El tcalculado depende de las características de la muestra (media, desviación estándar y tamaño de la muestra).
El ttabulado depende se los grados de libertad (tamaño de la muestra – 1) y del nivel de confianza (1-a). (Eillon, 1969)
2. Según el valor de probabilidad (p-value):
Si el valor de probabilidad es mayor que a se acepta la H0 y se rechaza H1 y viceversa. El valor de a es 100 -nivel de confianza. Todas las pruebas en este trabajo se realizan para un 95 % de confianza (a=0.05).
En la Tabla 3.2 se muestran los resultados de las pruebas de hipótesis para la temperatura en los fermentadores.
Como se puede observar la temperatura cumple con las especificaciones de operación requeridas, es decir, en el proceso se logra que en los fermentadores se alcance el rango de temperatura óptimo para el crecimiento de Bt y ST3. Esto se comprueba pues en todas las pruebas de hipótesis se aceptan las hipótesis nulas que son las que incluyen la norma para un 95 % de confianza, pues los valores de p-value son mayores que 0.05. Además, el calculado, siempre se encuentra en la zona de aceptación de la norma.
Tabla 3.2 Resultados de las pruebas de hipótesis para la temperatura.
En la Tabla 3.3 se muestran los resultados de las pruebas de hipótesis para la velocidad de agitación en los fermentadores.
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