Hongos nativos que dan valor agregado a los residuos agroindustriales

Por Clara Inés Sánchez Suárez, PhD. Profesora Asociada Escuela de Microbiología

Los residuos agroindustriales son la principal fuente de lignina, celulosa y hemicelulosa y son el material de mayor estudio en la obtención de biocombustibles de segunda generación. La celulosa es el principal constituyente de la pared celular de las plantas (40%), es un polímero formado exclusivamente por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces B-1,4 glucósidicos y es la materia prima para la industria del papel y la producción de bioetanol.

La lignina, constituyente de la pared celular y que le aporta la rigidez y protección a las plantas, es el principal obstáculo para la liberación de la celulosa y para un aprovechamiento integral de los residuos agroindustriales es necesario su previa remoción. Su remoción industrialmente se realiza por medios físicos y químicos, que son de alto costo y poco amigables con el medio ambiente, razón por la cual se ha incentivado la búsqueda de herramientas biotecnológicas que permitan el uso de la biomasa lignocelulósica, sin impactos negativos para el ambiente.

La obtención de celulosa y azúcares fermentables (para su posterior transformación en bioetanol) se realiza por medio de hidrólisis ácida, básica o enzimática del material lignocelulósico, siendo el uso de enzimas la alternativa menos contaminante. Las enzimas son obtenidas de los hongos pertenecientes a las divisiones Ascomycota y Basidiomycota. El material lignocelulósico es degradado por los hongos macromicetes de la división Basidiomycota, también llamados de

Hongo Dictyopanus pusillus, el cual se ha comportado en este estudio como importante herramienta biotecnológica para el tratamiento de efluentes industriales y biomasa lignocelulósica.

la podredumbre blanca, por la secreción de complejos enzimáticos constituidos tanto de enzimas celulolíticas como de enzimas lignolíticas, los hongos de la división ascomycota solo producen enzimas celulolíticas. El uso de enzimas lignolíticas es cada vez más estudiado debido a que permite una mejor remoción de lignina, sin generar grandes contenidos de residuos contaminantes, comparada con la deslignificación tradicional ácido y base.

La palma africana provee casi un tercio de la

producción global de aceites y grasas vegetales. Colombia es el cuarto productor de aceite de palma en el mundo y el primero en América Latina. En el año 2018 se produjeron 8’027.867 toneladas de racimos de fruta fresca, 1’627.552 toneladas de aceite de palma y 325.835 toneladas de palmiste (Sispa, 2018), pero también se generaron aproximadamente 6’000.000 de toneladas de residuos que representan un problema para el ambiente. Como una alternativa de solución se propuso el proyecto “Aprovechamiento de los residuos generados del beneficio de la palma aceitera“, que contó con la participación de investigadores de los Grupos de Investigación Centro de Estudios e Investigaciones Ambientales-CEIAM, Laboratorio

de Espectroscopia Atómica y Molecular y el Grupo de Investigación en Bioquímica y Microbiología. El proyecto fue financiado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad Industrial de Santander (código 5199-8712) y aprobado en el Comité de ética en investigación científica de la UIS (CEINCI-UIS). La investigación se desarrolló en el Laboratorio 404 del Edificio de Investigaciones de Guatiguará.

Con el proyecto se buscó aprovechar los residuos lignocelulósicos generados del beneficio de la palma aceitera utilizando microorganismos lignocelulolíticos y sus enzimas para la producción de compuestos de uso biotecnológico. La primera fase fue el aislamiento de hongos nativos para obtención de extractos enzimáticos celulolíticos y lignolíticos y su uso sobre residuos de palma para la obtención de productos de interés biotecnológico. La segunda, el acompañamiento en la mejora de las condiciones de producción y certificación de un biofertilizante de la industria.

Para la primera fase se colectó material vegetal, suelo y hojarasca para el aislamiento de ascomicetos microscópicos degradadores de celulosa y macromicetos lignocelulolíticos de la división basidiomycota. La colecta se realizó entre los municipios de Zapatoca y San Vicente de Chucurí, con el permiso de investigación de diversidad biológica Corporación Autónoma de Santander. Se obtuvieron tres ex

El extracto enzimático obtenido de D. pusillus fue usado para la degradación de sustancias recalcitrantes como el colorante cristal violeta, fenol, y otros compuestos fenólicos en matrices acuosas con capacidad de degradación de más de un 80%, adicionalmente fue utilizado para el pretratamiento de Laboratorio de Micología

Ubicado en el Edificio de Investigaciones de la Sede Guatiguará, en el año 2013, el laboratorio de Micología ha desarrollado proyectos de investigación enfocados al uso de hongos y enzimas fúngicas como herramientas biotecnológicas para el pretratamiento de biomasa lignocelulósica y biodegradación de sustancias recalcitrantes en matrices acuosas, principalmente. Esto ha permitido la formación de 11 profesionales en microbiología, 4 proyectos de maestría en Ciencias Básicas Biomédicas y Microbiología, y una tesis de doctorado en la modalidad de doble titulación en conjunto con el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá y L’Institut national de la recherche scientifique - Armand-Frappier Santé Biotechnologie Research Centre, adjunto a la Universidad de Quebec, Canadá, universidades con las que aún sigue trabajando en conjunto para el desarrollo de los proyectos en curso y la realización de capacitaciones y pasantías en las áreas de Bioquímica, Biología, Genómica y Proteómica. Integrantes

Los profesores Clara Inés Sánchez de la Escuela de Microbiología y Daniel Ricardo Molina Velasco, de la Escuela de Química; el biólogo y bioetecnólogo PhD Andrés Mauricio Rueda Rueda; Inés Hernández Celi, MSc. en Ciencias Básicas Biomédicas, y los candidatos a MSc en Microbiología Yarileny Castellanos Villamizar, Jesús David Rueda Villabona y Olga Lucia Saavedra Sanabria.

biomasa lignocelulósica de raquis de palma y cascara de cacao para la producción de bioetanol. Basados en nuestros resultados es posible postular al aislamiento Dictyopanus pusillus como una importante herramienta biotecnológica para el tratamiento de efluentes industriales y/o biomasa lignocelulósica.

En el proyecto se contó con la participación de la empresa Industrias Acuña LTDA-INAL con ella se trabajó en el mejoramiento de un biofertilizante y se realizó el acompañamiento para lograr su certificación bajo estándares nacionales e internacionales. Se evaluó la calidad microbiológica del producto mediante la búsqueda de microorganismos patógenos para plantas y animales, se evaluaron las características físico-químicas y se realizaron mejoras al proceso. Así mismo se realizó acompañamiento para la producción de un fertilizante foliar de uso alternativo para la empresa. tractos enzimáticos nativos con actividad lignolítica a partir de residuos agroindustriales generados durante el beneficio de la palma aceitera; uno de los hongos fue identificado como Dictyopanus pusillus, siendo la primera vez que esté género y sus extractos enzimáticos se han reportado para procesos biotecnológicos de deslignificación, hidrólisis de celulosa y degradación de compuestos recalcitrantes. Adicionalmente, se estableció que algunos de los hongos basidiomicetos aislados tienen actividad celulolítica debido a la presencia de enzimas capaces de hidrolizar la celulosa y formar azúcares reductores. Se demostró la hidrólisis de celulosa por parte de los aislamientos de los hongos identificados como Trichoderma spp. Aspergillus spp., Eupenicillium spp., y de las cepas de Beauveria spp. (LMA19), y Fusarium Laboratorio de Micología, ubicado en el Parque Tecnológico Guatiguará, en donde se han realizado varios proyectos de investigación sobre hongos para el tratamiento de biomasa. spp.(LMA7). Se estandarizaron las condiciones para la obtención de los extractos enzimáticos y se comprobó la producción de jarabes fermentables y compuestos fenólicos de interés industrial.