Cultivo de hongos comestibles con empleo de aserrín hidrolizado

Resumen

El trabajo que se presenta es el resultado del análisis realizado a partir de la necesidad del aprovechamiento de las grandes masas de aserrín, que como desecho industrial existen en aserríos de la provincia, toda vez que una buena parte puede ser destinado a la producción de alimentos, empleado como sustrato a partir de su composición química luego del tratamiento hidrolítico adecuado. A partir de estudios ya realizados en nuestro Dpto. se fundamenta el empleo del mismo para el cultivo de hongos comestibles.

Summary:

The work that shows up is the result of the analysis carried out starting from the necessity of the use of the big masses of sawdust that like industrial waste exists in aserríos of the county, all time that a good part can be dedicated to the production of foods, employee as sustrato starting from its chemical composition after the treatment appropriate hidrolítico. Starting from studies already carried out in our Dpto the employment of the same one is based for the cultivation of eatable mushrooms.

Introducción

Quizás el primer empleo directo que se les dio a los hongos es el de alimento. Mucho se ha discutido sobre el valor nutritivo de ellos, si bien es cierto a la mayoría se les puede considerar con elevada calidad porque contienen una buena proporción de proteínas y vitaminas y escasa cantidad de carbohidratos y lípidos. Poseen una elevada distribución en el planeta y un amplio rango de hábitats, que incluyen ambientes extremos.

El cultivo de hongos es una actividad dedicada a la producción de alimentos en un medio controlado, aunque también son útiles en procesos como la deslignificación de la madera. Muchos hongos son capaces de digerir la lignina (pocos seres vivos pueden hacerlo) y convertir nitrógeno no proteico en proteína De esta forma aunque pueda perder algo de valor energético la calidad como alimento tanto del sustrato como del fruto puede mejorar

Dentro de los más consumidos tenemos: Boletus edulis, Lactarius deliciosus, Russula brevipes y Amanita caesarea. Otros hongos que se consumen notablemente son: Agaricus campestris y A. bisporus, comúnmente conocidos como "champiñones" u "hongos de París"; la importancia de éstos se debe a que son de las pocas especies que pueden cultivarse artificialmente y de manera industrial.

Los hongos se pueden confundir con plantas. Sin embargo, no son plantas y requieren diferentes condiciones para un crecimiento óptimo, ya que su metabolismo se parece más al de los animales al no producir compuestos complejos gracias a la luz. Los hongos obtienen toda su energía y materiales de crecimiento de su medio de desarrollo, a través de procesos de descomposición bioquímicos. De hecho muchos pueden ser cultivados en espacios subterráneos y oscuros como túneles o sótanos, siendo lugares muy adecuados, ya que mantienen una temperatura fresca y una humedad alta y estable. Pero esto no significa que la luz sea un requisito innecesario, ya que algunos hongos usan la luz como señal para fructificar. No obstante, todos los materiales necesarios para el crecimiento deben estar ya presentes en el medio en que este se va a producir. Los hongos se desarrollan bien con altos niveles de humedad, de alrededor de entre el 95 y el 100%, y con una humedad del sustrato de entre 50 y 75%.[1]

La composición del sustrato puede ser muy variada: diversos estiércoles, paja, restos de madera (serrín, astillas, etc.). Después de ser agotado el sustrato puede tener otros usos desde compost o mejorante del suelo, hasta de alimento para rumiantes y lombrices. Además de proporcionar unas condiciones ambientales adecuadas se debe preparar un sustrato adecuado para el hongo a cultivar. Es básico realizar una buena esterilización, para que ningún otro hongo o microbio compita con el hongo a cultivar.

Los hongos se reproducen sobre todo por medio de esporas, las cuales se dispersan en un estado aparentemente inactivo, que se interrumpe sólo cuando se hallan condiciones favorables para su germinación. Cuando estas condiciones se dan, la espora germina, surgiendo de ella una primera hifa, por cuya extensión y ramificación se va constituyendo un micelio. La velocidad de crecimiento de las hifas de un hongo es verdaderamente espectacular: en un hongo tropical llega hasta los 5 mm por minuto. Se puede decir, sin exagerar, que algunos hongos se pueden ver crecer bajo los propios ojos.

Las esporas de los hongos se producen, ya sea asexualmente o como resultado de un proceso de reproducción sexual. Como la misma especie del hongo es capaz de reproducirse tanto asexual como sexualmente, las meiosporas ( esporas producidas a continuación de la meiosis ) tienen una capacidad de resistencia que les permite sobrevivir en las condiciones más adversas, mientras que las esporas producidas asexualmente cumplen sobre todo con el objetivo de propagar el hongo con la máxima rapidez y extensión posible.

La afición a recolectar hongos ha aumentado de modo asombroso en determinados países, no hay más que ir a cualquier bosque un fin de semana otoñal para comprobar la presencia de personas que van acumulando en una bolsita los hongos que encuentran. El motivo de tal afición se reduce a obtener unos alimentos que tienen fama de sabores especiales, sin considerar un conocimiento científico sobre los hongos en general. El riesgo de intoxicación es mínimo pues se pueden identificar fácilmente y a través de la visión los considerados dañinos o venenosos.

En nuestro país no existe cultura alimentaria que despierte el interés por este tipo de planta diminuta y de condiciones atípicas de cultivo, no obstante si es consumido en menor escala por el turismo que encuentra en este sentido muy bajos niveles de oferta.

Como resultado de los análisis económicos que se realizan en función de revertir los esfuerzos en más y mejor alimentación, a partir de la necesaria actualización del modelo económico cubano y considerando el aporte dado al medio ambiente y a la economía con el empleo de desechos de la madera procesados para tal fin (aserrín hidrolizado) es de sumo interés estudiar el cultivo de especies de hongos comestibles con sustrato artificialmente preparado.

Desarrollo

Una parte de la energía que llega a la Tierra procedente del Sol es absorbida por las plantas, a través de la fotosíntesis, y convertida en materia orgánica con un mayor contenido energético que las sustancias minerales. De este modo, cada año se producen 2·1011 toneladas de materia orgánica seca, con un contenido de energía equivalente a 68000 millones de tep (toneladas equivalentes de petróleo), que equivale aproximadamente a cinco veces la demanda energética mundial.[2] A pesar de ello, su enorme dispersión hace que sólo se aproveche una mínima parte de la misma. Entre las formas de biomasa más destacables por su aprovechamiento energético aparecen los combustibles energéticos (caña de azúcar, remolacha, etc.) y los residuos (agrícolas, forestales, ganaderos, urbanos, plantas, etc.)

Se distinguen varios tipos de biomasa. La biomasa residual es aquella que corresponde a los residuos de paja, aserrín, estiércol, residuos de mataderos, basuras urbanas, etc. Los residuos de la madera se pueden aprovechar para producir energía y son considerados además como biomasa seca. Esto tiene mucha importancia respecto del tipo de aprovechamiento, y los procesos de transformación a los que puede ser sometida para obtener la energía pretendida.

Estudios realizados en nuestra provincia permitieron concluir que: el 40% del aserrín se arroja y un 35 % aproximadamente se regala tanto a instituciones como a particulares siempre con un objetivo mayormente energético a partir de la combustión del mismo y en menor escala para ser empleado en limpieza, el resto (20%) es vendido para similares fines y un 5 % se emplea en el propio aserrío.

Madera

La madera es un material ortótropo encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Una vez cortada y secada, la madera se utiliza para muchas aplicaciones.

• Fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel.

• Alimentar el fuego (leña)

• Y muchas más

La composición media es de un 50% de carbono (C), un 42% de oxígeno (O), un 6% de hidrógeno (H) y el 2% restante de nitrógeno (N) y otros elementos.

Los componentes principales son la celulosa, un polisacárido que constituye alrededor de la mitad del material total, la lignina (aproximadamente un 25%), que es un polímero resultante de la unión de varios ácidos y alcoholes fenilpropílicos y que proporciona dureza y protección, y la hemicelulosa (alrededor de un 25%) cuya función es actuar como unión de las fibras. Existen otros componentes minoritarios como resinas, ceras, grasas y otras sustancias.

Celulosa

Es un polisacárido estructural formado por glucosa que forma parte de la pared de las células vegetales. Su fórmula empírica es (C6H10O5)n, con el valor mínimo de n = 200.

Sus funciones son las de servir de aguante a la planta y la de darle una protección vegetal. Es muy resistente a los agentes químicos, insoluble en casi todos los disolventes y además inalterable al aire seco, su temperatura de astillado a presión de un bar, son aproximadamente unos 232,2 °C.

Hemicelulosas

Las hemicelulosas son heteropolisacáridos (polisacárido compuesto por más de un tipo de monómero), formado, en este caso un tanto especial, por un conjunto heterogéneo de polisacáridos, a su vez formados por un solo tipo de monosacáridos unidos por enlaces ß (1-4)(fundamentalmente xilosa, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa y ácido glucurónico) , que forman una cadena lineal ramificada. Entre estos monosacáridos destacan más: la glucosa, la galactosa o la fructosa.

Forma parte de las paredes de las diferentes células de los tejidos del vegetal, recubriendo la superficie de las fibras de celulosa y permitiendo el enlace de pectina. En la madera del pino insigne, las hemicelulosas, que forman parte de la matriz, junto a la lignina, donde reside la celulosa, representan entre un 27 y un 29% de la misma, mientras que en la corteza solo alcanzan un 15%. También es importante considerar que este compuesto varía dependiendo de la edad y variabilidad de las especies cultivadas y mejoradas.

La hemicelulosa se caracteriza por ser una molécula con ramificaciones, como lo es el ácido urónico, capaz de unirse a las otras moléculas mediante enlaces que constituyen la pared rígida que protege a la célula de la presión ejercida sobre esta por el resto de las células que la rodean.

Lignina

La palabra lignina proviene del término latino lignum, que significa madera; así, a las plantas que contienen gran cantidad de lignina se las denomina leñosas. La Lignina se encarga de engrosar el tallo.

La lignina está formada por la extracción irreversible del agua de los azúcares, creando compuestos aromáticos. Los polímeros de lignina son estructuras transconectadas con un peso molecular de 10.000 uma.

Se caracteriza por ser un complejo aromático (no carbohidrato) del que existen muchos polímeros estructurales (ligninas). Resulta conveniente utilizar el término lignina en un sentido colectivo para señalar la fracción lignina de la fibra. Después de los polisacáridos, la lignina es el polímero orgánico más abundante en el mundo vegetal. Es importante destacar que es la única fibra no polisacárido que se conoce.

Este componente de la madera realiza múltiples funciones que son esenciales para la vida de las plantas. Por ejemplo, proporciona rigidez a la pared celular. Realmente, los tejidos lignificados resisten el ataque de los microorganismos, impidiendo la penetración de las enzimas destructivas en la pared celular.

Aserradero

Un aserradero (var. serrería) es una instalación industrial o artesanal dedicada al aserrado de madera.

Los aserraderos son industrias de primera transformación de la madera; proveen de productos semi-acabados que generalmente son destinados a una industria de segunda transformación (carpintería, ebanistería, construcción, etc.) encargada de fabricar objetos o partes de objetos de consumo.

Las primeras sierras mecánicas eran movidas por molinos; por lo que, los aserraderos, estaban situados tradicionalmente en las proximidades de los cursos de agua.

Aserrín (serrín)

El serrín o aserrín es el desperdicio del proceso de serrado de la madera, como el que se produce en un aserradero.

A este material, que en principio es un residuo o desecho de las labores de corte de la madera, se le han buscado destinos diferentes con el paso del tiempo. Dentro del campo de la carpintería se usa para fabricar tableros de madera aglomerada y de tablero de fibra de densidad media (DM). Ya fuera del campo de la carpintería ha sido usado durante mucho tiempo en el campo de la higiene para ser extendido en el suelo y mejorar la adherencia de este y facilitar su limpieza por ejemplo en negocios donde pueda ser habitual el derrame de líquidos en el suelo. Se ha usado también como cama o lecho para animales, bien en bruto o bien tras su procesado, siendo aglutinado y pelletizado. En los últimos años ha aumentado su uso para la fabricación de pellets destinados a la alimentación de calderas de biomasa.

Tipos de organismos

Los seres autótrofos son una parte esencial en la cadena alimenticia, ya que absorben la energía solar o fuentes inorgánicas como el dióxido de carbono y las convierten en moléculas orgánicas que son utilizadas para desarrollar funciones biológicas como su propio crecimiento celular y el de otros seres vivos llamados heterótrofos que los utilizan como alimento. Los seres heterótrofos como los animales, los hongos, y la mayoría de bacterias y protozoos, dependen de los autótrofos ya que aprovechan su energía y la de la materia que contienen para fabricar moléculas orgánicas complejas. Los heterótrofos obtienen la energía rompiendo las moléculas de los seres autótrofos que han comido. Incluso los animales carnívoros dependen de los seres autótrofos porque la energía y su composición orgánica obtenida de sus presas proceden en última instancia de los seres autótrofos que comieron sus presas.

Un organismo heterótrofo es aquel que obtiene su carbono y nitrógeno de la materia orgánica de otros y también en la mayoría de los casos obtiene su energía de esta manera. A este grupo pertenecen todos los integrantes del reino animal, los hongos, gran parte de las bacterias y de las arqueas. En el heterotrofismo las sustancias nutritivas son materias orgánicas ricas en energía (carbohidratos, lípidos, proteínas), pues los seres heterótrofos son incapaces de tomar energía libre para transformar materia inorgánica en orgánica. Estos organismos viven, por tanto, a expensas de la materia orgánica (viva, muerta o en descomposición) sintetizada por los autótrofos, o a expensas de otros seres heterótrofos.

La nutrición heterótrofa se realiza cuando la célula va consumiendo materia orgánica ya formada. En este tipo de nutrición no hay, pues, transformación de materia inorgánica en materia orgánica. Sin embargo, la nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en materia celular propia. Este es el caso de los hongos.

Acondicionador de suelo

Un acondicionador de suelos es un material añadido al suelo para mejorar el crecimiento y la salud vegetal. Un acondicionador o una combinación de acondicionadores corrige las deficiencias del suelo en cuanto a la estructura y nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas.

Tipos de acondicionadores

El tipo de acondicionador a agregar depende de la composición del suelo, del clima, y el tipo de cultivo. Algunos suelos carecen de nutrientes necesarios para el crecimiento vegetal, otros retienen demasiado o demasiado poco el agua. Los acondicionadores pueden ser incorporados al suelo o aplicados a la superficie, para corregir estas deficiencias.

Los fertilizantes orgánicos tienen las siguientes ventajas:

• Permiten aprovechar residuos orgánicos.

• Recuperan la materia orgánica del suelo y permiten la fijación de carbono en el suelo, así como la mejoran la capacidad de absorber agua.

• Suelen necesitar menos energía. No la necesitan para su fabricación y suelen utilizarse cerca de su lugar de origen.

Pero también tienen algunas desventajas:

• Pueden ser fuentes de patógenos si no están adecuadamente tratados.

• También pueden provocar eutrofización. Por ejemplo, granjas con gran concentración de animales o por las aguas residuales humanas. Pero es más difícil que con fertilizantes inorgánicos.

• Pueden ser más caros, aunque puede salir gratis si es un residuo propio de la granja o es un problema para otra explotación. Es fácil que una explotación agrícola necesite fertilizante y otra de animales tenga problemas para desprenderse de los desechos que produce.

Actualmente el consumo de fertilizantes orgánicos está aumentando debido a la demanda de alimentos orgánicos y la concientización en el cuidado del medio ambiente.

Características del aserrín hidrolizado.

El producto que se obtiene como resultado de la pre hidrólisis del aserrín es en sí, lignocelulosa enriquecida en azúcares (mono y oligosacáridos) cuya masa se muestra suave y desgranada sin notables diferencias con la masa original. Su color es pardo y agradable al olfato.

Características químicas de la madera. (Anexo I)

Para las especies de Pinus caribaea y Eucalyptus saligna (% en masa seca) la composición química en:

. Polisacáridos fácilmente hidrolizables (P.F.H.)

. Polisacáridos difícilmente hidrolizables (P.D.H.)

. Cenizas

Tabla 1.-. Composición química de la madera de P. caribaea y E. saligna con fines hidrolíticos (% masa seca).

Tomado de Tesis Doctoral Lic Esther Alvarez Godoy (2009)

Se observa un contenido de polisacáridos fácilmente hidrolizables de 18,40 % para Pinus caribaea y de 20,5 % para Eucalyptus saligna. Estos polisacáridos representan fundamentalmente las hemicelulosas del tejido vegetal. Incluye, además, al almidón y las pectinas.

Los polisacáridos difícilmente hidrolizables representan a la celulosa y alcanzan, para la madera de Pinus caribaea, un valor de 49,9 % y un valor de 37,9 % para Eucalyptus saligna.

Las cenizas se encuentran en un 0,40 %, para Pinus caribaea en un 0,16 % para Eucalyptus saligna, según estudios realizados por la Dra. Esther Alvarez Godoy (1999), coincidentes con resultados investigativos obtenidos en especies de coníferas, (Ernst, 1982; Utkin, 1984). Emilianova (1969), reporta como promedio para madera de pino 17,84 % de PFH y 47,65 % de PDH. Villar y colaboradores (1991) estudiaron el comportamiento de la madera de Pinus cubensis de la región de Moa, y encontraron la siguiente composición en polisacáridos: 15,3 % de PFH y 36,5 % de PDH. Las maderas de coníferas presentan un menor contenido de PFH que las latifolias y mayor de PDH.

En cuanto a los valores alcanzados para E. saligna, estos resultados coinciden con los reportados por Ladinskaya y Naumenko (1987) para madera de álamo: entre 16,3 – 17,4 % de PFH y entre 39,6 – 43,0 % de PDH.

Por el porcentaje de polisacáridos fácilmente hidrolizables elevado, de 18,40 % y 20,5 % para P.caribaa y E. saligna, respectivamente (Este porcentaje en las maderas alcanza valores entre 15 y 30 %), se cataloga a estas maderas como materia prima valiosa para el tratamiento prehidrolítico.

Para diferentes especies de Pino estudiadas por otros investigadores el reporte de similar composición es alentador, pues no marca mucha diferencia. Estudios realizados en Pinos de la región de Viñales, igualmente reportan valores similares, aunque se plantea que, dado el tratamiento como desecho industrial (restos de corteza, exposición prolongada a la interperie, contaminación variada) puede no coincidir exactamente con los resultados de los practicados al aserrín obtenido directamente para su estudio.

Tabla 2.- Composición química del aserrín de P. caribaea (% masa seca)

Tomado de Tesis Doctoral Lic Esther Alvarez Godoy (2009)

Conclusiones

Los estudios realizados por Alvarez Godoy, constituyen un aspecto relevante en el tratamiento hidrolítico del aserrín de las especies de pino estudiadas y una gran esperanza en la utilización del mismo para la elaboración y empleo de sustrato destinado a cultivos como el de hongos comestibles.

En el heterotrofismo las sustancias nutritivas son materias orgánicas ricas en energía (carbohidratos, lípidos, proteínas), pues los seres heterótrofos son incapaces de tomar energía libre para transformar materia inorgánica en orgánica.De tal manera que los macro y micronutrientes requeridos por estos organismos, son fácilmente obtenidos del aserrín hidrolizado, si tenemos en cuenta que, para el caso específico estudiado de la especie P. caribaea se encuentran en un rango elevado en la composición, lo que favorece el entorno nutricional.

Además se logra una utilización de este residuo maderero, en destinos para los que estamos llamados dada la necesidad del incremento de la producción de alimentos para la población y de fuentes generadoras de divisas.

Las grandes masas de aserrín existentes no aprovechables, desprovistas de protección y áreas especiales para su acumulación las convierten en fuentes de daño medioambiental, incendios e impiden que las mismas sean empleadas en todas sus potencialidades, lo anterior unido al ineficiente manejo que se realiza con estos residuos (quemas a cielo abierto y arrojo en vertederos inapropiados) provocan serios problemas de contaminación ambiental que se traducen en problemas a la salud y daño al medio ambiente. Lo ideal es que todos los desechos sean reaprovechados y reincorporados de alguna forma al medio, en nuestro caso como sustrato.

Bibliografía

1.- Le Calvez T, Burgaud G, Mahé S, Barbier G, Vandenkoornhuyse P. (2009). «Fungal diversity in deep sea hydrothermal ecosystems». Applied and Environmental Microbiology 75 (20):  pp. 6415–21

2. – Hanson JR. (2008), the Chemistry of Fungi, Royal Society of Chemistry,

3.- Vignote Peña, Santiago (2006). Tecnología de la madera. Mundi prensa libros. pp. 678.

4.- Corona M, Carballo L, (2007) Componentes Químicos de la Madera.UPR "Hnos Saiz" P. del Río. Ed Félix Varela.

5.- Alvarez E. (2009) Tésis de Doctorado. UPR "Hnos. Saiz". P. del Río

Autor:

Juan Carlos Díaz Gispert

Avilio A. Martínez Seara

María T. Martínez Echevarría

Bárbara Blanco Correa

Enviado por:

Leilar

UNIVERSIDAD DE PINAR DEL RIO

HERMANOS "SAIZ MONTES DE OCA"

Facultad de Agronomía y

Dpto. de Química

Facultad de Agronomía y Forestal

15 de abril de 2013