0864-03000864-0300S0864-03002003000400002Cuba0012200300122003224226231Centro de Estudios de Biotecnología Industrial
Influencia de la luz en la calidad proteica de Pleurotus ostreatus var. florida
Dra. Rosa Catalina Bermúdez Savón, Lic. Humberto Joaquín Morris Quevedo, Dr. Carlos Donoso Fernández, Lic. Clara Esther Martínez Manrique y Dr. Edgar Iván Ramos Sevilla
Resumen
Se evaluó el efecto del tiempo de exposición a la luz durante el período de fructificación de Pleurotus ostreatus var. florida en la concentración de proteínas totales y su calidad, expresada en función de la composición aminoacídica. El cultivo se desarrolló mediante fermentación en estado sólido sobre residuales cacaoteros en Ecuador, y las fructificaciones recibieron períodos de luz de 4, 8 y 12 h. No se apreciaron variaciones en la concentración de proteínas totales, que mostraron valores de 28,37, 28,68 y 28,89 %, en los cultivos expuestos a 4, 8 y 12 h de luz, respectivamente. La luz no influyó en la composición aminoacídica de P. ostreatus y el índice modificado de aminoácidos esenciales fue como promedio 57,88. La metionina constituyó el primer limitante, al representar 47,8 % del requerimiento, respecto al huevo entero. Estos resultados permitieron abordar con mayor profundidad el potencial nutricional de P. ostreatus cultivado sobre subproductos agrícolas.
El reciente ascenso experimentado en el campo de la medicina natural y tradicional como una alternativa para el tratamiento de varios trastornos fisiológicos y el reconocimiento de numerosos modificadores biológicos en las setas comestibles, ha conducido a la definición del término “setas nutricéuticas”.1
El conocimiento de los hongos se ha incrementado de tal forma, que actualmente es motivo de investigación por numerosos especialistas. Han surgido nuevos conocimientos que incluyen aspectos taxonómicos, ecológicos, nutricionales y más reciente, los temas farmacológicos y bioquímicos. Uno de los aspectos más explotados es su utilización como alimento humano, por su fácil y masiva propagación en sustratos naturales y sus características organolépticas. Algunas especies se destacan por su valor nutricional, en particular por su calidad proteica, y para su cultivo se han implementado tecnologías semicomerciales o comerciales.2 ]]>
Los hongos del género Pleurotus son potentes agentes biológicos que convierten los subproductos orgánicos no comestibles en alimentos humanos de buena palatabilidad. Además, hacen posible la producción de alimentos independientemente del proceso de fotosíntesis. Su eficiencia de conversión de proteína por unidad de área y por unidad de tiempo, es muy superior a las fuentes de proteína animal.3
En Ecuador no se ha valorado la potencialidad ecológica y económica de muchos subproductos agrícolas, que en la mayoría de los casos son quemados o arrojados a los basureros, quebradas y ríos, sin ningún tratamiento previo, y contribuyen de esta manera a la degradación del ecosistema.4 Entre las ventajas que ofrece el cultivo de Pleurotus se destacan: la posibilidad de cultivarse en climas tropicales, la simplicidad en la tecnología de producción y la posibilidad de utilizar una amplia gama de sustratos, entre estos una gran variedad de subproductos agrícolas e industriales como la paja de arroz, el bagazo de caña, la pulpa de café, los residuales del cacao y el pasto seco, entre otros.5
La síntesis de muchos compuestos celulares difiere ampliamente cuando los hongos son cultivados en ausencia o presencia de luz natural.6 En un trabajo previo, se refirió el efecto de la luz en la concentración de micosteroles de Pleurotus ostreatus var. florida.7 En la presente investigación, se evalúa la influencia de la luz sobre el contenido de proteínas totales y su calidad, expresada en función de la composición aminoacídica, en la biomasa de P. ostreatus cultivado mediante fermentación en estado sólido (FES), en un sustrato basado en subproductos del cacao.
Métodos
La investigación se realizó en el Departamento de Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, ubicada en la ciudad de Riobamba, a 2 756 m sobre el nivel del mar con una temperatura ambiente promedio de 15 °C y una humedad relativa de 30-40 %.
Cepa utilizada: se empleó la cepa de Pleurotus ostreatus var. florida CP-184, cedida gentilmente por la colección del Centro de Estudios de Biotecnología Industrial (Universidad de Oriente, Cuba). ]]>
Preparación del inóculo: se utilizaron frascos de vidrio transparentes en los que se depositó aproximadamente 400 g de semillas de trigo lavadas, hidratadas y sumergidas en una solución de Benomyl 0,02 %, para luego someterlas a esterilización a 121 °C y 15 lb/pulgadas2 de presión durante 1 h. La proporción de inóculo adicionado al sustrato equivale a 10 % en relación con el peso húmedo.
Fermentación en estado sólido: los residuales del cacao fueron sometidos a un proceso de secado solar por exposición directa durante 7 d. El material vegetal fue triturado y tamizado hasta alcanzar un tamaño aproximado de 2 x 2 cm; luego fue lavado, hidratado, pasteurizado y sumergido en una solución de Benomyl 0,02 %. El sustrato nuevamente fue secado al sol hasta alcanzar una humedad de 65-70 %.
Se mezclaron 2 kg de sustrato húmedo con 200 g de inóculo. Con esta mezcla se llenaron las bolsas plásticas (15 x 10 pulgadas) que se almacenaron en un armario en completa oscuridad a una temperatura de 25-28 °C durante 10-20 d. Las bolsas se perforaron al tercer día de haber inoculado el sustrato. Luego de la colonización las bolsas fueron colocadas bajo luz indirecta en la planta donde se cultivaron los hongos. Se diseñaron 3 grupos experimentales, conformados por 6 bolsas plásticas, que contenían 2 kg de sustrato húmedo. Cada grupo fue expuesto diariamente a la luz en su fase de fructificación durante períodos de 4, 8 y 12 h, con intensidades de 400 a 600 lux. En el cultivo del P. ostreatus se controlaron las variables siguientes: pH inicial del substrato, 6,5; temperatura, 28 °C; humedad, 80%; aereación y remoción del CO2, 3 veces al día. Cuando los hongos alcanzaron la madurez fueron cosechados y pesados. Se realizó un total de 3 cosechas por cada bolsa a intervalos de 10 d.
Determinación del contenido de proteína bruta: se estimó en hongos cultivados en sustrato de cacao por un período de 50 d, a partir de los valores de nitrógeno total determinados por el método Kjeldhal, empleando 6,25 como factor de conversión.8
Determinación de la composición aminoacídica: las muestras (25 mg) fueron hidrolizadas con 5 mL de HCl 6 N en tubos con tapa de rosca recubierta con teflón a 110 ºC durante 22 h. Las determinaciones se llevaron a cabo en un analizador automático de aminoácidos, mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) en el INIAP (Ecuador). ]]>
Índice modificado de aminoácidos esenciales: el índice modificado de aminoácidos esenciales (MEAA) se calculó mediante el procedimiento propuesto por Oser,9 según las modificaciones realizadas por Mitchell.10 Debido a la destrucción del triptófano durante la hidrólisis ácida, las concentraciones de este aminoácido no fueron consideradas para el cálculo del MEAA.
Cómputo proteico de la FAO/OMS:11 se expresó la cantidad de cada aminoácido esencial en la proteína fúngica como su contribución porcentual respecto al total de aminoácidos esenciales. Se calcularon, a continuación, las relaciones entre los porcentajes de cada aminoácido esencial en la proteína evaluada y la proteína del huevo entero, refiriendo la menor de estas como el cómputo proteico.
Resultados
En la tabla 1 se muestran los resultados relacionados con el contenido de proteína bruta en la biomasa de P. ostreatus, cultivado en sustrato de cacao, comparados con procedimientos similares realizados sobre pulpa de café y con datos de Agaricus bisporus. No se apreciaron mayores variaciones en el contenido de proteína bruta de la biomasa fúngica en los cultivos de P. ostreatus expuestos a los diferentes regímenes de iluminación.
Tabla 1. Proteína bruta en la biomasa de Pleurotus ostreatus cultivado en sustrato de cacao en comparación con cultivos en pulpa de café y A. bisporus
]]>
Basidiomicetos
Contenido de proteína bruta
(g %, base seca)
P. ostreatus (4 h de exposición a la luz)
28,37
P. ostreatus (8 h de exposición a la luz)
28,68
P. ostreatus (12 h de exposición a la luz)
28,89
P. ostreatus (cultivado en pulpa de café)
]]>
28,90
Agaricus bisporus
26,30
La tabla 2 registra la composición aminoacídica por HPLC de la biomasa de los 3 grupos experimentales de P. ostreatus, en comparación con la proteína de referencia de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentación (FAO)12 y otras proteínas de hongos comestibles y alimentos convencionales.13 Se identificaron 16 aminoácidos de los 20 presentes en las proteínas. Los aminoácidos glutamina, asparagina, cisteína y triptófano no se identificaron debido a las transformaciones que sufren al emplear en la metodología una hidrólisis ácida. La luz no influyó en la composición aminoacídica de P. ostreatus y el índice modificado de aminoácidos esenciales fue como promedio 57,88.
Tabla 2.Composición aminoacídica (g/16 g N) de la proteína de Pleurotus ostreatus en comparación con el patrón FAO y proteínas de hongos comestibles y alimentos convencionales ]]>
Aminoácidos
P. ostreatus
(4 h)
P. ostreatus
(8 h)
P. ostreatus
(12 h)
Patrón FAO
]]>
A. bisporus
Trigo
Ile
2,75
3,03
2,69
4,00
4,29
3,80
Leu
]]>
4,54
4,95
4,70
7,00
7,18
6,40
Lys
3,52
3,55
4,01
]]>
6,50
trazas
2,70
Met
0,84
0,97
1,10
3,50 (Met+Cys)
trazas
1,60
]]>
Phe
9,23
10,32
10,30
6,00 (Phe+Tyr)
4,41
4,60
Thr
3,17
3,45
]]>
3,28
4,00
4,90
2,90
Val
3,59
3,73
3,46
5,00
5,28
]]>
4,30
Tyr
2,07
2,26
2,21
2,20
3,20
Ala
6,27
]]>
6,48
5,84
9,58
3,40
Arg
4,30
4,28
5,26
]]>
5,47
4,30
Asp
6,83
7,84
7,09
10,68
5,00
Glu
]]>
10,68
11,57
15,12
17,18
27,70
Gly
3,66
3,90
3,84
]]>
5,09
3,80
His
2,39
2,05
2,90
2,20
2,10
]]>
Pro
2,75
3,17
2,66
6,08
10,10
Ser
3,27
3,62
]]>
3,56
5,21
4,80
MEAA
56,0
58,08
59,55
]]>
59,84
La determinación del cómputo proteico de la FAO/OMS (tabla 3) demostró que la metionina constituye el primer limitante de esta fuente proteica, al aparecer como una fracción que representa 47,8 % del requerimiento para un patrón balanceado, tomando como referencia el huevo entero.
Tabla 3. Determinación del cómputo proteico de la FAO/OMS para la proteína de Pleurotus ostreatus (los aminoácidos se expresan como porcentaje del total de aminoácidos esenciales)
Aminoácido
]]>
P. ostreatus
(4 h, G-4)
P. ostreatus
(8 h, G-8)
P. ostreatus
(12 h, G-12)
Huevo entero
Relación G-4/huevo ]]>
entero (%)
Relación G-8/huevo entero (%)
Relación G-12/huevo entero (%)
His
7,44
5,97
]]>
8,37
4,90
-
-
-
Lys
10,96
10,35
11,57
14,70
]]>
74,5
70,4
78,7
Met
2,6
2,83
3,17
6,00
43,3
47,2
]]>
52,8
Phe
28,75
30,08
29,73
10,40
-
-
-
Tyr
]]>
6,45
6,58
6,38
7,20
89,6
91,4
88,6
Phe+Tyr
35,2
36,67
]]>
36,10
17,60
-
-
-
Leu
14,14
14,43
13,56
16,60
]]>
85,2
86,9
81,7
Ile
8,57
8,83
7,76
11,10
77,2
79,5
]]>
69,9
Val
11,18
10,87
9,98
13,40
83,4
81,1
74,5
Thr
]]>
9,87
10,05
9,47
9,20
-
-
-
Discusión
]]>
Los avances biotecnológicos actuales dan cuentas de la importancia del cultivo de los hongos comestibles, debido a su extraordinaria actividad metabólica, que ha permitido su desarrollo en condiciones óptimas para obtener biomasa de definida utilidad.13
La calidad y cantidad de luz que recibe el hongo en su fase de fructificación es un factor importante en el rendimiento y la eficiencia biológica.7 Aunque dirigida por las características genéticas, la síntesis celular de los hongos es controlada por factores del ecosistema (luz, calor, temperatura, humedad y sustrato).
En contraposición a los resultados referidos por Bermúdez y otros7 acerca de las variaciones significativas en las concentraciones de micosteroles de P. ostreatus, en dependencia del tiempo de exposición a la luz durante el período de fructificación, en el presente trabajo se demostró que la luz no afecta el contenido de proteína bruta ni los niveles de aminoácidos en la biomasa fúngica obtenida.
Los contenidos de proteína bruta de la biomasa de P. ostreatus en los 3 grupos experimentales (4, 8 y 12 h de exposición a la luz) resultaron similares a los referidos para el mismo hongo cultivado sobre pulpa de café (28,90 %). En A. bisporus, especie más comercializada a escala internacional, los niveles de proteína bruta fueron de 26,3 %. En general, los hongos pueden ser comparados en términos de su contenido de proteínas expresado en base seca (28 %), con la mayoría de los vegetales frescos.14
En este estudio no se refieren los niveles de triptófano en la composición de las proteínas de P. ostreatus debido a su destrucción durante la hidrólisis ácida. Si bien este hongo contiene los restantes aminoácidos considerados como esenciales, estos aparecen en concentraciones relativamente inferiores a las de la proteína de referencia de la FAO. No obstante, esos niveles resultaron superiores o equivalentes a los de alimentos convencionales como el trigo, particularmente en el caso de la lisina, aminoácido que aparece como limitante de muchos cereales, por lo que P. ostreatus podría constituir una fuente apropiada para mejorar la calidad de estos alimentos. La lisina y metionina en A. bisporus se encuentran en trazas, lo que realza el valor de P. ostreatus en adición a ventajas ya conocidas como son: simplicidad de la tecnología de producción, la posibilidad de utilizar una amplia gama de sustratos orgánicos y el hecho de poder ser cultivado en climas de temperaturas tropicales.5 ]]>
Las concentraciones de los diferentes aminoácidos en una fuente proteica pueden no guardar relación con su disponibilidad biológica. Al respecto, la determinación del índice modificado de aminoácidos esenciales (MEAA) es un método que brinda resultados muy próximos a los obtenidos en los ensayos biológicos de alimentación. El índice en P. ostreatus fue como promedio 57,88, aunque inferior al de la caseína (92,24), mostró un valor muy similar al del trigo (59,84).
Una proteína balanceada se define como aquella en la cual los aminoácidos esenciales están presentes en proporciones óptimas unos respecto a otros, para una mayor eficiencia en la formación de nuevos tejidos y reparación de los ya existentes.15 El cómputo proteico de la FAO/OMS asume este criterio como punto de partida para la evaluación de la calidad de una proteína. La aplicación de este procedimiento a la proteína de P. ostreatus evidenció que la metionina constituye el primer aminoácido limitante, al aparecer como una fracción que representa 47,8 % del requerimiento para un patrón balanceado, tomando como referencia el huevo entero. Este fenómeno es muy común en otros microorganismos16 y cabe señalar, además, que la metionina es en cierta medida, lábil en las condiciones de hidrólisis ácida y por eso, los valores referidos pueden subestimar su concentración real en la proteína fúngica.
Producir hongos comestibles del género Pleurotus para utilizar su biomasa como alimento y fuente comercial de suplementos dietéticos resulta una alternativa prometedora, porque el proceso biotecnológico empleado es relativamente sencillo. Los resultados de este trabajo abren nuevas posibilidades para estudiar con mayor profundidad su potencial nutricional, cultivado sobre subproductos agrícolas como el cacao.
Summary
The effect of time of exposure to light during the in total protein concentration and its quality, expressed in amino-acid composition, was evaluated. The cultivation was carried out by solid-state fermentation on residual cacao plantations in Ecuador and their fruits were subjected to light for 4h, 8h and 12h. No variation was observed in total protein concentrations, which showed values of 28,37 %, 28,68 % and 28,89 % in cultures exposed to light for 4, 8 and 12 hours respectively. Light does not have an effect on the amino-acid composition of P. ostreatus and the modified index of essential amino-acids was 57.88 as average. Methionine was the first limitation since it represented 47,8% of the requirement in relation to the complete egg. These results allow dealing more deeply with the nutritional potential of P. ostreatus grown upon agricultural byproducts.
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Recibido: 10 de febrero de 2003. Aprobado: 10 de septiembre de 2003. Dra. Rosa Catalina Bermúdez Savón. Centro de Estudios de Biotecnología Industrial. Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente. PO Box 4011, Santiago de Cuba CP 90 400. Cuba. Teléf: 632095. Correo electrónico: catalina@cebi.uo.edu.cu