La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp José E Sánchez y Daniel J. Royse editores EE 635.8098 B5 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp / José E. Sánchez y Daniel J. Royse, editores.- San Cristóbal de Las Casas, Chiapas, México: El Colegio de la Frontera Sur, 2017. 352 p. : fotografías, ilustraciones ; 00x00 cm. Incluye bibliografía e índice analítico (p. 347-352)
ISBN: 978-607-8429-47-9
1. Pleurotus spp, 2. Hongos comestibles, 3. Cultivo de hongos, 4. Recursos de ger- moplasma, 5. Mejoramiento genético, 6. Sideróforos, 7. Microorganismos benéficos, 8. Enzimas lignocelulolíticas, 9. Hongos medicinales, 10. Contenido de nutrientes, 11. Control de nemátodos, 12. América Latina, I. Sánchez, José E. (editor), II. Roy- se, Daniel J. (editor).
1ra. Edición, 2017
Los contenidos de esta obra fueron sometidos a un proceso de evaluación externa de acuerdo con la normatividad del Comité Editorial de El Colegio de la Frontera Sur.
DR ©El Colegio de la Frontera Sur www.ecosur.mx El Colegio de la Frontera Sur Carretera Panamericana y Periférico Sur s/n Barrio de María Auxiliadora CP 29290 San Cristóbal de Las Casas, Chiapas AGRADECIMIENTO
La edición y publicación de este libro fue apoyada financieramente por los Fondos Mixtos de Conacyt mediante el proyectos “Diseño, construcción, equipamiento y puesta en marcha de un centro estatal de innovación y transferencia de tecnología para el desarrollo de la caficultura chiapaneca”, con clave FOMIX-13149, e “Innovación socioambiental en zonas cafetaleras para la reducción de la vulnerabilidad” con clave MT-11063 de Ecosur.
Los editores tienen a bien agradecer a los siguientes doctores, investigadores y/o profesores, la revisión crítica de pares realizada a cada uno de los capítulos que componen este libro:
Edgardo Albertó Instituto Tecnológico de Chascomús. Argentina John A. Buswell Shanghai Academy of Agricultural Sciences, China/ Inglaterra Alfredo Castillo Vera Ecosur. Tapachula, Chiapas, México Nelson Colauto Universidad de Paraná. Brasil Leopoldo Cruz López Ecosur. Tapachula, Chiapas, México Eustaquio Souza Dias Depto de Biología. Universidade Federal de Lavras, Brasil Andras Geosl Dept. Vegetable and Mushroom Growing, Szent István University, Hungary. Rubén F. Gutiérrez Academia de Ingeniería Química. Inst. Tecnológico de Tapachula Crispín Herrera Portugal Facultad de Ciencias Químicas. Unach, México Santiago Jaramillo Mejía Instituto Tecnológico de Chascomús Argentina Hermilo Leal Lara Facultad de Química y Alimentos. Unam, México Edi A. Malo Rivera Ecosur U. Tapachula, Chiapas, México Facundo Márquez Rocha Cinvestav-Tabasco. México Rebeca Ramírez C Departamento de Alimentos y Biotecnología. Unam, México Abraham Sánchez H UPIBI, Instituto Politécnico Nacional, México Sigfrido Sierra Galván Facultad de Ciencias, Unam. México Manjit Singh Mushroom Adviser, Government of Punjab, India Diego C. Zied Universidade Estadual Paulista (UNESP)Brazil Felipe Ruán Soto Centro de Investigaciones Multidisciplinarias sobre Chiapas y la Frontera Sur. Universidad Nacional Autónoma de México.
LISTA DE COLABORADORES
Liliana Aguilar Marcelino, Universidad Nacional Autónoma de Centro Nacional de Investigación México. Av. De los barrios # 1, Los Reyes Disciplinaria en Parasitología Veterinaria. Iztacala, Tlalnepantla, CP 54090. Edo. de INIFAP. Apdo. Postal 206, Jiutepec, México. México. Morelos, México
María Eugenia Garín Aguilar Mariana Y. López-Chávez Laboratorio de Farmacobiología. El Colegio de la Frontera Sur. Apartado Facultad de Estudios Superiores Iztacala, postal 36. Tapachula, Chiapas 30700, Colaboradores
México María Jesús Navarro Humberto J. Morris Quevedo Jean Michel Savoie Centro de Estudios de Biotecnología Institut National de la Recherche Industrial (CEBI), Facultad de Ciencias Agronomique, MycSA, 71, Rue Edouard Naturales y Exactas, Universidad de Bourlaux, 33140 Villenave d’Ornon, Oriente. Avenida Patricio Lumumba s/n, Francia Reparto Jiménez. Santiago de Cuba 5, CP Qing Shen Director Técnico y de Investigación Kennett Square Specialties, LLC. 548 Creek Rd. Kennett Square, PA 19348 < [email protected]> Gustavo Valencia del Toro Laboratorio de Cultivos Celulares. Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, UPIBI, Instituto Politécnico Nacional, Barrio La Laguna SN, CP 07340. CDMEX México. < [email protected]> Rabindra Nath Verma Former Director & Project Coordinator (AICMIP), NRC for Mushroom, Solan; Presently Guest Faculty, RK Mission Vivekananda Univ. Ranchi-834008 (India) < [email protected]> Índice Prólogo 13 Introducción PRODUCCIÓN MUNDIAL DE SETAS Pleurotus spp. CON 1 ÉNFASIS EN PAÍSES IBEROAMERICANOS. Daniel J. Royse 17 y JE. Sánchez Biología RECURSOS GENÉTICOS DEL GÉNERO Pleurotus. Dulce 29 2 Salmones y Gerardo Mata MICROORGANISMOS BENÉFICOS ASOCIADOS A LA 3 MICÓSFERA DE Pleurotus spp. José E Sánchez y Daniel J 53 Royse LAS ENZIMAS LIGNOCELULOLÍTICAS DE Pleurotus spp. 63 4 Gerardo Mata, Dulce Salmones y Jean Michel Savoie Cultivo ACTUALIZACIONES SOBRE LA PREPARACIÓN DEL SUSTRATO PARA CULTIVAR SETAS Pleurotus spp. María R. 83 5 Picornell, Arturo Pardo-Giménez, María J. Navarro y Francisco J. Gea LA PROTECCIÓN DEL SUSTRATO PARA EL CULTIVO DE 6 Pleurotus spp. Y OTROS HONGOS COMESTIBLES José E 107 Sánchez, René H Andrade y Lilia Moreno PRODUCCIÓN COMERCIAL DE LA SETA Pleurotus spp. 127 7 Qing Shen ENFERMEDADES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Rabindra 149 8 Nath Verma Aspectos Nutritivos y Medicinales ASPECTOS NUTRITIVOS DE LAS SETAS Pleurotus spp. Jan 177 9 Lelley PROPIEDADES ANTIOXIDANTES DE Pleurotus spp. José E 197 10 Sánchez y Pablo Liedo PROPIEDADES INMUNOMODULADORAS Y 11 ANTITUMORALES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Humberto 211 J. Morris Quevedo y Gabriel Llauradó Maury OTRAS PROPIEDADES MEDICINALES Y FUNCIONALES 12 DE LAS SETAS Pleurotus spp. Gustavo Valencia del Toro y 241 María Eugenia Garín Aguilar Aplicaciones Biotecnológicas USOS DEL SUSTRATO RESIDUAL DEL CULTIVO DE 261 13 Pleurotus spp. Rigoberto Gaytán Hernández DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS RECALCITRANTES 14 POR ENZIMAS Y CEPAS DE Pleurotus spp. Reyna L Camacho 283 Morales USO BIOTECNOLÓGICO DE PRODUCTOS OBTENIDOS A PARTIR DE Pleurotus spp. EN EL CONTROL DE 15 NEMATODOS PARÁSITOS DE IMPORTANCIA PECUARIA. 297 Liliana Aguilar Marcelino, José E. Sánchez y Pedro Mendoza de Gives Perspectivas RECICLADO DE RESIDUOS ORGÁNICOS VÍA CULTIVO 313 16 DE Pleurotus spp Ofer Danay y Dan Levanon TECNOLOGÍAS “ÓMICAS” EN EL GÉNERO Pleurotus: 17 TENDENCIAS A FUTURO.Karina Guillén-Navarro y Mariana Y. 327 López-Chávez Apendice I y II 347 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp PRÓLOGO Los hongos del género Pleurotus son los más cultivados en países iberoamericanos, después del champiñón, desde hace más de 20 años. Esta situación motivó a los editores a publicar un libro sobre este género de hongo comestible, habida cuenta de la muy escasa literatura en torno al tema en español. Así fue como apareció el primer libro sobre Pleurotus spp. en 2001. Después de 16 años, desde entonces, consideramos que era ya tiempo de hacer una actualización de dicho documento; sin embargo, al ver que la mayor parte de la información allí contenida seguía vigente, decidimos que en lugar de revisar y reeditar aquella publicación, sería más fructífero complementar la temática abordando tópicos que no habían sido considerados en el primer esfuerzo y que, dado el avance del conocimiento, merecían ser tratados por especialistas. Fue así como nos dimos a la tarea de conjuntar este segundo esfuerzo colectivo, con el fin de aumentar la información reunida en la primera obra. En el primer volumen, dedicado a la biología y al cultivo de Pleurotus, en 2001, se destacan las características positivas de su cultivo y también la impresionante trayectoria de su producción, pues en menos de un siglo de desarrollo, llegó a ser el segundo hongo más cultivado en el mundo. En la actualidad, aunque es evidente que la producción de hongos de este género ha seguido creciendo, otros géneros y especies la han aumentado de manera similar (Auricularia spp. y Lentinula edodes), lo que ha provocado una gran competencia y rivalidad que en ciertos años hace difícil saber, de primera instancia, cuál de todos es el más cultivado a nivel mundial, sobre todo por la influencia que tiene la colosal producción china de hongos comestibles. Ante tal contexto, este segundo esfuerzo comienza con una actualización de la situación que guarda el género en cuanto a producción mundial y principalmente en los países iberoamericanos; después se tratan temas como los recursos genéticos del género, la biodiversidad e importancia de los microorganismos de la micósfera, y las características e importancia de sus enzimas. Se refuerzan y complementan los temas de cultivo que ya se habían tratado en el primer volumen y, sobre todo, se enfatizan las propiedades medicinales y aptitudes biotecnológicas, que no habían sido estudiadas en el mencionado volumen. No podemos dejar de agradecer a todos los colaboradores de este libro la disposición a verter y compartir sus conocimientos para lograr, en un esfuerzo conjunto, concretar este documento. También hacemos un especial reconocimiento y agradecimiento a los revisores de los diferentes capítulos; su colaboración desinteresada y oportuna, sus comentarios y sugerencias fueron un insumo muy importante y enriquecedor que condujo a alcanzar el nivel académico observado. Finalmente, pero no menos importante, queremos agradecer a todas las personas que contribuyeron a hacer realidad esta publicación. José E. Sánchez y Daniel J. Royse 13 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores PROLOGUE Next to the button mushroom (Agaricus bisporus), Pleurotus spp. are the most widely cultivated edible mushrooms in Ibero-American countries, over the last 20 years. The editors, therefore, were motivated to publish a book on this genus, given the very limited literature on the subject in Spanish. This is how the first book onPleurotus spp. appeared in 2001. After 16 years, we believed it was time to update the document; however, seeing that most of the information contained was still topical, we decided, instead of revising and reissuing the previous book, to address topics that had not been considered in the first effort. and that given the advance of knowledge, deserved to be treated by specialists. This was how we gave ourselves the task of putting together this second collective effort, in order to complement the information gathered in the first work. In the first volume, devoted to the biology and cultivation of Pleurotus spp., the positive characteristics of the cultivation of mushrooms were highlighted and the impressive trajectory of its production was also highlighted, which in less than a century of development became the second most cultivated edible mushroom in the world. At present, although oyster mushroom production has continued to grow substantially, other edible mushrooms have similarly increased their production (Auricularia spp. and Lentinula edodes), presenting a great competition and rivalry that in certain years makes it difficult to know, on first instance, which of these mushrooms is the most cultivated worldwide, especially because of the influence of the colossal Chinese production of edible mushrooms. Thus, this second effort, begins with an update on the situation of the genus in terms of world production and mainly in the Iberoamerican countries, in order to deal with issues such as genetic resources of the genus, biodiversity and importance of microorganisms in the mycosphere and the characteristics and importance of their enzymes. The issues on cultivation that had already been discussed in the first volume are reinforced and complemented here and above all, a special emphasize is set on the medicinal properties and biotechnological uses of Pleurotus spp, which were not addressed in that first volume. We are especially grateful for the contributions of our collaborators for their willingness to share their knowledge and experience to complete this document. We also give special recognition and appreciation to all reviewers of the different chapters. Their disinterested and timely collaboration, their comments and suggestions were a very important and enriching input that led to the observed academic level. Last but not least, we would like to thank all persons who contributed to making this publication a reality. José E Sánchez and Daniel J. Royse 14 Introducción La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 1 PRODUCCIÓN MUNDIAL DE SETAS Pleurotus spp. CON ÉNFASIS EN PAÍSES IBEROAMERICANOS Worldwide production of oyster mushrooms Pleurotus spp. with emphasis on Iberoamerican countries Daniel J. Royse y José E. Sánchez RESUMEN La producción mundial de Pleurotus spp. se ha incrementado notablemente en los últimos años como muy pocos alimentos pueden hacerlo en períodos tan cortos de tiempo. La producción se concentra principalmente en Asia. En Iberoamérica, los casos más sobresalientes son los de España, Brasil y México, aunque también hay esfuerzos de cultivarlo en otras áreas del continente americano. Se espera que por sus cualidades nutritivas, organolépticas, nutracéuticas y biotecnológicas, la demanda y la producción mundial de Pleurotus spp. continúe creciendo. Palabras clave: hongos comestibles, biotecnología fúngica, hongos medicinales, nutracéuticos ABSTRACT World production of oyster mushroom, Pleurotus spp. has increased significantly in recent years, as very few food crops have done in such a short period of time. The production of these mushroom are concentrated mainly in Asia. In Iberoamerica, the most outstanding cases are those of Spain, Brazil and Mexico, although there are also efforts to cultivate it in other areas of the American continent. It is expected that because of its nutritional, organoleptic and nutraceutical qualities and biotechnological applications, demand and world production of Pleurotus spp. will continue to grow in the coming years. Keywords: edible mushrooms, fungal biotechnology, medicinal mushrooms, nutraceuticals 17 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores INTRODUCCIÓN Con la aparición del primer volumen dedicado a la biología y al cultivo de Pleurotus, en 2001, se resaltaron las características positivas del cultivo de los hongos de este género y la impresionante trayectoria de su producción, pues en menos de un siglo de desarrollo, llegó a ser el segundo hongo más cultivado en el mundo. Esta cuestión es muy notable, sobre todo cuando se observa que los otros hongos más cultivados a nivel mundial — Agaricus bisporus, Lentinula edodes y Auricularia spp.— cumplen ya de ser cultivados alrededor de 500, 1000 y 1400 años, respectivamente. Pleurotus ostreatus empezó a ser cultivado en Alemania (Falck 1917). En la actualidad se cultiva prácticamente en los cinco continentes y su producción mundial rebasa las 6.46X106 toneladas anuales (año 2013 de referencia). Generalmente se produce en módulos de tamaño mediano y otros más pequeños, los cuales incluyen instalaciones en el medio rural que atienden estrategias de desarrollo, de aprovechamiento de subproductos, de incorporación de la mujer a la economía familiar y de producción de un alimento de calidad. De 1998 a la fecha, el cultivo de este hongo ha visto consolidar su producción y su importancia, así como su interés. También se ha visto que nuevas investigaciones han ampliado el conocimiento sobre los beneficios que presenta. Se avizora un mayor crecimiento en la producción en el futuro debido precisamente a sus cualidades, dentro de las cuales se pueden recordar: facilidad de cultivo, diversidad de sustratos posibles, amplia gama de temperaturas de desarrollo, pocas necesidades de inversión, y una calidad organoléptica excelente de sus basidiomas, además de otras aplicaciones fuera del ámbito comestible (nutracéutico, medicinal y biotecnológico, Valencia del Toro y Garín Aguilar 2012, Córdova-Juárez et al. 2011). Producción mundial de hongos comestibles Los hongos silvestres y los hongos cultivados comestibles y medicinales son los tres mayores componentes de la industria mundial de los macromicetos. En 2013, la industria fue valuada en 63 000 millones de dólares estadounidenses. Los comestibles cultivados aportaron 54%, es decir, aproximadamente 34 000 millones. Los medicinales contribuyeron con 38%, o 24 000 millones, mientras que los silvestres contabilizaron 5000 millones de dólares, u 8% del total (figura 1, Royseet al. 2016). 18 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 1. Componentes de la industria mundial de los macromicetos (cultivados comestibles, medicinales y silvestres) con base en el porcentaje del valor total (63 000 millones de dólares americanos) (2013). La producción mundial de los hongos comestibles cultivados ha aumentado más de 30 veces desde 1978 (de cerca de 109 kg en 1978 a 34X109 kg en 2013, Royse et al. 2016), lo que resulta sorprendente si se considera que la población mundial ha incrementado solo 1.7 veces durante el mismo período (de 4.2X109 en 1978 a cerca de 7.1X109 en 2013). Los datos permiten estimar que el consumo de hongos comestibles alcanzó 4.78 kg por persona al año (13.7 g diarios) en promedio, en 2013. Cinco géneros principales comprenden cerca de 85% de la oferta mundial de hongos (figura 2). Lentinula edodes (shiitake) es ahora el más ampliamente cultivado, con 22% de la producción mundial en 2013. Le siguen muy de cerca Pleurotus spp. y Auricularia spp., que cuentan con 19% y 18% respectivamente. Agaricus bisporus ocupa el cuarto lugar en términos de producción mundial con 15% del total. Esta situación demuestra que un cambio sustancial ha ocurrido en cuanto a los géneros que constituyen la oferta mundial de hongos comestibles: hace solo 30 años, A. bisporus contabilizaba cerca de 55.8% del total (Chang 1993). 19 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 2. Producción mundial de hongos comestibles (porcentaje del total) por género (2013). La producción mundial de Pleurotus spp. se concentra principalmente en Asia (sobre todo en China, Japón, Corea del Sur, Taiwán, Tailandia, Vietnam e India; figura 3). China es el mayor productor con cerca de 87% del total mundial (6.61X109 kg). La mayor parte de las setas producidas en China corresponden con dos especies: P. ostreatus y P. cornucopiae. En los últimos años, sin embargo, se ha dado un incremento sustancial en la producción de P. eryngii (el hongo rey ostra). Las agencias administrativas y profesionales de China han desarrollado planes para guiar a los cultivadores en la selección inicial de las zonas donde los recursos y la producción pueden ser optimizados. Las regiones intermedias de China, especialmente las provincias de Henan, Hebei y Shandong, son las mayores áreas de producción de Pleurotus spp. (Tan y Cao 2010). En Japón, la producción de Pleurotus spp. se incrementó cerca de 200% de 1997 (13.3 X106 kg) a 2010 (39.6X106 kg). Pleurotus eryngii experimentó el aumento más importante, en términos de porcentaje (+453%), de 6.7X106 kg en 2000 a más de 37X106 kg en 2009 (Yamanaka 2011). La mayor parte de P. eryngii se cultiva en aserrín de cedro japonés u olote de maíz molido, se suplementa con salvado y se coloca en botes de polipropileno. Sumadas las producciones de Europa y las Américas solo alcanzan 1% de la producción mundial de Pleurotus. Por lo tanto, relativamente hablando, estas regiones son contribuyentes menores a la producción total (figura 3). 20 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 3. Porcentaje del total mundial de la producción de Pleurotus en países y regiones seleccionadas (2013). Producción en América del Norte En Estados Unidos, el cultivo de hongos exóticos ha crecido sustancialmente y las setas Pleurotus spp. no son la excepción. En 1998, el país produjo 908 t, cantidad que contrasta con 3389 t en 2013. La producción de setas tiene una mayor distribución en toda la nación que la de Agaricus bisporus (champiñón y portobello). En efecto, en la producción de las primeras están involucrados 39 estados de la Unión, mientras que en el caso de A. bisporus, solo participan 18. Otro hecho notorio es que mientras el número de productores de champiñón en EE.UU. ha tenido un drástico decremento (de 125 en 2005 a 103 en 2014, con un ligero repunte a 108 en 2015), el número de cultivadores de setas ha visto un incremento constante (97, 119 y 122 para 2013, 2014 y 2015, respectivamente) (USDA 2015, USITC 2010). En Canadá, el interés por los hongos exóticos ha crecido en los últimos años, lo que ha permitido la diversificación de la producción hacia otros hongos antes no cultivados, como enoki Flammulina velutipes, shimeji Lyophyllum shimeji, nameko Pholiota microspora, (Pholiota nameko), etc. En cuanto a Pleurotus, se cultivan P. ostreatus y P. eryngii. De 2013 a 2014, la producción de Pleurotus spp. incrementó 26%, lo que alcanzó un valor de 2.7 millones de dólares canadienses (Strauss 2014, CBJ 2016). 21 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Producción de Pleurotus spp. en Iberoamérica España España es el mayor productor de setas Pleurotus spp. de los países iberoamericanos, con 14 893 t en 2013, cantidad que sobrepasa la suma de la producción total de los países latinoamericanos (figura 4). De la producción española de setas, 60% corresponde a la región Castilla-La Mancha, 35.2% a La Rioja y 4.7% a otras regiones del país. Brasil Brasil ha tenido un incremento tremendo en la producción de Pleurotus spp. En 1998 se estimaron 450 toneladas anuales —con lo que alcanzó el cuarto lugar en las Américas—, solo 24% de lo que producía México, que en ese año fue considerado el mayor productor del continente. En 2013, Brasil produjo 5160 t, con lo que se colocó en el primer lugar de producción continental, lo que representó un incremento de 11 veces con respecto de 1998 (en 15 años). Este fenómeno se debió, en parte, a la reconversión que hicieron en la región de Sao Paulo varios cultivadores de A. bisporus, que por efectos del mercado dejaron de producir champiñones para reconvertir su industria a la producción de Pleurotus spp. México En el caso de México, la producción ha sido más estable. Se estima que en 2014 fue de 3000 t (Martínez Carrera y Ramírez Juárez 2016), lo que implica un crecimiento de 1.6 veces respecto de 1998. Pero este incremento no fue suficiente para que el país mantuviera el liderazgo americano, ya que del primer lugar de producción que tenía en 1998 (Sánchez y Mata 2012), cayó al tercer sitio en 2013. Aunque la mayor producción de Pleurotus spp. se ubica en el centro de México, se reportan pequeñas unidades productivas de corte rural en la mayoría de los estados que componen el país. Otros países Aunque existe el interés de producir setas Pleurotus spp. en casi todos los países de América Latina, los esfuerzos no son suficientes para que se registren en las estadísticas nacionales. Países como Guatemala, Colombia y Argentina han desarrollado iniciativas (figura 4) que podrían consolidarse en los años venideros, pero por el momento, la producción global de América Latina es pequeña y difícil de evaluar. 22 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 4. Producción de setas Pleurotus spp. en algunos países iberoamericanos (2015). Los valores para España y México son de 2013 y 2014, respectivamente. PERSPECTIVAS Actualmente la producción de setas ocupa el segundo lugar a escala mundial. Ha superado ya la producción de A. bisporus y se espera que esta tendencia se mantenga por varias razones. Por una parte, con respecto de otros hongos como A. bisporus, L. edodes, etc., se puede mencionar la relativa facilidad de cultivo y la poca necesidad de grandes inversiones en equipamiento. Además de ello, está la alta aceptación de los consumidores acoplada a una tendencia mundial hacia el uso de productos naturales y el crecimiento de la población. El hecho de que se consuman en promedio a nivel mundial solo 13.7 g diarios de hongos comestibles per cápita abre una gran oportunidad de desarrollo de la industria, mediante el incremento en el consumo. Tal vez no sea factible alcanzar los rangos de alimentos energéticos como el pan y la tortilla, que ostentan niveles, por ejemplo, de 56 g de pan diarios per cápita en Costa Rica (INEC 2010), o 250 g de tortilla per cápita en México (Periódico Excélsior, 19 de septiembre de 2014). Sin embargo, otros alimentos proteináceos de la dieta básica, como la carne de bovino, tienen un promedio de consumo mundial de 27.4 g (FAO 2015). Además de las cualidades nutritivas de las setas, es importante mencionar las cualidades nutracéuticas. En efecto, en capítulos subsecuentes se tratan con mayor detalle algunas 23 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores de sus características de interés, como el contenido de antioxidantes, de metabolitos anticolesterolémicos, de sustancias antibióticas que contribuyen a la salud humana. Adicionalmente, la demanda de Pleurotus spp. puede también crecer, por ejemplo, en las áreas agroecológica o biotecnológica, a través de desarrollos en el campo del control biológico de enfermedades en animales, o bien por el uso de sus enzimas, que tienen todo un ámbito de aplicación en la industria de la biorremediación. AGRADECIMIENTOS Agradecemos a E. Albertó (Argentina), D. C. Zied (Brasil), C. Jaramillo (Colombia), G. Vega (Costa Rica), H. Morris (Cuba), R. De León (Guatemala) y F. Gea (España), por las estimaciones de producción de Pleurotus spp. en sus respectivos países. REFERENCIAS CBJ (2016) Mushrooms Canada. Canadian Business Journal. http://www.cbj.ca/mushrooms-canada/ (28 de junio de 2016). Chang ST (1993) Mushroom biology: the impact on mushroom production and mushroom products. In: Chang St, Buswell JA, Chiu SW (eds) Mushroom Biology and mushroom Products. The Chinese University Press. Hong Kong. 3-20. Córdova-Juárez RA, Gordillo-Dorry LL, Bello-Mendoza R, Sánchez JE (2011) Use of spent substrate after Pleurotus pulmonarius cultivation for treatment of chlorothalonil containing wastewater. Journal of Environmental Management. 92:948-952. INEC (2010) Sistema Nacional en información en seguridad alimentaria y nutricional. Costa Rica. http:// www.inec.go.cr/SNISAN/D03/d03.aspx (24 de junio de 2016). Falck R (1917) Uber die Walkultur des Austernpilzes (Agaricus ostreatus) auf Laubholzstubben. Z Forst Sagdwes. 49:159-165. FAO (2015) World Agriculture: Towards 2015/2030. An FAO perspective. http://www.fao.org/docrep/005/ y4252e/y4252e05b.htm (24 de junio de 2016). Martínez Carrera D, Ramírez Juárez J (eds) (2016) Ciencia, tecnología e innovación en el sistema agroalimentario de México. Editorial del Colegio de Posgraduados, AMC-CONACYT, UPAEP- IMANAP. Texcoco, México. Royse DJ, Baars J, Tan Q (2016) Current overview of mushroom production in the world. In: D. C. Zied (ed.) Edible and Medicinal Mushrooms: Technology and Applications. John Wiley and Sons. NY. Sánchez JE, Mata G. (2012) Hongos Comestibles en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. Tapachula, México. Strauss M (2014) Canada’s grocers embrace the magic of mushrooms. Retailing Reporter. http://www. theglobeandmail.com/report-on-business/lab-grown-mushrooms-driving-sales-for-struggling- grocers/article18898809/ (28 de junio de 2016). Tan Q, Cao H (2010) Development of the Mushroom Industry in China. WSMBMP. Bulletin 2. http:// wsmbmp.org/Bulletin_2_Content.html#por_que (12 de octubre de 2016). United States Department of Agriculture (USDA) (2015) Mushrooms. National Agricultural Statistics Service, Agricultural Statistics Board. http://usda.mannlib.cornell.edu/usda/current/Mush/Mush-08- 20-2014.pdf (11 de mayo de 2016). United States International Trade Commission (USITC) (2010) Mushrooms Industry & Trade Summary. Office of Industries, Publication ITS. http://www.usitc.gov/publications/332/ITS_7.pdf (11 de mayo de 2016). 24 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Valencia del Toro G, Garín Aguilar ME (2012) Propiedades medicinales de los hongos comestibles. In: Sánchez JE, Mata G (eds.) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. Instituto de Ecología. Tapachula, México. 297-307. http://200.23.34.14/sibe/#getbook:52225. Yamanaka K (2011) Mushroom cultivation in Japan. World Society Mushroom Biology and Mushroom Products. Bulletin 4:1-10. http://wsmbmp.org/Bulletin_4_Content.html (11 de mayo de 2016). 25 Biología La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 2 RECURSOS GENÉTICOS DEL GÉNERO Pleurotus Genetic resources of the genus Pleurotus Dulce Salmones y Gerardo Mata RESUMEN El género Pleurotus está constituido por diversas especies comestibles que son cultivadas experimental y comercialmente en diferentes regiones del mundo. La definición taxonómica de las especies y la validez de los nombres asignados es un tema muy discutido, que se ha abordado morfológica, genética y molecularmente, sin que se hayan logrado aún conclusiones completamente consensuadas. De las aproximadamente 50 especies válidas taxonómicamente para el género, al menos 12 han sido cultivadas, entre las que P. ostreatus, P. pulmonarius, P. eryngii y P. djamor son las de mayor importancia comercial. Las especies de Pleurotus presentan un patrón genético heterotálico tetrapolar, con alelos múltiples, que permiten gran variabilidad fenotípica y genotípica entre las poblaciones de diferentes regiones geográficas, por lo que el uso de diversos métodos de apareamiento, tanto genéticos, bioquímicos y moleculares, han impulsado la obtención de nuevas cepas con características de interés biotecnológico, así como la experimentación de diversas técnicas de conservación para lograr un adecuado mantenimiento del material genético in situ. Palabras clave: especie, germoplasma, mejoramiento genético, conservación in situ ABSTRACT The genus Pleurotus consists of various edible species that are experimentally and commercially grown in various regions of the world. The taxonomic definition of species and the validity of allocated names is a much-discussed topic, which has been addressed morphologically, genetically and molecularly, without yet reaching conclusions that are completely consensual. Of the approximately 50 species of the genus that are taxonomically valid, at least 12 have been cultivated, with P. ostreatus, P. pulmonarius, P. eryngii and 29 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores P. djamor the most commercially important. Pleurotus spp. have a tetrapolar heterotalic genetic pattern, with multiple alleles, that allow phenotypic and genotypic variability between populations from different geographical regions. The use of various methods of mating, both genetic, biochemical and molecular, have driven the development of new strains with characteristics of biotechnological interest and experimentation of various conservation techniques for proper maintenance of genetic material in situ. Keywords: species, germplasm, genetic improvement, preservation in situ INTRODUCCIÓN De manera general, los recursos genéticos fúngicos pueden definirse como todo material genético de este origen que contiene unidades funcionales heredables, con un valor real o potencial para su aprovechamiento en la alimentación, la agricultura y la industria (Kate y Laird 1999, Hawksworth 2004). Por ello, la diversidad genética existente entre las poblaciones de hongos es un componente importante para la conservación de los recursos genéticos. Juegan también un papel fundamental el conocimiento y la distribución de las especies representadas en las diferentes áreas geográficas y ecológicas, así como los individuos de estas poblaciones que puedan presentar variaciones fenotípicas normales o especiales en sus caracteres morfológicos (Hawksworth 1991, Mueller et al. 2007). Pleurotus está constituido por un grupo de especies con un alto valor nutrimental, potencial nutracéutico y aplicaciones biotecnológicas y ambientales variadas (Cohen et al. 2002, Guillamón et al. 2010, Khan y Mousumi 2012). Es considerado uno de los grupos de hongos más diversos entre las especies cultivadas actualmente, que se caracterizan por presentar frecuentemente problemas para la correcta ubicación taxonómica de los individuos. Estos problemas se deben principalmente a la dificultad de identificarlos y al uso frecuente de material genético mal identificado para realizar los cruzamientos interespecimen, lo que ha creado confusión e incongruencias en algunos de los resultados publicados (Petersen y Hughes 1993, 1999, Zervakis y Balis 1996, Bao et al. 2004, Ravash et al. 2010). Es importante destacar que el conocimiento de la diversidad genética existente del género Pleurotus y la adecuada preservación de su germoplasma constituyen un reto para la industria del cultivo de hongos, pero a la vez, una oportunidad de acceder a nuevas cepas, genes y enzimas de interés para la optimización de los procesos existentes, así como para el desarrollo de nuevos productos de interés biotecnológico. PROBLEMAS TAXONÓMICOS EN Pleurotus Los hongos del género Pleurotus (Fr.) P. Kumm. se han utilizado como alimento con propiedades medicinales durante mucho tiempo (Rajarathnam et al. 1987, Chang y Miles 2004, Khan y Mousumi 2012). Pero definir las especies ha sido un tema muy discutido 30 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. por los taxónomos, ya que han sido descritas con múltiples nombres (Buchanan 1993, Vilgalys et al. 1996). Por lo anterior, el número de especies de Pleurotus citadas varía según las diferentes interpretaciones de los autores. Por ejemplo, Hilber (1982) consideró 10 especies (aunque describió principalmente especímenes europeos), Singer (1986) citó 40, y Guzmán (2000) consideró 50 especies válidas para el género, mientras que Kirk et al. (2008) consideraron 20. En el Index Fungorum existen casi 800 taxa asociados al género (http://www.indexfungorum.org/). De acuerdo con Guzmán (2000), las especies del género Pleurotus se caracterizan por presentar basidiomas en forma de abanico (flabeliformes) o de embudo (infundibuliformes). Sus píleos o sombreros pueden tener una gran variedad de colores, desde blanco, blanquecino, crema, amarillento, café pálido a oscuro, café grisáceo, gris azulado, rosa, o rosa anaranjado, en algunas ocasiones con la superficie viscosa (víscida). Sus láminas están adheridas al pie (decurrentes), de color blanco, blanquecino, rosadas a rosa anaranjado. El estípite o pie está ausente o puede presentarse lateral, corto o largo. Algunas especies presentan velo, dejan restos en el borde del píleo y ocasionalmente forman una zona anular en el estípite. El contexto (“carne”) es esponjoso, de color blanco a blanquecino, con un olor agradable fúngico o de harina (farináceo), como ocurre con la especie Pleurotus djamor (Rumph.: Fr.) Boedijn. En cuanto a sus características microscópicas, presentan esporas cilíndricas a subcilíndricas, ocasionalmente elipsoides, de pared delgada, lisas y hialinas. En el himenio se han observado dos tipos de cistidios o células terminales estériles: pleurocistidios (sólo en el subgénero Coremiopleurotus) y queilocistidios, ambos de forma claviformes y de pared delgada. El sistema hifal puede ser monomítico o dimítico y la trama himenófora y del píleo es irregular (Camacho 2010). Se considera un género lignícola, ya que crece sobre madera muerta, aunque ocasionalmente se le ha encontrado parasitando a algunos árboles de cactáceas y agaváceas (Guzmán 2000). La especie tipo es Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. De acuerdo con Hilber (1982), las especies del género Pleurotus se agrupan en tres subgéneros: Pleurotus, Coremiopleurotus O. Hilber y Lentodiopsis (Bubák) O. Hilber, aunque Lechner et al. (2004) agregaron el subgénero Tuberregium (cuyos individuos pueden producir un esclerocio conspicuo). Ambos criterios basan la clasificación de los subgéneros en el sistema hifal, presencia de pleurocistidios, color de esporada y desarrollo de velo, aunque algunas especies comparten características de más de un subgénero. Durante muchos años, el concepto de especie morfológica ha sido dominante en la taxonomía de hongos, y los organismos se han clasificado de acuerdo con los caracteres morfológicos que presentan. Sin embargo, se ha observado que estos caracteres pueden ser inconsistentes e inestables en los hongos superiores porque están fuertemente 31 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores influenciados por el clima, el sustrato y las condiciones ambientales en los que crecen. Esto provoca que los especialistas lleguen a conclusiones diferentes sobre el estatus taxonómico, pues se basan sólo en caracteres morfológicos (Taylor et al. 2000, Giraud et al. 2008). Otro concepto taxonómico importante es el de especie biológica, que se fundamenta en el principio de que, si dos especies son compatibles, estas se agrupan como una especie biológica. Debido a la aceptación de este concepto, las pruebas de entrecruzamiento genético se han usado para evaluar la identidad taxonómica basada en caracteres morfológicos (Petersen 1995, Zervakis y Venturella 2001, Bao et al. 2004). De acuerdo con Petersen y Hughes (1999), hay tres criterios principales para aplicar el concepto de especie: morfológico, filogenético y biológico. Para la determinación del concepto de especie, todos los datos deben ser considerados, pero los cruzamientos genéticos son los más informativos. El género Pleurotus es uno de los grupos taxonómicos más cambiantes, ya que comprende varias especies y variedades con afinidades complejas (Zervakis et al. 2004). No existe una delimitación precisa del género, ya que sus límites no son muy claros; además, existe confusión para separar varias especies entre sí (Buchanan 1993, Camacho 2010). Todo esto debido a que no se han elaborado monografías, ni trabajos detallados acerca de su taxonomía y clasificación, a pesar de los adelantos en genética y biología molecular que se han llevado a cabo en el género (Thorn et al. 2000, Zervakis et al. 2004). Por lo anteriormente expuesto, la identificación de especies del género con el método tradicional, basado en caracteres morfológicos, ha sido insatisfactoria; por lo que en las últimas décadas se han realizado pruebas de entrecruzamiento genético para determinar compatibilidad o infertilidad entre las especies de Pleurotus (Murakami y Takemaru 1990, Vilgalys y Sun 1994, Guzmán et al. 1994, 1995, Zervakis y Balis 1996, Salmones et al. 1997, Zervakis 1998, Petersen y Hughes 2003, Zervakis et al. 2004, Lechner et al. 2005, Ravash et al. 2010). Los resultados son variables; mientras Vilgalys et al. (1996) identificaron 15 grupos interestériles del género, Petersen y Hughes (1993) reportaron seis, y Zervakis y Balis (1996) establecieron 11. Por otra parte, Bao et al. (2004) citaron cinco grupos para especies principalmente asiáticas. Es importante considerar que, aunque estas pruebas aportan información importante para la definición de especie biológica, las técnicas empleadas son laboriosas y en ocasiones los resultados no son concluyentes, ya que algunos aislamientos de cepas de diferente origen geográfico muestran cierto porcentaje de incompatibilidad, por lo que el concepto de especie se vuelve inapropiado. Sin embargo, siguen siendo una herramienta muy utilizada para la obtención y selección de cepas. 32 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Recientemente, el uso de herramientas moleculares ha ayudado a delimitar la taxonomía y la filogenia de diversos grupos de hongos. Existen seis regiones universales de genes utilizadas para estudios filogenéticos en hongos: genes para subunidades pequeñas y grandes de ARN ribosomal (18S rARN, 28 S rARN y 5.8S rARN), factor de elongación (EF1), y dos genes que codifican subunidades de ARN polimerasa II (RPB1 y RPB2) (Shnyreva y Shnyreva 2015). Las regiones transcriptoras internas del grupo de genes de ARN ribosomal, ITS1 e ITS2 (internal transcribed spacers) se encuentran flanqueadas por los genes 18S rARN, 28S rARN y 5.8S rARN, los cuales interrumpen la secuencia de los ITS y son comúnmente usados en análisis filogenéticos de hongos para realizar comparaciones intra e interespecíficas, debido a que estas regiones presentan altos niveles de divergencia y son fácilmente amplificables, por lo que proporcionan datos suficientes para la localización entre regiones altamente conservadas y generalmente con índices evolutivos más rápidos (Gardes y Brun 1993, Schoch et al. 2012). En uno de los trabajos pioneros sobre la filogenia de Pleurotus, Vilgalys y Sun (1994) mostraron la importancia de la biogeografía para entender la especiación en este género, ya que la distribución geográfica entre grupos interestériles siguen un patrón de origen ancestral y monofilético, con grupos recientemente evolucionados restringidos al hemisferio norte, y linajes más viejos en el resto del mundo. Los trabajos subsecuentes sobre el tema han aportado datos interesantes, aunque no concluyentes, ya que los autores difieren en las especies y el número de clados que conforman el árbol filogenético (Zervakis et al. 1994, Iracabal et al. 1995, Zervakis y Balis 1996, Gonzalez y Labarère 2000, Bao et al. 2004, 2005, Huerta et al. 2010, Menolli Junior et al. 2010, Shnyreva y Shnyreva 2015). Pero en general, se han considerado en clados diferentes a P. pulmonarius, P. ostreatus y P. eyngii, aunque estas dos últimas especies podrían derivar de un antecesor común, separado previamente del linaje de P. pulmonarius (Bao et al. 2005). Por otra parte, existe una estrecha relación entre P. citrinopileatus y P. cornucopiae, entre P. cystidiosus y P. smithii, y entre P. dryinus, P. opuntiae y P. levis. Lo anteriormente expuesto muestra que tanto los estudios morfológicos, los moleculares y los de compatibilidad presentan ventajas y desventajas para la identificación de especies, incluso llegan a observarse incongruencias entre los resultados alcanzados. Sin embargo, si se considera que cada uno de estos estudios se basa en enfoques de análisis diferentes, es altamente recomendable el uso combinado de dichas herramientas con la finalidad de lograr una descripción e identificación lo más certera posible de las especies. ESPECIES DE Pleurotus DE INTERÉS BIOTECNOLÓGICO A continuación se describen las especies de Pleurotus válidas taxonómicamente, que son cultivadas de manera experimental o comercial en el mundo, y se hace referencia a posibles sinonimias en algunas de ellas. 33 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Pleurotus albidus (Berk.) Pegler Presenta píleos color crema o amarillento (figura 1a). Es una especie aparentemente común en Centro y Sudamérica (Pegler 1983, Bernardi et al. 2007, Menolli et al. 2014). Lechner et al. (2002) mencionan que es la que tiene más amplia distribución en Argentina. Albertó et al. (2002) realizaron estudios moleculares en donde mostraron a esta especie como independiente pero muy relacionada con el complejo de P. ostreatus, hecho que había sido observado por Singer (1950). En México sólo se conoce de Hidalgo (Moreno y Bautista, 2006) y Veracruz (Camacho, 2010), donde los pobladores lo denominan “hongo blanco patón”. Se ha cultivado experimentalmente en Argentina (Lechner y Albertó, 2011). Pleurotus citrinopileatus Sing. Presenta píleos en forma de embudo, de color crema, amarillento a gris (figura 2a). Es una especie conocida solamente del sureste de Asia (Ohira 1990), donde se inició y popularizó su cultivo. Petersen y Krisai-Greihuber (1999) la consideraron una variante de P. cornucopiae (Paul.: Pers.) Roll., con base en que Ohira (1990) había logrado entrecruzarlas y sólo las distinguía el color de los basidiomas, amarillentos en P. citrinopileatus y blanquecinos para P. cornucopiae. Aparentemente P. cornucopiae es una especie europea, que se cultiva comercialmente en EE.UU. y algunos países del sureste asiático (Royse et al. 2004, Liang et al. 2009). Pleurotus cystidiosus O.K. Mill. y P. smithii Guzmán Pleurotus cystidiosus fue descrito inicialmente en EE.UU. (Miller 1969). Actualmente se conoce de Europa, África, sureste de Asia y Sudamérica. Pleurotus smithii fue primeramente descrita por Guzmán (1975), de México; posteriormente Zervakis et al. (2004) extendieron su distribución en Latinoamérica (México hasta Argentina), y Stajic et al. (2003) la registraron de Israel. Pleurotus cystidiosus y P. smithii son hongos muy similares, aunque de acuerdo con Camacho (2010), son especies separadas con base en el concepto morfológico (Guzmán 1975), biológico (Zervakis 1998) y filogenético (Zervakis et al. 2004). Sin embargo, Lechner et al. (2005) encontraron compatibilidad entre especímenes silvestres de Argentina, y Capelari y Fungaro (2003), al realizar una prueba de RAPD con cepas de ambas especies de diferente origen geográfico (América, Europa y Asia), llegaron a la conclusión de que podrían ser sinónimos, lo que respalda los resultados previos de Hilber (1997). Finalmente, y como apoyo a ambas corrientes, Reid et al. (1998) y Stajic et al. (2003) encontraron compatibilidad parcial entre las especies según su origen geográfico, por lo que los primeros autores consideraron que existía una especiación alopátrica 34 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. (separación geográfica) en progreso. Ambas especies presentan formas asexuales o anamorfas de reproducción, llamadas Antromycopsis macrocarpa Stalp, para P. cystidiosus, y A. smithii, para P. smithii. Estas formas han sido cultivadas experimentalmente en el laboratorio (Guzmán et al. 1991, Selvakumar et al. 2008). a b c Figura 1. a: Pleurotus albidus silvestre (Parque Nacional Calilegua, Argentina), b: P. levis en cultivo, c: Presencia de anillo en esporomas de P. dryinus obtenidas en residuos de maguey. Pleurotus djamor (Rumph.: Fr.) Boedijn Es la especie más importante del género en los trópicos y subtrópicos (Pegler 1977, 1986, Nicholl y Petersen 2000), aunque también se ha colectado en Nueva Zelanda (Petersen y Hughes 1999). De acuerdo con Guzmán (2000), esta especie es sinónimo de P. flabellatus, P. eous y P. salmoneostramineus, y se encuentra ampliamente distribuida en México. Presenta gran variación de color en sus carpóforos (figura 2b), que van desde blanquecino hasta color rosa intenso, pero existe compatibilidad genética en las cepas, incluso si provienen de diferentes regiones geográficas (Nicholl y Petersen 2000, Salmones et al. 2004). Con base en la variabilidad de color y en la compatibilidad genética presentada por los especímenes estudiados, Guzmán et al. (1995) consideraron que la especie presenta las siguientes variedades: P. djamor (Fr.) Boedijn var. djamor, caracterizada por desarrollar primordios y basidiomas blanquecinos; P. djamor var. roseus Corner, constituida por individuos que presentan primordios de color rosa y/o naranja que disminuyen su coloración en estado adulto, y P. djamor var. salmoneostramineus (L. Vass) Guzmán, que se distingue por presentar primordios y basidiomas adultos de color rosa y/o naranja. Posteriormente, Lechnner et al. (2004) reportaron la variedad P. djamor var. cyathiformis Corner, representada por basidiomas blanquecinos con manchas oscuras. Debido a su 35 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores capacidad de desarrollarse a altas temperaturas, ha sido cultivada en diversas regiones tropicales del mundo, aunque comercialmente es más apreciada en el continente asiático (Rajarathnam et al. 1987, Chang y Miles 2004). Pleurotus eryngii (DC: Fr.) Quél. Presenta píleos blancos a crema. Esta especie fue inicialmente cultivada en el norte de Italia y Suiza, conocida localmente como cardoncello, debido a que crecen naturalmente en residuos de tallos de plantas de la familia Apiaceae, entre las que se incluye el género Eryngium, conocido popularmente como cardo. Su cultivo comercial comenzó en Japón, a finales del siglo pasado, conocida comercialmente como “king oyster mushroom” (figura 2c). Actualmente es una de las especies de Pleurotus más altamente consumida en Europa, Asia y EE.UU., apreciada por los productores debido a su sabor, textura y vida de anaquel (Royse 1999). Pleurotus eryngii forma un complejo de varias especies y variedades actualmente en el mercado: eryngii, ferulae, elaeoselini, thapsiae, tingitanus, nebrodensis y tuoliensis (Zervakis et al. 2001, Venturella et al. 2002, Lewinsohn et al. 2002, Kawai et al. 2008). Al igual que otras especies del género, existen barreras incompletas de compatibilidad entre los individuos del grupo (Zervakis y Balis 1996), por lo que la delimitación de especie biológica es difícil de establecer (Rodríguez Estrada et al. 2010). Pleurotus dryinus (Pers.) P. Kumm., P. levis (Berk. & M.A. Curtis) Sing., P. opuntiae (Durieu & Lév.) Sacc. y P. agaves Dennis Pleurotus dryinus. Presenta píleos blancos a amarillentos. Crece principalmente en residuos de madera de Quercus, en zonas templadas, y se distingue de otras especies del género por presentar un anillo y velo membranoso (figura 1c) (Guzmán 2000). Se ha registrado de Norteamérica, Europa, África y Asia (Vilgalys y Sun 1994, Zervakis y Balis 1996). Se tienen escasos reportes de su cultivo experimental (Elisashvili et al. 2006). Pleurotus opuntiae. Se conoce de Kenia, México y Venezuela. En Argelia se le colectó en plantas del género Opuntia, cactácea con amplia distribución en el Mediterráneo, así como en Agave y Yucca (Guzmán 2000). El trabajo de Petersen y Ridley (1996) es la primera cita para esta especie de México; aunque, de acuerdo con Camacho (2010), ellos utilizaron el nombre P. agaves para un aislamiento de P. opuntiae. Este autor también considera que el nombre correcto de la especie es P. opuntiae. Sin embargo, el cultivo de cepas de Pleurotus aisladas de las plantas de maguey ha creado discusión sobre la posible presencia de al menos dos especies (Huerta et al. 2010, González de la Tijera, 2014). Petersen et al. (1997) consideraron que la diferenciación morfológica entre P. levis (figura 1b) y P. dryinus es difícil, ya que la primera especie no presenta velo en su forma silvestre, pero sí un velo fugaz en su forma cultivada. Este comportamiento también 36 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. fue observado por Sobal et al. (1997) y González de la Tijera (2014); este último autor consideró que la especie cultivada coincidía morfológicamente con P. dryinus, aunque el análisis molecular correspondía con P. levis. Pleurotus ostreatus (Jacq.: Fr.) P. Kumm. Presenta píleos de color muy variable, desde gris claro hasta café grisáceo oscuro, con tonalidades intermedias y reflejos azulados (figura 3a). Es la especie del género más comúnmente citada en la literatura y aparentemente la más conocida y cultivada en diferentes regiones del mundo, aunque el nombre ha sido utilizado indiscriminadamente y combinado con otras especies como P. pulmonarius (reportado como P. ostreatus var. florida) o P. sajor-caju (nombre confuso) (Buchanan 1993, Guzmán 2000, Shnyreva et al. 2012). a b c Figura 2. a: Pleurotus citrinopileatus cultivado en paja, b: Variabilidad de colores observados en basidiomas de P. djamor, c: P. eryngii listo para su venta en un mercado asiático. Pleurotus pulmonarius (Fr.) Quél. Presenta píleos de color crema a café grisáceo, pero también puede presentar tonalidades café claro a rojizas, azuladas y violáceas (figura 3b). La especie ha sido registrada de Norte y Sudamérica, así como de Nueva Zelanda. Como se comentó previamente, durante mucho tiempo ha sido confundida con P. ostreatus, y la segregación de dichas especies se ha documentado ampliamente en diversos trabajos (Guzmán et al. 1994, Petersen y Ridley 1996, Lechner et al. 2004, Zervakis et al. 2004). Aunque hay bases para considerarlas especies válidas por la incompatibilidad genética presentada (Guzmán et al. 1994, Zervakis y Balis 1996, Shnyreva y Shtaer 2006), sus similitudes morfológicas son evidentes (Camacho, 2010). Las especies coexisten de manera natural y se reproducen 37 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores dependiendo de las condiciones ambientales, invierno para P. ostreatus, y verano-otoño para P. pulmonarius. Posiblemente la diferencia en las estaciones de reproducción propició una eventual especiación alopátrica. Ambas especies son ampliamente cultivadas en el mundo y existe copiosa bibliografía sobre su consumo humano (Chang y Miles 2004), así como de su aprovechamiento en otros procesos biotecnológicos (Cohen et al. 2002), los cuales se tratan extensamente en capítulos posteriores de este libro. Concerniente a Pleurotus tuber-regium (Fr.) Sing., es una especie cuya posición taxonómica aún sigue en discusión (Guzmán 2000, Thorn et al. 2000), ya que incluso algunos autores la citan como Lentinus tuber-regium (Fr.) Fr. Se cultiva regionalmente en África (Nigeria), y además de su valor nutrimental, presenta propiedades químicas de interés nutracéutico (Isikhuemhen et al. 2000, Zhang et al. 2004). a b Figura 3. a: Fructificaciones dePleurotus ostreatus y b: P. pulmonarius cultivadas en paja. MEJORAMIENTO GENÉTICO DE Pleurotus Los programas de entrecruzamiento genético de cepas de Pleurotus spp. tienen como objetivo principal la obtención de material genético con características deseables para su producción comercial. Algunas de estas características son: alta productividad, calidad en los basidiomas cosechados (color, tamaño, peso), ciclos cortos y producción estable bajo diferentes condiciones de cultivo (Gaitán-Hernández y Salmones 2008). Adicionalmente, se han realizado estudios con la finalidad de seleccionar cepas con baja capacidad de producción de esporas, debido a los problemas de salud presentados entre los cultivadores por la exposición masiva y prolongada a las esporas (Obatake et al. 2003, Ravishankar et al. 2006). Como en la mayoría de los hongos cultivados, las especies de Pleurotus presentan dos tipos de reproducción: vegetativa (asexual), que se produce a través de la mitosis 38 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. celular, por lo que la progenie contiene la misma información genética que los parentales, y la reproducción sexual, que lleva implícita la meiosis, por lo que la progenie puede presentar diferencias genéticas con sus parentales (Eger 1978, Rajarathnam et al. 1987). Debido a lo anterior, es muy importante entender los procesos genéticos que ocurren durante el cultivo, con fines de lograr mejores resultados en cuanto a la identificación y el mejoramiento genético de cepas. Para obtener un aislamiento de la etapa vegetativa del hongo, se toma un fragmento de la “carne” de un basidioma fresco y limpio, y se deposita en cajas de Petri que contengan un medio de cultivo sólido estéril, de preferencia al que se le haya agregado previamente un antibiótico (ampicilina 50 mg/L). Las muestras se incuban a temperatura controlada (25ºC- 28°C), en la obscuridad, hasta que se observe crecimiento micelial sobre el fragmento. Una vez obtenidos los cultivos puros, estos deberán mantenerse siguiendo algunos métodos recomendados en la sección “Métodos de conservación de cepas”. Aunque teóricamente los aislamientos obtenidos por este método heredan la información genética del basidioma del que se originaron, es posible que los hongos cultivados presenten ligeras variaciones fenotípicas con respecto al espécimen silvestre, ya que como se había comentado anteriormente, estos organismos pueden ser fuertemente influenciados por el clima, el sustrato y las condiciones ambientales en que crecen (Guzmán 2000, Bao et al. 2004). La fase haploide es representada por las basidiosporas y el micelio monocariótico (n) que desarrollan. Esta etapa termina cuando ocurre la plasmogamia de hifas compatibles y se obtiene un micelio dicariótico (o dicarión) que mantiene los núcleos de sus parentales independientes (n + n), y que se caracteriza por presentar fíbulas (figura 4), estructuras que permiten la distribución de los núcleos en las células hijas. El micelio dicariótico puede agruparse para formar los esporomas, llamados también basidiocarpos, basidiomas o fructificaciones. En el esporoma, específicamente en la capa interna conocida como himenio, se forman los basidios en los que ocurre la fusión de núcleos o cariogamia (2n), una etapa efímera que precede a la meiosis y a la formación de las basidiosporas uninucleadas, o etapa haploide (n). Los basidios pueden contener dos o más basidiosporas, pero en el género Pleurotus es más común que presenten cuatro basidiosporas por basidio. Bajo condiciones ambientales adecuadas, las basidiosporas pueden germinar y producir micelios monocarióticos (n), con lo que comienza nuevamente la etapa haploide del ciclo (Rajarathnam et al 1987, Chang y Miles 2004). Los hongos del género Pleurotus presentan un patrón de sexualidad heterotálico tetrapolar (o bifactorial), es decir, sus talos o estructuras miceliales son autoestériles, por lo que se necesita la compatibilidad de dos pares de factores (A y B) localizados en dos cromosomas diferentes (Eger 1978, Petersen y Krisai-Greilhuber 1999, Bao et al. 2004). Los genes del factor A son responsables del apareamiento de núcleos en el dicarión, 39 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores de la formación y septación de las fíbulas, y de la coordinación de la división celular, mientras que los genes del factor B controlan la migración de los núcleos a través de las fíbulas, la disolución de la septación y la fusión de las fíbulas para asegurar el estado dicariótico (n + n) después de la división celular. La estructura genética de los factores A y B es compleja y está ligada a múltiples alelos. Larraya et al. (1999) analizaron el factor A de diferentes cepas de P. ostreatus, aislando marcadores moleculares ligados a nueve diferentes funciones, mientras que en un trabajo posterior reportaron 15 funciones diferentes para los marcadores moleculares ligados al factor B (Larraya et al. 2001). Los aislamientos in vitro de micelios monocarióticos o monospóricos son primordiales para realizar cruzamientos entre cultivos obtenidos de un mismo esporoma, o entre diferentes esporomas de una o más poblaciones que contengan alelos diferentes para los genes de apareamiento A y B, ya que pueden desarrollar micelios dicarióticos capaces de formar nuevos esporomas (Zervakis et al. 1994, Guzmán et al. 1994, Petersen y Hughes 1999). El primer paso en la producción de micelios monospóricos es obtener la esporada de un esporoma silvestre o cultivado. Es recomendable que la descarga de esporas se realice sobre un papel filtro estéril, en un ambiente aséptico, para evitar la contaminación posterior de los cultivos. Las esporas depositadas en el papel estéril pueden resguardarse en bolsas de plástico y mantenerse en refrigeración (2ºC-4°C). A partir de la esporada se realizan diluciones en agua destilada estéril, de las cuales se toma una alícuota (aproximadamente de 0.5 ml) para sembrar sobre la superficie de placas de medio de cultivo sólido. Los medios de cultivo de agar con papa y dextrosa o extracto de malta son los más comúnmente empleados. A partir del tercer día de incubación y con ayuda de una lupa o estereomicroscopio se podrá observar el desarrollo del micelio. Entonces se procede a aislar el micelio de las basidiosporas germinadas, verificando su característica haploide por la ausencia de fíbulas, con ayuda de un microscopio óptico (Guzmán et al. 1993a, Sánchez y Royse 2001). Los cultivos monospóricos o monocarióticos sirven para obtener los tipos de compatibilidad. Existen diferentes métodos que recomiendan números variados de combinaciones, por ejemplo, Eger (1978) propuso tomar 12 cultivos al azar y entrecruzarlos entre sí evitando las cruzas recíprocas, lo que da un total de 66 combinaciones. La presencia de fíbulas en los micelios combinados indica que ha ocurrido la plasmogamia y se ha formado un nuevo micelio dicariótico o dicarión. Así, las combinaciones se clasifican en cuatro tipos de apareamiento (AxBx, AxBy, AyBx, AyBy) debido a la característica tetrapolar del género (figura 4). 40 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. a b Plasmogamia c Figura 4. Izquierda: Ciclo de vida de Pleurotus spp. e ilustración de algunas etapas para la obtención de los tipos de apareamiento, a: Descarga de esporas sobre papel estéril, b: Cruzamiento de micelios monocarióticos, c: Fíbulas presentes en los micelios dicarióticos. Este dibujo fue adaptado de Savoie et al. 2013. Los cruzamientos pueden realizarse con cultivos monospóricos provenientes de una misma cepa (intraespecimen) o entre dos cepas (interespecimen) de la misma especie. También es posible inducir la dicariotización de un cultivo monospórico mediante el contacto con un cultivo dicariótico, conocido como fenómeno Buller (Chang y Miles 2004). La dedicariotización de cepas es otro método que permite la recuperación directa de los componentes monocarióticos de una cepa, llamados neohaplontes, sin que haya pasado el proceso de la meiosis, por lo que se reduce el tiempo requerido para aislar los genotipos de las cepas parentales (Ramírez-Carrillo et al. 2011). El procedimiento consiste en 41 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores inocular micelio macerado en una solución dedicariotizadora, por ejemplo, glucosa y peptona (20 g/L y 30 g/L), y dejar incubar la muestra (25ºC-28°C) durante uno o dos días. Posteriormente la muestra se homogeniza y una pequeña alícuota se inocula en cajas de Petri con medio de cultivo, que se incuba hasta el desarrollo del micelio. Las hifas que no presentan fíbulas (neohaplontes) son apareadas para determinar los tipos de compatibilidad de los componentes monocarióticos de las cepas dicarióticas. Con esta técnica es posible obtener híbridos de dos especies e incluso entre especies de diferente género, por ejemplo, Pleurotus y Lentinula (Valencia del Toro et al. 2007, Ramírez- Carrillo et al. 2007). Con excepción de la obtención de neohaplontes, que presentan la misma información genética de sus parentales (Valencia del Toro 2007), los métodos anteriormente descritos para la obtención de cepas dicarióticas no garantizan un mejoramiento genético per se, ya que la progenie recibe la recombinación genética de sus parentales de manera azarosa. Por lo anterior, es importante caracterizar el nuevo material genético, tanto en su etapa micelial como reproductiva, con la finalidad de determinar si los caracteres heredados son de interés para los fines del estudio. Además, y tal como se había comentado anteriormente, la mayoría de los métodos son laboriosos, requieren tiempo y personal técnico especializado (Ravash et al. 2010). En los últimos años, el desarrollo de la biotecnología moderna ha logrado la manipulación genética de diversos organismos, incluidos los hongos. El uso de marcadores moleculares, tanto bioquímicos como de ADN, ha favorecido el desarrollo de nuevas cepas con características económicamente importantes: rendimiento, calidad, resistencia a enfermedades, etc., controladas por herencia poligénica (Chakravarty, 2011). La aplicación de mapeos de características de herencia cuantitativa QTL (quantitative trait locus) es de reciente desarrollo en especies de hongos, en plantas y animales de interés económico, por lo que aún se conoce poco el potencial que representa la aplicación de MAS (Marker Asisted Selection) en los programas de mejoramiento genético de especies comerciales (Ramírez et al. 2000). MAS mejora la precisión y eficiencia de los pasos, porque la selección de la progenie lleva los caracteres favorables de interés con marcadores genotípicos en lugar de fenotípicos. También es posible utilizar estos marcadores para detectar múltiples fenotipos en ambientes diversos (Savoie et al. 2013), por lo que el origen geográfico de las especies y las condiciones climáticas en que mejor se desarrollan es otra línea importante de selección en demanda que requiere la caracterización de nuevas cepas. Independientemente de las técnicas empleadas, la disponibilidad de germoplasma silvestre es un elemento fundamental que aporta la variabilidad genética necesaria para llevar a cabo los programas de mejoramiento genético. Entonces, la producción de hongos comestibles depende en gran parte de la disponibilidad de material genético silvestre y de 42 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. su adecuada preservación. CONSERVACIÓN DE GERMOPLASMA Métodos de conservación de cepas La conservación de las cepas en un laboratorio es una actividad cotidiana de vital importancia porque representa el resguardo adecuado de los recursos genéticos vivos. Sin embargo, esta tarea no solo implica el resguardo del organismo ex situ, en este caso hongos, sino que además deben mantenerse la pureza, la viabilidad, la capacidad de esporulación y la fructificación de los cultivos, para evitar cambios genómicos no deseables y, en la medida de lo posible, el envejecimiento de las cepas (Ryan y Smith 2004). Es por ello muy importante elegir sistemas eficientes y seguros de conservación que garanticen la conservación de los micelios. El método más utilizado —también llamado método tradicional— es la resiembra continua de los micelios en medios de cultivo artificiales. Este es un sistema que asegura la conservación de las cepas por períodos cortos, sin embargo, puede incrementar el riesgo de contaminación accidental y/o cambios en las características morfológicas y fisiológicas de las cepas a largo plazo (Mata et al. 2004). El método consiste en transferir una pequeña porción del área periférica del micelio a una caja de Petri o tubo de ensaye con medio estéril de reciente preparación, e incubar en condiciones controladas que favorezcan el desarrollo de los micelios, generalmente entre 25ºC a 28ºC, en la obscuridad. Los medios de cultivo adecuados para el mantenimiento de las cepas de hongos deben incluir preferentemente en su formulación fuentes de carbono (dextrosa, maltosa), de nitrógeno (peptona, levadura) y algunos microelementos (vitaminas) importantes para el desarrollo de los micelios. Agar con papa y dextrosa, agar con extracto de malta y agar de Saboraud y dextrosa son algunos de los medios de cultivo más frecuentemente utilizados para el crecimiento de los hongos (Guzmán et al. 1993, Sánchez y Royse 2001). Cuando el micelio ha cubierto el medio de cultivo, las cajas y/o tubos deben mantenerse en refrigeración (2ºC-4ºC), en condiciones de obscuridad (Ryan y Smith 2004). Ya que durante el almacenamiento aún es posible el ataque de otros organismos patógenos (como por ejemplo ácaros), se recomienda estricta higiene en el área de almacenamiento, así como la revisión periódica de los cultivos almacenados para detectar posible envejecimiento y/o contaminación (Guzmán et al. 1993). Bajo estas condiciones, las cepas se pueden almacenar varios meses y posteriormente tendrán que ser resembradas nuevamente (Smith y Onions 1994). Otro método recomendado por su bajo costo es el mantenimiento de los cultivos en agua 43 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores destilada estéril (Sánchez y Royse 2001). Para ello, los micelios se cultivan previamente en medio de cultivo, posteriormente se cortan fragmentos del cultivo y se colocan en tubos de ensaye y/o crioviales con tapa, que contengan el agua destilada estéril (2/3 partes de su capacidad). Las muestras se mantienen en refrigeración (2ºC-4ºC), y de manera similar al método de resiembras continuas, se recomienda la revisión periódica de los cultivos para detectar a tiempo cualquier contaminación o anormalidad que pudieran presentar los micelios. Bajo estas condiciones, las cepas pueden almacenarse por varios meses, incluso años (Smith y Onions 1994). Criogenización de cepas Entre los métodos de conservación a largo plazo destaca la criogenización, ya que puede garantizar la estabilidad genética durante períodos indefinidos de tiempo y se recomienda especialmente para hongos que no esporulan sobre el micelio, como es el caso del género Pleurotus y otras especies comestibles. El proceso de congelación y descongelación de los micelios debe ser muy cuidadoso, para evitar daños irreversibles en las células, por lo que usualmente se aplican soluciones crioprotectoras que evitan la formación de cristales del agua intracelular e intersticial, aunque también se ha probado exitosamente la criogenización de los micelios sin el uso de dichas sustancias, si se utilizan semillas de gramíneas como vectores o soporte del micelio (Mata y Pérez Merlo 2003). El proceso recomendado requiere la inoculación previa de micelio sobre las semillas, para lo cual, los granos hidratados y estériles son inoculados con fragmentos de micelios fúngicos. Entonces las muestras inoculadas se incuban en la oscuridad a la temperatura adecuada para el crecimiento micelial (25ºC-28°C), hasta que el micelio cubra completamente los granos. Para el proceso de congelamiento, con crioprotector, las semillas colonizadas se colocan en frascos pequeños de policarbonato que contengan una solución de glicerol (10% v/v) previamente esterilizada a 121°C durante 15 min. En cada frasco se colocan aproximadamente 25 semillas con micelio, las cuales se ponen en contacto con la solución crioprotectora durante una hora a temperatura ambiente, y posteriormente se sumergen directamente en el nitrógeno líquido. Para el descongelamiento de las muestras, los frascos se sacan del contenedor y se introducen en un baño maría de agua destilada a 30°C, durante 10 min. Se retira el exceso de agua y se introducen los frascos en una solución de alcohol etílico (70% v/v) durante un minuto. Posteriormente, se drena la solución crioprotectora contenida en los viales y se colocan las semillas en cajas de Petri que contengan medio de cultivo sólido (agar con papa y dextrosa), con la finalidad de inducir el crecimiento micelial de las muestras. Bajo estas condiciones de preservación, las cepas de Pleurotus alcanzan una recuperación de las muestras cercana al 100% y pueden ser almacenadas indefinidamente (Mata y Pérez Merlo 2003). A la fecha, se han realizado estudios para evaluar la permanencia de las características morfológicas y productivas de las cepas almacenadas; se corrobora que después de varios años de almacenamiento, 44 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. el germoplasma conserva sus índices de productividad de fructificaciones, así como la morfología y el tamaño previos a la criogenización (Mata et al. 2004). Colecciones de germoplasma de hongos: caso México Uno de los valores más importantes de una colección de cepas es la diversidad geográfica y ecológica de su germoplasma, ya que las poblaciones silvestres son el recurso más importante para la diversidad requerida por el sector productivo de los hongos cultivados, pues proporcionan la variabilidad necesaria para realizar estudios taxonómicos, genéticos y moleculares de las especies (Salmones y Mata 2013). Las colecciones de germoplasma frecuentemente son resultado de colectas científicas y programas específicos de investigación, e incluso de proyectos institucionales temporales, por lo que existe desequilibrio en los materiales bajo resguardo (Savoie et al. 2013). Como ejemplo tenemos el caso de México, en donde el establecimiento de ceparios de hongos comestibles data de finales del siglo pasado, cuando surgieron diferentes grupos de especialistas enfocados, inicialmente, en implementar las metodologías para el cultivo de Agaricus y Pleurotus. Durante estos primeros años, las colecciones estaban principalmente constituidas por cepas comerciales donadas por colegas extranjeros. Posteriormente, se desarrollaron programas de investigación dirigidos a conocer la micobiota de algunas regiones del país, en los que se realizaban aislamientos de parte del material silvestre colectado. Así, las colecciones fueron incrementándose de acuerdo con las necesidades y las prioridades de los encargados y/o de las instituciones (tabla 1). Según datos reportados por Salmones y Mata (2013), en México existen alrededor de 10 ceparios de hongos que conservan más de 1600 cepas de especies comestibles. Sin embargo, el número resulta muy inferior a lo deseado, si se considera, por una parte, que algunas de las cepas podrían estar duplicadas en más de una colección y, por otro lado, y lo más importante, la megadiversidad fúngica del país. Es ciertamente preocupante que, a pesar de los avances científicos logrados con el material genético resguardado, la producción nacional se sustenta en pocas cepas, lo que significa un factor de riesgo para el sector productivo (Salmones y Mata 2013). La situación no es exclusiva de esta región geográfica, ya que, si bien no existe un consenso científico sobre las repercusiones del cambio climático global en la producción mundial de hongos, el aumento de temperatura prevé el desplazamiento de especies tropicales a zonas templadas, lo que favorecería la presencia de nuevas especies antagonistas a un ritmo de invasión más rápido que el necesario para que las especies de Pleurotus, y en general otros cultivos, desarrollen mecanismos de defensa. Bajo esta perspectiva, la diversidad biológica es la clave para adaptarse a las nuevas condiciones de cultivo (Sánchez-Vázquez et al. 1997, Zervakis y Venturella 2001). 45 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tabla 1. Especies de Pleurotus preservadas en tres de los principales ceparios de hongos COLPOS1 ECOSUR INECOL Aislamientos de especímenes silvestres mexicanos P. agaves Dennis ✓ ✓ ✓ P. albidus (Berk.) Pegler ✓ ✓ P. citrinopileatus Sing. ✓ ✓ P. cystidiosus O.K. Mill. ✓ ✓ ✓ P. cornucopiae (Paul.: Pers.) ✓ ✓ Roll. P. djamor (Rumph.: Fr.) ✓ ✓ ✓ ✓ Boedijn P. dryinus (Pers.) P. Kumm. ✓ ✓ ✓ P. eryngii (DC.) Quél. ✓ ✓ ✓ P. levis (Berk & M.A. Curtis) ✓ ✓ ✓ Sing. P. opuntiae (Durieu & Lév.) ✓ ✓ Sacc. P. ostreatus (Jacq.: Fr.) P. ✓ ✓ ✓ Kumm. P. populinus O. Hilber & ✓ O.K. Mill. P. pulmonarius (Fr.) Quél. ✓ ✓ ✓ ✓ P. smithii Guzmán ✓ ✓ 1COLPOS: Colegio de Postgraduados, Campus Puebla. ECOSUR: El Colegio de la Frontera Sur. INECOL: Instituto de Ecología, A.C. Por otra parte, el crecimiento exponencial de la industria de los hongos ha favorecido el aislamiento de nuevo material genético con características deseables para otros procesos biotecnológicos, lo que ha fortalecido el interés de protección de la propiedad intelectual sobre los materiales biológicos (Jong 2005). Si bien el material genético obtenido de un organismo silvestre no se puede patentar, su posterior modificación en el laboratorio puede ser protegida por derechos de obtención de variedades y este germoplasma puede utilizarse para desarrollar cepas con mejoras genéticas (Kate y Laird 1999, Granados Sánchez et al. 2009). Aunque en la industria del cultivo de hongos aún no hay una legislación tan avanzada como en el área agrícola, en un futuro próximo deberán 46 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. establecerse los mecanismos éticos y legales que permitan el uso y la explotación de los recursos genéticos existentes con beneficios recíprocos para todas las partes involucradas, provenientes tanto del sector público como privado. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen su apoyo a las autoridades del Instituto de Ecología, A. C., así como a los revisores del manuscrito, ya que sus atinadas observaciones permitieron mejorar el contenido del capítulo. A los Dres. Edgardo Albertó y Rigoberto Gaitán Hernández se les agradece el préstamo de algunas fotografías que ilustran el texto REFERENCIAS Albertó EO, Petersen RH, Hughes KW Lechner B (2002) Miscellaneous notes on Pleurotus. Persoonia. 18(1):55-69. Bao D, Kinugasa S, Kitamoto Y (2004) The biological species of oyster mushrooms (Pleurotus spp.) from Asia based on mating compatibility tests. J. Wood Sci. 50(2):162-168. Bao D, Aimi T, Kitamoto, Y (2005) Cladistic relationships among the Pleurotus ostreatus complex, the Pleurotus pulmonarius complex, and Pleurotus eryngii based on the mitochondrial small subunit ribosomal DNA sequence analysis. J. Wood Sci. 51(1):77-82. Bernardi E, Donini LP, Minotto E, do Nascimento JS (2007) Cultivation of three Pleurotus (Jacq.:Fr.) P. Kumm. species on pasteurized elephant grass (Pennisetum purpureum) substrate. Int. J. Med. Mush. 9:373-378. Buchanan PK (1993) Identification, names and nomenclature of common edible mushrooms.In: Chang ST, Buswell JA, Chiu SW (eds) Mushroom biology and mushroom products. The Chinese University Press. 21-32. Camacho M (2010) Estudio taxonómico del complejo de Pleurotus, Lentinus y Panus en México. Tesis de maestría. INECOL. 81-117. Capelari M, Fungaro MHP (2003) Determination of biological species and analisys of genetic variability by RAPD of isolates of Pleurotus subgenus Coremiopleurotus. Myc. Res. 107:1050-1054. Chakravarty B (2011) Trends in mushroom cultivation and breeding. J. Agric. Eng. 2:102-109. Chang ST, Miles PG (2004) Mushrooms: cultivation, nutritional value, medicinal effect, and environmental impact. CRC Press. Cohen R, Persky L, Hadar Y (2002) Biotechnological applications and potential of wood-degrading mushrooms of the genus Pleurotus. Appl. Microb. Biotechnol. 58(5):582-594. Eger G (1978) Biology and breeding of Pleurotus. In: Chang ST, Hayes WA (eds) The biology and cultivation of edible mushroom. Academic Press. 497-519. Elisashvili V, Penninckx M, Kachlishvili E, Asatiani M, Kvesitadze G (2006) Use of Pleurotus dryinus for lignocellulolytic enzymes production in submerged fermentation of mandarin peels and tree leaves. Enz. Microb. Techn. 38(7):998-1004. Gaitán-Hernández R, Salmones D (2008) Obtaining and characterizing Pleurotus ostreatus strains for commercial cultivation under warm environmental conditions. Sci. Hort. 118(2):106-110. Giraud T, Refrégier G, Le Gac M, de Vienne DM, Hood ME (2008) Speciation in fungi. Fungal Genet. Biol. 45(6):791-802. Gardes M, Brun, TD (1993) ITS primers with enhanced specificity for basidiomycetes‐application to the identification of mycorrhizae and rusts. Mol. Ecol. 2(2):113-118. González de la Tijera M (2014) Metabolitos secundarios de Pleurotus dryinus cultivado sobre bagazo de 47 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores maguey y paja de cebada. Tesis doctoral. Universidad Veracruzana. Gonzalez P, Labarère J (2000) Phylogenetic relationships of Pleurotus species according to the sequence and secondary structure of the mitochondrial small-subunit rRNA V4, V6 and V9 domains. Microbiology. 146(1):209-221. Granados Sánchez D, López Ríos GF, Hernández-García MA (2009) Recursos genéticos, biotecnología y propiedad intelectual. Revista Chapingo. 15(2):127-140. Guillamón E, García-Lafuente A, Lozano M, Rostagno MA, Villares A, Martínez JA (2010) Edible mushrooms: role in the prevention of cardiovascular diseases. Fitoterapia. 81(7):715-723. Guzmán G (1975) New and interesting species of Agaricales of México. In: Bigelow HE, Thiers HD (eds) Studies on higher fungi. Nova Hedwigia. 51. Cramer. 99-118. Guzmán G (2000) Genus Pleurotus (Jacq.: Fr.) P. Kumm. (Agaricomycetideae): diversity, taxonomic problems, and cultural and traditional medicinal uses. Int. J. Med. Mush. 2:95-123. Guzmán G, Bandala VM, Montoya L (1991) A comparative study of teleomorphs and anamorphs of Pleurotus cystidiosus and Pleurotus smithii. Mycol. Res. 95(11):1264-1269. Guzmán G, Mata G, Salmones D, Soto-Velazco C, Guzmán-Dávalos L (1993a) El cultivo de los hongos comestibles: con especial atención a especies tropicales y subtropicales en esquilmos y residuos agroindustriales. IPN/CECODES. 245. Guzmán G, Montoya L, Bandala VM, Mata G, Salmones D (1995) Studies in the genus Pleurotus IV: Observations on the pink forms growing in Mexico based in the interbreeding of two different strains. Mycotaxon. 53:247-259. Guzmán G, Montoya L, Mata G, Salmones D (1994) Studies in the genus Pleurotus III: The varieties of P. ostreatus complex based in interbreeding strains and in the study of basidiomata obtained in culture. Mycotaxon. 50:365-378. Guzmán G, Montoya L, Salmones D, Bandala, VM (1993b) Studies of the genus Pleurotus (Basidiomycotina), II: P. djamour in Mexico and in other Latin-American countries, taxonomic confusions, distribution and semi-industrial culture. Crypt. Bot. 3:213-220. Hawksworth DL (1991) The fungal dimension of biodiversity: magnitude, significance, and conservation. Mycol. Res. 95:641-655. Hawksworth DL (2004) Fungal diversity and its implications for genetic resource collections. Stud. Mycol. 50:9-18. Hilber O (1982) Die gattung Pleurotus (Fr.) Kummer. Bibl. Mycol. 87. Cramer Vaduz. Hilber O (1997) The genus Pleurotus (Fr.) Kummer (2). Publ. Priv. Kelheum. Huerta G, Martínez-Carrera D, Sánchez JE, Leal-Lara H, Vilgalys R (2010). Genetic relationships between Mexican species of Pleurotus analyzing the ITS-region from rDNA. Mic. Apl. Int. 22(1):15-25. Iracabal B, Zervakis GI, Labarere J (1995) Molecular systematics of the genus Pleurotus: Analysis of restriction polymorphisms in ribosomal DNA. Microbiology. 141(6):1479-1490. Isikhuemhen OS, Nerud F, Vilgalys R (2000) Cultivation studies on wild and hybrid strains of Pleurotus tuberregium (Fr.) Sing. on wheat straw substrate. World J. Microb. Biotechnol. 16(5):431-435. Jong SC (2005) Protecting intellectual property assets of mushroom genetic resources for invention and innovation. Int. J. Med. Muhs. 7(3):348-349. Kate KT, Laird SA (1999) The commercial use of biodiversity: access to genetic resources and benefit- sharing. Earthscan Po. 180. Kawai G, Babasaki K, Neda H (2008) Taxonomic position of a Chinese Pleurotus “Bai-Ling-Gu”: it belongs to Pleurotus eryngii (DC.: Fr.) Quél. and evolved independently in China. Mycoscience. 49(1): 75- 87. Khan MA, Mousumi T (2012) Nutritional and medicinal Importance of Pleurotus mushrooms: an overview. Food Rev. Intern. 28(3):313-329. Kirk PM, Cannon PF, Minter DW, Stalpers JA (2008) Ainsworth & Bisby’s dictionary of the Fungi. 10th edition. CAB International. 771. Larraya L, Peñas MM, Pérez G, Santos C, Ritter E, Pisabarro AG, Ramírez L (1999) Identification of 48 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. incompatibility alleles and characterization of molecular markers genetically linked to the A incompatibility locus in the white rot fungus Pleurotus ostreatus. Curr. Gen. 34(6):486-493. Larraya LM, Pérez G, Iribarren I, Blanco JA, Alfonso M, Pisabarro AG, Ramı́rez L (2001) Relationship between monokaryotic growth rate and mating type in the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microb. 67(8):3385-3390. Lechner BE, Albertó E (2011) Search for new naturally occurring strains of Pleurotus to improve yields. Pleurotus albidus as a novel proposed species for mushroom production. Rev. Iberoam. Mic. 28(4):148-154. Lechner BE, Petersen R, Rajchenberg M, Albertó E (2002) Presence of Pleurotus ostreatus in Patagonia, Argentina. Rev. Iberoam. Mic. 19(2):111-114. Lechner BE, Wright JE, Albertó E (2004) The genus Pleurotus in Argentina. Mycologia. 96:845-858. Lechner BE, Wright JE, Albertó E (2005) The genus Pleurotus in Argentina: mating tests. Sydowia. 57(2):233-245. Lewinsohn D, Wasser SP, Reshetnikov SV, Hadar Y, Nevo E (2002) The Pleurotus eryngii species-complex in Israel: distribution and morphological description of a new taxon. Mycotaxon. 81:51-67. Liang, ZC, Wu CY, Shieh ZL, Cheng SL (2009) Utilization of grass plants for cultivation of Pleurotus citrinopileatus. Int. Biodeter. Biodegr. 63(4):509-514. Mata G, Pérez-Merlo R (2003) Spawn viability in edible mushrooms after freezing in liquid nitrogen without a cryoprotectant. Cryobiology. 47(1):14-20. Mata G, Salmones D, Gaitán, R (2004) Spawn viability and mushroom production in Pleurotus strains frozen for eight years in liquid nitrogen. In: Romaine CP, Keil CB, Rinker DL, Royse DJ (eds) Science and cultivation of edible and medicinal fungi Mushroom Science XVI. Penn State. 185-191. Menolli N, Breternitz BS, Capelari M (2014) The genus Pleurotus in Brazil: a molecular and taxonomic overview. Mycoscience. 55(5):378-389. Menolli Junior N, Asai T, Capelari M, Paccola-Meirelles LD (2010) Morphological and molecular identification of four Brazilian commercial isolates ofPleurotus spp. and cultivation on corncob. Braz. Arch. Biol. Tech. 53(2):397-408. Miller OK (1969) A new species of Pleurotus with a coremoid imperfect stage. Mycologia. 61: 887-893. Moreno A, Bautista-Nava E (2006) El “hongo blanco patón”, Pleurotus albidus, en Hidalgo, su primer registro en México. Rev. Mex. Mic. 22:41-47. Mueller GM, Schmit JP, Leacock PR, Buyck B, Cifuentes J, Desjardin DE, Halling RE, Hjortstam K, Iturriaga T, Larsson KH, Lodge DJ, May TW, Minter D, Rajchenberg M, Redhead SA, Ryvarden L, Trappe JM, Watling R, Wu Q (2007) Global diversity and distribution of macrofungi. Biodivers. Conserv. 16(1):37-48. Murakami S, Takemaru (1990) Genetic studies of Pleurotus salmoneostramineus forming albino basidiocarps. Rep. Tottori Myc. Inst. 28:199-204. Nicholl DBG, Petersen RH (2000) Phenetic plasticity in Pleurotus djamor. Mycotaxon. 76:17-37. Obatake Y, Murakami S, Matsumoto T, Fukumasa-Nakai Y (2003) Isolation and characterization of a sporeless mutant in Pleurotus eryngii. Mycoscience. 44(1):33-40. Ohira I (1990) A revisión of the taxonomic status of Pleurotus citrinopileatus. Rep. Tottori Myc. Inst. 28:107-114. Pegler DN (1977) Pleurotus (Agaricales) in India, Nepal and Pakistan. Kew Bull. 31:501-510. Pegler DN (1983) Agaric flora of the Lesser Antilles.Kew Bull. Add. Ser. IX. 668. Pegler DN (1986) Agaric flora of Sri Lanka.Kew Bull. Add. Ser. XII. 519. Petersen RH (1995) Contributions of mating studies to mushroom systematics. Can. J. Bot. 73(S1):831- 842. Petersen RH, Hughes KW (1993) Intercontinental interbreeding collections of Pleurotus pulmonarius, with notes of P. ostreatus and other species. Sydowia. 45:139-152. Petersen RH, Hughes KW (1999) Species and speciation in mushrooms development of a species concept poses difficulties. Bioscience. 49(6):440-452. 49 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Petersen RH, Hughes KW (2003) Phylogeographic examples of Asian biodiversity in mushrooms and their relatives. Fungal Divers. 13:95-109. Petersen RH, Krisai-Greilhuber I (1999) Type specimens studies in Pleurotus. Persoonia. 17:201-219. Petersen RH, Nicholl DB, Hughes KW (1997) Mating systems of some putative polypore—agaric relatives. Plant Syst. Evol. 207(3-4):135-158. Petersen RH, Ridley GS (1996) A New Zealand Pleurotus with multiple-species sexual compatibility. Mycologia. 88:198-207. Rajarathnam S, Bano Z, Miles PG (1987) Pleurotus mushrooms. Part I A. Morphology, life cycle, taxonomy, breeding, and cultivation. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 26(2):157-223. Ramírez L, Larraya LM, Pisabarro AG (2000) Molecular tools for breeding basidiomycetes. Int. Microb. 3(3):147-152. Ramírez-Carrillo R, Hernández Vargas O, Galván Pallac F, Leal-Lara H (2007) Productividad de cepas híbridas de Pleurotus x Lentinula. In: Sánchez Vázquez JE, Martínez Carrera D, Mata G, Leal Lara H (eds) El cultivo de setas Pleurotus spp. en México. El Colegio de la Frontera Sur. 55-64. Ramírez-Carrillo R, Marroquín Corona C, Leal-Lara H (2011) Strain improvement of edible fungi with Pleurotus eryngii neohaplonts. In: Savoie JM, Foulongne-Oriol M, Largeteau M, Barroso G (eds) 7th International Conference on Mushroom Biology and Mushrooms Products. INRA. 62-70. Ravash R, Shiran B, Alavi A A, Bayat F, Rajaee S, Zervakis GI (2010) Genetic variability and molecular phylogeny of Pleurotus eryngii species-complex isolates from Iran, and notes on the systematics of Asiatic populations. Mycol. Prog. 9(2):181-194. Ravishankar S, Pandey M, Tewari RP, Krishna V (2006) Development of sporeless/low sporing strains of Pleurotus through mutation. World J. Microb. Biotech. 22(10):1021-1025. Reid DA, Eicker A, De Koch A (1998) Pleurotus fuscosquamulosus a new species of Pleurotus subgenus Coremiopleurotus from South Africa. Mycotaxon. 66:137-152. Rodríguez Estrada A, Jimenez-Gasco MDM, Royse DJ (2010) Pleurotus eryngii species complex: sequence analysis and phylogeny based on partial EF1 and RPB2 genes. Fungal Biol. 114(5-6):b421-428. Royse DJ (1999) Yield stimulation of king oyster mushroom, Pleurotus eryngii, by brewer’s grain and SpawnMate IISE® supplementation of cottonseed훼 hull and wood chip substrate. Mush. News. 47(2):4-8. Royse DJ, Rhodes TW, Ohga S, Sánchez JE (2004) Yield, mushroom size and time to production of Pleurotus cornucopiae (oyster mushroom) grown on switch grass substrate spawned and supplemented at various rates. Bioresour.Technol. 91(1):85-91. Ryan MJ, Smith D (2004) Fungal genetic resource centres and the genomic challenge. Mycol. Res. 108(12):1351-1362. Salmones D, Gaitán-Hernández R, Pérez R, Guzmán G (1997) Estudios sobre el género Pleurotus. VIII. Interacción entre crecimiento micelial y productividad. Rev. Iberoam. Mic. 14:173-176. Salmones D, Mestizo Valdéz L., Gaitán-Hernández R (2004) Entrecruzamiento y evaluación de la producción de las variedades de Pleurotus djamor (Fr.) Boedijn. Rev. Mex. Mic. 18:21-26. Salmones D, Mata G (2013) Ceparios de hongos de México. In: Sánchez JE y Mata G (eds) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. INECOL. 69-77. Sánchez JE, Royse DJ (2001). La biología y el cultivo de Pleurotus spp. Limusa. Sánchez-Vázquez JE, Huerta Palacios G, Calvo Bado L (1997) The cultivation of edible fungi as a sustainable alternative in tropical regions. In: Palm ME, Chapela IH (eds) Mycology in sustainable development: Expanding concepts, vanishing borders. Parkway Pub. 227-237. Savoie JM, Foulongne-Oriol M, Barroso G, Callac P (2013) Genetics and genomics of cultivated mushrooms, application to breeding of Agarics. In: Esser K (ed) The Mycota: a comprehensive treatise on fungi as experimental systems for basic and applied research. Agricultural Applications XI. Springer. 3-33. Schoch CL, Seifert KA, Huhndorf S, Robert V, Spouge JL, Levesque CA, Chen W, Fungal Barcoding 50 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Consortium (2012) Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for fungi. Proc. Nat. Acad. Sci. 109(16):6241-6246. Selvakumar P, Rajasekar S, Periasamy K, Raaman N (2008) Isolation and characterization of melanin pigment from Pleurotus cystidiosus (telomorph of Antromycopsis macrocarpa). World J. Microb. Biotech. 24(10):2125-2131. Shnyreva, AA, Shnyreva, AV (2015) Phylogenetic analysis of Pleurotus species. Rus. J. Gen. 51(2): 148- 157. Shnyreva A, Shtaer O (2006) Differentiation of closely related oyster fungi Pleurotus pulmonarius and P. ostreatus by mating and molecular markers. Rus. J. Gen. 42(5):539-545. Shnyreva AA, Sivolapova AB, Shnyreva AV (2012) The commercially cultivated edible oyster mushrooms Pleurotus sajor-caju and P. pulmonarius are two separate species, similar in morphology but reproductively isolated. Rus. J. Gen. 48:1080-1088. Singer R (1950) Type studies on Basidiomycetes IV. Lilloa. 23:147-246. Singer R (1986) The Agaricales in modern taxonomy. Koeltz Sci. Books. 389. Sobal M, Morales P, Martínez W, Pegler DN, Martínez-Carrera D (1997) Cultivation of Lentinus levis in Mexico. Mic. Neotrop. Apl. 10:63-71. Stajic M, Wasser SP, Reshetnikov SV, Nevo E, Guzmán G (2003) First record of Pleurotus cystidiosus and Pleurotus smithii in Israel and Asia. Isr. J. Plant Scie. 51:237-244. Smith D, Onions AHS (1994) The preservation and maintenance of living fungi. 2nd ed. Commonwealth Mycological Institute International. Taylor JW, Jacobson DJ, Kroken S, Kasuga T, Geiser DM, Hibbett DS, Fisher MC (2000) Phylogenetic species recognition and species concepts in fungi. Fungal Genet. Biol. 31(1):21-32. Thorn RG, Moncalvo JM, Redy CA, Vilgalys R (2000) Phylogenetic analyses and the distribution of nematophagy support a monophyletic Pleurotaceae within the polyphyletic Pleurotoid-Lentinoid fungi. Mycologia. 92:242-252. Valencia del Toro G, Tepechco MA, Ramírez R, Leal H (2007). Productividad de cepas híbridas del género Pleurotus. In: Sánchez Vázquez JE, Martínez Carrera D, Mata G, Leal Lara H (eds) El cultivo de setas Pleurotus spp. en México. El Colegio de la Frontera Sur. 45-53. Venturella G, Zervakis G, Saitta A (2002) Pleurotus eryngii var. thapsiae var. nov. from Sicily. Mycotaxon. 81:69-74. Vilgalys R, Moncalvo JM, Liou SR, Volovceck M (1996) Recent avances in molecular systematics of the genus Pleurotus. In: Royse D (ed) Mushroom biology and mushroom products. Penn State University. 91-102. Vilgalys R, Sun BL (1994) Ancient and recent patterns of geographic speciation in the oyster mushroom Pleurotus revealed by phylogenetic analysis of ribosomal DNA sequences. P. Natl. Acad. Sci. 91(10):4599-4603. Zervakis GI (1998) Mating competence and biological species within the subgenus Coremiopleurotus. Mycologia. 90:1063-1074. Zervakis G, Balis C (1996) A pluralistic approach in the study of Pleurotus species with emphasis on compatibility and physiology of the European morphotaxa. Mycol. Res. 100:717-731. Zervakis G, Moncalvo JM, Vilgalys R (2004) Molecular phylogeny, biogeography and speciation of the mushroom species Pleurotus cystidiosus and allied taxa. Microbiology. 150:715-726. Zervakis GI, Sourdis J, Balis C (1994) Genetic variability and systematics of eleven Pleurotus species based on isozyme analysis. Mycol. Res. 98(3):329-341. Zervakis, G, Venturella G (2001) Mushroom breeding and cultivation enhances ex situ conservation of Mediterranean Pleurotus taxa. In: Engels JMM, Ramanatha Rao V, Brown AHD, Jackson MT (eds) Managing plant genetic diversity. CABI. 351-357. Zervakis GI, Venturella G, Papadopoulou K (2001) Genetic polymorphism and taxonomic infrastructure of the Pleurotus eryngii species-complex as determined by RAPD analysis, isozyme profiles and ecomorphological characters. Microbiology. 147(11):3183-3194. 51 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Zhang M, Zhang L, Cheung PCK, Ooi VEC (2004) Molecular weight and anti-tumor activity of the water- soluble polysaccharides isolated by hot water and ultrasonic treatment from the sclerotia and mycelia of Pleurotus tuber-regium. Carbohyd. Polym. 56(2):123-128. 52 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 3 MICROORGANISMOS BENÉFICOS ASOCIADOS A LA MICÓSFERA DE Pleurotus spp. Beneficial microorganisms associated with the mycosphere of Pleurotus spp. José E. Sánchez y Daniel J. Royse RESUMEN Dentro del microambiente o micósfera que rodea a un macromiceto, existen organismos e interacciones entre ellos que pueden producir efectos negativos, inocuos o positivos en el desarrollo del hongo mismo. En este capítulo se analizan los organismos que tienen un efecto benéfico y se mencionan sus efectos posibles sobre el crecimiento y lafructificación. Estos organismos pueden tener capacidad para realizar algunas funciones metabólicas, como la producción de sideróforos, la habilidad para solubilizar fósforo, la producción de hormonas, la producción de antibióticos, la fijación de nitrógeno, o capacidad para sintetizar metabolitos con efectos sobre los procesos de desarrollo y diferenciación. El potenciar la presencia de esos organismos en el sustrato podría representar una alternativa biotecnológica en los años próximos para optimizar el desarrollo de macromicetos de interés. Palabras clave: sideróforos, solubilizadores de fósforo, 1-octen-3-ol, fijación de nitrógeno ABSTRACT Within the microenvironment or mycosphera surrounding a macromycete, there are organisms and their interactions that may produce negative, harmless or positive effects on growth and development of the mushroom. In this chapter, organisms that have a beneficial effect are analyzed and their possible effects on growth and fruiting are mentioned. These organisms may have metabolic functions, such as production of siderophores, the ability to solubilize phosphorus, hormone production, production of antibiotics, nitrogen fixation or ability to synthesize metabolites that affects the processes of development and differentiation. Enhancing the presence of beneficial organisms in 53 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores the substrate may be a biotechnological alternative in the coming years to optimize the development of commercial macromycetes. Keywords: siderophores, P-solubilizers, 1-octen-3-ol, nitrogen fixation INTRODUCCIÓN Al igual que para todos los hongos comestibles, el sustrato que se utiliza para cultivar Pleurotus spp. se prepara mediante una serie de operaciones que involucran el corte o molienda, el mezclado de ingredientes, la humidificación, a veces un compostaje, la pasteurización, etc. Estas operaciones tienen un efecto decisivo sobre el crecimiento del hongo, una vez que éste se ha sembrado. La etapa de preparación es muy importante, ya que se lleva a cabo para dar al sustrato las características físicas y una selectividad química que permitan a la cepa crecer con ventaja sobre sus diversos posibles competidores. La selectividad química toma en cuenta las características metabólicas del hongo para que —con base en sus capacidades para degradar los polímeros que componen el sustrato (lignina, celulosa, etc.), o sus requerimientos de elementos importantes como nitrógeno, carbono, fósforo, etc., condiciones de pH y otras— sean proporcionadas de manera adecuada y óptima en el desarrollo de la cepa de interés, y también menos apropiadas para sus competidores. Sin embargo, la selectividad química no es la única característica importante en el sustrato, ya que también se busca una selectividad biológica. La selectividad biológica contribuye al mismo fin y se fundamenta en la presencia de organismos que, estando en el sustrato, son capaces de interactuar benéficamente con el hongo —en este caso con la cepa de Pleurotus— o en beneficio de su desarrollo. Así, el cultivador tiene en la preparación del sustrato una herramienta nada despreciable para estimular el crecimiento y la fructificación del hongo que siembra. LA MICÓSFERA La micósfera es el microambiente, el área del sustrato donde crece o se desarrolla un hongo, y se encuentra alrededor de sus hifas. Esta área está expuesta a las excreciones (enzimas y metabolitos) producidas por las hifas y en ella conviven microorganismos que pueden o no interactuar con el hongo. El estudio de la micósfera tiene su antecedente más directo en la rizósfera, un área similar que rodea a las raíces de las plantas y que ha sido ampliamente estudiada desde 1904, cuando Hiltner la mencionó por primera vez, según Lombi et al. (2001) (Curl et al. 1986), Olanrewaju et al. (2017). La micósfera es un área de actividad e intercambio muy importante porque los organismos ahí presentes pueden influir en el ciclo de los nutrientes, la supresión o el disparo de enfermedades, o en efectos promotores o inhibidores del desarrollo del hongo de interés. 54 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Organismos asociados a la micósfera Los organismos asociados a la micósfera no son solamente bacterias y/u otros hongos, sino que también coexisten nematodos, protozoarios, micoplasmas, partículas virales, etc. En el caso de la rhizosfera se ha visto que existen bacterias que se alimentan de células viejas, proteínas y azúcares eliminadas por las raíces (Giri et al. 2005). Desde un punto de vista utilitario, con respecto del hongo de interés, los organismos que están en la micósfera se clasifican en: 1) patógenos e inhibidores del desarrollo, 2) inocuos y 3) benéficos. Los que pertenecen al primer grupo han sido por excelencia los organismos más estudiados por micopatólogos y microbiólogos, en razón de los daños económicos que ocasionan en la actividad productiva. Los organismos inocuos han sido tal vez menos estudiados debido a su escasa relación y efecto en el desarrollo del hongo de interés y, finalmente, se tienen los organismos benéficos, los cuales se han empezado a estudiar en estas últimas décadas. Esto en razón de su potencial en el cultivo de hongos y en otras aplicaciones de tipo biotecnológico (De Figueirêdo et al. 2013). En este capítulo serán tratados exclusivamente los microorganismos pertenecientes al tercer grupo, en su relación con Pleurotus spp. LOS MICROORGANISMOS BENÉFICOS Los avances obtenidos en los estudios sobre la existencia de organismos benéficos en la rizósfera son considerables (Cardon y Whitbeck 2007, Luna et al. 2013). Mc Near (2013) menciona que los efectos de las bacterias promotoras de crecimiento, en el caso de las plantas, pueden lograrse mediante compuestos estimulantes del crecimiento (fitohormonas como las auxinas o citoquininas), con el mejoramiento del consumo mineral (sideróforos, solubilizadores de fósforo), indirectamente mediante el control de patógenos (biocontrol), o bien, por medio de la síntesis de antibióticos o de la resistencia sistémica inducida mediante metabolitos. Por analogía, en relación con el metabolismo de los macromicetos, puede plantearse que en la micósfera es posible encontrar organismos benéficos con base en las siguientes funciones metabólicas, las cuales podrían tener un efecto positivo en el desarrollo del hongo de interés. • Excretores de sideróforos • Solubilizadores de fósforo • Excretores de hormonas • Fijadores de nitrógeno • Productores de antibióticos • Consumidores de 1-octen 3-ol 55 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Excretores de sideróforos Los sideróforos son moléculas secretadas por diferentes microorganismos que tienen una alta capacidad para secuestrar Fe+3. Puesto que el hierro es necesario para casi toda la vida celular, al ser secuestrado, se dificulta el desarrollo de los organismos presentes. La secreción de sideróforos es una estrategia de biocontrol que permite la supresión de contaminantes y patógenos (Singh et al. 2001, Sahu y Sindhu 2011), por lo tanto, la presencia de organismos con esta capacidad se considera benéfica para algunos hongos. Solubilizadores de fósforo Otro efecto promotor importante se refiere a la capacidad que tienen algunos organismos de disolver fosfato insoluble (Wange et al. 2008, Nakayan et al. 2013). Al tener esta capacidad, ciertas bacterias ocasionan una mayor disponibilidad de fosfato para el hongo y por lo tanto un mejor desarrollo de este. Excretores de hormonas Algunas bacterias también son responsables de efectos promotores de crecimiento en razón de la capacidad para producir y excretar compuestos tipo hormonas (Kaneko y Tanimoto 2009), por ejemplo, la habilidad para producir la enzima 1 aminociclopropano1 carboxilato (ACC) deaminasa (ACCD). Esta enzima puede romper el compuesto ACC, que es el precursor inmediato del etileno, y de esa manera disminuir los niveles de etileno en las plantas (Honma y Shimomura 1978). Una disminución de estos niveles típicamente resulta en raíces más largas, y en una menor inhibición en aquellas plantas sensibles a esta hormona (Chernin y Glick 2012). Por otra parte, el etileno es considerado también una hormona de la maduración de algunas frutas. En cuanto se refiere aAgaricus bisporus, se ha correlacionado con sus fases de desarrollo, en particular, los altos niveles de etileno se producen cuando los cuerpos fructíferos aumentan su tamaño (Turner et al. 1975) Fijadores de nitrógeno Diferentes estudios han demostrado que los microorganismos juegan un papel muy importante en la fijación de nitrógeno, lo que se ha puesto en evidencia en la actividad agrícola, en particular, en algunas bacterias que tienen la capacidad de reducir el nitrógeno atmosférico y hacerlo disponible tanto para los demás microorganismos en el suelo como para las plantas (Pedraza et al. 2010). Así mismo, varios autores han demostrado que los sustratos donde se desarrolla Pleurotus spp. contienen valores de nitrógeno que oscilan entre 0.1% y 1% (Koutrotsios et al. 2014, Obodai et al. 2003 y Dundar y Yildiz 2009), lo que lleva a pensar que este género 56 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. podría ser capaz de fijar nitrógeno atmosférico, pero no se ha comprobado (Kurtzman 1979). Cabe notar que la concentración de nitrógeno en el cuerpo fructífero, en algunos casos, es mayor que la del sustrato sobre el cual crece el hongo (Sánchez y Royse 2002). Montoya y Restrepo (2006) determinaron la concentración de nitrógeno de Pleurotus sp. sobre residuos de algarrobo y uva pasa suplementados con carbonato de calcio al 2% en base seca. Después de 23 días de incubación, encontraron que Pleurotus tiene un incremento de nitrógeno, para P. sajor-caju de 72.5%, para P. ostreatus de 77.9%, y para P. pulmonarius de 78.5%. Ginterova y Maxianova (1975) determinaron el balance de nitrógeno de P. ostreatus cultivado en paja y rastrojo de maíz. Sus resultados mostraron que en este proceso se fijaron 312 g de nitrógeno, lo que representó 0.3% del contenido de nitrógeno inicial. Por su parte, Jayasinghearachchi y Seneviratne (2004) demostraron, por la presencia de actividad nitrogenasa, que en una asociación entre P. ostreatus y Bradyrhizobium elkanii ocurre la fijación de nitrógeno, pero que el hongo por sí mismo no es capaz de fijarlo. Por su parte, Cruz Guillén (2015) aisló 21 cepas de organismos provenientes de la micósfera de P. ostreatus, y por medios moleculares determinó que ocho de ellas contienen el gen nifH, que codifica para la enzima nitrogenasa. El análisis filogenético de las secuencias conservadas de la región 16s ADNr de estas cepas las identificó como Bacillus megaterium, B. subtilis y Enterobacter cloacae. Con ello demostró que algunas cepas presentes en la micósfera tienen la capacidad de fijar nitrógeno. Falta, sin embargo, elucidar si estos genes están activos e interactúan con el desarrollo de P. ostreatus, lo cual, de ser positivo, daría un gran importancia y potencial de uso a estos microorganismos. Productores de antibióticos Los antibióticos son metabolitos producidos por diferentes organismos que tienen la particularidad de inhibir o detener el desarrollo de otros organismos. En el caso de los hongos se han documentado diferentes experiencias en las cuales los microorganismos de la micósfera protegen, mediante la excreción de antibióticos, al hongo de interés. Se ha argumentado, sin que se haya demostrado, que Scytalidium thermophilum excreta antibióticos que protegerían el desarrollo de Agaricus bisporus (Wiegant et al. 1992). También se mencionan casos de bacterias capaces de detener el crecimiento de Trichoderma spp. (Mata et al. en este libro, capítulo 4, figura 4), lo cual sería de gran beneficio para el cultivo de hongos comestibles porque las Trichoderma spp mitospóricas son el principal enemigo de los cultivadores de varios de esos hongos de interés (Colavolpe et al. 2014). Consumidores de 1-octen 3-ol Algunos compuestos intermediarios o finales del metabolismo fúngico, como las oxilipinas, pueden tener un efecto sobre diferentes procesos de desarrollo y diferenciación 57 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores celular (Herrero et al. 2011), por ejemplo, el compuesto 1-octen-3-ol, que es producido normalmente por el micelio del hongo como parte de la degradación de lípidos (Zarenejad et al. 2012, Noble et al. 2009). Este compuesto volátil es un constituyente de los más importantes del aroma a hongo fresco; sin embargo, es también un inhibidor de cambios morfológicos de las hifas a primordios en A. bisporus (Eastwood et al. en 2013). El 1-octen-3-ol también es producido por P. ostreatus (Belinky et al. 1994), aunque en este caso no se ha demostrado que tenga también un efecto inhibitorio de la fructificación. La capacidad de ciertos microorganismos para degradar este compuesto sería, por lo tanto, considerada como un efecto benéfico, al menos para el caso de A. bisporus, porque se supone que al ser consumido por microorganismos de la micósfera se eliminan efectos inhibitorios para la fructificación. PROMOTORES DEL CRECIMIENTO Y/O LA FRUCTIFICACIÓN DE Pleurotus spp. Al revisar la literatura disponible sobre la interacción entre el macromiceto que se cultiva y las bacterias de la micósfera, destaca la relación que se establece entre A. bisporus con Pseudomonas putida en el interior de la capa de cobertura. Esta bacteria contribuye a aumentar el rendimiento del hongo, aparentemente mediante la estimulación del desarrollo de primordios y la inducción del cuerpo fructífero (Reddy y Patrick 1990, Grewal y Rainey 1991, Rainey 1991, Jarial et al. 2005, Zarenejad et al. 2012); sin embargo, no es el único caso. Dentro del género Pleurotus se reportan algunas bacterias de Pseudomonas spp. con efectos promotores, principalmente en el crecimiento del micelio y en la formación de primordios a nivel de caja de Petri, esto para el caso de P. eryngii (Kim et al. 2008) y P. ostreatus (Cho et al. 2003). Bisko y Bilay (1995) señalaron que varias cepas de Bacillus macerans promueven crecimiento micelial cuando P. ostreatus se cultiva en rastrojo con glucosa y asparagina. Por su parte, Torres et al. (2016) aislaron diversos microorganismos de la micósfera de P. ostreatus y encontraron que varios de ellos eran capaces de excretar sideróforos, de metabolizar el 1-octen-3-ol, y de promover el crecimiento a nivel caja de Petri y en sustrato. Al hacer pruebas inoculando algunos de estos organismos en el sustrato de manera previa a la siembra del hongo, encontraron resultados prometedores en cuanto al incremento en la producción de basidiomas. Así mismo, determinaron que los siguientes habitantes de la micósfera tienen un efecto promotor en pasto Pangola al cultivar el hongo comestible: Bacillus cereus, B. megaterium, Enterobacter asburiae, E. cloacae, Kurthia gibsonii, Pseudomonas pseudoalcaligenes, Pseudomonas sp. y Meyerozyma (Candida) guilliermondii. 58 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. PERSPECTIVAS El estudio de la microbiota benéfica presente en la micósfera apenas empieza. Los atributos enunciados en este capítulo son realmente ejemplos simples y pequeños de la diversidad de interacciones y efectos benéficos que se observan y se aprovechan entre los microorganismos de la micósfera con respecto del macromiceto cultivado. Se espera que en un futuro próximo más formas de interacción se vayan identificando y que su elucidación contribuya a mejorar el conocimiento de los complejos mecanismos que intervienen en la fructificación. Estas interacciones también podrían ser utilizadas con fines de optimización de la calidad y la producción de basidiomas, así como en la producción deseada de otros metabolitos y enzimas. AGRADECIMIENTOS Este capítulo fue apoyado por los proyectos “Diseño, construcción, equipamiento y puesta en marcha de un centro estatal de innovación y transferencia de tecnología para el desarrollo de la caficultura chiapaneca”, con clave FOMIX-13149 de Conacyt, e “Innovación socioambiental en zonas cafetaleras para la reducción de la vulnerabilidad” con clave MT-11063 de Ecosur REFERENCIAS Belinky PA, Masaphy S, Levanon D, Hadar Y, Dosoretz CG (1994) Effect of medium composition on 1-octen-3-ol formation in submerged cultures of Pleurotus pulmonarius. Appl Microbiol Biotechnol. 40:629-633. Bisko NA, Bilay VT (1995) Effect of Bacillus macerans Fr. on growth of Pleurotus ostreatus. Mushroom Science. 14:843-846. Cardon ZG, Whitbeck JL (eds) (2007) The Rhizosphere. An Ecological Perspective. Academic Press. Chernin L., Glick B.R. (2012) The use of ACC Deaminase to increase tolerance of plants to various pathogens. In: Maheshwari D.K (ed) Bacteria in Agrobiology. Stress management. Springer Verlag, Berlin. 279-299 Cho YS, Kim JS, Crowley D, Cho BG (2003) Growth promotion of the edible fungus Pleurotus ostreatus by fluorescent pseudomonads. FEMS Microbiology. 218:271-276. Colavolpe MB, Jaramillo-Mejía S, Albertó E (2014) Efficiency of treatments for controllingTrichoderma sp. during spawning in mushroom cultivation. Brazilian Journal of Microb. 45(4):1263-1270. Cruz-Guillén YI (2015) Aislamiento e identificación de microorganismos fijadores de nitrógeno de la micosfera de Pleurotus ostreatus. Tesis de licenciatura. Universidad Autónoma de Chiapas. Curl EA, Curl EEA, Truelove B (1986) The rhizosphere. Advanced Series in Agricultural Sciences. Springer Verlag. De Figueirêdo VR, Martos ET, De Siqueira FG, Maciel WP, Da Silva R, Rinker DL, Dias ES (2013) Microbial inoculation during composting improves productivity of sun mushroom (Agaricus subrufescens Peck). African Journal of Microbiology Research. 7(35):4430-4434. Dundar A y Yildiz A (2009) A comparative study on Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. cultivated on different agricultural lignoceilulosic wastes. Turkish Journal of Biology. 33:171-179. Eastwood DC, Herman B, Noble R, Dobrovin-Pennington A, Sreenivasaprasad S, Burton KS (2013) 59 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Environmental regulation of reproductive phase change in Agaricus bisporus by 1-octen-3-ol, temperature and CO2. Fungal Genetics & Biology. 55:54-66. Ginterova A, Maxianova A (1975) The balance of Nitrogen and the composition of proteins in Pleurotus ostreatus grown on natural substrates. Folia Microbiology. 20:246-250. Giri B, Giang PH, Kumari R, Prasad R, Varma A (2005) Microbial Diversity in Soils. Microorganisms in Soils: Roles in Genesis and Functions. Soil Biology. 3:19-55. Doi:10.1007/3-540-26609-7_2. Grewal SIS, Rainey PB (1991) Phenotypic variation of Pseudomonas putida and P. tolaasii affects the chemotactic response to Agaricus bisporus mycelial exudate. Journal of General Microbiology. 137:2761-2768. Herrero-Garcia E, Garzia A, Cordobe S, Espeso EA, Ugalde U (2011) 8-Carbon oxylipins inhibit germination and growth, and stimulate aerial conidiation in Aspergillus nidulans. Fungal Biology. 115:393-400. Honma M, Shimomura T (1978) Metabolism of 1-aminocyclopropane-1carboxylic acid. Agric. Biol. Chem. 42:1825-1831. Jarial RS, Shandilya TR, Jarial K (2005) Casing in mushroom beds - a review. Agricultural Reviews. 26:261-271. Jayasinghearachchi HS, Seneviratne G (2004) Can mushrooms fix atmospheric nitrogen?J Biosci. 29(3):293-296. Kaneko M, Tanimoto E (2009) Auxin-regulation of hyphal elongation and spore germination in arbuscular mycorrhizal fungus, Gigaspora margarita. International Symposium “Root Research and Applications”. RootRAP. Boku-Vienna, Austria. http://asrr.boku.ac.at/fileadmin/files/RRcd/ session03/poster/146.pdf (30 de enero de 2016). Kim MK, Math RK, Cho KM, Shin KJ, Kim JO, Ryu JS, Lee YH, Yun HD (2008) Effect of Pseudomonas sp. P7014 on the growth of edible mushroom Pleurotus eryngii in bottle culture for commercial production. Bioresource Technology. 99:3306‑3308. Koutrotsios G, Mountzouris KC, Chatzipavlidis I, Zervakis GI (2014) Bioconversion of lignocellulosic residues by Agrocybe cylindracea and Pleurotus ostreatus mushroom. Assessment of their effect on the final product and spent substrate properties.Food Chemistry. 161:127-135. Kurtzman RH (1979) Nitrogen Fixation by Pleurotus. Mush Sci. 10(1):427-435. Lombi E, Wenzel WW, Gobran GR, Adriano DC (2001) Dependency of phytoavailabilty of metals in indigenous and induced rhizosphere processes: a review. In: Gobran GR, Wenzel WW, Lombi E (eds) Trace elements in the rhizosphere. CRC Press. Luna-Martínez L, Martínez-Peniche RA, Hernández-Iturriaga M, Arvizu-Medrano SM, Pacheco-Aguilar JR (2013) Caracterización de rizobacterias aisladas de tomate y su efecto en el crecimiento de tomate y pimiento. Revista Fitotecnia Mexicana. 36(1):63-69. McNear Jr DH (2013) The Rhizosphere-Roots, Soil and Everything In Between. Nature Education Knowledge. 4(3):1. Montoya BS, Restrepo FGM (2006) Evaluación de la síntesis de proteína a partir del crecimiento vegetativo de Pleurotus sp. sobre residuos de algarrobo y uva pasa. Revista Universidad de Caldas. 26:23-31. Nakayan P, Hameed A, Singh S, Young LS, Hunf MH, Young CC (2013) Phosphate-solubilizing soil yeast Meyerozyma guilliermondii CC1 improves maize (Zea mays L.) productivity and minimizes requisite chemical fertilization. Plant Soil. 373:301-315. Noble R, Dobrovin-Pennington A, Hobbs P, Rodger A, Pederby J (2009) Volatile C8 compounds and pseudomonads influence primordium formation ofAgaricus bisporus. Mycologia. doi: 10.3852/07-194. Obodai M, Cleland J, Vowotor KA (2003) Comparative study on the growth and yield of Pleurotus ostreatus mushroom on different lignocellulosic by-products. J Ind Microbiol Biotechnol. 30:146- 149. Olanrewaju OS, Glick BR, Babalola OO (2017) Mechanisms of action of plant growth promoting bacteria. 60 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. World J Microbiol Biotechnol. 33:197. DOI 10.1007/s11274-017-2364-9. Pedraza RO, Teixeira KRS, Fernández A, García IS, Baca BE, Azcón R, Vera LD, Bonilla R (2010) Microorganismos que mejoran el crecimiento de las plantas y la calidad de los suelos. Ciencia y Tecnología Agropecuaria. 11(2):155-164. Rainey PB (1991) Effect of Pseudomonas putida on hyphal growth of Agaricus bisporus. Mycological Research. 6:699-704. Reddy MS, Patrick ZA (1990) Effect of bacteria associated with mushroom compost and casing materials on basidiomata formation in Agaricus bisporus. Canadian Journal of Plant Pathology. 12:236- 242. Sahu G, Sindhu S (2011) Disease control and plant growth promotion of green gram by siderophore producing Pseudomonas sp. Research Journal of Microbiology. 6:735-749. Sánchez JE, Royse DJ (2002) La biología y el cultivo de Pleurotus. UTEHA. El Colegio de la Frontera Sur. Singh M, Singh RP, Chaube HS (2001) Siderophore producing bacteria as potential biocontrol agents of mushroom diseases. Mushroom Research Center. 15:577-585. Torres-Ruiz E, Sánchez JE, Guillén-Navarro GK, Ramos-Pérez DG, Royse DJ (2016) Microbial promoters of mycelial growth, fruiting and production of Pleurotus ostreatus. Sydowia. 68:151- 161. Turner EM, Wright M, Ward T, Osborne DJ, Self R (1975) Production of ethylene and other volatiles and changes in cellulose and laccase activities during the life cycle of the cultivated mushroom, Agaricus bisporus. Journal of General Microbiology. 91(1):167-176. Wange SS, Narute TK, Sawant DM (2008) Effect of biofertilizer on growth and yield of white button mushroom. Journal of Maharashtra Agricultural Universities. 33:82-83. Wiegant WM, Wery J, Buitenhuis ET, De Bont JAM (1992) Growth promoting effect of thermophilic fungi on the edible mushroom Agaricus bisporus. Appl Environ Microbiol. 58:2654-2659. Zarenejad F, Yakhchali B, Rasooli I (2012) Evaluation of indigenous potent mushroom growth promoting bacteria (MGPB) on Agaricus bisporus production. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 28:99-104. 61 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 4 LAS ENZIMAS LIGNOCELULOLÍTICAS DE Pleurotus spp. Lignocellulolytic enzymes of Pleurotus spp. Gerardo Mata, Dulce Salmones y Jean Michel Savoie RESUMEN Las especies de Pleurotus se adaptan con relativa facilidad a una gran cantidad de sustratos lignocelulósicos, y su capacidad para degradarlos está en función de la diversidad de enzimas que producen, principalmente hidrolasas y oxidasas que son capaces de atacar la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. Esta característica permite al hongo degradar polímeros de este tipo en compuestos de bajo peso molecular y de fácil absorción, para realizar sus funciones básicas de crecimiento y fructificación. El géneroPleurotus pertenece al grupo de hongos de la pudrición blanca considerados degradadores selectivos de la lignina. Las enzimas producidas por estos hongos tienen una gran variedad de funciones, entre las que se encuentran la delignificación, la morfogénesis y los mecanismos de defensa, entre otras. La presencia de organismos antagónicos puede generar cambios en los perfiles enzimáticos de Pleurotus. Los niveles de producción de lacasa son significativamente mayores cuando el sustrato de cultivo de Pleurotus se contamina con mohos del género Trichoderma. Esta reacción defensiva ofrece ventajas para la preparación de un sustrato selectivo a través de una fermentación aerobia. En este capítulo se analizan brevemente las principales enzimas lignocelulolíticas producidas por especies de Pleurotus. Palabras clave: degradación, lignina, celulosa, hemicelulosa, setas ABSTRACT Pleurotus species adapt relatively easily to lignocellulosic substrates and their ability to degrade them is based on the diversity of enzymes they produce, mainly oxidases and hydrolases capable of attacking cellulose, hemicellulose and lignin. This feature allows the fungus to degrade polymers of this type to low molecular weight compounds and easily absorb them to perform its basic functions of growth and fruiting. The genus 63 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Pleurotus belongs to the group of white rot fungi considered as selective degraders of lignin. The enzymes produced by these mushrooms have a variety of functions, among them: delignification, morphogenesis and defense mechanisms. The presence of antagonistic organisms can cause changes in enzyme profiles ofPleurotus spp. Levels of laccase production are significantly higher when the substrate is contaminated with green mold Trichoderma spp. This defensive reaction offers advantages for the preparation of a selective substrate through anaerobic fermentation. This chapter briefly discusses the main lignocellulolytic enzymes produced by Pleurotus spp. Keywords: degradation, lignin, cellulose, hemicellulose, oyster mushroom INTRODUCCIÓN Las especies de Pleurotus se desarrollan tanto en bosques tropicales y subtropicales como en bosques templados y regiones semiáridas. Pleurotus es un género muy diversificado pero muy complejo, y algunos de sus aspectos taxonómicos aún no están del todo resueltos (Guzmán 2000). En México se han citado una gran cantidad de especies silvestres, sin embargo, actualmente solo se reconocen siete taxa de este importante género (Camacho 2010). Además de la importancia comercial que tienen algunas de las especies de este género que se cultivan a gran escala, los hongos conocidos popularmente en México como “setas”, son organismos saprófitos que juegan un papel esencial en la degradación del humus de los bosques y de las selvas, con lo que contribuyen de esta manera al reciclaje de nutrientes. La producción comercial de Pleurotus spp. se ha desarrollado gracias a que su cultivo es relativamente fácil y se adapta a una gran cantidad de sustratos de muy diversa composición. Los sustratos para su cultivo están generalmente constituidos con materiales de desecho abundantes en el sector agrícola que obtienen un valor importante al ser utilizados en el cultivo de estos hongos. La especie que se cultiva a mayor escala es, sin duda, P. ostreatus, la cual se valora por su capacidad de producción de alimento de buena calidad y por su alta versatilidad para adaptarse a muy diferentes tipos de residuos agrícolas y agroindustriales. El cultivo comercial de las setas, tanto a escala industrial como de micro y pequeña empresa, es uno de los métodos más rápidos y eficientes para transformar la materia orgánica contenida en los desechos agrícolas y agroindustriales en proteína de buena calidad para consumo humano. Las especies de Pleurotus han mostrado una de las más altas eficiencias de transformación de dichos materiales. La flexibilidad que muestran para adaptarse y utilizar los residuos agrícolas se asocia con su capacidad de producir las enzimas que le permitan emplear eficientemente los nutrientes del sustrato para crecer y reproducirse a través de la formación de basidiomas. La eficiencia en la transformación de residuos agrícolas en Pleurotus ostreatus ha sido ampliamente estudiada, y las enzimas obtenidas se han utilizado para diversos procesos, como la obtención de biofertilizantes, 64 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. biopesticidas, etanol, saborizantes, metabolitos secundarios, biorremediación, biopulpeo, entre otros (Philippousis 2009). En este capítulo se presentan, de manera general, la composición de los materiales lignocelulósicos, así como la participación de diversas enzimas producidas por las especies de Pleurotus en la degradación de dichos materiales. Además, se describen brevemente los efectos de la contaminación y la presencia de organismos antagonistas y benéficos en el sustrato de cultivo de Pleurotus spp. LOS MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS Cerca de 50% de la biomasa del planeta está constituida por un material producido durante la fotosíntesis: la lignocelulosa (Pérez et al. 2002). Dicho material puede representar hasta 90% del peso seco de la biomasa vegetal y es el principal componente de la pared celular de las plantas (Reid 1995). Los residuos agrícolas, tales como pajas, rastrojos y bagazos, así como desechos de la industria forestal, están conformados básicamente con este complejo macromolecular. Los principales componentes de la lignocelulosa son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. La celulosa y la hemicelulosa son macromoléculas de diferentes azúcares, mientras que la lignina es un polímero aromático sintetizado a partir de diferentes precursores (fenilpropanoides). La composición y los porcentajes de estos polímeros varían de una especie vegetal a otra (tabla 1) y en las diferentes partes de la planta; sin embargo, están directamente influenciados por la edad, el estado fisiológico y otras condiciones de la planta (Pérez et al. 2002). La mayor parte de los residuos agrícolas están conformados por 10% a 25% de lignina, 20% a 30% de hemicelulosa, y 40% a 50% de celulosa (Iqbal et al. 2013, Anwar et al. 2014). La celulosa es un homopolímero de cadena lineal formado por moléculas de glucosa unidas con enlaces 1,4-β-glucosídicos (figura 1). Las moléculas contiguas de glucosa están giradas 180º una con respecto a otra, de tal manera que dos moléculas de glucosa constituyen una unidad de celobiosa (Lucas et al. 2001). La celulosa existe en forma cristalina y en cadenas menos organizadas llamadas celulosa amorfa, la cual es fácilmente penetrable por solventes, enzimas o reactivos químicos, por lo que se puede hidrolizar con mayor facilidad que la celulosa cristalina (Eriksson et al. 1990). Dependiendo de su procedencia, las cadenas de celulosa pueden tener desde 1000 hasta 12 000 unidades de glucosa, y un peso molecular superior a 180 000 (Himmel et al. 2007). En la naturaleza, las moléculas de celulosa forman paquetes que se agregan en forma de microfibrillas, los que a su vez, en conjunto, forman las fibras de celulosa. La degradación de la celulosa está relacionada con su asociación a las hemicelulosas y la lignina (Iqbal et al. 2013). 65 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tabla 1. Composición en porcentaje de los componentes de la lignocelulosa en diferentes materiales residuales Residuos * Celulosa Hemicelulosa Lignina Bagazo de caña 27-42 19-30 19-23 Rastrojo de maíz 36-40 25-29 13-21 Olote de maíz 28-45 35-43 11-17 Paja de arroz 23-38 18-29 6-18 Paja de trigo 32-40 21-29 6-15 Cascarilla de arroz 28-43 18-21 22-23 Residuos de pasto 25-40 13-38 6-18 Residuos de coco 21-36 12-23 41-48 Desechos de algodón 52-90 5-20 4-12 Cáscara de semilla de girasol 32-43 24-25 23-29 Pulpa de café 23-29 15-17 13-26 Madera de vid 34-61 17-21 20-23 Papel periódico 18-30 25-40 40-55 Desechos de papel 53-70 12-25 11-30 Cáscara de nuez 30-40 25-30 25-30 Cascarilla de avellana 25-38 21-25 30-35 Maderas blandas 38-50 11-35 25-35 Maderas duras 40-55 22-40 18-26 * Información modificada y sintetizada de Philippoussis (2009), Iqbalet al. (2013). Figura 1. Estructura química de la celulosa. Las hemicelulosas son macromoléculas constituidas con polímeros de pentosas, hexosas y ácido glucorónico. Dependiendo de su origen, las hemicelulosas pueden ser altamente ramificadas y varían en su composición estructural debido a la variabilidad genética (Iqbal et al. 2013). La composición y estructura de las hemicelulosas difieren dependiendo del tipo de material considerado; así, los pastos y las pajas contienen arabinano, galactano y xilano, mientras que el manano está presente en la hemicelulosa de las maderas blandas, y el xilano es el principal componente de las maderas duras (Brigham et al. 1996, Pérez et al. 2002). Las hemicelulosas presentan un grado de polimerización menor a las celulosas, 66 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. en muchos casos inferior a las 200 unidades del azúcar que las componen (Lucas et al. 2001), con un peso molecular promedio menor a 30 000 (Vercoe et al. 2005). La lignina es un polímero orgánico complejo que forma los materiales estructurales importantes que brindan soporte, rigidez y durabilidad a las plantas maderables. Las paredes celulares de las plantas terrestres se consideran una adaptación evolutiva muy importante, ya que los heteropolímeros complejos de la lignina se asocian a las microfibrillas de celulosa y otros componentes de la pared celular, creando una densa matriz que evita que los vasos conductores del tallo colapsen y permite a la planta adoptar un crecimiento erecto (Martone et al. 2009). El término lignina deriva del latín lignum, que significa madera, y más que referirse a un compuesto, se trata de un conjunto de sustancias, todas ellas con propiedades químicas muy similares, pero con diferente tamaño molecular, que puede llegar a exceder los 100 000 Da (Lucas et al. 2001). La lignina se forma a partir de tres precursores alcohólicos o lignoles (figura 2) derivados del ácido p-hidroxicinámico: el alcohol cumarílico (p-hidroxifenil propanol), el alcohol coniferílico (guayacil propanol) y el alcohol sinapílico (siringil propanol). El componente principal de las maderas blandas es el alcohol coniferílico, mientras que las maderas duras, además del alcohol coniferílico, contienen también alcohol sinapílico (Pérez et al. 2002). La degradación biológica de los materiales lignocelulósicos ha sido un tema que ha atraído el interés de microbiólogos y biotecnólogos durante muchos años. La diversidad de los materiales lignocelulósicos ha contribuido con las dificultades encontradas en los estudios enzimáticos. Los hongos son los microorganismos mejor conocidos capaces de degradar estos polímeros. Debido a que los sustratos son insolubles, la degradación causada por los hongos y algunas bacterias debe ser exocelular es decir, ocurrir en el exterior de las células a través de la secreción de enzimas con capacidad de degradar las complejas asociaciones de la lignocelulosa. Figura 2. Precursores de la lignina. a. Alcohol cumarílico. b. Alcohol coniferílico. c. Alcohol sinapílico. 67 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tipos de pudrición causada por los hongos Los hongos conocidos como degradadores de madera son aquellos capaces de atacar a la madera húmeda causando su pudrición. Algunas especies atacan a los hidratos de carbono en la madera y otras descomponen preferentemente la lignina, por tal motivo, se pueden clasificar según el tipo de deterioro o pudrición que causan a la madera. Los tipos más conocidos son: hongos de la pudrición blanda, hongos de la pudrición oscura y hongos de la pudrición blanca (Mata y Salmones 2007). En cada tipo específico de pudrición se producen diferentes enzimas, lo que permite a los hongos colonizar diferentes nichos ambientales. Los productos finales de la degradación de la madera y otros materiales lignocelulósicos permiten la reincorporación de nutrientes al suelo (tabla 2). Tabla 2. Características de los diferentes tipos de pudrición Tipo de pudrición Hospedero Tipo de hongo Degradación Consistencia Resistencia * Celulosa, Árboles de Quebradiza, Rotura Ascomicetes, hemicelulosa, Blanda hoja ancha y frágil, forma frágil, alta Basidiomicetes ligeramente coníferas cubos dureza la lignina Frágil, Reducción polvosa, Especialmente Basidiomicetes Celulosa, drástica de Oscura café, coníferas (Poliporáceos) hemicelulosa la flexión y hendiduras, resistencia fisuras Reducción Árboles de Basidiomicetos, Celulosa, Quebradiza, de la flexión, hoja ancha, Blanca Ascomicetos hemicelulosa, frágil, fractura raras veces (Xylariales) lignina fibrosa longitudinal coníferas en fibras * Modificada de Schwarzeet al. (2000). Hongos de la pudrición blanda Este tipo de hongos provocan un reblandecimiento de los tejidos de la madera acompañado de una pérdida significativa de peso. Esta pudrición se caracteriza por una preferencia de la fracción polisacárida de la lignocelulosa que ataca de manera tardía la lignina (Salmones 2005), lo que conduce a la formación de cavidades microscópicas dentro de la madera, y a veces produce una decoloración y un patrón de grietas similares a la pudrición oscura. Los hongos de la pudrición blanda son capaces de colonizar sitios demasiado calientes, fríos o húmedos para los hongos de los otros tipos de pudriciones. Además, pueden 68 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. degradar maderas con altos niveles de compuestos resistentes al ataque biológico, por ejemplo, la corteza de los árboles contiene altas concentraciones de taninos que dificultan el acceso a los hongos y forman una especie de protección a la planta (Vane et al. 2006). Hongos de la pudrición oscura Los hongos de la pudrición oscura degradan los carbohidratos de la pared celular dejando la lignina prácticamente intacta, por lo que la madera degradada presenta un aspecto parduzco (Blanchette 1995). En la pudrición oscura, la celulosa es fraccionada por el peróxido de hidrógeno (H2O2) producido durante el fraccionamiento de la hemicelulosa. Debido a esto, se ha asumido que todos los hongos de este tipo de pudrición, usualmente basidiomicetes del grupo de los poliporáceos, inician la descomposición de la pared celular a partir de componentes de bajo peso molecular que pueden ser fácilmente difundidos a través de las hifas y penetrar las células de la madera (Salmones 2005). Como resultado de este tipo de pudrición, la madera presenta una coloración oscura, se contrae y se forman grietas y fragmentos más o menos cúbicos, por eso también se le conoce como la pudrición oscura cúbica (Deacon 2006). Algunos de estos hongos pueden causar deterioros severos en las construcciones, como es el caso de Laetiporus sulphureus y Fomitopsis pinicola (Stamets 2005). Hongos de la pudrición blanca Los hongos de la pudrición blanca son capaces de degradar los diferentes polímeros de la lignocelulosa y, a través de la descomposición, transforman a la madera en un material de aspecto esponjoso y fibroso (Lucas et al. 2001). Los hongos que causan este tipo de pudrición se encuentran entre la mayoría de los grupos de los basidiomicetos, así como algunos ascomicetos del grupo de los Xylariales (Sutherland y Crawford 1981). Sin embargo, la degradación total de la lignina solamente la pueden llevar a cabo los basidiomicetos (Deacon 2006). En general, el término “pudrición blanca” se ha usado para describir las formas de deterioro de la madera en las que esta asume un aspecto blanquecino. La proporción de la degradación de lignina, celulosa, hemicelulosa y otros componentes de la pared celular difieren, a veces considerablemente, dependiendo de la especie de hongo y las condiciones existentes en la madera. Si bien se ha reconocido una gran diversidad de tipos de descomposición de la madera causada por los hongos de la pudrición blanca, se distinguen dos principales: a) la pudrición simultánea, en la que se degradan más o menos de manera sincrónica y en la misma proporción la celulosa, la hemicelulosa y la lignina, y b) la pudrición selectiva, en la que la lignina se degrada más rápidamente al inicio del proceso de pudrición (Blanchette 1984). Se considera que las especies de Pleurotus pertenecen al tipo de la pudrición blanca selectiva (Lucas et al. 2001). La degradación de la lignina implica una serie de cambios oxidativos que conducen a una progresiva despolimerización y liberación de compuestos de bajo peso molecular hasta la obtención de CO2 y H2O. Macroscópicamente, este tipo 69 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores de degradación se reconoce debido a que la degradación de la lignina produce áreas de color blanquecino en donde el componente principal es la celulosa pura (Schwarze et al. 2000). LA DEGRADACIÓN DE LA LIGNOCELULOSA POR Pleurotus spp. La capacidad de los hongos para utilizar los diferentes sustratos lignocelulósicos depende básicamente de que puedan emplearlos como fuente de nutrientes. Por lo tanto, dicha capacidad está en función de la producción de enzimas hidrolíticas y oxidativas que le permitan al hongo degradar estas moléculas en compuestos de bajo peso molecular de fácil absorción para realizar sus funciones básicas de crecimiento y fructificación (Buswell et al. 1993, Elisashvili et al. 2008). Las especies de Pleurotus son bien conocidas por su capacidad para crecer y fructificar en una amplia gama de sustratos. Según Poppe (2004), se han reportado más de 90 sustratos distintos alrededor del mundo para cultivar Pleurotus spp. En México se han realizado muchas investigaciones para adaptar su cultivo a los diferentes sustratos disponibles en grandes cantidades o reservados a subproductos locales. Así, se reportan más de 35 sustratos para el cultivo de hongos de este género (Mora y Martínez-Carrera 2007, Mata et al. 2013). Evidentemente, la capacidad de estos hongos para degradar sustratos con tan distinta composición química como las pajas de cereales, los bagazos de caña, tequila o henequén, así como la pulpa y la cascarilla de café, el lirio acuático e incluso distintas maderas, incluida la de algunas coníferas, está relacionada con la poderosa batería de enzimas que poseen. En general, los microorganismos con capacidad para degradar los materiales lignocelulósicos producen dos tipos de enzimas extracelulares: 1) el sistema hidrolítico que produce enzimas hidrolasas responsables de la degradación de la celulosa y la hemicelulosa, y 2) el sistema oxidativo que depolimeriza la lignina (Pérez et al. 2002). A continuación se presenta un análisis breve sobre las enzimas más importantes encontradas en diferentes especies de Pleurotus con capacidad para degradar los materiales lignocelulósicos. Celulasas La celulosa es el inductor universal en la síntesis de celulasas, las cuales actúan de manera sinergística al degradar la celulosa a su componente monomérico más sencillo, la glucosa. Se han reportado al menos tres enzimas implicadas en la hidrólisis de la celulosa (Goyal y Soni 2011). La enzima conocida como endo-β-1,4-glucanasa (EC 3.2.1.4) o β-1,4- endoglucan hidrolasa ataca a la celulosa en sitios al azar produciendo cadenas lineales de anhidroglucosa; dichas cadenas serán posteriormente atacadas por la exo-β-1,4-glucanasa (EC 3.2.1.91) o 4-β-D-glucan celobiohidrolasa, que las hidroliza produciendo moléculas 70 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. de celobiosa (molécula formada por dos unidades de glucosa). Finalmente, la celobiosa podría ser asimilada directamente al interior de la célula o bien ser convertida en glucosa por la acción de la enzima β-1,4-glucosidasa (EC 3.2.1.21). Se sabe que la celobiosa puede inhibir la acción de las glucanasas, por lo que la actividad β-1,4-glucosidasa es, en la mayoría de los casos, un factor limitante de la velocidad del proceso de hidrólisis (Lucas et al. 2001). En diferentes especies del género Pleurotus, se ha demostrado que las celulasas, producidas por el micelio vegetativo, están implicadas en el proceso de formación de basidiomas, lo que sugiere que juegan un papel importante en el aporte y la asimilación de nutrientes con la finalidad de producir biomasa (Kaviyarasan y Natarajan 1997, Velázquez-Cedeño et al. 2002, Salmones 2005, Mata et al. 2007). Durante las primeras etapas del crecimiento micelial, las celulasas mantienen un nivel de producción bajo que se ve notoriamente incrementado cuando aparecen los primordios y durante el desarrollo de los basidiomas. Al terminar la cosecha de los hongos, la producción de celulasas disminuye drásticamente. Hemicelulasas En general, las enzimas del grupo de las hemicelulasas han sido menos estudiadas en las especies de Pleurotus que las enzimas del grupo de las oxidasas (Baldrian et al. 2005). En la hidrólisis de la hemicelulosa suelen intervenir de manera sinérgica varias enzimas. Considerando que el xilano es uno de los componentes más abundantes de la hemicelulosa, es posible que las xilanasas sean las hemicelulasas más estudiadas, y entre ellas se encuentran la endo 1,4-β-xilanasa (EC 3.2.1.8), que cataliza la hidrólisis de los enlaces 1.4-β-D xilosídicos, y la exo 1,4-β-D-xilosidasa (EC 3.2.1.37) que cataliza la hidrólisis de 1,4-β-D-xilano, removiendo residuos de D-xilosa de las terminaciones no reducidas. Otras enzimas menos conocidas, aunque necesarias para la hidrólisis total del xilano a monosacáridos, y que actúan de manera sinérgica con las anteriores, son la α-glucoronidasa (EC 3.2.1.139), la α-L-arabinosidasa (EC 3.2.1.55) y la acetilesterasa (EC 3.1.1.6) (Poutanen 1988, Salmones 2005). La actividad xilanasa reportada en cepas de Pleurotus spp. en sustratos de cultivo muestra un perfil similar al observado durante la producción de celulasas, es decir, presenta sus valores máximos durante la formación y la maduración de los basidiomas (Kumaran et al. 1997, Ghosh et al. 1998), lo que indica que la hemicelulosa, al igual que la celulosa, es un sustrato importante para la formación de primordios. Los cultivos de Pleurotus en paja de trigo, pulpa de café o en bagazo de caña de azúcar producen generalmente dos picos de actividad máxima de xilanasas, el primero asociado a etapas iniciales de la colonización del sustrato y el segundo asociado, como en otros casos, al período de formación de basidiomas (Salmones 2005, Mata et al. 2007). 71 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Ligninasas La complejidad estructural de la lignina, el alto peso molecular y la insolubilidad hacen que su degradación sea muy difícil. Los pasos iniciales de despolimerización de la lignina son catalizados por enzimas extracelulares, oxidativas e inespecíficas que pueden liberar productos altamente inestables (Pérez et al. 2002). Dos grandes familias de enzimas están implicadas en la degradación de la lignina realizada por los hongos de pudrición blanca: las lacasas y las peroxidasas. Estas enzimas actúan utilizando mediadores de bajo peso molecular para llevar a cabo la degradación de la lignina (Cullen 1997). Si bien los únicos organismos capaces de degradar completamente la lignina son los hongos, estos organismos son incapaces de utilizar únicamente la lignina como fuente de carbono, por lo que requieren otras fuentes carbonadas como la glucosa o la celulosa. Las lacasas (EC 1.10.3.2) son glicoproteínas que contienen cobre y pertenecen al grupo de enzimas llamadas oxidasas azul cobre, que catalizan la oxidación de un electrón, principalmente de compuestos fenólicos y no fenólicos, en presencia de mediadores (Gianfreda et al. 1999). El núcleo fenólico es oxidado por el retiro de un electrón, generando productos de radical libre fenoxilo, que pueden conducir al fraccionamiento del polímero. Las lacasas son producidas mayoritariamente en los hongos de la pudrición blanca, sin embargo, esta oxidasa también se ha aislado de otros hongos como Aspergillus spp., Chaetomium thermophilum y Myceliopthora thermophila (Leonowicz et al. 2001). La función de las lacasas puede variar dependiendo del tipo de organismo que las produce; confiere, por ejemplo, protección en las plantas que producen látex (ya que la enzima oxida este compuesto formando un plástico natural), patogenicidad en hongos fitopatógenos, y además participa en procesos de síntesis de la lignina y morfogénesis de los esporomas. Las especies de Pleurotus tienen capacidad de remover la lignina de manera selectiva, por lo que han sido consideradas como modelo para estudios de biodegradación (Salmones 2005). Al igual que otros hongos de la pudrición blanca, Pleurotus spp. muestran un incremento en la producción de lacasas cuando se cultivan en sustratos ricos en derivados fenólicos, o cuando estos se adicionan en el sustrato (Camarero et al. 1994, Hublik y Schinner 2000). Una de las funciones principales de la lacasa en los hongos de la pudrición blanca es participar en la defensa ante la presencia de organismos antagónicos (Savoie et al. 1998, 2001a). Durante el ciclo completo del cultivo de Pleurotus en sustratos ricos en lignina y celulosa, las lacasas presentan su máxima actividad durante la colonización del ciclo y prácticamente no se detectan durante la etapa de la formación del basidioma (Platt et al. 1984, Kaviyarasan y Natarajan 1997, Kumaran et al. 1997, Velázquez-Cedeño et al. 2002, Salmones y Mata 2002, Mata et al. 2007). Entre las peroxidasas de Pleurotus se han aislado tres tipos principales de enzimas: la 72 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. peroxidasa de lignina o ligninasa (LiP) (EC 1.11.1.14), la peroxidasa versátil (VP) (EC 1.11.1.16) y las peroxidasas dependientes de manganeso (MnP) (EC 1.11.1.13). Sin embargo, no todos los hongos de la pudrición blanca son capaces de producir todas las enzimas, lo que sugiere que existe más de un mecanismo para lograr la biodegradación de dicho polímero. La LiP o ligninasa tiene un ciclo catalítico semejante a otras peroxidasas, ya que actúa a expensas del peróxido de hidrógeno para transformar su centro activo en un compuesto intermediario (compuesto I). Este compuesto actúa como generador de radicales libres. Así, ante la presencia de un compuesto aromático donador de electrones, fenólico o no, el compuesto I es reducido al II, a la vez que genera un radical aromático. Luego de una segunda reducción del producto de la reacción con un sustrato aromático, se regenera la enzima, cerrándose el ciclo (Salmones 2005). Esta enzima se ha detectado en cultivos líquidos de Pleurotus djamor y P. ostreatus (Upadhyay y Fritsche 1997, Yadav et al. 2009). La VP es una enzima que comparte propiedades catalíticas con la LiP y la MnP, oxida el +2 +3 Mn a Mn . La VP puede oxidar hidroquinonas en ausencia de H2O2 exógeno cuando el Mn+2 está presente en la reacción, sustituyendo los fenoles que no son eficientemente oxidados por la LiP y la MnP (Pérez et al. 2002, Martínez 2002). La VP fue detectada por primera vez en Pleurotus eryngii, una especie interesante por su capacidad para degradar selectivamente la lignina (Martínez et al. 1996, Heinflinget al. 1998), después se detectó también en P. pulmonarius y P. ostreatus (Camarero et al. 1996, Sarkar et al. 1997). La MnP es una glicoproteína que contiene un grupo prostético hemo (hierro-protoporfirina). El ciclo catalítico de esta enzima se asemeja al de la lignina peroxidasa, ya que presenta tres estados de reducción. El sustrato primario es Mn (II), el cual es oxidado a Mn(III). El Mn(III) es estabilizado por la formación de complejos con ácidos orgánicos como lactatos, malonatos u oxalatos, y entonces oxida un sustrato aromático generando radicales fenoxilo o aril catión (Heinzkill y Messner 1997). Mn(III) es un oxidante poderoso que puede actuar sobre compuestos fenólicos pero no atacar las unidades no fenólicas de la lignina. Sin embargo, al actuar sobre los compuestos fenólicos produce radicales fenoxilo intermedios y puede, por lo tanto, alcanzar zonas internas de la pared celular que en las etapas iniciales de biodegradación no están disponibles a otras enzimas ligninolíticas cuyo tamaño es demasiado grande para penetrar la pared celular de madera no modificada (Gómez-Toribio et al. 2001, Pérez et al. 2002; Salmones 2005). A partir de la publicación del genoma de P. ostreatus, se ha mostrado la existencia de genes que codifican para la producción de MnP y VP pero no para LiP (Ruiz-Dueñas et al. 2011). Recientemente se ha demostrado que P. ostreatus puede codificar la producción de tres isoenzimas de VP y seis de MnP, lo que pone en evidencia la importancia de 73 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores ambas peroxidasas en el estilo de vida particular de este hongo de la pudrición blanca (Fernández-Fueyo et al. 2014). Tabla 3. Principales enzimas involucradas en la degradación de los compuestos lignocelulósicos Nombre recomendado Nombre sistemático No. EC Reacción 1,4 b-D-glucan Hidrólisis de enlaces 1,4 b-D Endo-1,4-b-glucansas 3.2.1.4 4-glucanohidrolasa glucosídicos 1,4-b -D-glucan Hidrólisis de enlaces 1,4 b-D Exo-1,4-b-glucanasas 3.2.1.91 celobiohidrolasa glucosídicos liberando celobiosa 1,4-b -D-glucan Hidrólisis de enlaces 1,4 b-D 3.2.1 glucohidrolasa glucosídicos liberando glucosa Hidrólisis de terminales no b -D-glucósido Beta-glucosidasas 3.2.1.21 reductivas b-D glucosa con glucohidrolasa liberación de b-D glucosa 1,4-b -d-xilano Endohidrólisis de enlaces Endo-b-1,4-xilanasas 3.2.1.8 xilanohidrolasa 1,4-b-D-xilosídicos en xilanos 1,4-b -d-xilano Hidrólisis de enlaces 1,4-b-D- b-xilosidasas 3.2.1.37 xilanohidrolasa xilosídicos en residuos de xilosa a-D-glucuronosidón Hidrolizan el ácido a-glucoronidasas 3.2.1.139 glucuronohidrolasa 4-o-metilglucurónico a-arabinofuranosidón Eliminan las cadenas laterales a-arabinofuranosidasas 3.2.1.55 arabinofuranohidrolasa de los arabinoglucuronoxilanos Acético-ester Acetilesterasas 3.1.1.6 Eliminan los grupos acetilo acetihidrolasa b -D-manosidasa b-manosidasas 3.2.1.25 Hidroliza la b-D-manosa manohidrolasa a -D-galactosidan a-galactosidasas 3.2.1.22 Hidrólisis de a-D-galactosa galactohidrolasa Cataliza varias oxidaciones, actúa en enlaces C-C, anillos Ligninasas 1.11.1.14 aromáticos, oxida alcoholes bencilo a aldehídos Peroxidasas Cataliza en presencia de H O e dependientes de 1.11.1.13 2 2 iones Mn2+ manganeso Benzediol:oxígeno 4-benzediol + O = Lacasas 1.10.3.2 2 oxidoreductasa benzosemiquinona + 2 H2O Cataliza la lignina en presencia Peroxidasa Versátil Peroxidasa polivalente 1.11.1.16 de H2O2 Modificada de Salmones (2005). 74 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. MECANISMOS DE DEFENSA Y ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DE LAS ESPECIES DE Pleurotus Las enzimas producidas por los hongos tienen una gran variedad de funciones, entre las que se encuentran la delignificación, la morfogénesis y los mecanismos de defensa, entre otras. Como se señaló en los apartados anteriores, cuando las cepas de Pleurotus spp. se cultivan sobre residuos lignocelulósicos, en lo general, las enzimas que degradan la celulosa y la hemicelulosa se encuentran asociadas a las etapas de producción de los basidiomas, mientras que las oxidasas aparecen durante las primeras etapas del desarrollo micelial. Sin embargo, este patrón de producción enzimática puede verse afectado cuando el sustrato de cultivo se contamina con diferentes microorganismos. Entre los principales contaminantes del sustrato que afectan considerablemente el cultivo de Pleurotus spp. se encuentran los hongos del género Trichoderma. Estos hongos, también conocidos como mohos verdes, son el estado asexual del género Hypocrea (Ascomicetes) y se usan comúnmente como agentes de control biológico debido a su alta capacidad para desarrollar tres mecanismos principales: parasitismo, competencia y antibiosis (Savoie et al. 2001a). A pesar de los beneficios que puede tener el uso de estos agentes de control biológico en la agricultura en general, en el cultivo de Pleurotus spp. representan posiblemente el antagonista más nocivo, ya que puede generar pérdidas superiores a 77% de la productividad (Gea 2002). No se han reportado biotipos específicos de estos mohos que ataquen los cultivos de Pleurotus o Lentinula edodes, sin embargo, las variedades europeaum y aggressivum de T. aggressivum (previamente biotipos Th2 y Th4 de T. harzianum) causan pérdidas severas en el cultivo del champiñón Agaricus bisporus en Europa y América (Savoie et al. 2015). Lentinula edodes, el conocido shiitake japonés, resiste los ataques de Trichoderma produciendo altas cantidades de lacasa y formando barreras de micelio caracterizadas por la aparición de una línea oscura en la zona de contacto entre los dos micelios (Tokimoto y Komatsu 1979, Savoie y Mata 1999). En el caso del género Pleurotus, el micelio forma grandes cantidades de hifas con crecimiento aéreo en la zona de contacto con Trichoderma, en donde se observa además una barrera de micelio denso que impide el crecimiento del moho (figura 3). La capacidad de una especie para defenderse de los ataques de organismos antagonistas está determinada básicamente por la resistencia de la cepa y por el sustrato en el que se cultiva. 75 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 3. Confrontación de micelios de Pleurotus ostreatus y Trichoderma viride en un sustrato a base de paja de cebada. Como la mayoría de las enzimas, la lacasa puede ser inducida. En general, esta inducción se lleva a cabo por los componentes del medio o sustrato de cultivo, o por la presencia de organismos antagónicos. En este caso la producción de lacasa es un mecanismo claramente ligado al antagonismo entre hongos de los géneros Pleurotus y Trichoderma. Dicho mecanismo ha sido reportado en diversos hongos de la pudrición blanca (Savoie y Mata 1999, Salmones y Mata 2002, Baldrian 2004, Velázquez-Cedeño et al. 2004, Mata et al. 2005). La regulación de estas actividades depende, además del sustrato de cultivo, de posibles factores de estrés, lo que indica que las lacasas poseen roles fisiológicos diferentes (Mansur et al. 2003). Los cambios en los perfiles enzimáticos de las especies de Pleurotus no son únicamente producidos por los mohos, sino que también algunas bacterias pueden inducir cambios sustanciales. El efecto antagonista de bacterias provenientes de sustratos de cultivo ha sido observado por Savoie et al. (2001b) y, de hecho, los productores de hongos que cultivan especies de la pudrición blanca en sustratos no estériles usan este principio. La presencia de una microflora total o una microflora termotolerante, conformada por bacterias que pueden crecer en el sustrato después de la pasteurización (generalmente a 65 ºC), incrementa la producción de fenoloxidasas en P. ostreatus. Las comunidades bacterianas que se desarrollan en un sustrato preparado a base de fermentación corta ofrecen ventajas al micelio de Pleurotus spp. para contrarrestar el efecto de los antagonistas (Velázquez- Cedeño et al. 2006, Mata y Torres Hernández 2008) (figura 4). Entre los microorganismos más importantes que favorecen el desarrollo del micelio de las especies de Pleurotus en 76 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. sustratos a base de pajas pasteurizadas, se encuentra Paenibacillus polymyxa, una bacteria Gram positiva implicada en la inhibición del crecimiento de T. harzianum, así como en la estimulación de la defensa de P. ostreatus a través de la inducción de lacasas (Velazquez- Cedeño et al. 2007, 2008). La capacidad del género Pleurotus para producir lacasas es una característica que pueden aprovechar los productores comerciales, si se asocia con la preparación de un sustrato selectivo a través del manejo cuidadoso de las comunidades microbianas en períodos cortos de fermentación. Figura 4. Confrontación entre el moho Trichoderma longibrachiatum y una bacteria del grupo de Bacillus sp. en medio de cultivo de agar con extracto de malta. Nótese la formación de un halo de inhibición por parte de la bacteria y de una barrera de micelio por parte del hongo. CONCLUSIONES La biodegradación de la lignocelulosa es un proceso complejo que implica la participación de manera sinérgica de una serie de enzimas, hidrolasas y oxidasas principalmente. Los hongos del género Pleurotus se ubican dentro del grupo de los hongos de la pudrición blanca, y tienen capacidad de degradar selectivamente la lignina, además de descomponer de manera eficaz la celulosa y la hemicelulosa. El conocimiento actual de la enzimología, la fisiología, la bioquímica y la biología molecular de estas enzimas y los hongos y las bacterias que las producen es considerable. En consecuencia, se están desarrollando procesos que utilizan enzimas y microorganismos para explorar las posibilidades de sus aplicaciones biotecnológicas. Entre estas se pueden mencionar: la producción de biocombustibles alternativos a partir de biomasa lignocelulósica para 77 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores reducir la contaminación del aire urbano, disminuir la liberación de dióxido de carbono en la atmósfera y proporcionar nuevos mercados para los residuos agrícolas; o el biopulpeo y bioblanqueo, que conducen a la fabricación de papel y pulpa más limpios y eficientes. A pesar de los avances, se requiere de un mayor esfuerzo para que las enzimas lignocelulósicas y los microorganismos que las producen tengan un impacto significativo a nivel industrial. Algunas especies de Pleurotus se han estudiado a profundidad y se conocen con detalle las enzimas que participan en la degradación de la lignocelulosa. Este conocimiento debe ser la base de ciertas aplicaciones prácticas que beneficien a los productores comerciales de setas a través de la preparación de un sustrato selectivo que limite la aparición de organismos antagonistas. Como se ha discutido en este capítulo, la producción de la enzima lacasa es fácilmente inducible. Esta característica ofrece un abanico de posibilidades con el fin de elaborar sustratos diseñados para limitar la aparición de microorganismos antagonistas y promover la participación de una microflora que pueda resultar benéfica. Otra aplicación importante del conocimiento de las enzimas producidas por el género Pleurotus es la posibilidad de seleccionar cepas con alta capacidad de degradación de algún sustrato en particular, que requiera ser valorado en una región específica a causa de su abundancia, o para evitar los posibles problemas de contaminación que dicho sustrato pueda generar. A partir de la publicación del genoma de P. ostreatus, las investigaciones se pueden dirigir de manera más certera hacia el estudio del papel de las enzimas implicadas en la biodegradación y en la defensa frente a organismos antagónicos. El conocimiento del genoma permitirá seleccionar cepas cada vez más eficientes y con mayor capacidad de adaptación a distintos sustratos y a condiciones ambientales específicas (temperatura, humedad, etc.). Con base en el conocimiento acumulado de la producción enzimática de Pleurotus, y con el apoyo de las nuevas herramientas que ofrece la biología molecular, se espera un avance vertiginoso que impulse el conocimiento de estos hongos y su aplicación a corto plazo y en beneficio de la sociedad. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a las autoridades del Instituto de Ecología, A.C. y del INRA de Bordeaux por el apoyo recibido en sus investigaciones, así como al Conacyt (México) y a ECOS-Nord (Francia) por el financiamiento en las investigaciones conjuntas. Se agradece el apoyo recibido de parte de la M. en C. Rosalía Pérez Merlo y del biólogo Carlos Ortega Sánchez, ambos del Instituto de Ecología, A.C. 78 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. REFERENCIAS Anwar Z, Gulfraz M, Irshad M (2014) Agro-industrial lignocellulosic biomass a key to unlock the future bio-energy: A brief review. J. Radiation Res. Apl. Sci. 7:163-173. Baldrian P (2004) Increase of laccase activities during interspecific interactions of white-rot fungi. FEMS Microbiol. Ecol. 50:245-253. Baldrian P, Valášková V, Merhautová V, Gabriel J (2005) Degradation of lignocellulose by Pleurotus ostreatus in the presence of copper, manganese, lead and zinc. Res. Microbiol. 156:670-676. Blanchette RA (l984) Screening wood decayed by white rot fungi for preferential lignin degradation. Appl. Environ. Microbiol. 48:647-653. Blanchette RA (1995) Degradation of the lignocellulose complex in wood. Canadian J. Bot. 73(Suppl. I):S999-S1010. Brigham JS, Adney WS, Himmel ME (1996) Hemicellulases: diversity and applications. In: Wyman CE (ed) Bioethanol: Production and utilization. Taylor & Francis. 119-141. Buswell JA, Cai YJ, Chang ST (1993) Fungal -and substrate- associated factors affecting the ability of individual mushroom species to utilize different lignocellulosic growth substrates. In: Chang ST, Buswell JA, Chiu SW (eds) Mushroom biology and mushroom products. The Chinese University Press. 141-150. Camacho M (2010) Estudio taxonómico del complejo Pleurotus, Lentinus y Panus en México. Tesis de Maestría. Instituto de Ecología, A.C., Xalapa, México. Camarero S, Martínez M, Martínez AT (1994) Lignin-degrading enzymes produced by Pleurotus species during solid state fermentation of wheat straw. In: Roussos S, Lonsane BK, Viniegra-González G (eds) Advances in solid state fermentation. Kluwer Academic. 335-345. Camarero S, Böckle B, Martínez MJ, Martínez AT (1996) Manganese-mediated lignin degradation by Pleurotus pulmonarius. Appl. Environ. Microbiol. 62:1070-1072. Cullen D (1997) Recent advances on the molecular genetics of ligninolytic fungi. J. Biotechnol. 53:273- 289. Deacon JD (2006) Fungal biology. Blackwell Publishing Ltd. Elisashvili V, Kachlishvili E, Penninckx M (2008) Effect of growth substrate, method of fermentation, and nitrogen source on lignocellulose-degrading enzymes production by white- rot basidiomycetes. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35:1531-1538. Eriksson KER, Blanchette A, Ander P (1990) Microbial and enzymtic degradation of wood and wood components. Springer Verlag. Fernández-Fueyo E, Ruiz-Dueñas FJ, Martínez MJ, Romero A, Hammel KE, Medrano FJ, Martínez AT (2014) Ligninolytic peroxidase genes in the oyster mushroom genome: heterologous expression, molecular structure, catalytic and stability properties, and lignin-degrading ability. Biotechnol. Biofuels. 7:2. Gea F (2002) X Plagas y enfermedades del género Pleurotus spp. In: Sánchez JE, Royse DJ (eds) La biología y cultivo de Pleurotus spp. UTEHA. El Colegio de la Frontera Sur. 205-224. Ghosh M, Mukherjee R, Nandi B (1998) Production of extracellular enzymes by two Pleurotus species using banana pseudostem biomass. Acta Biotechnol. 18:243-254. Gianfreda L, Xu F, Bollag J-M (1999) Laccases: A useful group of oxidoreductive enzymes. Bioremediation J. 3:1-25. Gómez-Toribio V, Martínez A, Martínez MJ, Guillén F (2001) Oxidation of hydroquinones by versatile 2+ ligninolytic peroxidase from Pleurotus eryngii. H2O2 generation and the influence of Mn . Eur. J. Biochem. 268:4787-4793. Goyal M, Soni G (2011) Production and characterization of cellulolytic enzymes by Pleurotus florida. Mycosphere 2:249-254. Guzmán G (2000) Genus Pleurotus (Jacq.: Fr.) P. Kumm. (Agaricomycetideae): diversity, taxonomic 79 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores problems, and cultural and traditional medicinal uses. Int. J. Med. Mush. 2:95-123. Heinfling A, Ruiz-Dueñas FJ, Martínez MJ, Bergbauer M, Szewzyk U, Martínez AT (1998) A study on reducing substrates of manganeseoxidizing peroxidases from Pleurotus eryngii, and Bjerkandera adusta. FEBS Letters. 428:141-146. Heinzkill M, Messner K (1997) The ligninolytic system of fungi. In: Anke T (ed) Fungal biotechnology. Chapman & Hall. 213-221. Himmel ME, Ding SY, Johnson DK, Adney WS, Nimlos MR, Brady JW, Foust TD (2007) Biomass recalcitrance: engineering plants and enzymes for biofuel production. Science. 315(5813):804-807. Hublik G, Schinner F (2000) Characterization and immobilization of the laccase from Pleurotus ostreatus and its use for continuous elimination of phenolic pollulants. Enz. Microbiol. Biotechnol. 27:330- 336. Iqbal HMN, Kyazze G, Keshavarz T (2013) Advances in valorization of lignocellulosic materials by bio- technology: an overview. BioResources. 8:3157-3176. Kaviyarasan V, Natarajan K (1997) Changes in extracelular enzyme activities during growth and fruiting of Pleurotus cornucopiae var. citrinopileatus. In: Rai RD, Dhar BL,Verma NR (eds) Advances in mushroom biology and production. National Research Centre for Mushroom, Solan. 309-320. Kumaran S, Sastry CA, Vikineswary S (1997) Laccase, cellulase and xylanase activities during growth of Pleurotus sajor-caju on sago hampas. World J. Microbiol. Biotechnol. 13:43-49. Leonowicz A, Cho NS, Luterek J, Wilkolazka A, Wojtas-Wasilewska M, Matuszewska A, Hofrichter M, Wesenberg D, Rogalski J (2001) Fungal laccase: properties and activity on lignin. J. Basic Microbiol. 41:185-22. Lucas López R, Robles Gómez AM, Gálvez Del Postigo Ruiz A, García Gutiérrez T, Pérez Pulido R, Álvarez De Cienfuegos López G (2001) Biodegradación de la celulosa y la lignina. Universidad de Jaén. Mansur M, Arias ME, Copa-Patiño JL, Flärdh M, González AE (2003) The white-rot fungus Pleurotus ostreatus secretes laccase isoenzymes with different substrates specificities, Mycologia. 95:1013- 1020. Martínez AT (2002) Molecular biology and structure-function of lignin-degrading heme peroxidases. Enzyme Microb. Tech. 30:425-444. Martínez MJ, Ruiz-Dueñas FJ, Guillén F, Martínez AT (1996) Purification and catalytic properties of two manganese-peroxidase isoenzymes from Pleurotus eryngii. Eur. J. Biochem. 237:424-432. Martone PT, Estevez JM, Lu F, Ruel K, Denny MW, Somerville C, Ralph J (2009) Discovery of lignin in seaweed reveals convergent evolution of cell-wall architecture. Curr. Biol. 19:169-175. Mata G, Murrieta Hernández DM, Iglesias Andreu LG (2005) Changes in lignocellulolytic enzyme activites in six Pleurotus spp. strains cultivated on coffee pulp in confrontation with Trichoderma spp. World J. Microbiol. Biotechnol. 21:143-150. Mata G, González Cortés E, Salmones D (2007) Mycelial growth of three Pleurotus (Jacq., Fr.) P. Kumm. species on sugarcane bagasse: production of hydrolytic and oxidative enzymes. Int. J. Med. Mush. 9:385-394. Mata G., Salmones D (2007) Los hongos, silenciosos y pacientes degradadores de materia orgánica. In: Zulueta R, Trejo Aguilar D, Trigos Landa A (eds) El Maravilloso Mundo de los hongos. Universidad Veracruzana. 109-116. Mata G, Torres-Hernández FE (2008) Effect of aerobic fermentation substrate in the production of Pleurotus ostreatus and its resistance to Trichoderma viride. In: Lelley JI, Buswell JA (eds) Mushroom biology and mushroom products. WSMBMP-GAMU. 74-82. Mata G, Gaitán-Hernández R, Salmones D (2013) Biotechnology for edible mushroom culture: a tool for sustainable development in Mexico. In: Yañez-Arancibia A, Dávalos Sotelo R, Day JW, Reyes E (eds) Ecological Dimensions for sustainable socioeconomic development. WIT Press. 483-506. Mora VM, Martínez Carrera D (2007) Investigaciones básicas, aplicadas y socioeconómicas sobre el cultivo de setas Pleurotus spp. en México. In: Sánchez Vázquez JE, Martínez Carrera D, Mata G, 80 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Leal Lara H (eds) El cultivo de setas Pleurotus spp. en México. El Colegio de la Frontera Sur. 7-26. Pérez J, Muñoz-Dorado J, De la Rubia T, Martínez J (2002) Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. Int. Microbiol. 5:53-63. Philippoussis A, (2009) Production of mushrooms using agro-industrial residues as substrates. In: Nigam P, Pandey A (eds) Biotechnology for agro-industrial residues utilization. Springer. 163-196. Platt MK, Haddar Y, Chet I (1984) Fungal activities involved in lignocellulosic degradation by Pleurotus. Appl. Microbiol. Biotechnol. 20:150-154. Poppe J (2004) Agricultural wastes as substrates for oyster mushroom. In: Anónimo, Oyster mushroom cultivation. MushWorld. 80-90. Poutanen K (1988) Characterization of xylanolytic enzymes for potential fungi. Plant Physiol. 46:265-277. Reid ID (1995) Biodegradation of lignin. Canadian J. Bot. 73(S1):1011-1018. Ruiz-Dueñas FJ, Fernández E, Martínez MJ, Martínez AT (2011) Pleurotus ostreatus heme peroxidases: an in silico analysis from the genome sequence to the enzyme molecular structure. Curr. Res. Biol. 334:795-805. Salmones D (2005) Actividad de enzimas lignocelulolíticas en cultivos de Pleurotus spp. en pulpa de café y la relación con su capacidad productiva y defensiva. Tesis Doctoral. Instituto Tecnológico de Veracruz, México. Salmones D, Mata G (2002) Detection of extracellular enzymes produced by Pleurotus spp. grown on coffee pulp. In: Sánchez JE, Huerta G, Montiel E (eds) Mushroom Biology and Mushroom Products. Universidad Autónoma del Estado de Morelos. 213-219. Sarkar S, Martínez AT, Martínez MJ (1997) Biochemical and molecular characterization of a manganese peroxidase isoenzyme from Pleurotus ostreatus. Biochim. Biophys. Acta. 1339:23-30. Savoie JM, Mata G (1999) Antagonistic action of Trichoderma sp. hyphae to Lentinula edodes hyphae: changes in lignocellulolytic activities during cultivation in wheat straw. World J. Microbiol. Biotechnol. 15:369-373. Savoie JM, Mata G, Billette C (1998) Extracellular laccase production during hyphal interactions between Trichoderma sp. and shiitake, Lentinula edodes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 49:589-593. Savoie JM, Mata G, Mamoun M (2001a) Variability in brown line formation and extracellular laccase production during interaction between white-rot basidiomycetes and Trichoderma harzianum biotype Th2. Mycologia 93:243-248. Savoie JM, Iapicco R, Largeteau-Mamoun ML (2001b) Factors influencing the competitive saprophytic ability of Trichoderma harzianum Th2 in mushroom (Agaricus bisporus) compost. Mycol. Res. 105:1348-1356. Savoie JM, Mata G, Largeteau M (2015) New prospects in pathogen control of button mushroom cultures. In: Petre M. (ed) Mushroom Biotechnology: Developments and Applications. Academic Press, Elsevier, London. 93-110. Schwarze FWMR, Engels J, Mattheck C (2000) Fungal strategies of wood decay in trees. Springer-Verlag. 185. Stamets P (2005) Mycelium running: how mushrooms can help save the world. Ten Speed Press. 343. Sutherland JB, Crawford DL (1981) Lignin and glucan degradation by species of the Xylariaceae. Trans. Br. Mycol. Soc. 76:335-337. Tokimoto K, Komatsu M (1979) Effect of carbon and nitrogen sources in media on the hyphal interference between Lentinus edodes and some species of Trichoderma. Ann. Phytopath. Soc. Japan. 45:261- 264. Upadhyay RC, Fritsche W (1997) Ligninolytic enzymes of Pleurotus species. In: Raid RD, Dhar BL, Verma RN (eds) Advances in mushroom biology and production. National Research Centre For Mushroom, Solan. 281-290. Vane CH, Drage TC, Snape CE (2006) Bark decay by the white-rot fungus Lentinula edodes: Polysaccharide loss, lignin resistance and the unmasking of suberin. Int. Biodeterior. Biodegrad. 57:14-23. Velázquez-Cedeño MA, Mata G, Savoie JM (2002) Waste-reducing cultivation of Pleurotus ostreatus and 81 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Pleurotus pulmonarius on coffee pulp. World J. Microbiol. Biotechnol. 18:201-207. Velázquez-Cedeño MA, Farnet AM, Ferré E, Savoie JM (2004) Variations of lignocellulosic activities in dual cultures of Pleurotus ostreatus and Trichoderma longibrachiatum on unsterilized wheat straw. Mycologia 96:712-719. Velázquez-Cedeño MA, Mata G, Farnet AM, Savoie JM (2006) Estudio preliminar de la microflora bacteriana termotolerante de la pulpa de café y la paja de trigo con potencial de inhibición contra Trichoderma viride en el cultivo de Pleurotus spp. Rev. Mex. Mic. 22:33-39. Velázquez-Cedeño MA, Farnet AM, Billette C, Mata G, Savoie JM (2007) Interspecific interactions with Trichoderma longibrachiatum induce Pleurotus ostreatus defence reactions based on the production of laccase isozymes. Biotechnol. Lett. 29:1583-1590. Velázquez-Cedeño MA, Farnet AM, Mata G, Savoie JM (2008) Role of Bacillus spp. in antagonism between Pleurotus ostreatus and Trichoderma harzianum in heat-treated wheat-straw substrates. Biores. Technol. 99:6966-6973. Vercoe D, Stack K, Blackman A, Richardson D (2005) A study of the interactions leading to wood pitch deposition. In Proceedings of 59th Appita Annual Conference and Exhibition: Incorporating the 13th International Symposium on Wood, Fibre and Pulping Chemistry. Auckland, New Zealand. 123. Yadav M, Singh SK, Yadav KDS (2009) Purification and characterization of lignin peroxidase from Pleurotus sajor caju MTCC–141. J. Wood Chem. Technol. 29:59-73. 82 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 5 ACTUALIZACIONES SOBRE LA PREPARACIÓN DEL SUSTRATO PARA CULTIVAR SETAS Pleurotus spp. Updates on substrate preparation for the cultivation of oyster mushroom Pleurotus spp. María R. Picornell, Arturo Pardo-Giménez, María J. Navarro y Francisco J. Gea RESUMEN En este capítulo se describe la elaboración de sustratos nutritivos para cultivar setas Pleurotus spp., haciendo hincapié en cuáles son aquellos componentes más adecuados con los que deben estar constituidos. A continuación, se exponen las materias primas usadas y, de todas ellas, se indica cuáles son las más recomendables para la preparación del sustrato. También se mencionan las formulaciones más usadas en distintas zonas para el cultivo de Pleurotus spp. En otro apartado se trata la suplementación de los sustratos, qué sustancias y cuál es el momento más adecuado para añadirlas. Se describen también los diferentes procedimientos para su elaboración y a qué rango de temperaturas deben ser sometidos. Para terminar este capítulo, se desarrollan también las diferentes técnicas de envasado. Palabras clave: setas, hongo ostra, cultivo de hongos, suplementación, envasado ABSTRACT The development of nutritional substrates for growing oyster mushrooms Pleurotus spp. is described, emphasizing the most suitable components, that must be incorporated in the substrates. Different formulations used in different areas for Pleurotus spp. cultivation are indicated. Substrate supplementation is reviewed, what substances and the most appropriate application time. Different procedures and temperatures for the preparation of substrates and different packaging techniques are discussed as well. Keywords: oyster mushroom, mushroom production, supplementation, packing 83 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores ELABORACIÓN DEL SUSTRATO NUTRITIVO Las especies de Pleurotus son saprófitas, por lo que toman los nutrientes necesarios para su alimentación de los materiales sobre los que crecen (Gaitán-Hernández et al. 2002). Tienen la capacidad de degradar celulosa y lignina presentes en diversos residuos agrícolas y desechos agroindustriales, como pajas, rastrojos, bagazo de caña, maguey, henequén, pulpa de café, aserrín de madera y estopa de coco, entre otros (Burgos 1995, Enjamio y Rodríguez Hernández 1995, Gaitán-Hernández y Mata 1995, Salmones et al. 1997, Velázquez-Cedeño et al. 1999, Rodríguez Valencia y Gómez 2001, Gaitán-Hernández et al. 2002, García Mendoza 2002a, France y Cañumir 2003). En general, Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. se cultiva en materiales de desechos lignocelulósicos, provenientes principalmente de las plantas. El sustrato es el material sobre el que se va a desarrollar el micelio aportado por el inóculo hasta su completa fructificación. En este medio especial de cultivo, el hongo en cuestión tendrá que competir selectivamente por los nutrientes con bacterias, actinomicetos y otros hongos presentes en el medio (García Mendoza 2002b). Un sustrato es apropiado para el crecimiento de un hongo si contiene todos los requerimientos nutritivos en cantidad suficiente para que este sintetice sus metabolitos y tome de él la energía que requiere (Grappelli et al. 1991, Sánchez 2002). Dado que no existen estudios que definan los requerimientos mínimos para el crecimiento en medio sólido y la fructificación de las especies de Pleurotus, los conocimientos que se tienen sobre este aspecto derivan de estudios en medio líquido o en sustratos sólidos de composición compleja. En estos estudios se ha podido observar que los requerimientos pueden variar según los nutrientes presentes en el medio, y que el tipo o la concentración óptima de un sustrato varía si otros nutrimentos o factores (temperatura, pH) se encuentran en condiciones subóptimas (Sánchez 2002). Los hongos necesitan carbono porque es la fuente directa de energía para su metabolismo, así como para la formación de las diferentes partes y estructuras celulares. Dada la importancia que tiene para la vida de la célula, este elemento es el que los hongos requieren en mayores cantidades, y lo pueden usar a partir de diferentes fuentes como polímeros, carbohidratos y lípidos (Sánchez 2002). La adición de aceites vegetales tiene un efecto benéfico para el crecimiento micelial dePleurotus sapidus Kalchbr. y P. ostreatus. Según Kurtzman (1974, 1976), los productos de la hidrólisis de aceites (glicerol, ácidos grasos y saponinas) deprimen el crecimiento, pero la adición de triglicéridos y metil ésteres de ácidos grasos generalmente promueven el crecimiento. El crecimiento aumenta conforme lo hace el número de carbonos en los ácidos grasos C4-C14, y disminuye ligeramente entre C14 y C18. Al utilizar ácidos C18, el crecimiento aumenta con el grado de insaturación; el ácido linoléico es el mejor de este grupo. 84 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Los sustratos sobre los que fructifican las especies de Pleurotus pueden contener valores bajos de nitrógeno, por lo que se ha llegado a pensar que este género es capaz de fijar nitrógeno atmosférico. Sin que esto haya sido demostrado, sí es notorio que la concentración de nitrógeno en el cuerpo fructífero, en algunos casos, es mayor que la del sustrato sobre el que crece. Las especies de Pleurotus tienen la capacidad de crecer sobre fuentes inorgánicas de nitrógeno, como el nitrato de potasio, aunque se observa que prefieren las fuentes orgánicas, como la urea, para un crecimiento óptimo. Así, Hong (1978) indicó que la peptona es una fuente de nitrógeno que contribuye con un rápido crecimiento micelial y con la formación de cuerpos fructíferos, aunque la alanina, el ácido aspártico, la glicina y la serina repercuten en rendimientos pobres. Las fuentes inorgánicas agregadas a la peptona, como el sulfato y el tartrato de amonio, o varios aminoácidos como la D, L-alanina, la L-leucina, el ácido glutámico o la lisina, producen incrementos en el rendimiento entre 10% y 25%. Khanna y Garcha (1985) encontraron que la peptona beneficia el crecimiento de P. pulmonarius (Fr.) Quél. y P. ostreatus, y que los nitratos de sodio y potasio son una buena fuente para P. pulmonarius, P. ostreatus y P. sapidus. Voltz (1972) determinó que el citrato de amonio es una buena fuente para P. ostreatus, y Rajarathnam et al. (1986) indicaron que los ácidos orgánicos son nutrientes que no confieren ninguna ventaja para la explotación industrial de las especies dePleurotus . La afinidad en las fuentes de suministro de nitrógeno varía entre las diferentes especies de este género. También varía para una cepa determinada según el sustrato sobre el que crece. Por ejemplo, Manu-Tawiah y Martin (1988) encontraron que P. ostreatus alcanzaba un máximo rendimiento (60%) en cultivo líquido cuando usaron un hidrolizado de turba suplementado con extracto de levadura. Pero cuando utilizaron un medio sintético, la mejor fuente de nitrógeno fue el citrato de amonio (64%). Es importante notar que, según el metabolismo de cada especie y en función de la fuente de nitrógeno, el pH del sustrato puede variar durante el crecimiento del hongo hasta hacerlo poco o nada propicio. Bajo estas circunstancias, un sustrato podría parecer inadecuado para el crecimiento, pero en realidad se trata del pH del medio. Esto generalmente se presenta cuando un hongo crece en sales de amonio de un ácido inorgánico, ya que el medio se vuelve rápidamente ácido y puede alcanzar valores de tres e inferiores (Srivastava y Bano 1970, Manu-Tawiah y Martin 1988). Manu-Tawiah y Martin (1988) determinaron que la relación C/N óptima para el crecimiento en medio líquido de P. ostreatus era 40:1. Por su parte, Hong (1978) encontró que para la misma especie, la relación de 15.23 permitía una rápida formación de cuerpos fructíferos con bajos rendimientos, que la relación de 11.42 incrementaba los rendimientos pero disminuía la formación de cuerpos fructíferos, y que si se tomaban en cuenta los dos aspectos (rendimiento y velocidad de formación), la relación óptima debía ser 30.46. Por su parte, Rajarathnam et al. (1986) demostraron que se necesita una alta relación C/N para el crecimiento micelial de P. djamor (Fr.) Boedijn, mientras que la baja relación 85 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores favorece el desarrollo de cuerpos fructíferos. A diferencia de A. bisporus (Lange) Imbach, el hongo comestible más cultivado, los hongos del género Pleurotus no necesitan un sustrato con selectividad química, ya que pueden crecer en medios nutritivos con una relación C/N comprendida en un rango amplio de valores (al menos, entre 30 y 300). Tampoco es necesaria una fermentación previa que reduzca la relación C/N. En cambio, sí necesitan cierta selectividad biológica. La flora acompañante, cuando existe, debe ser no competidora y protectora del Pleurotus spp. (Muez 1994, Muez y Pardo 2002). Por todo lo indicado anteriormente, se comprende que con una relación C/N tan versátil, casi cualquier subproducto vegetal, o combinaciones de dos o más de ellos, puede usarse en el cultivo de Pleurotus spp. Desde 1944, al trabajar con A. bisporus, Treschow llegó a la conclusión de que tanto este como otros hongos y levaduras no son capaces de crecer en ausencia de calcio, y que requieren este mineral en mayores cantidades por sus efectos protectores y antagonistas con respecto de otros minerales como el potasio o el magnesio. Estudios posteriores han confirmado esta aseveración. Así, por ejemplo, Srivastava y Bano (1970) obtuvieron los rendimientos más altos para el cultivo líquido de P. djamor cuando usaron concentraciones de 0.22, 0.28, 0.98 y 0.049 mg/L de fósforo, potasio, calcio y magnesio, respectivamente. Por su parte, Manu-Tawiah y Martin (1987) llegaron a la conclusión de que P. ostreatus crece mejor cuando hay KH2PO4 presente en el medio y que sus requerimientos de magnesio son tan bajos que pudieron ser suministrados por el sustrato que ellos utilizaron (turba hidrolizada). Por otra parte, Kurtzman (1974) y Zadrazil (1974) reportaron que el cloruro de sodio no tiene efecto significativo sobreP. ostreatus, aunque sí tiene un efecto muy ligero en el crecimiento de P. sapidus. Hashimoto y Takahashi (1976) indicaron que P. ostreatus requiere tiamina para su crecimiento en una concentración óptima de 100 mg/L y que, cuando tal vitamina está presente, ninguna otra es necesaria. Hong (1978) indicó que la concentración de 50 mg/L provoca un excelente crecimiento tanto del micelio como de los cuerpos fructíferos, y que el ácido indolacético y la citosina causan en esta especie un mejor crecimiento micelial, pero que no tienen influencia sobre el rendimiento. Materias primas que se usan en la preparación del sustrato nutritivo Pleurotus es el género de hongos cultivados con mayor repertorio de materias primas experimentadas. El complejo químico estructural que predomina en la mayoría de los materiales es la lignocelulosa, cuyos constituyentes poliméricos principales son la celulosa, la hemicelulosa y la lignina (Pardo et al. 2008a). Todas las especies de Pleurotus son lignocelulolíticas, y están dotadas, en general, de una batería de eficientes exoenzimas oxidativos e hidrolíticos, entre los que destacan la lacasa, el manganeso peroxidasa y la 86 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. lignina peroxidasa. Esta capacidad les confiere una gran habilidad para crecer sobre una amplia diversidad de materiales lignocelulósicos (Bourbonnais y Paice 1990, Capelari 1996, Souza 1998, Reddy et al. 2003, Mandeel et al. 2005, Mikiashvili et al. 2006). En la tabla 1 se expone una cronología bibliográfica de experiencias con el objetivo de presentar una idea de la diversidad y la amplitud de los materiales utilizables en la elaboración de sustratos para cultivar Pleurotus spp. En cada una de las citas se hace referencia al tipo de sustrato utilizado, los rendimientos obtenidos y el autor o los autores de la experiencia. Tabla 1. Especies de Pleurotus y sustratos de cultivo, con expresión de su eficiencia biológica (%). Eficiencia Especie Sustrato Referencia biológica Muez y Pardo P. ostreatus Paja de cereal (70%) + Pulpa de café (30%) 125.00 (2002) Digitaria decumbens Stent. (70%) + Pulpa Hernández et P. ostreatus 93.00 de café (30%) al. (2003) Aserrín de madera (40%) + Estopa de coco Bonilla-Lavado P. ostreatus (40%) + Tithonia diversifolia (Hemsl.) A. 21.90 et al. (2006) Gray. (20%) Paja de arroz (90%) + Residuos de la Dawoud y P. ostreatus industria de zumos de cítricos y plantas de 91.82 Eweis (2006) salvia (10%) Motato et al. P. djamor Hojas de plátano 24.10 (2006) Kenaf Paja de cereal (50%) + Kenaf (50%) Pardo et al. P. ostreatus Paja de cereal (50%) + Sarmiento de vid > 80.00 (2006) (50%) Kenaf (50%) + Sarmiento de vid (50%) 57.50 Paja de cereal: trigo (75%) y cebada (25%) Paja de cereal (trigo y cebada) (50%) + 44.30 Kenaf (50%) Pardo et al. P. ostreatus Paja de cereal (trigo y cebada) (50%) + 39.00 (2007) Sarmiento de vid (50%) Paja de cereal (trigo y cebada) (50%) + 38.20 Alperujo (50%) 87 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Residuos de coco (25%) + Aserrín de 109.80 madera (75%) Vetayasuporn P. ostreatus Residuos de coco (75%) + Aserrín de 107.53 (2007) madera (25%) Aserrín de madera 95.02 Cayetano- Pulpa de café con cinco días de 102.68 Catarino y P. ostreatus fermentación (50%) + Paja de cebada (50%) Bernabé- Pseudotallo con hojas frescas de plátano 96.40 González (2008) Paja de trigo 48.00 Kirbag y Akyuz P. eryngii Paja de trigo (45%) + Paja de mijo (45%) + 85.20 (2008) Salvado de arroz (10%) Capacho de uchuva 76.10 López- Aserrín de madera 70.00 P. ostreatus Rodríguez et al. Vaina de arveja 68.60 (2008) Tusa 57.80 Paja de cereal: trigo (75%) y cebada (25%) Paja de cereal (trigo y cebada) (50%) + 43.30 Pardo et al. P. ostreatus Kenaf (50%) 32.60 (2008c) Paja de cereal (trigo y cebada) (50%) + 51.80 Sarmiento de vid (50%) Kenaf 48.30 Kenaf (50%) + Paja (trigo y cebada) (50%) 88.10 Pardo et al. P. ostreatus Kenaf (50%) + Sarmiento de vid (50%) 78.20 (2008d) Kenaf (50%) + Alperujo (50%) 51.90 Residuos de algodón 79.40 Adebayo et al. P. pulmonarius Residuos de algodón (80%) + Cáscara de 72.80 (2009) yuca (20%) Paja de trigo 32.94 Astillas de eucalipto 4.23 Varnero et al. P. ostreatus Paja de trigo (15%) + Eucalipto (85%) 14.93 (2010) Astillas de álamo 2.97 Todas las materias primas de base (obtenidas directamente de la naturaleza), o materiales de volumen (procedentes de ciertas agroindustrias), utilizados en la elaboración de sustratos para las diferentes especies de Pleurotus, abarcan los siguientes (Muez y Pardo 2002, Pardo et al. 2008a,b): las pajas, los tallos, las hojas o los restos de cultivos de plantas destinadas a un uso o aprovechamiento industrial o derivados de cultivos de algunos frutos, las hierbas o plantas silvestres, los subproductos derivados de agroindustrias, los residuos agroindustriales, los henos y las pajas de leguminosas, los serrines de madera blanda de árboles, y los troncos y tocones de árboles. 88 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Las pajas representan disponibilidad fácil en cualquier parte. Tienen un alto predominio de lignocelulosa y un contenido de nitrógeno por debajo de 1% (Muez y Pardo 2002). La paja de los cereales (cebada, sorgo, trigo, avena, centeno, arroz) es la más usada, la cual se corta en trozos de 2 cm a 4 cm (García Rollán 1982) y es el ingrediente único o se utiliza en mezclas de dos o más pajas diferentes. Pero también suele usarse algún otro material orgánico con alto contenido en nitrógeno, como aditivo enriquecedor para elevar ligeramente el contenido global de este elemento y rebajar, en parte, la relación C/N. En España, la dependencia casi exclusiva de la paja de cereales (trigo y cebada) como material de base en la elaboración de sustratos para el cultivo de Pleurotus spp., su elevado precio de mercado y su disponibilidad limitada, constituyen un problema. Dicha situación se agudiza en años de sequía, ya que es prácticamente el único material usado a escala industrial. Por este motivo, la viabilidad del empleo de materiales alternativos (de alta disponibilidad y bajo coste) que implique el aprovechamiento de subproductos agrícolas, agroindustriales y forestales autóctonos constituye una línea de investigación de gran interés tecnológico. Los objetivos serían mejorar la productividad, disminuir los costes de elaboración y conseguir un beneficio económico importante (Muez y Pardo 2002, Pardo et al. 2007, Pardo 2008, Pardo et al. 2008ª, Pardo y Pardo 2009, Picornell et al. 2009). En España, los cultivadores de Pleurotus spp. utilizan la paja de cereales (trigo, cebada o centeno) como ingrediente básico para los sustratos, ya sea sola o mezclada en distintos porcentajes con olote de maíz u otros residuos, según los cultivos de la zona (Rodríguez Barreal 1987). Para neutralizar el pH usan carbonato cálcico. Algunos cultivadores agregan creta molida, heno picado, harina de maíz, harina de soja, harina de girasol, alfalfa deshidratada, salvado de arroz, etc., como suplemento. También añaden distintos aditivos para mejorar el sustrato y conseguir mayor producción: harina de plumas (5%), yeso (10% - 40%), etc. En Castilla-La Mancha se han hecho experimentos con la introducción de otros materiales lignocelulósicos tales como raspón de uva, aserrín de sarmiento, alperujo y kenaf, los que se complementan con activadores y suplementos tales como orujo de uva, harina de pepita de uva, harina de alfalfa (Pardo et al. 2006). Otros materiales aprovechables en el cultivo de Pleurotus spp. son los subproductos derivados de algunas agroindustrias, como las oleaginosas, las destilerías y las azucareras. Tales subproductos suelen ser cascarillas de semillas y pergamino, hojas de zacate de limón, canela y pimienta negra, harinas, tortas, orujos, pulpas o bagazos (tabla 2). 89 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tabla 2. Agroindustrias: principales materiales aprovechables en el cultivo de Pleurotus spp. Agroindustria Material aprovechable Vinos Raspón (“escobajo”) de racimos Alcoholes y destilados Orujos de uva, bagazo de caña, maguey Extracción de aceites (girasol, Cascarillas, vainas y “limpias” de semillas; algodón, “orujillos” y pulpas agotadas de aceituna; harinas pepita de uva, oliva, soja, o tordas desgrasadas cacahuete, etc.) Molinería Cascarillas, vainas, “limpia”, salvados Textil (algodón, lino, kenaf, etc.) Fibrillas (algodón, lino), pajillas (lino), fibra corta (kenaf) Café Pulpa de la baya y cascarilla del tostado de semillas Sidrería Pulpas y deshechos Azucarería Bagazos de caña Cárnicas Harinas de huesos, plumas, sangre, carne Transformado de pescado Harinas de deshechos Láctea Suero en polvo Transformado de vegetales Vainas, pieles, pulpas, semillas (conservas, zumos) Cervecería “Cebadilla”, brotes de malta, restos de lúpulo Fuente: Pardo et al. (2008a). En trabajos recientes se mencionan más especies pratenses que se utilizan, por lo menos a nivel experimental, como sustrato para el cultivo de Pleurotus spp. Por ejemplo, Arrúa y Quintanilla (2007), en su estudio con P. ostreatus, recurren al gramalote (Paspalum fasciculatum Willd. ex Flügge) y la rottboellia (Rottboellia cochinchinensis [Lour.] Clayton) en combinación con otras materias orgánicas (bagazo de caña de azúcar, paja de arroz y aserrín de balsa). Bhandari et al. (1991) y Vijay et al. (2007), en el cultivo de P. sajor-caju (Fr.) Singer, mencionan el uso de las Poaceas siguientes: Echinochloa frumentacea (Roxb.) Link., Eleusine coracana (L.) Gaertn., Heteropogon contortus (L.) Beauv. ex Roem. & Schult. y Andropogon pertusus (L.) Willd. Liang et al. (2009) recurren, para el cultivo de P. citrinopileatus Sing., al Panicum repens L. y Pennisetum purpureum Schumach. Cuando la elaboración del sustrato se basa en el uso de materiales muy pobres en nitrógeno y con una elevada relación C/N, es muy frecuente que se recurra a los salvados de cereales (arroz, trigo, etc.) para equilibrarlo nutritivamente (Rodríguez Barreal 1987, Muez y Pardo 2002). Según Bonilla-Lavado et al. (2006), los materiales de aserrín de madera y estopa de coco enriquecidos con Tithonia diversifolia (Hemsl.) A. Gray. forman 90 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. un buen sustrato para la producción de P. ostreatus. Sin embargo, se deben adicionar otros materiales que le proporcionen nutrientes como potasio y nitrógeno. El aserrín de madera logra ser más colonizado por P. ostreatus que la estopa de coco en el período de incubación. Recientemente, Varnero et al. (2010) estudiaron el potencial de distintos cultivos forestales como sustrato para el cultivo del hongo P. ostreatus. Los resultados que obtuvieron en astillas de álamo, astillas de eucalipto, mezcla de paja de trigo con eucalipto y paja de trigo como testigo, han puesto de manifiesto que todos estos sustratos, principalmente la paja de trigo y la mezcla de la paja de trigo con eucalipto, son aptos para el cultivo de este macromiceto. El nivel proteico de este hongo se elevó en todos los sustratos y la relación C/N disminuyó después de la recolección. La eficiencia biológica del experimento de Varnero et al. (2010), expresada como porcentaje de producción de hongos en peso fresco en relación con el peso seco del sustrato (g de hongos frescos/100g de sustrato seco), fue de: 2.97% para las astillas de 2 cm de álamo, 4.23% para las astillas de la misma longitud de eucalipto, 14.93% para la mezcla de paja (150 g) y eucalipto (850 g), y 32.94% para la paja de trigo. En cualquier caso, los materiales que se elijan para la preparación de sustratos en el cultivo de Pleurotus spp. deben ser uniformes, con calidad constante y continuidad en el suministro. Estas características que se obtienen mediante un proceso de elaboración estandarizado (Pardo y Pardo 2009). Los materiales deben poseer el mayor número posible de propiedades positivas, tales como buena disponibilidad en cantidad y continuidad, características físico-químicas adecuadas, regularidad en su composición físico-química, precio ventajoso de adquisición, localización fácil y cercana, y facilidad de transporte y manejo (Muez y Pardo 2002). El sustrato adecuado debe ser de un tamaño de 5 cm a 15 cm, según se ha observado en los mejores resultados obtenidos. Además, debe ser homogéneo para poder someterlo a un proceso de pasteurización (Velasco y Vargas 2009). También debe contener los nutrimentos necesarios, estar libre de contaminantes, provenir de materias primas de cosechas recientes, y no debe tener invasiones de otros hongos, bacterias o insectos. Formulaciones usuales en distintas zonas del cultivo de Pleurotus spp. En los países asiáticos, los sustratos se suelen formar de (Rodríguez Barreal 1987): Aserrín de madera (45%) + Salvado de trigo (45%) + Azúcar (5%) + CO3Ca (5%). Aserrín de madera (60%) + Cascarilla de algodón (20%) + Salvado de arroz (15%) + CO3Ca (5%). Cascarilla de algodón (90%) + Salvado de arroz (5%) + CO3Ca (5%). Salvado de arroz (80%) + Cascarilla de algodón (10%) + CO3Ca (5%) + Azúcar (5%). 91 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Aserrín de madera (80%) + Harina de trigo (10%) + Azúcar (5%) + CO3Ca (5%). En México, Aguilar (2003) formula para P. ostreatus: Paja de trigo (2,910 g) + Cáscara de pitaya sin espinas (90 g). En Colombia, Nieto (2007) plantea: Pulpa de café + CO3Ca. Rivera et al. (2005) proponen: Pulpa seca de café + Aserrín de tallo del cafeto + CO3Ca (0.1%). En Estados Unidos, los ingredientes básicos para sustratos de Pleurotus spp. son: Paja de trigo (70%) + Olote de maíz (30%) (Royse y Schisler 1987).Paja de trigo + Cascarillas de semilla de algodón, en mezclas de ambos con distinta participación (Royse 1997). En Europa, algunos de los principales países productores han desarrollado formulaciones estándares muy ligadas con los materiales propios de estas áreas, con destacado protagonismo de las pajas de trigo, cebada y maíz (cañas u olotes). Ocasionalmente, los sustratos se enriquecen con algunas harinas de alto contenido en proteínas (alfalfa, soja, plumas). En Hungría, el uso de variedades híbridas de Pleurotus spp. proporcionó muy buen resultado con el sustrato (Muez y Pardo 2002): Olote de maíz (triturado, 1 cm-2 cm) + Harina de plumas (0.5%) + CO3Ca (1%). En Francia, se propusieron las siguientes combinaciones para P. ostreatus: Paja de cebada (250 kg) + Yeso agrícola (25 kg) + Harina de plumas (7.5 kg; 13% N) + Agua (718 L) + Benlate (300 g) (Laborde 1989). Paja de trigo + Harina de plumas de pollo (12%-13% N), en cantidades iguales a 2.5% de materia seca, y humedecido al 70% (Ferri 1985). En Italia, en 1985, Ferri (citado por Muez y Pardo 2002) recomendó que el contenido de nitrógeno del sustrato debía estar comprendido entre el 0.6% y 1.2% de la materia seca total, y expuso una muestra amplia de combinaciones aplicadas al cultivo de P. ostreatus: Paja de trigo (50%) + Olote de maíz (50%). 92 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Paja de trigo (60%) + Olote de maíz (40%). Paja de trigo (50%) + Olote de maíz (40%) + Aserrín de chopo (10%). Paja de trigo (85%) + Cascarilla de arroz (15%). Paja de trigo (90%) + Harina de soja (10%). Paja de trigo (80% -90%) + Harina de alfalfa (20% -10%). Paja de trigo. Olote de maíz. En España, Rodríguez Barreal (1987) propuso: Paja de cereal + Olote de maíz + Cortezas de frondosas o resinosas (40%-50% del total de la masa). Paja de arroz (50%) + Olote de maíz (50%) + Yeso + Virutas de madera + CO3Ca. Paja de cereal (50 kg) + Harina de paja (5 kg) + CO3Ca (3 kg) + H2O (28 L). Paja de cereal. Aserrín de madera (70%) + Salvado de avena (30%). Viruta de madera + Paja de avena. Viruta de madera + Harina de soja. Suplementación del sustrato nutritivo Los materiales de base destacan volumétricamente en la fórmula del sustrato en torno al 90%-95%. Su contenido en nitrógeno suele estar comprendido dentro del rango 0.3%- 1.3% (Pardo et al. 2008a). Pero el sustrato para Pleurotus spp. no puede considerarse acabado si no se toman en cuenta los aditivos o suplementos, que son materiales de enriquecimiento nitrogenado en la fórmula del sustrato y suelen tener, aproximadamente, del 5% al 10%. Su contenido en nitrógeno suele ser superior al 1.3% (Pardo et al. 2008a). Con frecuencia, la noción de suplementación se usa como sinónimo de aporte de fuentes orgánicas de nitrógeno (salvados, harinas proteicas), pero también se han registrado resultados interesantes con aportaciones de lípidos (materias grasas o aceites) y minerales (fósforo, calcio, oligoelementos) (Olivier et al. 1990). La idea de la suplementación comenzó a desarrollarse en los primeros años de la década de los sesenta, prácticamente de manera simultánea, en Estados Unidos y en Alemania (Sinden y Schisler 1962, Lemke 1965). Se realizaron ensayos en los que se añadían sustancias al compost para el cultivo de Agaricus bisporus, especialmente proteínas que pudieran ser absorbidas directamente por los hongos para incrementar el rendimiento de los cultivos (Gerrits 1988). Hasta el año 1988 se investigaron muchos productos respecto a su aptitud para ser utilizados como suplementos. Entre las sustancias más adecuadas para la suplementación destacan la harina de soja, la harina de gluten de maíz y la proteína de patata desecada. Entre las menos adecuadas están el salvado de trigo, el salvado de semillas y la harina de girasol. 93 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Como inadecuadas se encuentran la harina de algas, el salvado de arroz y la harina de sangre (Gerrits 1988). Actualmente, la oferta comercial de suplementos es muy amplia. Entre ellos destacan: Besterchamp® y Superchamp®, Betamyl® 3.000/1.000 y MilliChamp® 3.000/6.000, Calprozime®, ChampFood®, Champlus®, Promycel® 480 y Promycel® 600, Spawn Mate® II SE y Substradd®. En general, en el cultivo de Pleurotus spp., los suplementos se añaden al sustrato ya tratado en el momento de la inoculación y el llenado de las bolsas de plástico (Vijay et al. 2007, Gea et al. 2009, Sánchez 2010). No obstante, Liang et al. (2009), al usar como suplementos salvado de arroz (9%) y carbonato cálcico (0.5%), recurrieron a su esterilización (121ºC durante 80 minutos) junto con el sustrato base (granos de trigo humedecidos). Pardo et al. (2005), en un ensayo con paja, kenaf y sarmiento de vid, suplementaron con harina de pepita de uva (50 g/kg) y sulfato cálcico (50 g/kg). La mezcla, tras la humectación correspondiente, fue sometida a un tratamiento “indoor” en cámaras especialmente diseñadas para el efecto. Al finalizar los tratamientos, los sustratos fueron inoculados. Métodos para la preparación del sustrato nutritivo Antes de la preparación del sustrato para el cultivo de P. ostreatus, independientemente del método que se siga, es conveniente adecuar físicamente las materias primas y hacer un buen diseño de la mezcla (Muez y Pardo 2002, Pardo et al. 2008a). Según el método que se elija, el tamaño final de las partículas de material seleccionado debe cumplir adecuadamente con dos finalidades (Pardoet al. 2008a): 1) guardar relación con la naturaleza estructural de su composición lignocelulósica, de manera que favorezca óptimamente el movimiento de las enzimas del hongo para lograr la máxima eficiencia productiva. 2) Mejorar la capacidad adecuada de absorción y retención del agua que se le ha de añadir. De esto depende el delicado equilibrio que hay que lograr entre las fases sólida, líquida y gaseosa en todo el sustrato. Para alcanzar estos objetivos, los diferentes materiales seleccionados necesitan, dependiendo de su naturaleza, diferentes tratamientos físicos previos a su utilización: • No se modifican cascarillas, vainas, fibrillas, orujos, harinas, salvados (tabla 2). • Con pajas, plantas silvestres, matas hortícolas, bagazos (tabla 2) se hacen trozos de entre 2 cm y 6 cm. • Los sarmientos y los restos de poda exigen ser molidos y formar con ellos los aserrines • Algunos materiales de volumen procedentes de ciertas agroindustrias (bagazo de maguey, pulpa de café) exigen un tiempo de fermentación para homogeneizar las 94 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. características mecánicas, físico-químicas y químicas de su composición. Los procedimientos para la elaboración de los sustratos son muy diferentes entre sí; los hay desde los más sencillos y económicos (manuales o artesanales) hasta los más complicados y costosos. De forma resumida, se exponen a continuación algunos de estos (Wuest 1982, Ferri 1985, Muez y Pardo 2002, Oei 2003, Pardo et al. 2008a): • Inmersión del sustrato en agua. Este procedimiento varía en su realización según se trate de explotaciones de tamaño pequeño, mediano o grande. En el primer caso, con recipientes adecuados para la cantidad de material que se maneja, el sustrato se sumerge en agua (48 horas) y posteriormente se escurre antes de la “siembra” y el cultivo. • “Pellets” de paja. Este procedimiento fue creado en España por Gurelan S.C. La materia prima se compone de pequeños cilindros (2 cm de longitud y 0.5 cm de diámetro) hechos a base de paja picada y molida con una máquina granuladora. Al granular, la paja se calienta y se produce una pasteurización. Un requisito de partida importante es que la paja utilizada para la elaboración del “pellet” debe estar seca y sana. El cultivador tiene que confeccionar el sustrato de cultivo mediante una hidratación adecuada de este material utilizando recipientes amplios en los cuales se realizará el amasado de la paja (50 kg de “pellets” y 100 L de agua; a esta mezcla se le añadían previamente 3 g de Benlate, 50% de benomilo, antes de que se prohibiera su uso). • Tratamiento con agua caliente. Cocido y lavado de la paja. Este procedimiento, que es muy seguido en Asia e Iberoamérica, consiste en someter a la paja, convenientemente picada y preparada a un remojo, en agua caliente y limpia entre 70ºC - 80ºC durante 15 minutos. Una vez escurrida y enfriada a 25ºC, la paja se encuentra en condiciones de ser inoculada y envasada. Cuando el sustrato de base no sea la paja de cereales sino otro tipo de sustrato que no precise o no se le quiera hacer un lavado de nutrientes, se puede hacer la inmersión en agua caliente con una temperatura que varíe entre los 60ºC - 80ºC, y un tiempo entre 30 y 60 minutos. • Procedimiento de inmersión alcalina. Consiste en la inmersión del sustrato en una solución alcalina preparada con cal apagada (hidróxido cálcico, 0.5%) y agua calentada aproximadamente a 25ºC durante uno o dos días. Una vez desarrollado el procedimiento, mediante el prensado se escurre el sustrato y entonces queda dispuesto para la inoculación y el cultivo. • Esterilización química. Es un procedimiento que no se ha extendido en el campo comercial, sino que todavía está en el área de la investigación. El sustrato (generalmente paja de cereales) se trata con diversos productos fungicidas mediante remojo y durante 18 horas. Una vez que se drena el exceso de la solución aplicada, el sustrato se inocula y se envasa. • Esterilización y semiesterilización térmica. El sustrato, picado, hidratado y 95 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores homogeneizado, se deposita en contenedores de polipropileno de tamaño pequeño. Después se introducen en un autoclave donde se tratan con vapor de agua a 121ºC durante una o dos horas, o a 130ºC durante cinco horas. Una vez esterilizado, es preciso enfriar el sustrato antes de la inoculación y el cultivo. • Compostaje estático y ventilación pasiva por convección natural. Este procedimiento se lleva a cabo en un cajón cúbico de 75 cm de arista y fondo perforado. Para el caso de las especies de Pleurotus spp., es posible obtener rendimientos aceptables si se preparan ciertas mezclas de materiales orgánicos con 2% de cal, y se aplica un compostaje de dos a tres días (procurando mantener temperaturas entre 50ºC-60°C) en zona cubierta (28ºC y 85% de humedad relativa). • Pasteurización simple. Es uno de los procedimientos más usados a escala industrial y de los primeros a los que se recurrió con fines comerciales. La pasteurización puede darse por medio de un proceso de compostaje durante la preparación del sustrato, de fermentación, o mediante un tratamiento químico o térmico, después de que se mezclaron y homogeneizaron los ingredientes. En general, el sustrato debe picarse (tamaño de 2 cm a 5 cm) y sumergirse en cajas, o bien disponerse en masa dentro de una cámara paralelepipédica con capacidad de recirculación/renovación de aire. Después de esto se trata con vapor de agua a una temperatura de 60ºC - 80ºC durante seis a 12 horas. • Fermentación en el medio natural. El procedimiento nace y se desarrolla en zonas tropicales de Iberoamérica (México, Cuba, Colombia) con el fin de aprovechar los subproductos agroindustriales (pulpas y bagazos) de las producciones de café, tequila y caña de azúcar. Para favorecer su fermentación, tras un drenaje de una duración de cuatro a ocho horas, los subproductos se apilan en forma piramidal con una altura máxima de 1 m y se cubren con una lámina de plástico. En dos días la temperatura del montón alcanza los 50ºC - 60ºC y la humedad de la pulpa, 60% - 80%. La pila se ha de voltear al segundo o tercer día y el proceso dura en total cinco días. El material resultante es estable y homogéneo, de buena estructura y consistencia, y con un volumen bastante reducido respecto al inicial. El sustrato, en el momento de ser destinado para el cultivo, se somete a una inmersión en agua caliente. • Fermentación semianaerobia mesófila. En este procedimiento los materiales se pican hasta conseguir un tamaño de 2 cm a 5 cm y con capacidad de retención en torno al 70% de humedad. Se sumergen en agua a una temperatura de 25ºC (proporciones material/agua, 1:20). El contenido en nitrógeno puede estar comprendido entre 0.5% y 1.5%. • Fermentación aerobia termófila. Este procedimiento profundiza en el sistema de pasteurización simple sin recurrir al uso de fungicidas. Después de una pasteurización convencional, mediante un proceso de compostaje durante la preparación del sustrato (65ºC durante 20-25 h), se somete a una fermentación termófila de acondicionamiento en cámaras (figura 1). Sobre el carácter de esta fermentación (gama de temperaturas y duración de esta etapa) existen distintos criterios: Ferri (1985) propone varios ciclos: 96 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. a) subir la temperatura de la masa, en seis a 12 horas, hasta 60ºC - 65°C, y mantenerla 24 horas, para continuar después con un rango de 50ºC - 55°C (48-72 h). Finalmente, enfriar durante seis horas. b) Subir la temperatura del sustrato hasta cerca de 70°C (dos horas) y luego un mantenimiento de 55°C (72 horas), para terminar con un enfriamiento de una duración en torno a las 12 horas. c) Subir la temperatura a 68ºC - 70 °C y mantener este nivel térmico durante 12 horas, seguido de una reducción a 50ºC - 55°C (24 horas). Finalizar el proceso con un enfriamiento hasta de 25°C. Olivier et al. (1991) hablan de una pasteurización larga en la que el tratamiento de desinfección es de 60°C durante algunas horas, seguido de un mantenimiento de 50°C durante varios días. Este tratamiento es el más difundido y típico de la industria debido a los óptimos resultados logrados. Figura 1. Cámaras de fermentación aerobia termófila. Para P. ostreatus, el rango de temperatura en el que el micelio permanece viable es de 5ºC-35ºC. El rango óptimo de temperatura en el que el micelio se encuentra activo es de 20ºC-25ºC. El rango de temperatura requerida para la fructificación es de 5-25ºC. En cuanto a las técnicas aplicadas en la preparación del sustrato destacan el sustrato pasteurizado o previamente calentado y el sustrato esterilizado (Oei 2003). Envasado del sustrato nutritivo Durante el crecimiento vegetativo, el micelio libera CO2 al sustrato nutritivo enriqueciendo la atmósfera con este gas; si no se exceden los niveles de 15% - 20%, esta acumulación de CO2 incluso favorece dicho crecimiento vegetativo. Por otra parte, los envases no deben favorecer el exceso de oxígeno que conlleva a una activación elevada de los microorganismos en el sustrato nutritivo. La temperatura del sustrato podría alcanzar los 40ºC, lo que es letal para el micelio (García Rollán 2007). En relación con los recipientes normalmente empleados se pueden citar (Rodríguez Barreal 1987, Sobrino y Sobrino 1999): 97 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores • Sacos plásticos de polietileno transparente microperforados de 15 kg a 30 kg de capacidad. • Cilindros de plástico duro y transparente. • Jaulas de tela metálica de malla amplia, rectangulares o cilíndricas; en este último caso deben tener bisagras que permitan sacar el bloque inoculado a continuación • Contenedores de forma cilíndrica cuya cubierta exterior se pueda quitar posteriormente. Suelen tener unos 30 cm de diámetro y 2 m de longitud, con un eje central metálico que, además, da soporte y sirve para calentar la masa. • Contenedores rectangulares de dimensiones 200 cm x 120 cm x 40 cm aptos para 400 kg de sustrato, con tubos interiores de calentamiento. Cuando el cultivo se realiza en bolsas colgadas, el material más utilizado para el cultivo de hongos del género Pleurotus es el plástico transparente, principalmente polietileno. Las bolsas deben ser lo suficientemente resistentes para contener hasta 25 kg de sustrato húmedo. Se recomienda que tengan 70 cm x 90 cm (50 cm x 70 cm o 40 cm x 60 cm, para explotaciones pequeñas), perforaciones de 1.5 cm-2 cm de diámetro (espaciadas unos 10-15 cm) (García Rollán 1985, 2007), o cada 5 cm, hechas con una aguja de disección perfectamente desinfectada (Velasco y Vargas 2009). Tan solo el 2% de la superficie de la bolsa debe quedar al aire para evitar la deshidratación del sustrato y estimular la formación de carpóforos grandes (Sánchez y Royse 2002). Después de la incubación, cuando el micelio ha invadido el sustrato, no se quita el saco, sino que se deja tal como estaba y así se mantiene durante la fase de producción (García Rollán 1985, 2007). Al perforar los sacos, el plástico ha de estar en íntimo contacto con el sustrato, pues si hay huecos, salen setas entre la lámina y la paja y se mueren después. Si se hacen perforaciones en sacos enteros, se pueden utilizar unas tijeras o un tubo metálico bastante caliente (García Rollán 2007). La práctica aconseja hacer los agujeros con un tubo metálico bien afilado y sin calentar. En el caso de los bolsones colgados, la base descansa sobre una superficie sólida. Por el centro, hacia su extremo superior, se encuentra un soporte rígido (palo, cañería de PVC, etc.) sostenido por una cuerda que permite mantener la posición vertical. El tubo de polietileno que cubre el sustrato inoculado debe perforarse con un alambre esterilizado en la parte superior para evitar que el CO2 infle el bolsón, y en la parte inferior para facilitar la liberación del amoníaco producido. Según Sánchez y Royse (2002), cuando se usan bolsas de 25 kg, cuatro o cinco días después de la “siembra”, además de las perforaciones mencionadas, se hacen alrededor de 15 perforaciones (de 8 cm-10 cm cada una) distribuidas en tres hileras a lo largo de la bolsa de sustrato. Por estas perforaciones brotarán más adelante los basidiomas. Resulta conveniente hacer notar que también es posible “sembrar” sobre bolsas ya perforadas de antemano; esto disminuye el trabajo de picado. La decisión de cuándo es mejor picar o perforar las bolsas depende de los niveles de contaminación que se tengan en el proceso. 98 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. En algunos países (por ejemplo España) se prefiere el uso de envases de polietileno negro (figura 2) porque, al no permitir el paso de la luz hacia el sustrato, seforman primordios únicamente en las áreas donde las perforaciones exponen el micelio al aire. Esto aparentemente mejora el rendimiento/calidad al limitar el número de primordios formados, ya que crecerán menos carpóforos pero más grandes. Dado que las bolsas de polietileno negro no permiten el control visual del crecimiento micelial, durante la incubación se aconseja que al menos un 5% del sustrato sea embolsado en bolsas transparentes para poder observar el crecimiento de Pleurotus spp. y detectar de manera oportuna la presencia de contaminantes (Sánchez y Royse 2001). Se ha alegado que el saco negro impide las multifructificaciones abortadas en el interior del saco. Esto se confirma cuando el sustrato, por ser de paja muy larga o tener baja presión, no se adhiere al plástico y se forman bolsas de aire. Un sustrato de calidad por acumulación de materia nutritiva mantiene la tersura de su superficie durante el segundo flujo. Un saco de sustrato deficiente se afloja pronto. Además, los envases de color negro, sobre todo para el comprador, proporcionan una incógnita innecesaria (Muez y Pardo 2002). Figura 2. Envases de polietileno blanco y negro perforados. Según García Rollán (2007), también son fáciles de preparar jaulas o envases de tela metálica rígida de malla amplia, cuya estructura tenga la boca tan ancha como el resto o se pueda abrir sobre bisagras, para poder sacar el bloque de sustrato una vez terminado su uso. Después de llenarlos, se les mete en una funda o se les cubre con una bolsa de plástico. La ventaja de estos envases es que cuando se quita la envoltura de plástico al final de la incubación para llevarlos a la nave de cultivo, las setas acabarán saliendo entre las mallas y se recolectarán limpiamente. Actualmente, se han desarrollado contenedores móviles que permiten una producción racional. Se trata de contenedores de forma cilíndrica con un diámetro de unos 60 cm y una longitud de 2 m, que están atravesados por un tubo central de 5 cm de diámetro sobre 99 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores una base metálica. El compost se rellena en sacos de plástico o en formas de cubierta móvil. El tubo central, algo más largo que el envase conteniendo el sustrato, sirve como soporte para facilitar el traslado y también tiene la misión de dar salida al calor desde el centro del contenedor cilíndrico (García Rollán 2007). Otro sistema de contenedor utilizado para producciones más elevadas tiene una construcción permanente aunque desmontable. Posee una estructura rectangular formada por paredes que alcanzan dimensiones de 1.20 m x 0.40 m en su base, y 2.20 m de altura. Las paredes se desmontan en el periodo de recolección. De forma similar, el contenedor transportable está también provisto de tubos centrales sobre una base metálica. El contenido total de compost en este caso es del orden de 400 kg (García Rollán 2007). REFERENCIAS Adebayo JG, Banjo NO, Abikoye ET (2009) Evaluation of yield of oyster mushroom (Pleurotus pulmonarius) grown on cotton waste and cassava peel. African Journal of Biotechnology. 8:215-218. Aguilar M (2003) Aprovechamiento de cáscaras de pitaya para el crecimiento de setas (Pleurotus ostreatus) en condiciones de laboratorio. Tesis para Ingeniero en Alimentos. Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca, México. Arrúa JMª, Quintanilla JE (2007) Producción del hongo ostra (Pleurotus ostreatus) a partir de las malezas Paspalum fasciculatum y Rottboellia cochinchinensis. Proyecto de Graduación para obtener el Grado de Licenciatura en Ciencias Biológicas y el Título de Ingeniero Agrónomo. Universidad Earth. Guácimo, Limón, Costa Rica. Bhandari TPS, Singh RN, Verma BL (1991) Cultivation of oyster mushroom on different substrates. Indian Phytopathology. 44:555-557. Bonilla-Lavado HA, Vásquez-Acosta NB, Rubiano-Rodríguez JA 2006. Evaluación de residuos orgánicos (coco y aserrín) como sustratos para la producción de Pleurotus ostreatus (Jacq: Fr.) en Buenaventura. Revista Institucional. Universidad Tecnológica del Chocó D. L. C. 24:54-59. Bourbonnais R, Paice MG (1990) Oxidation of non-phenolic sustrates an expanded role for laccase in lignin biodegradation. FEMS lett. 267:99-102. Burgos D (1995) Cultivo del hongo comestible Pleurotus djamor en bagazo de henequén fermentado en forma comparativa con Pleurotus ostreatus. Tesis de Licenciatura. Universidad Autónoma de Yucatán. México. Capelari M (1996) Atividade biodegradadora e cultivo de três espécies comestíveis de basideomicetos: Pleurotus spp. e Agrocybe perfecta (Rick) Sing. Tese (Doutorado em Botânica). Universidade de São Paulo. São Paulo, Brasil. Cayetano-Catarino M, Bernabé-González T (2008) Cultivo de Pleurotus sobre residuos de las cosechas de jamaica (Hibiscus sabdariffa) y plátano (Musa paradisiaca). Revista Mexicana de Micología. 26:57-60. Dawoud MEA, Eweis M (2006) Phytochemical control of edible mushrooms pathogenic bacteria. Journal of Food, Agriculture and Environment. 4:321-324. Enjamio A, Rodríguez Hernández M (1995) Cultivo de dos cepas de Pleurotus sobre diferentes mezclas de sustratos. Revista del Jardín Botánico Nacional. 69-71. Ferri F (1985) I Funghi. Edagricole, Bolonia, Italia. France I, Cañumir JA (2003) El cultivo del hongo ostra. Proyecto FIA. Revista Ministerio de Agricultura. INIA. Quilambu, Chile. Gaitán-Hernández R, Mata G (1995) Cultivo de Pleurotus en hojas de caña de azúcar. Revista Mexicana de 100 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Micología. 11:17-22. Gaitán-Hernández R, Salmones D, Pérez MR, Mata G (2002) Manual Práctico de Cultivo de Setas: Aislamiento, Siembra y Producción. Instituto de Ecología. Xalapa, Veracruz, México. García Mendoza CJ (2002a) El cultivo de los hongos superiores comestibles, un recurso de desarrollo ineludible en el siglo XXI. Anales de la Real Academia Nacional de Farmacia. 68:753-776. García Mendoza CJ (2002b) Estructura del pleuroma de Pleurotus. México. http://www.uv.mx/institutos/ forest/hongos/estruc.html. García Rollán M (1982) Cultivo industrial de Pleurotus ostreatus. Hojas Divulgadoras. 11/82 HD. Publicaciones de Extensión Agraria. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid, España. García Rollán M (1985) Nuevas técnicas de cultivo del Pleurotus ostreatus. Hojas Divulgadoras, 8/85 HD. Publicaciones de Extensión Agraria. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Madrid, España. García Rollán M (2007) Cultivo de Setas y Trufas. Mundi-Prensa. Madrid, España. Gea FJ, Martínez-Carrasco A, Navarro, MJ (2009) Efecto de la suplementación del sustrato sobre la cosecha de setas. Horticultura internacional. 67:32-40. Gerrits JPG (1988) Nutrition and compost. In: van Griensven LJLD (ed) The Cultivation of Mushrooms. Interlingua T.T.I. Ltd.. East Grinstead, UK. 29-72. Grappelli A, Pietrosanti W, Pasetti L, Carilli A (1991) Metabolites production during the growth of Lentinus species on agricultural wastes. Mushroom Science. 13:717-720. Hashimoto K, Takahashi Z (1976) Studies on the growth of Pleurotus ostreatus. Mushroom Science. 9:585- 593. Hernández D, Sánchez JE, Yamasaki K. (2003) A simple procedure for preparing substrate for Pleurotus ostreatus cultivation. Bioresource Technology. 90:145-150. Hong JS (1978) Studies on the physicochemical properties and the cultivation of the oyster mushroom (Pleurotus ostreatus). Journal of the Korean Agricultural Chemical Society. 21:150-184. Khanna P, Garcha HS (1985) Physiological studies on Pleurotus spp. I. Nitrogen utilization. Mushroom Newsletter for the Tropics. 5:16. Kirbag S, Akyuz M (2008) Effect of various agro-residues on growing periods, yield and biological efficiency ofPleurotus eryngii. Journal of Food, Agriculture and Environment. 6:402-405. Kurtzman RH Jr (1974) The metabolism of fatty substances by the oyster mushroom. Mushroom Science. 9: 557-565. Kurtzman RH Jr (1976) Nutrition of Pleurots sapidus effects of lipids. Mycologia. 68:268-295. Laborde J (1989) Technologie moderne de production des Pleurotus. Mushroom Science. 12:135-155. Lemke G (1965) Kontrollmassnahmen beım champıgnonkultur verfahren nach Tıll. Mushroom Science. 6:393-402. Liang Z, Wu C, Shieh Z, Cheng S (2009) Utilisation of grass plants for cultivation of Pleurotus citrinopeleatus. International Biodeterioration and Biodegradation. 63:509-514. López-Rodríguez C, Hernández-Corredor R, Suárez-Franco C, Borrero M (2008) Evaluación del crecimiento y producción de Pleurotus ostreatus sobre diferentes residuos agroindustriales del Departamento de Cundinamarca. Universitas Scientiarum. 13:128-137. Mandeel QA, Al-Laith AA, Mohamed SA (2005) Cultivation of oyster mushrooms (Pleurotus spp.) on various lignocellulosic wastes. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 21:601-607. Manu-Tawiah W, Martin AM (1987) Pleurotus ostreatus requirements for P, K, Mg and Mn in submerged culture. Canadian Journal of Microbiology. 34:620-624. Manu-Tawiah W, Martin AM (1988) Nitrogen sources and the growth response of Pleurotus ostreatus mushroom mycelium. Canadian Institute of Food Science and Technology Journal. 21:194-199. Mikiashvili N, Wasser S, Nevo E, Elisashvili V (2006) Effect of carbon and nitrogen sources on Pleurotus ostreatus ligninolytic enzyme activity. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 22:999- 101 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 1002. Motato R, Mejía IA, León A (2006) Evaluación de los residuos agroindustriales de plátano (Musa paradisíaca) y aserrín de abarco (Cariniana piriformes) como sustratos para el cultivo del hongo Pleurotus djamor. Vitae. 13:24-29. Muez MA (1994) Bases para el cultivo de Pleurotus. En: Diputación Provincial de Cuenca (eds) I Jornadas Técnicas del Champiñón y otros Hongos Comestibles en Castilla-La Mancha. Motilla de Palancar, Cuenca, España. 129-141. Muez MA, Pardo J (2002) La preparación del sustrato. En: Sánchez JE y Royse D (eds), La Biología y el Cultivo de Pleurotus spp. Ecosur, Limusa. México. 157-186. Nieto I (2007) Incorporación de cafeína en el hongo Pleurotus sajor-caju cultivado sobre pulpa de café. Revista Iberoamericana de Micología. 24:72-74. Oei P (2003) Mushroom Cultivation. Appropiate Technology for Mushroom Growers. Backhuys Publishers. Leiden, The Netherlands. Olivier JM, Libmont S, Houdeau G (1990) Approche biochimique et microbiologique d’une supplementation raisonnee. Bulletin FNSACC. 48:209-217. Olivier JM, Laborde J, Guinberteau J, Poitou N, Houdeau G (1991) La Culture des Champignons. Armand Colin. Paris. Pardo A, Perona MA, Pardo J (2005) Evaluación de nuevos materiales en la elaboración de sustratos específicos para el cultivo de Pleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Cuadernos de Fitopatología. 85:77-83. Pardo A, Perona MA, Pardo J (2006) Producción de hongos comestibles a partir de subproductos agrícolas y agroindustriales. Medioambiente en Iberoamérica. Visión desde la Física y la Química en los albores del Siglo XXI. Gallardo JF et al. (eds) Sociedad Iberoamericana de Física y Química Ambiental. Diputación de Badajoz. Badajoz, España. Pardo A, Perona MA, Pardo J (2007) Nuevos materiales y tratamientos en la elaboración de sustratos para cultivo de Pleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Cuadernos de Fitopatología. 91:7-13. Pardo A (2008) Reutilización del sustrato agotado en la producción de hongos comestibles cultivados. ITEA Producción Vegetal. 104:360-368. Pardo J, Perona MA, Pardo A (2008a) Materiales y técnicas para la elaboración de sustratos de cultivo de Pleurotus spp. En: Diputación Provincial de Cuenca (eds) Actas de las IV Jornadas Técnicas del champiñón y otros hongos comestibles en Castilla, La Mancha. Quintanar del Rey, Cuenca, España. 11-31. Pardo A, Moya MJ, Navarro MJ, Gea FJ (2008b) Utilización de sustratos orgánicos reciclados procedentes del cultivo de hongos comestibles como material de cobertura. En: Diputación Provincial de Cuenca (eds) Actas de las IV Jornadas Técnicas del champiñón y otros hongos comestibles en Castilla, La Mancha. Quintanar del Rey, Cuenca, España. 179-190. Pardo A, Perona MªA, Pardo J (2008c) Evaluación de nuevos materiales en la elaboración de sustratos específicos para cultivo dePleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Cuadernos de Fitopatología. 85:77-84. Pardo A, Perona MªA, Pardo J (2008d) Utilización de fibra de kenaf (Hibiscus cannabinus L.) en la elaboración de sustratos específicos para cultivo de Pleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) Kummer. Revista Iberoamericana de Micología. 25:57-61. Pardo A, Pardo JE (2009) Elaboración de nuevos sustratos para cultivo de Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. basados en sustratos degradados por el cultivo de hongos. ITEA. 105:89-98. Picornell MR, De Juan JA, Pardo A, Pardo JE (2009) Utilización de sustratos post-cultivo de hongos comestibles en la producción de Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. Resumen de las Actas del VI Congreso Ibérico de Ciencias Hortícolas. La Rioja, España. Rajarathnam S, Bano Z, Patwardhan MV (1986) Nutrition of the mushroom Pleurotus flabellatusduring its growth on paddy straw substrate. Journal of Horticultural Science. 61:223-232. Reddy GV, Ravindra Babu P, Komaraiah P, Roy Krrm, Kothari IL (2003) Utilization of banana waste for 102 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. the production of lignolytic and cellulolytic enzymes by solid substrate fermentation using two Pleurotus species (P. ostreatus and P. sajor-caju). Process Biochemistry. 38:1.457-1.462. Rivera A, Laverde CM, Rios-Motta J, Nieto I, Jauro H (2005) Dehydroergosterol: an artifact generated during extraction of sterols from Pleurotus sajor-caju. Revista Colombiana de Química. 34:117- 125. Rodríguez Barreal JA (1987) El Pleurotus ostreatus, hongo comestible: su cultivo sobre sustratos lignocelulósicos. Fundación Conde del Valle de Salazar, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes. Madrid. Rodríguez Valencia N, Gómez FA (2001) Cultivo de Hongos Comestibles en Pulpa de Café. Avances técnicos. Cenicafé. Chinchiná, Caldas, Colombia. Royse DJ, Schisler LC (1987) Yied and size of Pleurotus ostreatus and Pleurotus sajor-caju as effected by delayed-release nutriet. Applied Microbiology and Biotechnology. 26:191-194. Royse DJ (1997) Specialty mushrooms and their cultivation. Horticultural Reviews. 19:59-97. Salmones D, Gaitán-Hernández R, Pérez R, Guzmán G (1997) Estudio sobre el género Pleurotus VIII. Interacción entre cruzamiento micelial y productividad. Revista Iberoamericana de Micología. 14:173-176. Sánchez VJE, Royse DJ (2001) La Biología y el Cultivo de Pleurotus spp. Ecosur, Limusa. México. Sánchez VJE (2002) Crecimiento y fructificación.En: Sánchez JE y Royse D (eds) La Biología y el Cultivo de Pleurotus spp. Ecosur, Limusa. México. 51-67. Sánchez VJE, Royse DJ (2002) El cultivo de Pleurotus spp. En: Sánchez JE y Royse D (eds), La Biología y el Cultivo de Pleurotus spp. Ecosur, Limusa. México. 187-203. Sánchez C (2010) Cultivation of Pleurotus ostreatus and other edible mushrooms. Applied Microbiology and Biotechnology. 85:1.321-1.337. Sinden JW, Schisler LC (1962) Nutrient Supplementation of Mushroom Compost at Casing. Mushroom Science. 5:267-280. Sobrino Illescas E, Sobrino Vesperinas E (1999) Tratado de Horticultura Herbácea. III Hortalizas de hojas, de raíz y hongos. AEDOS. Barcelona, España. Souza O (1998) Tratamento de subprodutos e resíduos lignocelulósicos com uréia na alimentação de ruminantes. In: Congresso Nordestino de Produção Animal. Anais Fortaleza: Sociedade Nordestina de Produção Animal. 1:195-213. Srivastava HC, Bano Z (1970) Nutrition requirements of Pleurotus flabellatus. Journal of Applied Microbiology. 19:166. Treschow C (1944) Nutrition of the cultivated mushroom. Thesis. Royal Veterinary and Agricultural College. Copenhague, Denmark. Varnero MT, Quiroz MS, Álvarez CH (2010) Utilización de residuos forestales lignocelulósicos para producción del Hongo Ostra (Pleurotus ostreatus). Información Tecnológica. 21:13-20. http:// dx.doi.org/10.4067/S0718-07642010000200003 (7 de septiembre de 2016). Velasco VJ, Vargas Di Bella E (2009) Cultivo del hongo seta (Pleurotus ostreatus). www.sra.gob.mx/ internet/informacion_general/programas/ fondo_tierras/manuales/Cultivo_Hongo__Seta.pdf (18 de mayo de 2009). Velázquez-Cedeño MA, Mata G, Salmones D (1999) Cultivo de cepas de Pleurotus en pulpa de café: evaluación comparativa de la productividad. III Congreso Latinoamericano de Micología. Asociación Latinoamericana de Micología. Caracas, Venezuela. Vetayasuporn S (2007) The Feasibility of Using Coconut Residue as a Substrate for Oyster Mushroom Cultivation. Biotechnology. 6:578-582. Vijay M, Shyam P, Abrar S, Mirza B (2007) Bioconversion of low quality lignocellulosic agricultural waste into edible protein by Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer. Journal of Zhejiang University Science. 8:745-751. Voltz PA (1972) Nutritional studies on species and mutants of Lepista, Cantharellus, Pleurotus and Volvariella. Mycopathology Mycology Applied. 48:175-185. 103 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Wuest PJ (1982) Pasteurization during the mushroom-growing cycle. In: Wuest PJ y Bengtson GD (eds) Penn State Handbook for Commercial Mushroom Growers. The Pennsylvania State Universtity. Pennsylvania, USA. 89-93. Zadrazil F (1974) The ecology and industrial production of Pleurotus ostreatus, P. florida, P. cornucopiae and P. enryngii. Mushroom Science. 9:653-667. 104 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Cultivo 105 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 106 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 6 LA PROTECCIÓN DEL SUSTRATO PARA EL CULTIVO DE Pleurotus spp. Y OTROS HONGOS COMESTIBLES Substrate protection for the cultivation of oyster mushrooms and other edible mushrooms José E. Sánchez, Lilia Moreno y René Andrade RESUMEN Se revisan los principales métodos de protección del sustrato que se utilizan para cultivar hongos comestibles. Se particularizan y se describen aquellos considerados de bajos insumos, como la inmersión alcalina y la pasteurización por autocalentamiento, que son adecuados para el cultivo en medio rural, como práctica sostenible. Se mencionan ventajas y desventajas de ambos. Se concluye que la pasteurización por autocalentamiento es un método ecológico que funciona para varias especies de Pleurotus y también de otros géneros. Palabras clave: tratamiento térmico, preparación del sustrato, hongo ostra, setas ABSTRACT The main substrate protection methods used for growing edible mushrooms are reviewed. Particularly, those considered low-input are described, such as alkaline immersion and pasteurization by self-heating, which are suitable for cultivation in rural areas as sustainable practice. Advantages and disadvantages of both are mentioned. It is concluded that pasteurization by self-heating is an environmentally friendly method that works for several species of Pleurotus and other genera. Keywords: thermal treatment, substrate preparation, oyster mushroom, edible mushrooms 107 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores INTRODUCCIÓN El cultivo de macromicetos es importante no solamente desde el punto de vista alimenticio, sino también medicinal, ecológico y económico. El desarrollo de las investigaciones actuales dan a estos organismos aplicaciones potenciales en otros campos como la biorremediación, el control biológico y la biotecnología en general. Así, es necesario buscar formas y técnicas novedosas de cultivo que optimicen el rendimiento y la calidad de los basidiomas cosechados. La preparación del sustrato se refiere a todas aquellas actividades previas a la siembra del hongo que se realizan para permitir que este crezca en las mejores condiciones, sin competencia indeseable. Estas actividades son de suma importancia pues, aunque no aseguran el éxito del cultivo, sí contribuyen en gran medida (Ali et al. 2007, Ziombra 2000). El ahorro de energía, los costos de materiales y la eficiencia del tratamiento de protección son algunas de las variables que se deben considerar y vigilar constantemente para lograr un cultivo competitivo. En muchas ocasiones, la falla en la preparación del sustrato puede ser la causa de que algunos cultivadores se vean obligados a abandonar la actividad antes del primer año de desarrollo. Para efectos de este capítulo, se entiende como tratamientos de protección aquellas acciones aplicadas al sustrato con el objetivo de disminuir o inhibir su población microbiana. Muchos de estos organismos causan daño al hongo, compiten con él por nutrientes y espacio, o bien limitan su desarrollo y productividad. Es decir, en cierta forma estos tratamientos protegen al sustrato de diversos microorganismos, en beneficio del hongo que se desea cultivar. LA PREPARACIÓN DEL SUSTRATO Las actividades que conforman la preparación de la materia prima que se utiliza como sustrato para cultivar setas comestibles fueron descritas con amplitud por Múez Ororbia y Pardo Núñez (2001). En ese documento, los autores mencionan la importancia de la composición química, y dan una buena idea de los diferentes tratamientos empleados. En el presente capítulo, se mencionan solo algunos aspectos que complementan esos conceptos, sobretodo para su aplicación en el medio rural con tecnología de bajos insumos. Conceptos básicos sobre la preparación del sustrato La formulación inicial El sustrato ideal para cultivar hongos comestibles es aquel en el cual el micelio puede colonizar con su máxima tasa de extensión, es capaz de fructificar en el menor tiempo posible y producir el máximo de basidiomas de la mejor calidad. Lamentablemente, este 108 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. tipo de sustrato no existe para fines comerciales. Generalmente, al darse las condiciones óptimas para el crecimiento del hongo, habrá cientos, si no es que miles, de competidores hospederos naturales, capaces de crecer con mayor rapidez que el hongo que se va a cultivar. Estos lo aventajan fácilmente, disminuyen la eficiencia del cultivo y se convierten en un problema para el cultivador. De modo que se vuelve necesario aplicar un tratamiento que garantice la eliminación de estos competidores, y definir condiciones que, aunque no sean las más propicias para el desarrollo del hongo que se cultiva, le permitan sobreponerse a sus contaminantes y fructificar de manera adecuada. Esto quiere decir que el sustrato debe proporcionar cierta selectividad física, química y microbiológica, para que al darse las otras variables ambientales, se favorezca el crecimiento y la fructificación del hongo. Dichas condiciones pueden estar alejadas de las óptimas estimadas in vitro, pero son las que aseguran la producción en la práctica. Las especies de Pleurotus crecen en una gran variedad de sustratos. Sin embargo, para promover cierta selectividad, deben ser consideradas algunas características de su metabolismo (Stölzer y Grabbe 1991). Se ha observado que ciertas formulaciones que favorecen el cultivo exitoso de varias especies de Pleurotus se dan cuando el sustrato tiene algunas o todas las características siguientes: 1. Bajo contenido de azúcares. Evita el desarrollo de otros organismos que crecen más rápido, como levaduras, bacterias y hongos mitospóricos. 2. Alto contenido de lignina. La lignina es un material de difícil degradación debido a su estructura química. Una gran parte de los organismos competidores de Pleurotus no poseen los mecanismos necesarios para degradar este polímero. Por lo tanto, su presencia en el sustrato los pone en desventaja respecto de los hongos de pudrición blanca, como Pleurotus spp. 3. Bajo contenido de nitrógeno. Se ha demostrado que las especies de Pleurotus crecen y fructifican bien en sustratos con 0.5% de nitrógeno, como por ejemplo, el pasto Pangola Digitaria decumbens (Coutiño et al. 2004, Cruz-Guillén 2015). Debido al bajo contenido de nitrógeno y alto en compuestos carbonados, en esos sustratos la relación carbono/nitrógeno (C/N) es alta, a veces de 90 y aun superior. Por otra parte, se ha observado que un contenido elevado de nitrógeno favorece el crecimiento de hongos mitospóricos y de coprinos. 4. Alto valor de pH (8-9). El crecimiento óptimo de Pleurotus spp. se da en valores de pH de 5.5-6.5; sin embargo, esas condiciones favorecen el crecimiento de mohos verdes y bacterias, que son mucho más veloces para crecer. Dichos organismos son incapaces de desarrollarse en sustratos ligeramente alcalinos, condiciones en las cuales las especies de Pleurotus lo hacen suficientemente bien. 5. Humedad del sustrato de 60%-70%. La adición de agua es una operación necesaria durante la preparación del sustrato. Su precisión contribuye en gran medida al éxito del cultivo. Se trata de aportar la humedad ideal para el desarrollo del hongo. Lo 109 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores más conveniente y deseable es que el productor tenga el control de esta operación para asegurar la humedad requerida. Los procesos que involucran una inmersión en agua pierden este control. El óptimo dependerá del sustrato, ya que la capacidad de retención de agua juega un papel importante. 6. Calidad de la materia prima. El subproducto agrícola (sustrato) que se va a usar debe provenir de una cosecha reciente. Se debe evitar el uso de material que fue almacenado durante periodos largos o en malas condiciones, ya que el riesgo de que contenga organismos nocivos como ácaros, esporas de mohos, huevos de moscas, etc. es elevado y exigirá un tratamiento de protección más severo y costoso. El material empleado debe revisarse rigurosamente para evitar la presencia de otros hongos, humedad, colores u olores que le resten calidad. El tamaño de partícula En general, se busca que el sustrato tenga un tamaño de partícula adecuado para el crecimiento del hongo, ya que ese parámetro interviene en el intercambio gaseoso, la absorción de agua y la compactación por el crecimiento micelial. Probablemente se requiera ajustar el tamaño de partícula con una cortadora o molino. De manera general, las medidas pueden ubicarse entre 0.85 mm, hasta 1 cm - 2 cm, como se demostró en el caso del shiitake (Royse y Sánchez 2000). Aunque algunos productores reportan obtener buenos resultados incluso con fracciones de 6 cm de tamaño (D. Zied Com. Pers.). Aditivos y suplementos Como parte de la preparación del sustrato es posible agregar algunos compuestos y suplementos para enriquecer la formulación y obtener mejores rendimientos. Uno de los aditivos más utilizados en esta etapa es la cal (calhidra, cal agrícola o yeso, con fórmulas químicas Ca(OH)2, CaCO3 y CaSO4, respectivamente), la cual tiene como función principal regular el pH y aportar calcio. También es posible añadir otros nutrientes como cereales, subproductos para enriquecer en nitrógeno y otros elementos necesarios para el hongo. Sin embargo, cuando el sustrato va a ser composteado, es preferible que los aditivos se agreguen en el momento de la siembra, después de la pasteurización. Esto propicia que sean mejor aprovechados por el hongo de interés y no por la microbiota acompañante. Mezclado Una operación de gran importancia durante la preparación del sustrato es el mezclado de las materias primas. La función de este paso es integrar en una masa homogénea los aditivos, el agua y los materiales de tal manera que la mezcla resultante permita la colonización rápida y por igual en toda la superficie del sustrato. Protección del sustrato El paso final de la preparación es el tratamiento que se da al sustrato para “protegerlo”, 110 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. de manera tal que el hongo de interés colonice rápidamente sin verse afectado por sus competidores, sobre todo los nocivos. Dada la importancia de este paso, se trata en el apartado siguiente. MÉTODOS DE PROTECCIÓN DEL SUSTRATO Las técnicas más utilizadas para eliminar los competidores de la seta y permitir que esta crezca adecuadamente se basan en un tratamiento térmico; sin embargo, bajo algunas circunstancias también se usan tratamientos sin aporte energético. La protección del sustrato es necesaria para reducir o inhibir la población microbiana inicial susceptible de competir con el micelio del hongo durante la incubación. Múez-Ororbia y Pardo-Núñez (2001) mencionan la esterilización, el cocimiento en agua caliente, la pasteurización con vapor, la fermentación aerobia, la desinfección química y la fermentación fría. A continuación, se mencionan los que parecen más relevantes para el caso del cultivo de Pleurotus spp. Inmersión en agua caliente El uso de agua caliente, descrito primeramente por Kurtzman en 1979 y muy usado en México durante los años 80 (inmersión en agua a 70ºC - 80ºC durante varios minutos y hasta 1-2 h) se basa en la aplicación de un tratamiento tiempo/temperatura capaz de destruir los principales enemigos del macromiceto (Trichoderma spp., Monilia spp., y bacterias como Pseudomonas, etc.). Aunque puede funcionar bien, tiene como desventajas principales la dificultad para controlar la humedad final del sustrato, la ineficiencia en el uso de energía y que la protección es puntual, es decir, solo un momento al término del tratamiento. Después, si no se siguen medidas profilácticas rigurosas, el sustrato se contamina fácilmente. Pasteurización por vapor La pasteurización con vapor fue primeramente descrita por Zadrazil y Schneidereit en 1972. Ellos mantuvieron el sustrato a temperaturas entre 60ºC - 100ºC durante varias horas. Funciona bien, de tal manera que actualmente es el método más empleado para pasteurizar sustratos utilizados en el cultivo de varios hongos comestibles a nivel comercial. Lamentablemente no funciona con aquellos hongos que requieren un sustrato estéril. Desinfección química La protección química ha sido reportada desde dos perspectivas: 1) mediante el uso de productos químicos con carácter fungicida (Vijay y Sohi 1987), lo cual en cierta manera 111 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores va en contra de la filosofía del cultivo orgánico, y 2) el uso de la inmersión alcalina, que se basa en el mantenimiento de un pH elevado para inhibir el crecimiento de la mayoría de los contaminantes (Contreras et al. 2004). La cal (hidróxido de calcio, Ca(OH)2) se acepta en los procesos de agricultura orgánica y por lo tanto su uso no presenta un problema de carácter legal o ecológico. Este método se ha usado exitosamente desde hace más de 15 años y se ha probado con éxito en varias unidades productivas rurales en regiones de México (Chiapas, Guerrero, Oaxaca, Tabasco, entre otros) y otros países (Guatemala, el Salvador, Brasil). Pasteurización por autocalentamiento La pasteurización por autocalentamiento ha sido reportada como exitosa y será discutida en los párrafos siguientes. Se basa en la propiedad de la microbiota que acompaña al sustrato de producir calor cuando este es apilado húmedo. Los puntos clave de este método son contar con una masa de sustrato suficiente para producir el calor necesario y conservarlo de manera controlada para pasteurizar el sustrato (Barrios et al. 2009). TRATAMIENTOS DE BAJO COSTO, ADECUADOS A ZONAS RURALES Inmersión (desinfección) alcalina Principio y descripción Durante los últimos 15 años, el método utilizado por 98% de los cultivadores de setas en Chiapas, México, para proteger el sustrato y permitir su colonización por el hongo es la inmersión o desinfección alcalina (De León et al. 2004, Sántiz de la Cruz 2007). El éxito de este método se debe a que no requiere de una fuente de energía, se realiza a temperatura ambiente, es sencillo de aplicar y asegura una producción conveniente. El método se describe de la manera siguiente (Contreras et al. 2004, SEPI 2008): para 100 kg de sustrato seco, preparar 5.0 kg de Ca(OH)2, en 500 litros de agua y mezclar. Después sumergir el sustrato y dejarlo en reposo una noche. Al día siguiente, sacarlo y dejarlo drenar hasta que alcance una humedad de 70%. El método se basa en la protección que concede al sustrato un alto valor de pH (11-12) al momento de la inmersión, el cual baja a un valor de 8-9 al día siguiente después del drenado, lo que evita el desarrollo de hongos contaminantes, como los temibles mohos verdes Trichoderma spp., entre otros. El método trabaja bien y permite producciones de hongos aceptables (Contreras et al. 2004, tabla 1). De León et al. (2004), después de encuestar a varios cultivadores en el municipio de Tenejapa, en la región de Los Altos, Chiapas, México, indicaron que todos los entrevistados usaban este método, y obtenían una eficiencia biológica promedio de 67% en condiciones rústicas. 112 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Tabla 1. Eficiencia biológica de algunas especies dePleurotus cultivadas en sustratos desinfectados previamente por inmersión alcalina. Sustrato utilizado Especie EB (%)* Referencia Pasto, rastrojo de maíz, pasto/pulpa 126, 82.9, 84, Contreras et P. ostreatus de café, olote/pulpa de café, olote 87.2, 60.9 al. 2004 Bernabé y P. Hojas de plátano 120 Cayetano pulmonarius (2009) Batz Patal Olote y rastrojo de maíz P. ostreatus 42 y 48 (2010) Bran et al. Olote y rastrojo de maíz picados P. ostreatus 65-70 (2012) Pruebas en Olote, pasto, pulpa de café, rastrojo planta piloto P. djamor 70-120 de maíz (no reportadas) *Eficiencia biológica. Inconvenientes de la desinfección alcalina El método de inmersión alcalina desinfecta aceptablemente un sustrato de buena calidad (seco, limpio, sin olores extraños, etc.). Esto permite operar eficientemente pequeños módulos de cultivo; sin embargo, tiene algunas desventajas, como: 1) La protección que confiere está basada en un pH alcalino del sustrato, lo que permite que el hongo crezca bien, mientras inhibe el crecimiento de hongos competidores. Sin embargo, diferentes organismos sobreviven el tratamiento, entre ellos, los huevos y las pupas de moscas; es probable que algunos nematodos y ácaros también. 2) Se aplica a temperatura ambiente y el método no provee un tratamiento térmico al sustrato. 3) Para controlar la humedad, después de haber sumergido el sustrato en la solución alcalina, se debe drenar. El drenado no es una operación sencilla porque su eficiencia y duración dependen de las condiciones atmosféricas y de la capacidad de retención de agua del sustrato. No es posible dar indicaciones precisas para realizar esta operación, lo que impide tener un control exacto de la humedad final. El método depende entonces de la experiencia del cultivador. En los días lluviosos será difícil disminuir la humedad de un sustrato que escurre agua hasta 65% - 70% de humedad. Tal vez se requiera prensar, asolear o manipular el sustrato para eliminar el exceso de humedad. Estas operaciones adicionales se convierten en un riesgo de contaminación, además de que probablemente 113 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores el sustrato quedará finalmente con un contenido subóptimo de humedad. 4) Una alta necesidad de agua, ya que por cada kilogramo de sustrato seco se requieren al menos cinco litros para la inmersión. Es posible reducir el consumo si se reutiliza el agua alcalina; sin embargo, el reuso no puede darse en más de dos o tres ocasiones. 5) El agua utilizada en este método debe ser tratada después de usarse debido a su pH y alto contenido de Ca(OH)2. Pasteurización por autocalentamiento Principio y descripción El término pasteurización por autocalentamiento se refiere al aprovechamiento bajo condiciones controladas del calor generado naturalmente por un material orgánico húmedo, en cantidad suficiente para la pasteurización de este mismo material. En este caso se sugiere un cajón de madera (figura 1) donde se apila el material y se aisla del ambiente, evitando al mismo tiempo condiciones anaerobias. La técnica busca generar calor de manera aerobia, sencilla y eficiente, y conservarlo de manera que se pueda proporcionar un tratamiento temperatura/tiempo adecuado para inhibir o eliminar organismos potencialmente nocivos para el hongo que se va a cultivar. Figura 1. Fundamentos de la pasteurización por autocalentamiento: 1) El calor producido por la actividad microbiana en el sustrato mata organismos termosensibles. 2) El recipiente está dotado de un aislamiento adecuado que trata de minimizar pérdidas de calor por convección, conducción y evaporación, y conservar el mayor calor generado posible. 3) Ese calor propicia la ventilación natural por diferencias de densidad y presión del 114 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. aire interior con el exterior. 4) Se revuelve el material para mejorar la oxigenación y el desarrollo homogéneo del proceso. 5) Se mantiene la temperatura el tiempo suficiente para lograr la pasteurización de toda la masa. 6) Un pH ligeramente alcalino mejora la selectividad del sustrato para el crecimiento y el desarrollo micelial. Inconvenientes de la pasteurización por autocalentamiento Como todo tratamiento benéfico, este método también tiene características que bajo algunas circunstancias pueden ser consideradas como desventajas, con respecto ya sea de la pasteurización por vapor o de la inmersión alcalina (Ali et al. 2007, de Siqueira et al. 2012): • Se requiere una masa mínima (volumen) para el éxito del proceso. • La duración del proceso puede ser considerada como más larga (40 - 48 h). • Es absolutamente indispensable facilitar la ventilación (revolver toda la masa aproximadamente a las 30 h de proceso), lo que implica demanda de mano de obra • Una vez concluido el tratamiento, se debe deshacer la pila de sustrato y enfriarlo rápidamente para detener la termogénesis. • Cuando el sustrato ya está sembrado, durante la incubación, es posible que se dé un incremento en su temperatura. ASPECTOS CLAVE PARA REALIZAR LA PASTEURIZACIÓN POR AUTOCALENTAMIENTO Evolución de la temperatura El fundamento de la pasteurización por autocalentamiento es aprovechar el calor producido por la actividad microbiana en el sustrato. El calor eleva la temperatura del sustrato hasta niveles suficientes para matar organismos contaminantes termosensibles. La clave es brindar condiciones específicas para generar este calor rápidamente yla habilidad para conservarlo. Sin embargo, la temperatura finalmente es una variable compleja que se define en función de diversos parámetros y variables del sistema, como son: la composición, la masa, el volumen, el pH, el tamaño de partícula y la humedad del sustrato por tratar, así como las condiciones ambientales, la ventilación y el aislamiento del sistema. La microbiota presente en el sustrato se desarrolla con la degradación de fuentes de carbono, principalmente azúcares y lípidos, y con ello se genera calor. Este es un fenómeno natural que se da en cualquier volumen de material; sin embargo, se requiere una masa y 115 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores un volumen de sustrato húmedo suficientes para generar el calor necesario que incremente la temperatura del material apilado hasta 60ºC - 70ºC (figura 2). Además de destruir los organismos termosensibles presentes, esta energía calienta el aire dentro de ese sustrato y provoca, por diferencias de presión y densidad, una circulación de aire desde el fondo hacia arriba y luego hacia la atmósfera. El espacio que deja este aire es reemplazado por aire nuevo circundante. Esta situación ocasiona un flujo natural de renovación de aire a través del sustrato, con el cual ingresa oxígeno y obliga al proceso a mantenerse aerobio. De presentarse procesos anaerobios serían perjudiciales para el tratamiento. Como se observa en la figura 2, y de acuerdo con Overtijns (1981, tabla 2), quien indicó que un tratamiento de 55ºC - 60ºC durante 6 - 10 h es letal para el desarrollo de organismos competidores y/o nocivos del champiñón, el apilamiento controlado es capaz de proveer al sustrato el calor necesario para asegurar un tratamiento de pasteurización. Por otra parte, el pH alcalino al final del tratamiento (pH 8-9) contribuye con la especificidad del sustrato al limitar el desarrollo de contaminantes. La tabla 2 presenta varios tratamientos temperatura/tiempo necesarios para matar las principales plagas del champiñón (Overtijns 1981). Los datos pueden ser considerados válidos para el caso de Pleurotus spp. porque varias de las plagas y enfermedades ahí señaladas también causan problemas en los cultivos de hongos de este género (López et al. 1996). Figura 2. Perfil típico de temperaturas durante la pasteurización por autocalentamiento, de un lote de 220 kg de pasto Pangola (65% de humedad) con 2% de cal, en un cajón de madera de 1 m por lado, con cámara de precalentamiento y una capa de aislamiento de 2 cm de poliuretano. Nomenclatura: N = Niveles 1, 2, y 3 (superior, medio e inferior del cajón), CP= Cámara de precalentamiento, Ts= Temperatura exterior. Tabla 2. Temperatura mortal para varias plagas y enfermedades del champiñón (Overtijns, 1981). 116 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Mayoría de moscas 55ºC, 5 h Nematodos en todas sus etapas 55ºC, 5 h Ácaros en todos sus etapas 55ºC, 5 h Cecidos 46ºC, 1 h Moho café 60ºC, 4 h Enfermedad de la telaraña (cobweb) 50ºC, 4h o 60ºC, 2 h Enferemedad de la mancha (lipstick) 60ºC, 6h o 50ºC, 16 h Buba seca 60ºC, 2 h o 55ºC, 4 h Buba húmeda 60ºC, 2 h o 50ºC, 4 h Falsa trufa (van Zaayen) 60ºC unas horas Mohos verdes 60ºC, 6 h Mat (enfermedad) 60ºC, 2 h o 50ºC, 16 h Mancha bacteriana 50ºC, 10 min Esporas de Agaricus bisporus 65ºC, 72 h o 70ºC, 3 h La composición del sustrato La importancia del contenido químico del sustrato se ha comentado líneas arriba (formulación), así como también la humedad; sin embargo, dada su relevancia para el éxito de la pasteurización por autocalentamiento, estos dos aspectos se retoman aquí. El contenido en nutrientes del sustrato es importante porque define el combustible disponible para la producción de calor durante el apilamiento. Generalmente se prefieren materiales con una alta relación C/N. Por otra parte, la humedad del sustrato tiene una importancia especial para el desarrollo de la microbiota y para la generación de calor durante la pasteurización. Al variar la humedad de un lote de 80 kg de pasto Pangola, se observa el efecto de la humedad en el perfil de temperaturas alcanzado. Las temperaturas más altas se dan con 60% - 65% de humedad. La diferencia más evidente se da en la parte inferior del lote (figura 2), donde las temperaturas generalmente son menores que en el resto de la masa en proceso y pueden ser problemáticas. La influencia de la humedad del sustrato sobre la temperatura se observa en la figura 3; a 55% la capa inferior de sustrato no alcanza los 40ºC. 117 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 3. Perfil de temperatura a 15 cm arriba del fondo de un cajón de madera con 80 kg de pasto Pangola como sustrato, con diferentes contenidos de humedad (55%, 60%, 65% y 70%) (Extraído de Sánchez et al. 2011). La aireación del sustrato El proceso de pasteurización debe ser aerobio para evitar la formación de metabolitos que produzcan malos olores y acidifiquen el sustrato. Esto se logra si se establece un flujo controlado de aire a través del sustrato (colocando agujeros en el fondo y una salida del aire en la parte superior). Sin embargo, no es suficiente, por lo que generalmente se requiere revolver el material al menos una vez. La remoción consiste en sacar la totalidad del material del cajón para airearlo y regresarlo después, distribuyéndolo de otro modo para que sea pasteurizado de manera homogénea. Para ello se recomienda utilizar una pala y depositar aséptica y organizadamente el material en charolas muy limpias. Conviene dividir mentalmente el cajón en tres secciones horizontales para que al devolver el sustrato al cajón, la capa que estaba inicialmente en la parte superior quede en el fondo, la que estaba en el fondo suba al medio y la que estaba en medio quede ubicada en la parte superior. Es conveniente realizar esta remoción cuando la capa que estaba arriba haya alcanzado la pasteurización. Esto sucede alrededor de las 27 - 30 horas de iniciado el proceso. La remoción permite que el sustrato contenido en la sección inferior (nivel 3, que desarrolla una menor temperatura que los otros dos niveles) alcance temperaturas de pasteurización al ser colocado en el nivel medio después de la remoción (figuras 2 y 118 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 3). Se debe considerar que la remoción del sustrato propicia la evaporación de agua y un enfriamiento del material, y representa un riesgo de contaminación. Por ello la remoción debe hacerse cuidadosamente, de manera rápida y aséptica, para reducir el impacto de estos efectos. a b c d Figura 4. Vistas interiores (a y b) y exteriores (c y d) de un cajón para pasteurizar por autocalentamiento. Se observan los agujeros hechos en el fondo del cajón para propiciar la ventilación del material, la cámara de precalentamiento, en la parte inferior del cajón, y los agujeros para el ingreso de aire a la cámara de precalentamiento. 119 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 5. Acondicionamiento del espacio inmediato (sala o cuarto) para realizar la pasteurización por autocalentamiento, en condiciones que propicien la conservación del calor generado por el sustrato en proceso. El recipiente Una pila sencilla de materia prima húmeda sobre el suelo, de 50 cm de altura y 50 cm de base, permite pasteurizar el centro de dicha pila (Villa Cruz et al. 1999). Sin embargo, para pasteurizar de manera controlada la totalidad de la masa, se requieren dimensiones mayores y de preferencia un recipiente semihermético y lo mejor aislado posible para evitar pérdidas de calor (figura 4). La determinación del volumen del recipiente depende en mucho de las condiciones ambientales. La temperatura y la humedad relativa exteriores influyen de manera decidida sobre la evolución de la temperatura en el sustrato. Las pruebas realizadas hasta ahora indican que un cajón de madera de 1 m por lado, con 49 agujeros equidistantes en el fondo, de 0.81 cm de diámetro, aislado en sus paredes y tapadera con una capa de 2 cm de poliuretano, es adecuado para pasteurizar 380 kg de olote quebrado, 220 kg de pasto o cantidades variables de mezclas de estos ingredientes, con viruta y con pulpa de café, con 65% de humedad en un ambiente de 22ºC - 28ºC (Hernández et al. 2003, Barrios Espinoza et al. 2009, Sánchez et al. 2011, Avendaño- Hernández y Sánchez 2013). Los elementos que podrían mejorar este sistema de pasterización incluyen la instalación de una cámara de precalentamiento para el aire que ingresa al cajón; es decir, una gaveta 120 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. del mismo material también aislada térmicamente e instalada abajo del piso del cajón, con 11 agujeros de 2.54 cm en la parte inferior, alrededor del centro de esta gaveta (figuras 4 c y d). Esto permite que el aire ingrese a través de los agujeros, permanezca en la gaveta precalentándose con el calor emanado desde el fondo del cajón, y después ingrese en él por los agujeros del piso. La cámara de precalentamiento permite que el aire de ingreso al cajón alcance una temperatura de 5ºC, superior a la del aire circundante a las 20h de iniciado el proceso. Por otra parte, es también recomendable ocuparse de la sala o cuarto donde se lleva a cabo la pasteurización (figura 5) para minimizar en lo posible las pérdidas de calor por intercambio con el ambiente. Por lo tanto, el aislamiento con poliuretano o algún material similar en las paredes, y un piso y techo de madera en la habitación, pueden ayudar a retener el calor generado por la actividad microbiana en el sustrato. Material y aislamiento del recipiente La evolución de la temperatura en el interior del cajón se ve afectada por la humedad ambiental y por la temperatura del exterior. Esto se debe a que hay un intercambio de calor en la interfase entre el cajón y el aire que lo rodea. Por otra parte, el sistema requiere de un flujo relativamente bajo de aire fresco que ingrese por el fondo del cajón y salga por la parte superior. Este aire aporta oxígeno para el crecimiento microbiano y ayuda a minimizar las condiciones anaerobias que pueden reducir el potencial productivo del sustrato. Entre más frío ingrese el aire, menor será el incremento de temperatura en el sustrato. Para reducir las pérdidas de calor se debe aislar térmicamente el cajón, lo que además ayuda a reducir las diferencias de temperatura entre el centro y el perímetro del sustrato (Avendaño Hernández y Sánchez 2013). La figura 4 muestra el aspecto interior y el exterior de un cajón utilizado para autocalentar el sustrato. Es necesario resaltar que la madera no es el único material que puede ser utilizado para construir el recipiente de pasteurización. El cemento, el ladrillo, la fibra de vidrio, el pvc e incluso ciertos materiales metálicos resistentes a la corrosión también funcionan. Los resultados logrados hasta ahora (temperatura y eficiencia biológica con el sustrato pasteurizado) en lugares en los que el promedio de temperatura ambiental diaria oscila entre los 22ºC - 28ºC, se han obtenido con un cajón de 1 m3, con una capa aislante de 2 cm de poliuretano. Es probable que en lugares cuya temperatura ambiental sea inferior, se deban hacer adecuaciones que podrían considerar el aislamiento tanto en el cajón como en el sitio (la sala o cuarto) donde se encuentra el pasteurizador, e incluso aumentar el volumen de la materia prima que se va a procesar. 121 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Calidad de la semilla La calidad de la semilla que se usa en la siembra tiene gran importancia en el éxito del cultivo. La semilla que se ha usado hasta ahora es de buena calidad, pero desarrollada específicamente para el cultivo convencional en sustratos pasteurizados por vaporo por inmersión. Esto hace pensar que desarrollar la semilla apropiada para el cultivo de sustratos pasteurizados por autocalentamiento podría optimizar la producción. En efecto, se ha visto que el sustrato pasteurizado por autocalentamiento es diferente del sustrato pasteurizado por vapor o el sumergido en agua alcalina, porque la fibra parece menos blanda y tiene una microbiota abundante y seguramente específica del tratamiento. Si al producir la semilla se toma en cuenta esta situación y se cultiva el hongo en un sustrato que prepare la maquinaria enzimática del hongo para crecer posteriormente sobre el sustrato pasteurizado por autocalentamiento, probablemente se obtendrían mejores resultados. Cepas de los hongos probados A la fecha se han probado con éxito diferentes cepas a nivel de planta piloto. Así mismo, se reporta una experiencia a nivel comunidad (Avendaño y Sánchez 2013). Dentro del género Pleurotus, se ha trabajado con las cepas: P. citrinopileatus ECS-1338, P. ostreatus ECS-0152, ECS-1121, ECS-1122 y ECS-1123, P. pulmonarius ECS-0190, P. djamor ECS- 0123, ECS-0127, ECS-0142 y ECS-0149 y P. eryngii ECS-1258. Sin embargo, el potencial es mayor: se han probado cepas de otros géneros como: Auricularia fuscoscuccinea ECS- 210, Agaricus bisporus ECS-305 y ECS-331 y Cyclocybe (Agrocybe) aegerita ECS-1009. La pasteurización por autocalentamiento no funciona para todo tipo de hongos. Bajo las condiciones probadas, las cepas Ganoderma lucidum ECS-0501 y Lentinula edodes ECS- 0401 no produjeron basidiomas; sin embargo, el abanico es suficientemente amplio y vale la pena probar nuevas cepas que amplíen su campo de uso (Barrios et al. 2009, Avendaño y Sánchez 2013, Morales y Sánchez 2017, Colmenares-Cruz y Sánchez 2017). PERSPECTIVAS De acuerdo con las diferentes pruebas de cultivo llevadas a cabo a lo largo del desarrollo del método de pasteurización por autocalentamiento, se puede decir que sus características más valiosas son: 1) permite el cultivo de diferentes especies, no solo de Pleurotus, sino también de otros géneros, 2) al menos para el caso de Pleurotus ostreatus, no disminuye la producción, si se compara con la pasteurización con vapor, 3) no requiere una fuente externa de energía para tratar térmicamente el sustrato, 4) es un sistema ecológico que utiliza su propia energía y 5) a través del control preciso de la granulometría, el volumen, la humedad, el pH y el contenido del sustrato, es posible controlar la temperatura de pasteurización y preparar un sustrato selectivo para algunas cepas de Pleurotus spp. 122 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. El método trabaja de manera aerobia, al igual que el composteo; sin embargo, no puede considerarse como tal porque los objetivos de ambas técnicas son diferentes: el composteo es un proceso largo que busca producir sustancias húmicas y un abono de alta calidad para las plantas (Martín 1991). La pasteurización por autocalentamiento, por el contrario, dura poco tiempo (dos días) y la bioconversión del material solo es deseable en la medida que produce calor, no es un objetivo en sí. Más que bioconversión, el objetivo del tratamiento es promover un incremento rápido de temperatura para inhibir organismos no deseables. Una vez que el perfil de temperaturas ha alcanzado estándares deseables (60ºC al menos por seis horas), el tratamiento se detiene. Naturalmente que hay cambios en la composición debidos al consumo de azúcares y un cambio en la relación C/N, sin embargo, estos cambios no son el objetivo, sino más bien producir calor y retenerlo para propósitos de pasteurización. El método debe seguir siendo estudiado. Si se mejoran las condiciones, podría pensarse en reducir la duración del tratamiento, o bien optimizar la aireación para facilitar la remoción de la masa en proceso y disminuir la pérdida de calor por la remoción. Otra línea probable de mejora es la composición del sustrato para optimizar la termogénesis. Por ejemplo, se ha visto que el contenido de azúcares reductores puede tener una influencia en la temperatura alcanzada (Morales y Sánchez 2017). Estas adecuaciones podrían garantizar su aplicación en localidades con ambiente más fresco que las temperaturas probadas hasta ahora. La microbiota que se desarrolla no se ha estudiado en su totalidad y su papel parece tener una función determinante (Torres et al. 2016). Es probable que se pueda optimizar en cuanto al incremento de poblaciones benéficas y/o termotolerantes. El método que aquí se describe es adecuado para pequeños productores porque un cajón de 1 m3 puede procesar hasta 220 kg de pasto o 380 de olote con 65% de humedad. Si se requiere procesar una mayor cantidad de sustrato, sería posible aumentar el volumen del recipiente, pero surge la duda de hasta qué punto sería viable, en referencia a la pasteurización con vapor. Entre más grande sea la masa, mayor será el calor generado, pero también mayor el esfuerzo requerido para obtener una temperatura homogénea en toda la masa. Agradecimientos Al apoyo de Conacyt (proyecto FOMIX-13149), y a Ecosur (proyecto MT-11063). REFERENCIAS Ali MA, Mehmood MI, Nawaz R, Hanif MA, Wasim R (2007) Influence of substrate pasteurization methods on the yield of oyster mushroom (Pleurotus species). Pak. J. Agric. Sci. 44:300-303. Avendaño-Hernández RJ, Sánchez JE (2013) Self-pasteurised substrate for growing oyster mushrooms (Pleurotus spp.). African Journal of Microbiology Research. 7(3):220-226. http://www. academicjournals.org/AJMR. 123 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Barrios-Espinoza BM, Moreno-Ruiz L, Sánchez JE (2009) Composteo en cajones de madera como pretratamiento del sustrato para cultivar Pleurotus ostreatus. Rev. Mex. Mic. 29:51-59. Batz Patal EL (2010) Produccion de cuerpos fructiferos de cepas nativas de Pleurotus en sustratos desinfectados por inmersion en agua alcalina. Tesis de licenciatura. Facultad de Ciencias Quimicas y Farmacia. Universidad de San Carlos de Guatemala. http://www.repositorio.usac.edu. gt/68/1/TESIS%20FARMACIA1.pdf (2 de septiembre de 2015). Bernabé González T, Cayetano Catarino M (2009) Cultivation of Pleurotus pulmonarius on substrates treated by immersion in alkaline water in Guerrero, Mexico. Micologia Aplicada International. 21(1):19-23 Bran MC, Cáceres R, Morales O (2012) Cultivo de hongos comestibles silvestres en Guatemala: investigación y transferencia de tecnología. En: Sánchez JE, Mata G (eds) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. INECOL. Chiapas, México. 269-280. http://200.23.34.14/sibe/#getbook:52225. Colmenares Cruz S, Sánchez JE (2017) Agaricus bisporus production on substrates pasteurized by self- heating. AMB Express. 7:135. DOI 10.1186/s13568‑017‑0438‑6. http://rdcu.be/tG4o. Contreras EP, Sokolov M, Mejía G, Sánchez JE (2004) Soaking of substrate in alkaline water as a pretreatment for the cultivation of Pleurotus ostreatus. J. Hortic. Sci. Biotechnol. 79:234-240. Coutiño F, Jiménez L, Sanchez JE, Royse DJ (2004) Digitaria decumbens grass substrate prepared by alkaline immersion for culture of Pleurotus spp. In: Romaine CP, Keil CB, Rinker DL, Royse DJ (eds) Science and cultivation of edible and Medicinal fungi. Mush. Sci. 16:267-271. Cruz Guillén YI (2015) Aislamiento e identificación de microorganismos fijadores de nitrógeno dela micósfera de Pleurotus ostreatus. Tesis de licenciatura. Cenbio Unach. De León-Monzón JH, Sánchez JE, Nahed-Toral J (2004) Pleurotus ostreatus cultivation in Los Altos de Chiapas, México. Rev. Mex. Mic. 18:31-38. De Siqueira FG, Maciel WP, Martos ET, Duarte GC, Miller RNG, da Silva R, Dias ES (2012) Cultivation of Pleurotus mushrooms in substrates obtained by short composting and steam pasteurization. Afr. J. Biotechnol. 11(53):11630-11635. Hernández D, Sánchez JE, Yamasaki K (2003) A simple procedure for preparing substrate for Pleurotus ostreatus cultivation. Bioresour. Technol. 90(2):145-150. Kurtzman Jr RH (1979) Metabolism and culture of Pleurotus the oyster mushroom. Taiwan Mushrooms. 3(1):1-13. López A, Huerta Palacios G, Sánchez JE (1996) Contamination encountered during various phases of cultivation of Pleurotus ostreatus in Tropical Mexico. In: Royse D. (ed), Proceed. II. Int. Conf. on Mush. Biol. Mush. Prod. The Pennsylvania State University. 495-502. Martin AM (1991) Biological degradation of wastes. Elsevier Appl. Sci. 1-30. Morales DV, Sánchez JE (2017) Self heating pasteurization of substrates for culinary-medicinal mushrooms cultivation in Mexico. Int. J. Med. Mush. 19(5):477-484. Múez-Ororbia MA, Pardo-Núñez J (2001) La preparación del substrato. In: Sánchez JE, Royse DJ (eds) La biología y el cultivo de Pleurotus. UTEHA. El Colegio de la Frontera Sur. Overtijns A (1981) The conventional Phase II in trays and shelves. Mush. J. 584:15-21. Royse DJ, Sanchez-Vazquez JE (2000) Influence of substrate wood-chip particle size on shiitake (Lentinula edodes) yield. Bioresource Technology. 76(3):229-233 Sánchez JE, Moreno L, Andrade-Gallegos R (2011) Pasteurization of substrate for growing Pleurotus ostreatus by self heating. In: Savoie JM, Foulogne-Oriol M, Largeteau M, Barroso G. (eds) Proceed. 7th Int. Conf. Mush. Biol. Mush. Prod. Institut Nationale de la Recherche Agronomique-World Society for Mushroom Biology and Mushroom Products. Arcachon, France. 1:403-410. Sántiz de la Cruz JA (2007) Rustic cultivation of Pleurotus ostreatus in Chiapas. In: Sánchez JE, Martínez D, Mata G, Leal Lara H (eds) Oyster mushroom Pleurotus spp. Cultivation in México (in Spanish). El Colegio de la Frontera Sur. 143-148. SEPI (2008) Requerimientos mínimos para el cultivo y la producción de setas (Pleurotus ostreatus). 124 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Secretaría de Pueblos Indios. Chiapas, México. Stölzer S, Grabbe K (1991) Mechanisms of substrate selectivity in the cultivation of edible fungi. In: Maher MJ (ed) Mushroom Science. 13:141-146 Torres-Ruiz E, Sánchez JE, Guillén-Navarro GK, Ramos-Pérez DG, Royse DJ (2016) Microbial promoters of mycelial growth, fruiting and production of Pleurotus ostreatus. Sydowia. 68:151-161 Vijay B, Sohi HS (1987) Cultivation of oyster mushroom Pleurotus sajor caju(Fr.) Singer on chemically sterilized wheat straw. Mush. J. Tropics. 7:67-75. Villa-Cruz V, Huerta G, Sánchez JE (1999) Solid fermentation of a corn cob-coffee pulp mixture for the cultivation of Pleurotus ostreatus. Micol. Neotrop. Apl. 12:67-74. Zadrazil F, Schneidereit M (1972) Die grundlagen für die Inkulturnahme einer bisher nicht kultivierten Pleurotus-Art. Der Champignon. 135:25-32. Ziombra M (2000). Influence of substrate and pasteurization on yield ofPleurotus cornucopiae (Paul.:Pers.) Roll. J. Vegetable Crop Prod. 6(2):69-73. 125 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 7 PRODUCCIÓN COMERCIAL DE LA SETA Pleurotus spp. Commercial production of oyster mushroom Pleurotus spp. Qing Shen RESUMEN La producción comercial de Pleurotus spp. incluye la preparación del sustrato, la incubación, la formación de primordios, la fructificación, la cosecha y el mercadeo. P. ostreatus, P. pulmonarius, P. cornucopiae, P. djamor y P. eryngii son la especies comerciales cultivadas más populares. Los métodos de preparación del sustrato para la producción de las especies de Pleurotus están clasificados en dos grandes categorías: pasteurización y esterilización. La mayoría de los productores usa la pasteurización, ya sea con vapor, por tratamiento con agua caliente o composteo. Los sistemas de cultivo se han desarrollado a través del llenado de diferentes contenedores, como bolsas, botellas, bloques o camas, los cuales tienen ventajas y desventajas. El ciclo de cultivo de Pleurotus spp., el rendimiento y la calidad están determinados por una combinación de cepa, sistema de cultivo y condiciones ambientales. La optimización de estas condiciones es la llave para el éxito de la producción comercial. Palabras clave: hongos comestibles, producción comercial, métodos de cultivo ABSTRACT The commercial production of Pleurotus spp. includes substrate preparation, spawn run, pinning, fruiting, harvesting and marketing. P. ostreatus, P. pulmonarius, P. cornucopiae, P. djamor, and P. eryngii are the most popular commercially cultivated species. Substrate preparation methods for Pleurotus production are classified into two major categories - pasteurization and sterilization. Most commercial growers use pasteurization methods, such as steam, hot water treatment or composting. Bags, bottles, blocks and bed cultivation systems were developed by filling the growing substrates into different containers. There 127 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores are both advantage and disadvantages among different substrate preparation methods and cultivation systems. The Pleurotus growing cycles, mushroom yield and quality are determined by the combination of strain, cultivation system and environmental condition. Optimizing these conditions is the key to successful commercial production. Keywords: edible mushrooms, commercial production, cultivation methods INTRODUCCIÓN Diversas especies de Pleurotus son cultivadas en diferentes partes del mundo. La capacidad de algunas cepas para crecer y fructificar en relativamente altas temperaturas es una de las razones de esta popularidad. Esta capacidad ayuda a minimizar los costos de cultivo de Pleurotus spp. en muchas regiones, como el trópico y el subtrópico, así como en áreas templadas durante el verano (Chang y Miles 2004). Otra razón es que pueden crecer en una gran variedad de sustratos, que incluyen la mayoría de los materiales y los residuos agrícolas, incluso residuos de la industria alimenticia que contengan celulosa, lignina y hemicelulosa. Por lo mismo, se han desarrollado varias técnicas de cultivo para maximizar su efectividad con una cepa o especie en particular, considerando condiciones locales y materias primas disponibles. Las especies de Pleurotus son consideradas como las más fáciles de cultivar entre los hongos comestibles. Producirlas comercialmente, sin embargo, pone varios retos a los cultivadores poco experimentados. Crecen relativamente rápido, lo que facilita la entrada a los aspirantes a la industria. Sin embargo, después de un año o más de producir, especialmente cuando hay un escalamiento en la producción, podrían presentar algunos problemas. Los productores comerciales deberían considerar la eficiencia, la consistencia y los costos, con la intención de obtener productos de hongos de calidad alta y premium. En este capítulo se discute el proceso del cultivo comercial de Pleurotus spp. La mayoría de los ejemplos que se presentan sobre las prácticas de cultivo provienen de la producción comercial en los Estados Unidos. También se hace alusión a la producción en China de manera frecuente, puesto que es el país productor más grande de Pleurotus spp. en el mundo. Los cultivadores podrían aprender y aplicar la diversidad de prácticas observada en este país. La información de este capítulo está pensada para ayudar a los cultivadores e investigadores a desarrollar y comprender mejor la producción comercial de Pleurotus spp., con el objetivo de refinar las técnicas y mejorar la productividad y la confiabilidad del hongo ostra. 128 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. ESPECIES, CEPAS, SEMILLA Y MICELIOS Especies Las especies de Pleurotus son las más cultivadas comercialmente entre los géneros de los hongos comestibles, en particular, cinco especies: P. ostreatus, P. pulmonarius, P. cornucopiae, P. djamor y P. eryngii (figura 1). P. pulmonarius se encuentra entre las más populares en el mercado de los Estados Unidos (Royse y Bahler 1988). En años recientes, sin embargo, la producción de otras especies se ha incrementado dramáticamente en la medida en que los consumidores empiezan a buscar más variedades. En contraste con los sombreros oscuro y gris de P. pulmonarius y P. ostreatus, el amarillo brillante y el color rosado de P. cornucopiae y P. djamor dan a los hongos un aire exótico y una presentación distinguida. P. eryngii produce un tallo único, blanco y carnoso, de grato sabor. Se cultiva ampliamente en países asiáticos y se exporta a todo el mundo. Con una demanda creciente de hongos frescos cultivados localmente, el cultivo comercial de P. eryngii crece en otros países. Figura 1. Las cinco especies de Pleurotus más popularmente cultivadas: P. cornucopiae, P. pulmonarius, P. djamor, P. ostreatus y P. eryngii (de izquierda a derecha). 129 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Cepas En diferentes regiones del mundo abundan cepas de Pleurotus spp. para el cultivo comercial. En China, por ejemplo, se cultivan comercialmente más de 100 cepas (Huang 2000). Casi en cada región de este país hay al menos una cepa nativa. La ventaja principal de las cepas nativas es que están mejor adaptadas a las condiciones ambientales locales y por lo tanto son más fáciles de cultivar en esas regiones. Las fuentes más comunes de estas cepas son las colecciones de cepas silvestres, las importaciones y los híbridos desarrollados a través del mejoramiento convencional. Por ejemplo, la cepa WC537 (P. pulmonarius) es un cultivo de Italia (Royse y Bahler 1988); la WC518 (P. ostreatus) es una cepa silvestre de Columbia Británica (May y Royse 1988, May et al. 1988); Fuxuan 87-17 (P. pulmonarius) de China es un mutante ce5 obtenido con Co60. Esta última es una cepa muy codiciada y ampliamente usada en las regiones de Sichuan, Guizhou, Shanxi, Qinghai y Xizang (Liu 1994). Para los cultivadores que se apoyan principalmente en las condiciones ambientales naturales, las cepas se clasifican de acuerdo con su temperatura óptima de fructificación. Este es el caso de China. Las clases son: baja (menores de 20ºC), media (20ºC - 24ºC) y alta temperatura (mayores a 24ºC). La mayor parte de la producción comercial se realiza indoor bajo condiciones climáticas controladas. En esos casos, la selección de cepas está más bien enfocada hacia diferentes características físicas como forma, color y vida de anaquel. Por ejemplo, en los Estados Unidos, se usan comúnmente dos tipos de cepas de P. ostreatus en la producción comercial de la seta gris (figura 2). Un tipo produce sombreros grandes, densos, conjuntos de píleos carnosos, de gris a gris oscuro. Estos hongos, de origen europeo, poseen una relativamente buena vida de anaquel. La otra cepa tiene sombreros y clusters más pequeños. El color del sombrero puede ser gris o gris claro. Es muy productiva con un ciclo corto de vida comparado con la otra cepa. Los hongos son muy adecuados para empaques pequeños en el mercado. A través de los años, los cultivadores han aprendido a cambiar de cepas para disminuir la incidencia de enfermedades. 130 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 2. Dos tipos de cepas de Pleurotus ostreatus comúnmente utilizadas en la producción comercial en Estados Unidos. Una produce sombreros densos, conjuntos grandes, gruesos y carnosos (izquierda), y la otra tiene sombreros más pequeños y conjuntos más pequeños (derecha). Semillas y micelios Los cultivadores de Pleurotus spp. normalmente compran la semilla a empresas especializadas, pero algunos cultivadores comerciales a gran escala encuentran más provechoso producirla ellos mismos. Sin embargo, la producción de semilla no es una tarea fácil porque requiere condiciones de asepsia estricta, técnicas adecuadas de mantenimiento de micelios y procedimientos extensivos de prueba y verificación de cepas. Los micelios de Pleurotus spp. pueden almacenarse en nitrógeno líquido durante años (figura 3). Las prácticas de mantenimiento de los micelios son fundamentales parala producción de una semilla pura y vigorosa. La semilla de Pleurotus spp. es principalmente micelio que crece en grano de cereal (generalmente centeno o mijo). Los granos son precocidos en agua y esterilizados. Para evitar la precocción necesaria cuando se usa únicamente cereal, se puede utilizar la fórmula consistente en una pequeña cantidad de y salvado que se agrega a los granos. Esta fórmula también aumenta los puntos de inoculación y provee un crecimiento inicial más rápido durante la incubación. La semilla puede ser producida en botellas o en bolsas. La mayoría de los productores comerciales de semilla usan bolsas de polietileno con bandas o parches de microporo para facilitar el intercambio gaseoso (figura 4). Cuando la semilla está totalmente colonizada, debe ser almacenada bajo condiciones frías (4ºC). Sin embargo, la semilla de P. pulmonarius 131 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores pierde vigor y eventualmente muere bajo una prolongada exposición a tales condiciones de temperatura. Esto resulta en un desarrollo más lento, tardía formación de primordios, o ninguna durante la producción. Algunas cepas pueden ser almacenadas a 10ºC durante dos meses sin problemas de producción. Figura 3. Micelios de Pleurotus spp. almacenados en nitrógeno líquido. Figura 4. Semilla comercial de Pleurotus spp. producida en bolsas de polietileno, con una banda (izquierda) o un parche (derecha) de filtro microporo para el intercambio gaseoso. MATERIAS PRIMAS En la producción de Pleurotus spp. se puede utilizar un amplio rango de residuos agrícolas e industriales. Entre ellos caben los subproductos de cultivos como arroz, maíz, trigo, patata dulce, caña de azúcar, soya, tabaco y plátano. Los cultivadores de diferentes regiones también usan desechos industriales o subproductos del procesado de alimentos, como los residuos de aceite de algodón, de piña, de betabel, de papas, de destilados de granos y de vinagre de granos. La selección de la materia prima depende de las cepas, la disponibilidad y el precio del material. El rastrojo, la cáscara de semilla de algodón y el aserrín son los ingredientes más populares en la producción de Pleurotus spp. Normalmente el rastrojo se corta en un 132 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. tamaño de 2 cm - 6 cm (Royse 1997) con una picadora (figura 5). Se agrega carbonato de calcio para subir el pH a cerca de 7.5 o más, y proveer selectividad en contra del moho verde Trichoderma spp. (Stölzer y Grabbe 1991). El rastrojo y la cáscara de semilla de algodón solos funcionan para producir Pleurotus spp. En Europa, la mayor parte de Pleurotus spp. crece en rastrojo, mientras que los cultivadores comerciales en Estados Unidos normalmente usan una mezcla de trigo, rastrojo y cáscara de semilla de algodón. Una fórmula que suelen usar los cultivadores comerciales de P. ostreatus es la mezcla de 64% de cáscara de semilla de algodón, 35% de rastrojo de trigo y 1% de cal agrícola molida. Las cantidades se ajustan en las diferentes especies o cepas. Por ejemplo, la mezcla de 87% de cáscara de semilla de algodón, 12% de rastrojo de trigo y 1% de cal agrícola funciona en la producción de P. cornucopiae. Dado que las cáscaras de semilla de algodón no necesitan ser molidas, la producción de Pleurotus spp. en este material tiene una ventaja sobre los sistemas de producción basados en rastrojo (Royse 1995). Sin embargo, los precios de la cáscara de semilla de algodón están subiendo en Estados Unidos y, en años recientes, han alcanzado casi el doble del precio del rastrojo de trigo. Lo mismo ocurrió en China en los años 80. En situaciones como esta, los cultivadores empiezan a inclinarse por el rastrojo y otras materias primas, como el olote de maíz. Figura 5. El rastrojo de trigo es procesado en una cortadora para darle un tamaño de 2cm - 6 cm de largo. El aserrín (figura 6) es una materia prima de elección popular para la producción de P. eryngii. Se maneja fácilmente con una mezcladora de cinta y con la mezcla se rellenan bolsas pequeñas y botes. Cuando se usa aserrín, suelen agregarse suplementos a base de almidón, como salvado y granos de mijo y centeno. 133 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 6. Aserrín de roble para la producción de P. eryngii. Las materias primas deben ser inspeccionadas y almacenadas apropiadamente para asegurar una buena calidad, lo que se logra si se guardan en cobertizos o silos (figura 7). Figura 7. Almacenamiento de granos en silos (izquierda) y cáscara de semilla de algodón en un cobertizo (derecha). PREPARACIÓN DEL SUSTRATO, SIEMBRA Y DIFERENTES SISTEMAS DE CULTIVO La preparación del sustrato es el primer paso en el cultivo de Pleurotus spp. Los sustratos se formulan para dar una dieta adecuada en el crecimiento del micelio y la fructificación del hongo. Los sustratos formulados deben mezclarse homogéneamente y tratarse para eliminar microorganismos competidores y dañinos que puedan obstaculizar el crecimiento de Pleurotus spp. Después del tratamiento, se enfrían para la siembra. La mezcla del sustrato y la semilla se coloca en bolsas, botes o con ella se forman bloques, según sea el sistema de cultivo. 134 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. En el mundo se usan varios métodos de preparación del sustrato para Pleurotus spp., los cuales se clasifican en dos grandes categorías: pasteurización yesterilización. Métodos de pasteurización Para la pasteurización, los sustratos se tratan con vapor, con agua caliente, o se compostean. La mayoría de los cultivadores comerciales en Estados Unidos tratan el sustrato con vapor. Usan una revolvedora-mezcladora grande (figura 8) para contener los ingredientes y dar el nivel deseado de agua. Durante el proceso, inyectan vapor a la mezcladora mientras gira. La pasteurización dura entre una y dos horas a temperaturas entre 60ºC - 65ºC. También usan otros tipos de contenedores, como cajas metálicas con piso perforado. En este caso, el vapor atraviesa el sustrato desde la superficie hacia el fondo (Royse 2003). Después de la pasteurización, enfrían el sustrato tratado con aire frío o agua. Puede utilizarse aire pasado por filtración forzada (filtro HEPA 99.9% eficiencia) para un enfriado más rápido (Royse 2003). El contenido final de humedad del sustrato oscila entre 65% y 70%. Figura 8. Revolvedora-mezcladora de pasteurización del sustrato para Pleurotus spp. En el caso del método con agua caliente, se usan calentadores de gas, eléctricos o de aceite. También energía solar, que provee una vía económica y no contaminante para calentar el agua (Singh y Upadhayay 2015). Los sustratos se sumergen totalmente en agua a 50ºC - 65ºC durante una hora. Si se usa la mezcladora, la compuerta debe sellarse, entonces se activa para que agite el sustrato cada 15 minutos, con lo que se asegura un tratamiento homogéneo. Después se drena el sustrato. La humedad de los sustratos 135 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores preparados con agua caliente no puede ser controlada y normalmente es más alta que la de otros preparados con vapor. Alcanza hasta 70% - 75% según sea la capacidad de retención de agua de las materias primas. El agua caliente no solo pasteuriza el material sino que también lo limpia de microorganismos y exceso de carbohidratos, los cuales pueden ser favorables para el desarrollo de mohos y bacterias competidoras (Royse, Com. Pers.). Comparado con el método de vapor, el método con agua caliente consume más agua, sin embargo, algunos productores comerciales lo consideran más fácil de operar, al tiempo que les brinda resultados consistentes con menor contaminación. El método de composteo, adecuado para muchos cultivadores pequeños, se realiza al aire libre y es relativamente eficiente en energía. Es muy popular en Europa, puesto que muchos cultivadores tienen experiencia en composteo y equipamiento procedentes de la producción de Agaricus bisporus. Los materiales se humedecen y se apilan (figura 9), luego se voltean cada tercer día para asegurar la homogeneidad y mantener una temperatura entre 60ºC y 70ºC. Después de cinco o siete días, la composta se voltea y se enfría a 25ºC para la inoculación. Figura 9. Preparación de la materia prima por composteo para la producción de Pleurotus spp. Suplementación de sustratos pasteurizados En los Estados Unidos, es común que se agreguen suplementos nutritivos de disponibilidad retrasada a los sustratos pasteurizados en el momento de la siembra. La cantidad oscila entre 3% y 10% del peso seco del sustrato. Los suplementos —soya desnaturalizada, maíz o harina de plumas— han demostrado incrementar significativamente el rendimiento y el tamaño de los hongos, así como acortar el ciclo de cultivo (Royse y Schisler 1987a,b, Royse y Zaki 1991, Royse 1997). Sin embargo, su uso podría causar que el sustrato 136 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. se sobrecaliente, si los cultivadores no se anticipan y controlan el flujo de aire y la temperatura. Cuando se usan mayores cantidades de suplemento se requiere capacidad adicional de enfriamiento. Método de esterilización En el método de esterilización, el primer paso consiste en colocar en la mezcladora todos los ingredientes, los suplementos y la cantidad de agua deseada (figura 10). En los Estados Unidos, la mezcla húmeda se pone en bolsas de polipropileno termo-resistente con parches de filtro microporo (figura 11) para facilitar el intercambio gaseoso durante la incubación. Las bolsas pesan entre 3.5 kg - 8 kg según el tamaño. Una vez que se llenan, se colocan en estructuras y se llevan a la autoclave (figura 12), se esterilizan durante dos horas a 121ºC, se enfrían en un cuarto limpio y se preparan para la inoculación. Figura 10. Mezclado de materia prima en una mezcladora de cinta para la producción Pleurotus spp. Figura 11. Bolsas de polipropileno termo-resistente con parche de filtro microporo usadas para contener el sustrato. 137 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 12. Bolsas de sustrato en un estante dentro de una autoclave, listas para ser esterilizadas. Siembra y sistemas de cultivo La siembra es el proceso de agregar la semilla al sustrato. Según sean el sustrato, el método de preparación y el sistema de cultivo, hay diferentes formas de realizar este proceso. La tasa normal de inoculación es de 1% (peso húmedo) para sustratos estériles, y de 3% - 5% para pasteurizados. Royse (2003) encontró que en los métodos de pasteurización, incrementar la tasa de 1.25% a 5% puede resultar en un incremento de rendimiento de casi 50%. En la medida en que la tasa de inoculación aumenta, el número de días para la producción disminuye. Por lo tanto, una tasa alta de inoculación proveerá beneficios a los sustratos pasteurizados. Generalmente, los sustratos pasteurizados se siembran y se empacan en bolsas de polietileno perforadas, ya sean claras u oscuras. La siembra se realiza al distribuir la semilla en la banda transportadora (figura 13). Mientras que algunos productores usan las bolsas con los agujeros previamente realizados, otros las perforan durante la incubación. El tamaño de las bolsas varía entre 1 kg - 20 kg de peso (figura 14). Figura 13. Distribución de la semilla en el sustrato pasteurizado sobre la banda transportadora. 138 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 14. El sustrato pasteurizado y sembrado se empaca en bolsas de polietileno perforado (10 kg). La mayor parte del sustrato pasteurizado con el método de composteo y sembrado se hace en bloques. Para el cultivo en bloques se usa una máquina bloqueadora. Los bloques normalmente tienen entre 13kg - 15 kg de peso y se envuelven en plástico. Se hacen hoyos para facilitar la aireación. En el caso de los sustratos estériles, es adecuado el uso de bolsas y botes. Cuando los sustratos se esterilizan en bolsas, estas deben enfriarse antes de agregar la semilla. Luego se sellan con calor y se mezcla la semilla con el sustrato. Para la producción en botes, el sustrato se introduce en las botellas colocadas previamente en charolas (generalmente 16 botes o botellas por charola), se esterilizan y se inoculan con semilla de Pleurotus spp. La semilla se deposita en un hoyo hecho en medio del sustrato. La semilla líquida suele usarse más, especialmente en sistemas automatizados. En Japón, el cultivo en botes de Pleurotus spp. es muy común. De hecho, la mayor parte de la producción de P. eyngii en el mundo se hace en botes. Este tipo de producción en Estados Unidos también está volviéndose muy popular. Comparación entre los métodos de pasteurización y esterilización El método de esterilización es más fácil de controlar y más sencillo que el método de pasteurización. Puesto que con la esterilización se exterminan todos los organismos que viven en el sustrato, el crecimiento del hongo se da puro, rápido y puede lograrse de manera precisa. El ahorro en semilla con este método es significativo. La tasa normal de inoculación es de 1% (peso húmedo), que es menor a 3% (o más, con base en peso húmedo) de la tasa de inoculación con los métodos de pasteurización. La elección de suplementos es mucho más amplia con los sustratos estériles. Para sustratos pasteurizados, la contaminación con hongos representa un problema cuando los sustratos se suplementan con nutrientes ricos en nitrógeno, especialmente si los suplementos comerciales no son de disponibilidad retrasada. Sin embargo, para los sustratos estériles, 139 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores se pueden mezclar varios suplementos nutritivos crudos como maíz, soya, salvado y residuos de destilería (Royse y Sánchez-Vázquez 1999) antes de la esterilización. Con los sustratos esterilizados puede utilizarse un nivel más alto de suplementos sin tener que preocuparse del sobrecalentamiento durante la incubación. Cuando se selecciona una cepa para cultivar, los sustratos estériles son adecuados para una variedad más amplia respecto de los materiales pasteurizados. Las investigaciones de Cao (1995) revelaron que aproximadamente 57% de las cepas del hongo ostra usadas comercialmente en China carecen de la habilidad para competir con mohos contaminantes. Sin embargo, también hay desventajas. Los costos de las autoclaves y de las salas limpias estériles impiden que muchos cultivadores usen este método. Los procedimientos de asepsia durante la siembra son fundamentales para asegurar que no haya contaminación. Los sustratos estériles son más susceptibles a la contaminación que los pasteurizados. Los cultivadores que utilizan bolsas con hoyos realizan más trabajo para hacer los hoyos en las bolsas durante la incubación. Los sustratos estériles tampoco son adecuados para llenar bolsas o bloques de gran tamaño. CICLO DE CULTIVO El ciclo de cultivo de Pleurotus spp. empieza justo después de la siembra e incluye la incubación, la aparición de primordios, la fructificación y la cosecha. Para los diferentes sistemas de cultivo, el proceso de crecimiento puede variar; sin embargo, el proceso general es el mismo. Incubación La incubación normalmente tarda de 10 a 20 días según sea la cepa, el sustrato, el método de inoculación y las condiciones de crecimiento. Sin importar el sistema de cultivo usado, las bolsas, los botes, los bloques o las camas deben mantenerse en condiciones ambientales favorables para la cepa específica de Pleurotus spp. lo más eficientemente posible. El resultado será una bolsa totalmente colonizada por micelio saludable de Pleurotus spp. Las bolsas de sustrato normalmente se colocan en salas de incubación con aire acondicionado donde la temperatura puede ser controlada (figura 15). La luz no es necesaria durante la incubación. Se hace recircular el aire para mantener las bolsas a cierta temperatura de manera individual. Dado que se produce calor durante la incubación, la temperatura dentro de las bolsas o los bloques debe ser constantemente monitoreada. 140 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 15. Incubación de Pleurotus spp. en estantes, en una sala con ambiente controlado en EE.UU. (izquierda: sustrato pasteurizado; derecha: estéril). La temperatura óptima de incubación varía entre diferentes especies y cepas. Cuando se compara el crecimiento de dos cepas diferentes de P. ostreatus, y una de P. cornucopiae en APD (agar de papa y dextrosa), en placa y bajo diferentes temperaturas (21°C, 27°C y 32°C) (figura 16), se observa que la cepa 1 de P. ostreatus crece más rápido a una más alta temperatura de incubación (a 32°C) que la otra cepa de P. ostreatus y que la de P. cornucopiae (a 27°C). Por lo tanto, la temperatura del aire dentro de la sala de incubación debe ser ajustada para satisfacer las diferentes necesidades de las cepas y las especies. Si la temperatura del sustrato rebasa los 35°C, hay que enfriarlo, porque las temperaturas altas pueden dañar la semilla, reducir la tasa de crecimiento micelial y dejar el sustrato vulnerable para otros competidores como Coprinus spp. y Trichoderma spp. (moho verde) (Royse 2003). Figura 16. Crecimiento en placa de dos cepas de P. ostreatus, y una de P. cornucopiae en APD (agar papa y dextrosa) bajo tres diferentes temperaturas (21°C [rombos azules], 27°C [cuadros rosados] y 32°C [triángulos amarillos]). 141 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Formación de primordios Al final de la incubación, se baja la temperatura y se suministra luz (50 a 300 lux) de cuatro a 12 h/día para inducir la formación de primordios. Se incrementa la humedad de manera consistente hasta 80% o más con riego y humidificación. Es necesario hacer hoyos en las bolsas que no los tengan. Los primordios se formarán a través de esos hoyos en la bolsa de plástico (figura 17). Para el cultivo en botes, se eliminan las tapas de los botes. En el caso de la producción en botes de P. eryngii, se elimina la superficie del sustrato con micelio. Se requiere la acción de rascado sobre la superficie para estimular al micelio a producir primordios uniformemente en la superficie. Fructificación ycosecha Las condiciones de crecimiento durante el período de fructificación afectan significativamente el rendimiento, el color y la forma del hongo. Para evitar quelos primordios se resequen y se desarrollen los cuerpos fructíferos, se incrementa la humedad a 85% - 90% y se introduce aire fresco suficiente para bajar los niveles de CO2 a menos de 700 ppm. La luz también es necesaria durante cuatro a 12 horas/día. Figura 17. Formación de un primordio de P. ostreatus a través de un hoyo, en el plástico de un bloque de sustrato pasteurizado. Los hongos se cosechan aproximadamente de 10 a 30 días después de la siembra, según las especies, las cepas y las condiciones de cultivo. P. djamor (figura 18) —la más rápida entre las cinco especies más populares de Pleurotus— puede fructificar en tan solo 10 días y a relativamente altas temperaturas (22ºC - 24°C). P. pulmonarius y P. cornucopiae normalmente fructifican a 15ºC - 18°C, y toman de 14 a 20 días hasta la cosecha (figura 19). P. eryngii normalmente fructifica a 17°C. Cuando se usa el sistema de cultivo en 142 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. bolsa, toma 30 días para la cosecha de los primeros hongos (figura 20). La temperatura de fructificación para la mayoría de las cepas comerciales de P. ostreatus es 16ºC - 20°C. Una cepa comercial usada en EE.UU. necesita de 20 a 25 días para cosechar los primeros hongos (figura 21). La figura 22 muestra el ciclo de cultivo y los parámetros ambientales (temperatura dentro del sustrato, humedad relativa y nivel de CO2 en la sala de fructificación) para una cepa deP. ostreatus. Figura 18. Fructificaciones de P. djamor en sustrato pasteurizado después de 10 días de sembrado. Figura 19. P. pulmonarius (izquierda) y P. cornucopiae (derecha) listos para cosechar a 14 días de la siembra. 143 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 20. P. eryngii listos para la cosecha. Figura 21. Cepa comercial de P. ostreatus usada en EE.UU. Fructifica 20 días después de la siembra. La Eficiencia Biológica (EB) paraP. ostreatus, P. pulmonarius, P. cornucopiae, P. djamor puede alcanzar 60% - 80% en dos cosechas. Algunos cultivadores cosechan más cortes, y el rendimiento puede alcanzar 100%. Para P. eryngii, solamente se cosecha un corte y la EB puede alcanzar 50%. 144 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 22. Ciclo de cultivo y parámetros ambientales (temperatura dentro del sustrato [cuadros], temperatura en la sala [rombos], humedad relativa [triángulos], y nivel de CO2 [círculos]) para una cepa comercial de P. ostreatus usada en EE.UU. Las líneas verticales muestran cuándo empiezan los primordios y la primera cosecha. PRODUCTOS A BASE DE HONGOS PLEUROTUS Los hongos de las especies de Pleurotus se venden frescos, secos o como productos procesados. En EE.UU., la mayor parte de los hongos Pleurotus spp. se venden en fresco. Los hongos cosechados típicamente se envasan en cajas o charolas de 1.36 kg (3 lb) a 2.27 kg (5 lb) y se envían al menudista (figura 23), quien cambia la presentación y los vende al menudeo en unidades de 100 g (3.5 oz). Algunas presentaciones con varias especies de hongos se han vuelto especialmente populares entre los consumidores. a b c Figura 23. Hongos frescos de Pleurotus spp. empacados en cajas (a, b) o charolas (c) de 1.36 kg (3 lb) a 2.27 kg (5 lb). 145 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores La mayor parte de Pleurotus spp. tienen una vida de anaquel relativamente corta. P. djamor puede permanecer fresco bajo condiciones frías (10ºC) durante uno o dos días. La vida de anaquel para P. ostreatus, P. pulmonarius y P. cornucopiae dura normalmente entre cuatro y cinco días. La vida de anaquel para P. eryngii puede alcanzar una semana. Por este motivo, muchos hongos frescos se comercializan localmente en mercados de productores (figura 24). Adicionalmente, algunos hongos Pleurotus spp. se secan (figura 25) o se usan en alimentos procesados (figura 26). Figura 24. Pleurotus spp. frescos para venta directa a los consumidores en un mercado chino de productores. Figura 25. P. eryngii secos para venta en un mercado en China. Figura 26. Basidiomas de P. eryngii procesados como bocadillo chino marinado. 146 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. CONCLUSIÓN La especie, la cepa y la disponibilidad de la materia prima son las primeras consideraciones que deben hacer los cultivadores que desean producir hongos del género Pleurotus. En la actualidad, las especies comerciales más populares son P. ostreatus, P. pulmonarius, P. cornucopiae, P. djamor y P. eryngii. Las cepas se eligen de acuerdo con las condiciones particulares y las demandas del mercado. El rastrojo, la cáscara de semilla de algodón y el aserrín son los ingredientes más populares en el cultivo comercial de Pleurotus spp., pero existen otros subproductos agrícolas que pueden usarse con base en la cepa que se produce y en la disponibilidad local de los materiales. Los sustratos se preparan principalmente con los métodos de pasteurización o esterilización. La pasteurización cubre un rango de métodos más amplio: vapor, agua caliente o composteo. Los diferentes métodos de preparación tienen ventajas y desventajas; los cultivadores deben escoger el método atendiendo a las condiciones particulares. El cultivo de Pleurotus spp., desde la preparación del sustrato hasta la cosecha, es un proceso continuo. La duración del proceso entero puede durar de 20 a 60 días, según la especie, el sustrato, el método de preparación, el sistema de cultivo, las condiciones ambientales y el número de cortes de cosecha. Los cultivadores comerciales que operan todo el año pueden realizar de seis a 12 ciclos por sala de cultivo al año. Cosechar todo el año es altamente ventajoso cuando se vende en el mercado fresco. Con las demandas de Pleurotus spp. al alza, el cultivo comercial será más provechoso si se mantiene una producción consistente. REFERENCIAS Cao R (1995) Anti-mold test of thirty oyster strains. Edible Mushroom. 1:6-7. Chang ST, Miles PG (2004) Mushrooms: Cultivation, Nutritional Value, Medicinal Effect, and Environmental Impact. CRC Press. Huang N (2000) Present and future of the Chinese edible mushroom industry. Chinese Edible Mushrooms. 19(4):3-4. Liu G (1994) Breeding and cultivation of oyster strain Fuxuan 87-17. China edible mushroom. 13(1):19-21. May B, Royse DJ (1988) Interspecific allozyme variation within the fungal genus Pleurotus. Trans. Br. Mycol. Soc. 90:29-36. May B, Henley KJ, Fisher CG, Royse DJ (1988) Linkage relationships of 19 allozyme encoding loci within the commercial mushroom genus Pleurotus. Genome. 30:888-895. Royse DJ, Schisler LC (1987a) Yield and size of Pleurotus ostreatus and Pleurotus sajor-caju as effected by delayed-release nutrient. Appl. Microbio. Biotechnol. 26:191-194. Royse DJ, Schisler LC (1987b) Influence of benomyl on yield response of Pleurotus sajor-caju to delayed release nutrient supplementation. Hort. Sci. 22:60-62. Royse DJ, Bahler BD (1988) The effect of alfalfa hay and delayed-release nutrient on biological efficiency of Pleurotus sajor-caju. Mush J. Tropics. 8:59-65. Royse DJ, Zaki SA (1991) Yield stimulation of Pleurotus flabellatus by dual nutrient supplementation of 147 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores pasteurized wheat straw. Mush. Sci. 13(2):545-547. Royse DJ (1995) Specialty mushrooms: cultivation on synthetic substrate in the USA and Japan. Interdisciplin. Sci. Rev. 20(3):1-10. Royse DJ (1997) Specialty mushrooms and their cultivation. Hort. Rev. 19:59-97. Royse DJ (2003) Cultivation of oyster mushrooms. College of Agricultural Sciences. Pennsylvania State University. University Park, PA. Royse DJ, Sanchez-Vazquez JE (1999) Effect of brewer’s grain and delayed release nutrient supplementation on yield and size of Pleurotus eryngii. World Society of Mushroom Biology and Mushroom Products. Singh M, Upadhayay RC (2015) Solar energy based model for cultivation of oyster mushroom. Mushroom Research. 24(1):79-82. Stölzer S, Grabbe K (1991) Mechanisms of substrate selectivity in the cultivation of edible fungi. In: Maher, MJ (ed) Science and Cultivation of Edible Fungi. Balkema, Rotterdam, Mushroom Science. 13:141-146. 148 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 8 ENFERMEDADES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Diseases of oyster mushrooms Pleurotus spp. Rabindra N. Verma RESUMEN La producción de setas ha crecido rápidamente en casi todo el mundo. Durante la última década se registra un aumento de alrededor de 600% en su producción. No obstante, ya que los hongos ostra se cultivan en una infraestructura barata e improvisada, suelen ser víctimas de invasiones de patógenos y plagas, por lo tanto, sufren pérdidas evitables y significativas en la producción. De hecho, varios estudios indican que, entre las limitaciones de rendimiento, la incidencia de plagas y de enfermedades podría ser la restricción de producción más importante en el cultivo de setas. Los cultivos de Pleurotus spp. sufren con una variedad de enfermedades fúngicas, bacterianas y virales, además de un buen número de competidores microbianos. En este capítulo se describen seis hongos, tres bacterias y algunas enfermedades virales de Pleurotus spp., y se enumeran más de 20 mohos competidores. La intención es que los lectores conozcan todos los invasores indeseables del sustrato de los hongos cultivados y sepan cómo manejarlos y proteger sus cosechas. Debido a diversas restricciones y limitaciones, se ha dado más énfasis al mantenimiento de la higiene y la limpieza de las granjas, etc. para enfatizar y asegurar la prevención de plagas y patógenos, en lugar de su control químico. Por supuesto, también se presenta un tratamiento breve de algunos enfoques recientes para hacer frente a los patógenos de las setas, con el objetivo de que los lectores estén plenamente conscientes de las posibilidades futuras de su control. Para beneficio de los cultivadores, algunos aspectos que se deben o no se deben hacer se dan en forma tabular. Por sí mismos indican su importancia, frente a una cosecha saludable. Finalmente, para alentar otras lecturas, al término del capítulo se añade una lista importante de referencias. Palabras clave: cultivo de hongos, moho verde, mancha bacteriana, Trichoderma ABSTRACT Oyster mushroom farming has been rapidly growing through almost the entire world 149 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores recording around 600% increase in production during the previous decade. Nevertheless, since oyster mushrooms are grown in cheaper & improvised infrastructure, they often fall prey to invasion by pathogens and pests and hence suffer avoidable and significant loss in production. In fact, studies have indicated that among the yield constraints, incidence of pests and diseases could be the most important production constraint in oyster mushroom farming. Oyster mushroom crops suffer with a variety of fungal, bacterial and viral diseases, besides a good number of microbial competitors. Among them, 6 fungal, 3 bacterial and few viral diseases of Pleurotus spp. are described in this chapter and 20+ competitor molds and weed mushrooms have been listed to make the readers aware of all the undesirable invaders of mushroom beds, and how to manage them and save their crops. Due to various constraints and limitations, more emphasis has been given to maintenance of Farm-hygiene and cleanliness, etc. to emphasize and ensure the prevention of the pests and pathogens, rather than on their chemical control. Of course, brief treatment of some recent approaches to tackle the pathogens of the oyster mushrooms has also been given so that the readers are fully aware of the future possibilities of their control. For the benefit of the mushroom growers, some Dos and Don’ts have been given in a Tabular form, which itself indicates their importance, vis-à-vis a healthy crop of oyster mushroom. To encourage further readings concerned references have also been appended to the chapter. Keywords: mushroom cultivation, green mold, bacterial blotch, Trichoderma INTRODUCCIÓN En los capítulos anteriores hemos leído que los hongos ostra (setas) se cultivan en interiores con una variedad de sustratos orgánicos ricos en carbohidratos. Entre ellos se incluyen residuos de cultivo y desechos forestales e industriales, como aserrín, viruta, pulpa, troncos, etc., que contienen celulosa, hemicelulosa, lignina y sus derivados. De hecho, las especies de Pleurotus están dotadas de una batería activa de enzimas capaces de digerir todos estos carbohidratos complejos. Por lo tanto, se cultivan directamente sobre tales sustratos sin descomponerlos parcial o totalmente, como se hace en el caso de otros hongos, como las especies de Agaricus, Volvariella, etc. El uso de sustratos sin descomponer, sin embargo, crea mayores riesgos para el cultivo de setas debido a los ataques de una variedad de competidores, microbios e insectos patógenos, etc., que también gustan de prosperar en sustancias orgánicas similares bajo ambientes húmedos y humedad alta en los cuartos de cultivo. Los hongos ostra son, en su mayoría, hongos subtropicales y tropicales en sus requerimientos climáticos, lo que también los hace propensos a ataques de mohos, hongos parásitos, bacterias, plagas de insectos, etc., los cuales florecen bajo un régimen de temperatura similar. Por supuesto, para prevenir y minimizar el ataque de tales invasores indeseables, los sustratos utilizados para el cultivo de setas son inicialmente pasteurizados con diferentes 150 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. tratamientos químicos, físicos u otros. Sin embargo, todavía existen probabilidades de aparición de enfermedades o contaminación en el sustrato ya colonizado, por parte de los invasores posteriores. Los productores de setas necesitan adquirir un conocimiento adecuado de microbios patógenos, competidores e inocuos, persistentes y cosmopolitas, de insectos-plaga, etc., que infectan o infestan los sustratos o las setas. Con este conocimiento, podrían identificarlos lo antes posible y detener, controlar o desterrar mediante la adopción de tratamientos físicos, biológicos o químicos eficaces, con el fin de evitar o minimizar el daño cuantitativo o cualitativo que pudieran causar a los cultivos. También es necesario conocer sus dinámicas de crecimiento y desarrollo, así como su modo de sobrevivencia y propagación, lo que puede ayudar a los cultivadores a evitar su aparición o propagación, mediante la adopción de medidas sanitarias en el módulo de cultivo y sus alrededores. A continuación se describen las enfermedades comunes, los mohos y los hongos-plaga, etc. de las setas hasta ahora conocidos. Se ofrece etiología, sintomatología, epidemiología y prácticas de gestión, con la finalidad de que los cultivadores puedan adoptar un enfoque efectivo e integral para contenerlos en conjunto, o por lo menos para minimizar los daños y las pérdidas económicas causadas por ellos en el cultivo de hongos. ENFERMEDADES Y COMPETIDORES DE LAS SETAS Aunque las colonias de hongos extraños son muy a menudo visibles en las camas de setas, no todos son necesariamente causantes de enfermedades. La mayoría son mohos que solo compiten por el espacio y los nutrientes con el micelio de las setas sin causar ninguna enfermedad o daño directo a la cosecha de hongos. De vez en cuando, sin embargo, algunos organismos patógenos infectan alguna parte del lecho para parasitar el micelio de la seta y/o los cuerpos fructíferos, produciendo síntomas de enfermedad específicos e identificables, y daños al cultivo. Estos síntomas, en condiciones favorables para el microbio patógeno causal, pronto aparecen en otros lechos también, y la enfermedad se propaga muy rápidamente en las salas de cultivo adyacentes. Estos organismos patógenos atacan directamente al hongo huésped y le causan tanto daño fisiológico como físico, que en muchos casos puede llevar a su muerte. Se sabe que las enfermedades de las setas son causadas por otros hongos, bacterias y virus, pero las causadas por otros hongos no solo son más numerosas, sino que representan mayores desafíos para el cultivo, así como para los productores. Esto se debe a que las enfermedades fúngicas son causadas por el mismo grupo de organismos al que las setas pertenecen: los hongos. Proteger y cultivar hongos sanos y prevenir o destruir el hongo patógeno que crece en el mismo sustrato parece muy difícil, si no es que imposible, para los productores de setas. Deshacerse completamente de los mohos competidores en las 151 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores camas de setas no es menos difícil. De hecho, existe una gran escasez de fungicidas altamente selectivos, los cuales deben matar solo a los hongos patógenos indeseables, así como a los mohos competidores, pero no obstaculizar el crecimiento y la productividad del cultivo de setas. En muchos países, como los de la Unión Europea, los Estados Unidos y Canadá, está prohibido el uso de fungicidas. Por lo tanto, los productores deben tomar todas las medidas necesarias para prevenir la entrada, la supervivencia, el crecimiento y la propagación de los patógenos, contaminantes e incluso plagas de insectos en los módulos y en las salas de cultivo. En el cultivo de setas, el dicho “prevenir es mejor que controlar” es completamente cierto. Las medidas preventivas incluyen el mantenimiento de la limpieza total en y alrededor de la planta de cultivo; la adopción de saneamiento completo e higiene por parte de todos los trabajadores, visitantes, etc., y la provisión de filtros, cofias y ropa limpia, herramientas, maquinarias, agua potable y aire para uso en la planta de cultivo. Los productores de setas deben estar plenamente conscientes de todos estos aspectos si quieren mantener la granja y el cultivo productivos, sanos y rentables. A continuación se describen las enfermedades y los principales contaminantes de las setas, junto con sus síntomas o morfología, la epidemiología y la prevención necesarios para mantener las granjas de setas limpias, saludables, productivas y lucrativas. ENFERMEDADES FUNGOSAS Enfermedad de la telaraña (Cladobotryum apiculatum, C. verticillatum, C. variospermum) Las tres especies de Cladobotryum fueron reportadas en la India por Upadhyay et al. (1987), Goltapeh et al. (1989) y Sohi y Upadhyay (1986), respectivamente. C. variospermum ha sido renombrada recientemente como C. varium, según Gea y Navarro (2011). Kim y Lee (2012) reportaron otra especie de Cladobotryum, verbigracia C. mycophilum, causante de la telaraña de la seta. Síntomas La enfermedad aparece inicialmente en la superficie del sustrato como tejido algodonoso de micelio blanco y luego se extiende sobre los cuerpos fructíferos. Los esporóforos más jóvenes parecen ser más propensos a ser engullidos por la telaraña micelial formada por el patógeno, que cambia gradualmente de tela mullida a masa micelial densa. A menudo, los conidios de Cladobotryum spp. en masa aparecen rosáceos sobre el sustrato. Los cuerpos fructíferos infectados desarrollan pequeñas manchas irregulares, hundidas y parduzcas, que conducen a síntomas de pudrición suave con olor fétido y causan alrededor de 35% de pérdida de rendimiento. 152 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Epidemiología El hongo causal de la enfermedad es un habitante del suelo que prospera en los desechos de los cultivos también. Por lo tanto, la infección inicial de los lechos de Pleurotus spp. podría ocurrir a través de conidios o micelios del hongo causal que sobreviven en un sustrato de mala calidad y mohoso. Esto podría ser consecuencia de una pasteurización inadecuada o de precauciones sanitarias pobres observadas durante la siembra y la preparación del sustrato. Aunque el patógeno podría colonizar el sustrato durante la incubación, solo se hace visible después de la fase de enfriamiento o maduración. Se reporta que la alta humedad (>85% H.R.) y la temperatura por encima de 25°C predispone los cultivos de Pleurotus spp. a la incidencia de la enfermedad de la telaraña, lo que hace que la infección aparezca tempranamente en los lechos de setas. Los conidios de Cladobotryum spp. son grandes, secos y aerodinámicos, por ello se propagan fácilmente con el movimiento del aire a través de las áreas de cultivo (Adie et al. 2006) o mediante las manos de los trabajadores, herramientas, salpicaduras de agua, etc. Manejo Prevención. Las medidas preventivas como el saneamiento, la limpieza y la higiene de la planta de cultivo (tabla 1), especialmente en las áreas de siembra y crecimiento, deben ser prioritarias para prevenir la incidencia de enfermedades y plagas en el cultivo de hongos. La entrada de trabajadores en las áreas de siembra, de crecimiento y otras áreas limpias debe ser altamente restringida si no cambian su ropa, guantes o herramientas y sumergen sus zapatos en tapetes desinfectantes. El área de siembra y las salas de cultivo tiene que limpiarse minuciosamente con la pulverización de una solución desinfectante (4% de formalina, seguida de 0.1% de diclorovos). Se deben mantener cerradas por lo menos durante 18 horas, o aplicar vapor para elevar la temperatura ambiente a más de 60°C durante al menos ocho horas, siempre que existan tales instalaciones. Además, el sustrato utilizado debe estar fresco y libre de crecimiento mohoso y haber sido adecuadamente pasteurizado. De igual modo, la semilla debe estar libre de contaminantes, completamente colonizada, pero joven y vigorosa. La preparación del sustrato y su siembra deben realizarse con las máximas precauciones en condiciones completamente limpias e higiénicas. Las salas de cultivo y el área de siembra deben estar provistas de microfiltros y redes a prueba de insectos (14-16 mallas/ cm²), hechas de alambre de latón o hilo de nylon para restringir la entrada de plagas y patógenos. Dichas instalaciones están normalmente disponibles en plantas mecanizadas de champiñones, pero también ayudan a proteger los cultivos de setas. El uso de productos químicos y plaguicidas protectores es una alternativa para controlar los insectos que transmiten o propagan la enfermedad. Control. Anteriormente, el control de las enfermedades fúngicas de las setas con fungicidas químicos no era considerado muy factible, ya que tanto el patógeno como 153 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores el huésped pertenecen al mismo grupo de organismos, el reino Fungi. Sin embargo, con la introducción del grupo benzimidazol durante los años sesenta, la mayoría de los patógenos fúngicos de las setas resultaron ser bastante sensibles a algunos de esos fungicidas sistémicos. Dos de ellos, a saber, carbendazim y benomyl fueron utilizados extensivamente a partir de entonces, particularmente en granjas de hongos británicas. Como resultado, hubo cepas resistentes de Cladobotryum mycophillum —reportadas por Mckay et al. (1998)—, que causaron una epidemia de la enfermedad de la telaraña en algunas áreas (Gaze 1996). Otro fungicida, Procloraz, que se descubrió anteriormente como muy efectivo contra esta enfermedad, se volvió menos eficaz contraCladobotryum spp. (Gea et al. 2005), al no poder controlar la aparición de síntomas de manchas en los cuerpos fructíferos infectados (Grogan 2006). Se ha informado que los fungicidas Captan y Metalaxyl son bastante eficaces contra la enfermedad de la telaraña del champiñón en la India (Bhatt y Singh 1992). Sin embargo, se necesita averiguar su eficacia y utilidad para controlar la infección de la telaraña de las setas, ya que se ha encontrado que el Captan inhibe el crecimiento de Pleurotus spp. y por lo tanto no puede ser utilizado en el cultivo de setas. Del mismo modo, la eficacia del biofungicida Timorex 66 EC debe ser probada contra la telaraña de las especies de Pleurotus, en vista del buen efecto de control del aceite del árbol de té (Melaleuca alternifolia, ingrediente activo de ese fungicida), cuando se aplica de manera estándar contra la telaraña del champiñón (Potočnik et al. 2010). Este fungicida también inhibe, con un efecto de fuerte a total, a la especie Trichoderma harzianum, debido a la aplicación del mismo bioagente a los lechos de Pleurotus spp. (Angelini et al. 2008). Enfermedad de la pudrición del fruto (Gliocladium virens/G. deliquescens/G. roseum) Las primeras dos especies de Gliocladium fueron reportadas por Bhardwaj et al. (1987) y Sharma y Jandaik (1987). Quimio (2002) reportó que G. roseum de Filipinas produce síntomas de pudrición del fruto en el hongo ostra en diversas etapas de desarrollo. Síntomas El nombre de la propia enfermedad indica que el hongo causal ataca a los cuerpos fructíferos de las setas de todas las edades. Los síntomas iniciales de la enfermedad aparecen como manchas verdosas en el micelio, así como en los esporóforos, que se extienden radialmente sobre las áreas afectadas. Los esporóforos infectados se tornan de color amarillo pálido a marrón y se vuelven suaves. Más tarde, las áreas infectadas de los cuerpos fructíferos comienzan a podrirse y con la distorsión de sus tejidos, la mayoría de los cuerpos fructíferos muere. Aunque los cuerpos fructíferos maduros sobreviven al ataque del patógeno, también pierden su aspecto normal y quedan cubiertos con manchas marrones rodeadas de un halo amarillento. 154 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Epidemiología Gliocladium virens es un hongo habitante común del suelo que abunda en suelos empapados de agua. G. deliquiscens prefiere el suelo mineral o la madera en descomposición. Son prolíficos productores de esporas y causan infección aérea a través de sus pequeños conidios esféricos unicelulares. Forman colonias irregulares, lisas, aterciopeladas y verdes, y producen una masa de esporas encerradas en bolas viscosas en las puntas de las fialides cargadas en conidióforos ramificados. La enfermedad causada por G. deliquiscens ha sido reportada en varias especies de setas, como Pleurotus sajor-caju (Jandaik y Gularia 1988), P. ostreatus y P. eryngii (Quimio et al. 1990). También se han reportado otras dos especies de Gliocladium, a saber, G. virens en Pleurotus cystidiosus, P. sapidus, P.eryngii y P. pulmonarius (Quimio et al. 1990); y G. roseum en Pleurotus spp. (Quimio 2002). Es evidente que las especies de Gliocladium que causan esta enfermedad tienen un rango de huéspedes amplio; bajo condiciones favorables pueden infectar diferentes especies de setas. De hecho, se ha observado que el uso de sustrato mohoso con pasteurización deficiente, humedad residual excesiva y falta de limpieza adecuada e higiene de la granja en la zona de siembra, predisponen el cultivo de setas a la infección primaria de este patógeno. Además, la infestación de insectos, las corrientes de aire y las salpicaduras de agua en las salas de cultivo conducen a la propagación secundaria de su infección de un lecho al otro. Manejo Prevención. Las medidas preventivas primarias contra esta enfermedad no son muy diferentes de las mencionadas para la enfermedad de la telaraña. Se puede evitar, en gran medida, si se controlan los factores predisponentes mencionados anteriormente, así como si se observan las precauciones enumeradas en la tabla 1. Control. Antes de adoptar cualquier medida de control mencionada a continuación, hay que cosechar todos los hongos del sustrato infectado y desechar los que no son aptos para el consumo, los que además deben ser enterrados bajo el suelo, lejos de la granja de hongos. Después, hay que rociar a fondo el sustrato con una suspensión acuosa de 50 ppm de carbendazim o benomyl (Bhardwaj et al. 1987, Sharma y Jandaik 1983). Por otra parte, para evitar cualquier incidencia adicional de la enfermedad durante las cosechas posteriores, se deben reforzar las medidas preventivas necesarias en las salas de cultivo. Enfermedad de la mole seca del hongo ostra (Verticillium fungicola) Recientemente nombrado Lecanicillium fungicola (Zare y Gams 2008), se ha registrado también en países como Sudáfrica (Eicker 1995) y Filipinas (Quimio 2002). Síntomas El primer síntoma de la enfermedad aparece en la superficie del sustrato como crecimiento 155 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores micelial blanco que gradualmente se vuelve amarillo grisáceo y se distingue del micelio de la seta. Los síntomas de la enfermedad que aparecen en los cuerpos fructíferos de los hongos dependen de la edad de los esporóforos y del tiempo de infección. Los esporóforos que se infectan en una etapa muy temprana pierden su forma normal, se vuelven torcidos y curvos, y dejan de crecer. Sin embargo, los infectados hacia la madurez, aunque mantienen su forma normal, exhiben en sus sombreros, ligeramente deprimidos, manchas de amarillas a parduzcas y pústulas blancas o grumos. Ocasionalmente se ven crecimientos blancos esponjosos en algunas de las manchas sobre el sombrero, causados por la esporulación del patógeno. Epidemiología Verticillium fungicola, un patógeno común del champiñón Agaricus bisporus, fue reportado por primera vez al causar una enfermedad similar en las setas Pleurotus spp., por Marlowe y Romaine (1982). Sin embargo, el hongo V. fungicola, que causa grandes pérdidas en las granjas de champiñones en la India (Seth et al. 1973, Sharma 1992), no ha sido reportado hasta el momento en las especies de Pleurotus, aunque los hongos ostra se cultivan casi en todas las llanuras indias bajo condiciones climáticas tropicales y subtropicales. Verticillium fungicola es un hongo del suelo conocido porque puede sobrevivir durante un año en suelos húmedos. La temperatura óptima para el desarrollo de la enfermedad se registra alrededor de 20°C, aunque crece mejor a 24°C in vitro. Sohi (1988) reportó una temperatura ambiente por encima de 16°C y una humedad alta como los factores predisponentes para el desarrollo y la diseminación de la enfermedad. Posiblemente es por eso que el cultivo de setas en las planicies indias escapa a la infección por V. fungicola, debido al mayor régimen de temperatura que se tiene allí. El hongo V. fungicola es un productor prolífico de conidios hialinos, unicelulares, oblongos a cilíndricos, llevados en grupos en gotas de mucílago sobre conidióforos altos ramificados de manera verticilada. Esas numerosas esporas son las fuentes primarias y secundarias de infección, la cual se transmite a través de diversos portadores como el aire, el agua, el polvo, los mosquitos de las setas, los ácaros, el sustrato contaminado, las manos, las herramientas, etc., y conduce a la incidencia y propagación de la enfermedad bajo condiciones favorables. El alto contenido de humedad del sustrato, la ventilación inadecuada y la temperatura ambiente alrededor de 20°C son los factores predisponentes para el desarrollo y la propagación de esta enfermedad, aunque el pH bajo y las condiciones anaeróbicas son desfavorables para V. fungicola. Manejo Prevención. La enfermedad de la mole seca de las setas no ha recibido mucha atención debido a su distribución restringida hasta ahora. Sin embargo, la higiene de la planta de cultivo, el uso de sustrato de buena calidad pasteurizado con agua caliente o vapor, las medidas de control de plagas y el cultivo limpio pueden ser bastante eficaces 156 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. para prevenir la enfermedad. Del mismo modo, el mantenimiento de un régimen de temperatura adecuado y la humedad adecuada en las salas de cultivo limitará su desarrollo y propagación. Control. Las medidas curativas intentadas contra V. fungicola, el hongo causal de la enfermedad de la mole seca de A. bisporus y Pleurotus spp., se han basado en tratamientos fungicidas y germicidas. Por lo tanto, después de la introducción de los fungicidas de benzimidazol en los años 60 (Delp 1987), el buen control de la enfermedad de la mole seca también provocó su uso excesivo. Esto condujo al desarrollo de resistencia en V. fungicola contra ese grupo de fungicidas (Fletcher y Yarham 1976), y específicamente al benomyl y el tiabendazol (Grogan y Gaze 2000). Estudios anteriores in vitro de Gea et al. (1996) indicaron también el desarrollo de resistencia en V. fungicola contra el benomyl, el carbendazim y el clorotalonil, pero solo una susceptibilidad moderada al procloraz + carbendazim y mayor susceptibilidad al Procloraz-Mn. El bajo grado de tolerancia fungicida en V. fungicola al procloraz también fue reportado por Grogan y Gaze (2000) y Gea et al. (2005). Tales cambios en V. fungicola condujeron a la aparición de dos cepas muy virulentas de ese hongo, a saber, V. fungicola var. fungicola y V. fungicola var. aleophilum, de México (Largeteau et al. 2004) y de los EE.UU. (Largeteau y Savoie 2008). Las cepas causaron daños a gran escala en los cultivos de champiñón en esos países. En lugar de esos fungicidas sistémicos, por lo tanto, algunos otros tratamientos pueden ser más seguros para controlar el patógeno de la mole seca (en champiñón), como la aplicación de 2% de formalina comercial para contener la infección inicial (Sharma 1995), seguido de 0.2% de Dithane Z-78 o Spartak 50WP (Prochloraz-Mn), nueve días después del tapado (Zaayan y Adrichem 1982, Eicker 1987). También se ha encontrado que el fungicida Trifloxy- strobin ejerce un efecto de control satisfactorio sobre la infección por V. fungicola de A. bisporus y ha sido recomendado como medida segura contra la enfermedad. Además, recientemente se han hecho buenos esfuerzos con el hongo micopatógeno Pythium oligandrum para controlar especies patógenas de Verticillium. Ciertos hallazgos útiles podrían resultar pronto para contener las enfermedades de burbujas secas tanto de cultivos de setas como de champiñones. Enfermedad del moho verde (Trichoderma pleurotum, T. pleuroticola, T. viride, T. harzianum y T. koningii) Las dos primeras especies son más comunes en Hungría y en Corea del Sur (Park et al. 2006). Síntomas Aparición de colonias fúngicas que forman parches irregulares y verdes lisos en la 157 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores superficie del sustrato. Esto se debe a la formación y producción aérea de conidióforos que llevan pequeños grupos de esporas diminutas soportadas en sus tallos cortos. Sin embargo, el micelio vegetativo del patógeno es difícil de distinguir del micelio del hongo ostra porque ambos son de color blanco. Por lo tanto, la infección del moho verde en el sustrato de la seta no se detecta hasta aproximadamente dos semanas después, es decir, hasta que las zonas esporulantes verdes del patógeno aparecen en sus colonias. La infección por Trichoderma spp. inhibe el crecimiento micelial de la seta en su vecindad y así el patógeno ocupa gradualmente cada vez más áreas del sustrato haciéndolo verde. Sin embargo, se ha encontrado que algunas especies de Trichoderma también logran su Teleomorfo (Hypocrea sp.) formando el estroma blanco o marrón que contiene sus ascosporas sexuales. Se ha descubierto que la infección por Hypocrea spp. causa problemas severos en el hongo ostra en Corea, ya que tales sustratos infectados forman solo estromas en lugar de esporóforos de setas (Cha 2004). Epidemiología El moho verde patógeno ha sido considerado desde hace mucho tiempo como un hongo contaminante que compite con el cultivo de setas por espacio y nutrientes, y no como patógeno que inflige daño significativo al cultivo. Sin embargo, su capacidad perjudicial fue comprendida por primera vez en 1985, cuando causó una epidemia en Irlanda, donde una cepa altamente virulenta, T. harzianum Th2, dañó gravemente las granjas de champiñón. Luego se extendió a Inglaterra y a Escocia, en 1987 (Seaby 1987, 1989); a los Países Bajos, en 1994 (Geels 1997) y a los Estados Unidos, en 1995 a través de la cepa T. harzianum Th4 (Muthumeenakshi et al. 1998). Más tarde, se describieron respectivamente como las subespecies T. aggresivum f. europaeum y T. aggresivum f. aggresivum (Samuels et al. 2002). Las pérdidas en las islas británicas oscilaron entre los tres y los cuatro millones de libras esterlinas entre 1985 y 1986. Después, a finales de los noventa, alrededor de 30 millones de dólares en Norteamérica. En cuanto a la contaminación del hongo ostra con el moho verde, este es uno de los primeros invasores de sus cultivos. De hecho, es un contaminante conocido tanto de los cultivos de setas como de la semilla. Se llega a observar en los cuartos de incubación, en los cuerpos fructíferos, e incluso en los esporóforos incompletamente secos durante el almacenamiento. Se ha estimado que Trichoderma spp., junto con el virus-X de las setas, causa aproximadamente 25% de la pérdida del valor total de la producción de hongos comestibles de los tres principales hongos cultivados (Sokovic y van Griensven 2006). Actualmente se considera que la infección primaria del moho verde en los lechos de hongos ostra es causada ya sea por las pocas esporas de Trichoderma spp. que sobreviven a la pasteurización de los sustratos, o por algunas esporas que pasan sigilosamente a través el aire durante la siembra. Esto deriva de la observación de que es más frecuente la contaminación del moho verde en cultivos del hongo ostra solo durante las primeras 158 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. etapas del cultivo, cuando el micelio de Pleurotus spp. no ha colonizado completamente el sustrato. Reportes de Kredics et al. (2009) confirman esta conjetura, ya que encontraron que los inóculos de T. pleuroticola, patógeno en P. ostreatus, estaban presentes en el sustrato, así como en los esporóforos de Pleurotus spp. que crecían en el medio silvestre; mientras que los inóculos de T. aggressivum, patógeno de A. bisporus, no fueron encontrados en el ambiente natural del hongo Agaricus spp. Un signo temprano de la invasión de moho verde en bolsas de hongos ostra es la hiperactividad que conduce a un aumento de su temperatura, en comparación con bolsas no infectadas. En lo que se refiere a los factores predisponentes que favorecen la propagación de la enfermedad del moho verde en el hongo ostra, se ha informado que el pH ácido y la presencia de residuos de azúcares solubles en el sustrato favorecen la invasión y el desarrollo de la enfermedad. Las moscas de sciaridos y los ácaros de la pimienta roja, al transportar las esporas de Trichoderma spp. sobre sus cuerpos, ayudan a la dispersión de bolsa en bolsa y de sala en sala. Manejo Prevención. Las especies de Trichoderma son productoras prolíficas de esporas diminutas, que son fácilmente transportadas por moscas, ácaros, trabajadores, herramientas de trabajo, etc., lo que facilita la infección del sustrato antes, durante o después de la siembra. La adopción de una higiene estricta, procesos eficaces de desinfección de los sustratos y herramientas, asepsia en los trabajadores, etc. son medidas necesarias para prevenir la incidencia de la enfermedad. Del mismo modo, la falta de prevención en el ingreso de aire contaminado en la zona de siembra, en los cuartos de cultivo y en las inmediaciones de la planta conduce a la llegada fácil de la infección. Por lo tanto, el uso de algunos desinfectantes en los tapetes de la entrada, los microfiltros en el sistema de aireación y la pasteurización de los residuos de cultivos anteriores son también absolutamente esenciales para mantener la planta libre de incidencia del moho verde. Una forma de prevenir la infección por el moho verde es limitar la cantidad de carbohidratos libres en el sustrato y restringir la menor tasa de suplementos con carbohidratos y proteínas. Control. La enfermedad del moho verde no requirió de un control fungicida ni en cultivos de champiñones ni de setas, hasta que demostró su destreza perjudicial en cultivos de champiñones en Gran Bretaña entre los años 1985 y 1986, y en Norteamérica a finales de los noventa. Esto se debió a la aparición de las cepas virulentas del moho verde T. harzianum, las cuales se originaron debido al uso desenfrenado y prolongado del grupo MBC (metilbenzimidazol) de fungicidas, descubierto como muy eficaz contra varios patógenos de hongos desde 1960 (Delp 1987). Incluso hoy en día esta enfermedad es una gran amenaza para los cultivos de hongos en casi todo el mundo, pues afecta tanto a los champiñones como a los hongos ostra (Romaine et al. 2005, 2008). Los esfuerzos para manejarla eficazmente siguen en marcha. 159 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Hatvani et al. (2008), mientras estudiaban patógenos aislados de Trichoderma spp. en Pleurotus spp. encontraron que el fungicida procloraz era más eficaz en el control del crecimiento micelial, mientras que los fungicidas procloraz, benomyl y propineb inhibían la germinación de esporas de cepas de Trichoderma sensibles al benomyl. También encontraron que el Tiabendazol era muy eficaz contra Trichoderma spp. Por esta razón, y también porque sus residuos en hongos tratados permanecen por debajo de sus límites permisibles y no ejercen ningún efecto negativo en el crecimiento y la producción de Pleurotus spp., los dos fungicidas están permitidos en la India en el cultivo de hongos comestibles. Debido a que cada país posee su propia legislación y autonomía respecto del uso de sustancias químicas en los cultivos, los lectores deberán consultar las regulaciones de sus países para considerar estos comentarios como una recomendación. En vista del número limitado de fungicidas disponibles hoy en nuestro arsenal, y de las posibilidades de aparición de cepas resistentes a fungicidas en el futuro, se buscan medidas de biocontrol mediante el uso de biofungicidas, aceites esenciales u otros productos botánicos potentes, etc. Savoie et al. (2001) reportaron algunas cepas de Bacillus spp. activas contra T. aggresivum, y se aprobó un biofungicida “serenade” (agente activo: Bacillus subtilis y sus lipopéptidos) para uso en las granjas francesas de cultivo de hongos (Vedie y Rousseau 2008). Entre el extracto de la planta y los aceites esenciales probados, dos componentes principales, el carvacrol y el timol, derivados de aceites de orégano (Origanum vulgare) y tomillo (Thymus vulgaris) exhibieron una fuerte actividad inhibitoria contra T. agresivum f. europaeum, T. harzianum y T. atroviride. Angelini et al. (2008) también reportaron una inhibición total de T. harzianum mediante la adición de aceite esencial del árbol de té (Melaleuca alternifolia) al sustrato para el cultivo de Pleurotus spp. Por supuesto, se encontró que el fungicida basado en B. subtilis era más eficaz en la prevención de la enfermedad del moho verde que el árbol de té (Kosanovic et al. 2013). Más recientemente, Paswan y Verma (2014) reportaron la bioeficacia de una formulación de aceite de neem, a saber, mahaneem, basada en un aceite extraído de las semillas de árbol de neem Azadirachta indica con 1500 ppm de su principio activo, azadirachtin. Esta formulación es bastante activa en la prevención de la infección por T. viride de semilla de setas a base de grano, así como de cultivos a base de paja de arroz de tres especies de hongos, Pleurotus florida, Hypsizygus ulmarius y Volvariella volvacea. De manera similar, Mahato y Verma (2008) cultivaron P. flabellatus sin mohos verdes tratando el sustrato de paja de arroz con otra formulación de aceite de neem, en este caso, “Venguard”, que contiene el mismo principio activo azadirachtin (1500ppm). Entre otros agentes biológicos que se han encontrado eficaces contra esta enfermedad se encuentran: Environ (Abosrwil y Clancy 2002), un desinfectante comercial; y la formulación comercial denominada Wellguard, bioproducto que contiene una mezcla de aminoácidos obtenidos de hidrolizados de proteínas de soya y leche (caseína), y que ha mostrado buenas promesas 160 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. en el control de esta enfermedad sin causar ninguna influencia adversa sobre los cultivos de setas (Verma et al. 2016). Jansen y Field (2000) sugirieron otro enfoque para controlar la infección por Trichoderma spp. en cultivos de hongos ostra en paja de trigo como sustrato, mediante la generación de H2O2 con glucosa oxidasa a un nivel tolerante para la seta. Se encontró que dosis de 50- 100 unidades de glucosa oxidasa por gramo de peso seco de paja de trigo eran suficientes para inhibir la germinación de esporas de Trichoderma spp. sin ningún efecto grave sobre el crecimiento de las setas. Enfermedad de la pudrición del cuerpo fructífero (Arthrobotrys pleuroti) Se trata de una enfermedad de la seta reportada en la India en 1987 (Ganeshan 1987), aunque el patógeno no está todavía en la lista del Myco-Bank. Síntomas El síntoma inicial de la enfermedad aparece en el sustrato como crecimiento micelial esponjoso, que cubre gradualmente también los cuerpos fructíferos. Los esporóforos infectados pronto se empapan de agua y se vuelven amarillentos. Finalmente, los cuerpos frágiles enfermos se pudren y se vuelven impropios para el consumo, lo que provoca graves pérdidas para los cultivadores. Epidemiología Al ser una enfermedad de limitada distribución registrada hasta el momento, se dispone de muy poca información sobre su epidemiología y control. El género Arthrobotrys exhibe diversos hábitos y hábitats. Sus especies han sido registradas en suelos forestales, madera en descomposición, corteza de árbol, nematodos, desechos celulósicos, etc., además como patógeno del hongo ostra. La fuente principal de infección en los lechos de las setas podría provenir de un sustrato contaminado, polvo, manos sucias, herramientas y ropa de los trabajadores, etc. Manejo Prevención. Se puede prevenir la enfermedad con higiene estricta en la planta de cultivo, limpieza, infraestructura apropiada, el uso de un sustrato de buena calidad y una semilla sana. La paja utilizada como sustrato debe estar seca, libre de moho, polvo, etc., y debe pasteurizarse adecuadamente con agua caliente o vapor, o tratarse con químicos adecuados. Las áreas de siembra y crecimiento deben mantenerse limpias y estar provistas de microfiltros, tapetes desinfectantes, etc., para evitar lacontaminación. Control. En cuanto a medidas curativas, el único tratamiento hasta ahora conocido es la aplicación por pulverización de 25 ppm de carbendazim (Ganeshan 1987). Sin embargo, 161 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores antes de aplicar el fungicida, se deben cosechar todos los esporóforos y solo los lechos infectados deben rociarse completamente con 25 ppm de suspensión del fungicida recomendado, para un control efectivo de la enfermedad. Enfermedad de la pudrición del cuerpo fructífero (Sibirina fungicola syn. Cladobotryum fungicola) Enfermedad reportada en India por Sharma y Jandaik en 1983. Síntomas El patógeno se presenta inicialmente en el sustrato como un pequeño crecimiento blanco algodonoso y luego como manchas irregulares verdosas a marrones, o crecimiento esponjoso en los esporóforos. De hecho, este hongo ataca los cuerpos fructíferos del hongo ostra justo en la etapa primordial de la fructificación y la enfermedad se hace visible como manchas marrones y blandas en los primordios infectados. Más tarde, a medida que se desarrollan los esporóforos, aparece un crecimiento pulverulento blanco en el estípite y en las láminas de los cuerpos fructíferos enfermos, que finalmente se vuelven frágiles y no aptos para el consumo. Los esporóforos maduros, particularmente aquellos cosechados tarde, sufren más daño. Dichos cuerpos fructíferos infectados exhiben áreas hundidas, donde la putrefacción comienza antes de podrirse completamente en tres o cuatro días y comienza a oler mal. Cuando el tiempo es más seco, las setas infectadas se agrietan y pierden su forma. Epidemiología El hongo causal ya es conocido como un patógeno de hongos silvestres que infecta los cuerpos fructíferos de Polyporus melanopus, Lentinus sp. y Lenzites sp. Se ha reportado que otra especie de Sibirina, a saber, S. orthospora, crece en madera en descomposición. Al ser una enfermedad recientemente reportada, se han realizado estudios muy limitados sobre su epidemiología, pero se sabe que la aparición de esta enfermedad es causada por alta humedad y temperatura. Manejo Prevención. Los estudios —aunque limitados— sobre la epidemiología de esta enfermedad hechos por Sharma y Jandaik (1983) y Jandaik y Sharma (1983) indican que el mantenimiento de la humedad y la temperatura adecuadas en las salas de cultivo es útil para evitar la putrefacción de los cuerpos fructíferos de las setas. Control. En caso de que los síntomas de la pudrición de los basidiomas se vuelvan visibles, en la India se ha optado por asperjar 50 ppm de benomyl y, si es necesario, se repite una vez más. Los cultivadores de otros países deberán estar al tanto de las regulaciones que sobre el uso de fungicidas se tienen en su propio país, ya que por ejemplo este fungicida 162 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. no es aceptado por la regulación de países europeos ni de Estados Unidos y Canadá (N.E). ENFERMEDADES BACTERIANAS Existen tres enfermedades bacterianas de las setas reportadas hasta ahora por países como la India, Japón, Holanda, Bélgica, Italia, Estados Unidos y Australia. Se sabe que son causadas por diferentes especies de Pseudomonas. Generalmente causan manchas o parches descoloridos sobre los cuerpos fructíferos o conducen a la distorsión de los esporóforos y causan grandes pérdidas económicas a los cultivadores. A continuación se describen brevemente estas enfermedades. La enfermedad de la mancha (amarilla) bacteriana (Pseudomonas agarici, Young 1970) Es una enfermedad bien conocida de los champiñones, que ocurre en casi todos los países productores de hongos en el mundo. Sin embargo, la mancha bacteriana del hongo ostra ha sido reportada hasta ahora solo en pocos países (Fermor 1986-1987). Esta enfermedad fue reportada en la India en 1993 por Jandaik et al. Síntomas La enfermedad de la mancha bacteriana golpea normalmente los cultivos de la seta en la etapa muy temprana de la formación del primordio y puede infectar solo algunas áreas o la florada entera. Afecta a los píleos delcuerpo fructífero infectado produciendo manchas de color amarillo, avellana, pardo o naranja de diferentes tamaños. Pronto algunos o la mayoría de los esporóforos infectados se vuelven amarillos y atrofiados en su crecimiento, y bajo una humedad alta en la sala de cultivo (alrededor de 95%), se vuelven viscosos y brillantes (Bessette et al. 1985). Sin embargo, en condiciones de humedad baja (<75%), los cuerpos fructíferos infectados dan una apariencia completamente diferente de píleos quemados. En humedad alta, por supuesto, los esporóforos comienzan a podrirse dentro de un día o dos, y producen un olor fétido. Epidemiología La enfermedad de la mancha amarilla bacteriana de las setas parece estar predispuesta a las condiciones cálidas y húmedas. Sharma y Jandaik (1983,1987) estudiaron la influencia de diversas condiciones de crecimiento sobre la incidencia de esta enfermedad y descubrieron que es favorecida por una combinación de temperaturas cálidas de 24ºC - 28ºC y humedad relativa de alrededor de 90%, con un bajo flujo de aire sobre los cuerpos fructíferos. Desde su infección primaria, se extiende de bloque en bloque a través de salpicaduras de agua, manos contaminadas y herramientas de trabajadores, mosquitos, etc. La infección se propaga rápidamente a los esporóforos sanos si presentan películas de agua libre en su superficie, con una rápida aparición de los síntomas de la enfermedad 163 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores en ellos, que culmina en su putrefacción y la pérdida de la cosecha. Manejo Prevención. Además de la higiene general y la limpieza de la granja, las prácticas de gestión relacionadas con el mantenimiento de la temperatura óptima, la humedad, la aireación y la pulverización de agua etc. deben mantenerse estrictamente en equilibrio. De lo contrario, deberán evitarse las condiciones cálidas y húmedas en las salas de cultivo, junto con la sobrepulverización de agua que deja películas de agua libres en los esporóforos. Se debe recurrir a la cantidad requerida de ventilación, en particular en las salas de cultivo en fructificación. Control. En la India, si se produce un brote de la enfermedad en las granjas vecinas, se hace una pulverización rutinaria de los lechos con 150 ppm de cloro (150 ml de hipoclorito al 10% con 100 litros de agua) en cada riego. Si la enfermedad aparece en la granja, se recomienda el uso de antibióticos, a saber: 400 ppm de oxy-tetraciclina o 400 ppm de diluciones de streptociclina como aplicación por pulverización sobre los bloques afectados. Sin embargo, es de hacer notar que en muchos países, y para la producción orgánica de hongos comestibles, no está permitido el uso ni de cloro ni de antibióticos en el cultivo. Enfermedad de la mancha marrón (Pseudomonas stutzeri) Fue reportada en la India por Mallesha y Shetty (1988). La bacteria inicialmente infecta el sustrato de paja de arroz usado para sembrar el hongo y luego invade el cultivo del hongo ostra. Sin embargo, comienza a competir con la seta desde el crecimiento y el desarrollo inicial del micelio en el sustrato y, por lo tanto, afecta negativamente a la fase de incubación. La presencia de la bacteria en el sustrato de Pleurotus spp. está indicada por la aparición de manchas marrones en la paja y un poco de micelio irregular en el lecho de paja. De hecho, P. stutzeri es un habitante del suelo bien conocido que crece como bacteria saprofítica. Sin embargo, en el Estado de Karnataka de la India se encontró que la invasión al cultivo de Pleurotus sajor-caju en paja de arroz causaba una reducción del rendimiento de 27% - 61%, y desde entonces se le ha dado el estatus de enfermedad potente del hongo ostra (Mallesha y Shetty 1988). Aunque no se ha hecho mucho en la prevención y el control de esta enfermedad, se recomienda que donde quiera que se detecte, se sumerja la paja de arroz que se va a utilizar para cultivar setas en una solución acuosa de streptociclina de 100 ppm o 25 ppm de formalina como medidas preventivas. Enfermedad de la mancha marrón (Pseudomonas tolaasi) La enfermedad fue registrada por primera vez en el champiñón por Tolaas (1915). Más tarde la bacteria fue identificada comoP. tolaassi por Paine (1919). Guleria (1976) reportó 164 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. por primera vez la enfermedad en el champiñón en la India. Aunque la enfermedad de la mancha marrón del champiñón ocurre en todo el mundo (Milijašević-Marčić et al. 2012), causando pérdidas de 5% - 10%, en el caso de la seta se ha reportado (Olivier et al. 1997) solo en países como Australia, Japón y los Países Bajos. Hasta ahora no se ha reportado sobre el hongo ostra en el subcontinente indio. Síntomas Los síntomas iniciales de la bacteria invasora se hacen visibles en los bloques de Pleurotus spp. en forma de manchas irregulares de color marrón claro a naranja, en las que solo se forman esporóforos cortos y atrofiados en su debido momento. Las setas afectadas se vuelven más viscosas y pegajosas, particularmente en condiciones de mayor humedad en el cuarto de cultivo. Por otra parte, si la habitación se mantiene a un régimen de humedad baja, las setas afectadas exhiben superficie seca y quemada sobre las áreas enfermas. Epidemiología La humedad alta y el agua libre en la superficie del sustrato, así como en los esporóforos, favorecen que la bacteria prolifere rápidamente y ayude en la rápida propagación de la enfermedad. Si se controla la aspersión de agua y la aireación está bien equilibrada, para evitar el agua libre en los hongos o el sustrato, la incidencia de la enfermedad puede evitarse o controlarse en gran medida y se puede obtener un crecimiento y rendimiento adecuados de setas. Manejo Prevención. Mantener las condiciones adecuadas de humedad, temperatura y aireación dentro de los límites favorables requeridos para el cultivo del hongo ostra, junto con las rigurosas medidas de higiene y limpieza en la planta de cultivo, ayudan a prevenir la incidencia de la enfermedad conduciendo a un rendimiento óptimo y a una sana cosecha de setas. Control. Cuando la enfermedad aparece, se recomiendan aspersiones de 0.05% - 0.1% de agua clorada a intervalos de tres a cinco días tan pronto como se note la infección bacteriana. Sin embargo, en caso de mayor severidad, se puede pulverizar streptociclina u oxy-tetraciclina a 0.3 g/l de agua para controlar la enfermedad. ENFERMEDADES VIRALES Las infecciones virales ocurren extensamente en hongos y ya se han reportado en varios comestibles también, incluido el hongo ostra. La mayoría de los micovirus hasta ahora caracterizados tienen sus genomas compuestos de uno a tres segmentos de ARN bicatenario (dsARN), que se encapsulan por separado en forma de partículas iso-diametrales. Se ha reportado un nuevo tipo de micovirus con ARN monocatenario (ssARN) en P. ostreatus 165 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores (Hyun et al. 2003, Yu et al. 2003). El virus dsARN posee dos cadenas de ARN, un segmento grande con 8100 pares de bases (pb) y cuatro segmentos más pequeños con 2170, 2120, 1980 y 1984 pares de bases. Un virus dsARN fue reportado en P. ostreatus por Kim et al. (2008). De hecho, tanto los dsARN como los ssARN han sido reportados en el hongo ostra. Ro y Lee (2008) aislaron tres virus dsRNA y un virus ssRNA de cuerpos fructíferos enfermos de P. ostreatus con síntomas de la enfermedad viral die-back y de esporóforos malformados. Generalmente, la infección viral da como resultado un fenotipo alterado del hongo huésped. Por ejemplo, la enfermedad de La France de A. bisporus, causada por un virus, produce micelio vegetativo apretado de crecimiento lento y cuerpos fructíferos de forma anormal en el cultivo infectado. En Pleurotus florida, la infección viral causa el crecimiento lento del micelio de la seta y conduce a una invasión abundante del sustrato por una multitud de contaminantes microbianos. La infección viral también conduce a la formación de un número anormalmente alto de esporóforos en un grupo denso o solo un número reducido de cuerpos fructíferos escasamente distribuidos. Además, los esporocarpos del cultivo infectado por virus presentan sombreros más pequeños con estípites más largos, que a menudo se doblan lateralmente o incluso ramifican a veces. Además, los cultivos infectados con virus tardan más tiempo en producir la primera cosecha, y su rendimiento se reduce significativamente tanto en calidad como en cantidad. Poppe et al. (1987) y Ro et al. (2006) reportaron considerables cambios morfológicos en la estructura de los esporocarpos de P. ostreatus, mientras que Go et al. (1992) y Rinker et al. (1993) registraron una reducción significativa en el rendimiento total de P. ostreatus. De hecho, se han detectado infecciones virales en varias especies de Pleurotus, incluyendo P. ostreatus, P. sapidus, P. florida, P. columbinus y P. pulmonarius Normalmente, los virus se propagan a cultivos sanos a través de vectores de insectos como mosquitos y ácaros que transportan las partículas de virus de cultivos infectados. Además, las hifas infectadas, las esporas y los tubos germinales de las esporas germinantes también transportan partículas virales y pueden infectar cultivos sanos, si entran en contacto. Una vez que aparece el brote de virus dentro del cultivo, es muy difícil de controlar. La detección y remoción del micelio infectado representa la mejor estrategia de control. El mantenimiento de la higiene y la sanidad de la planta resulta ser la mejor medida de prevención. Por lo tanto, se debe hacer la eliminación completa y la destrucción de los rastrojos de la cosecha anterior en las salas de cultivo para evitar la infección viral en el nuevo cultivo. Además, la gestión de vectores de insectos también es necesaria para aumentar los cultivos de hongos libres de virosis. Otro posible enfoque para restringir la propagación de la infección viral es el uso de cepas de hongos sin esporas, pero todavía está en la infancia y requiere más investigación para su campo de adopción. 166 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. HONGOS COMPETIDORES Y HONGOS PLAGA Competidores Como los hongos ostra se cultivan en una amplia variedad de sustratos compuestos por desechos orgánicos que incluyen residuos agrícolas y forestales ricos en carbohidratos, es muy probable que sean invadidos por un espectro de hongos y de mohos. Esto también se debe a que se cultivan principalmente en residuos no descompuestos de plantas, ricos en azúcares simples y solubles, y a veces también sin una pasteurización adecuada y efectiva. Por tanto, estos sustratos son muy adecuados para los mohos competidores y otros hongos, entre ellos los hongos plaga. Entre los mohos comunes se encuentran especies de Mucor, Phialospora, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Momniella, Oedocephalum y Trichoderma, además de hongos como Sclerotium rolfsii, Trichothecium roseum, Stachybotrys chartarum, Chaetomium globosum, Ceratiomyxa fruiticulosa, Lilliputia rufula, Badhamia affinis, Peziza vesiculosa, Stemonitis axifera, etc. Se ha observado que la infección por mohos es más común cuando se utiliza como sustrato paja vieja y expuesta a la lluvia; o se añaden suplementos nitrogenados al sustrato; o el sustrato es solo pasteurizado y se siembra sin su acondicionamiento. También cuando la temperatura en las salas de cultivo se eleva por encima de 35°C. A menudo se ha estimado que la infestación temprana por parte de estos competidores puede causar agotamiento de nutrientes, lo que conduce a una caída de hasta 70% en la productividad del cultivo afectado. Además, algunos de estos mohos invasores son capaces de producir productos químicos tóxicos que inhiben el crecimiento de la seta y afectan el rendimiento del cultivo. Aunque se han realizado estudios limitados en cuanto a su prevención y control, la mayoría de estos invasores no deseados puede prevenirse si se evitan condiciones favorables a ellos o se usan fungicidas comunes, como soluciones de 100 ppm de blitox-50 o thiram, o por remojo previo de la paja en 500 ppm de formalina + 75 ppm de solución de carbendazim durante 18 horas (Vijay y Sohi 1987). Sin embargo, algunos estudios recientes sobre extractos o aceites vegetales (Biswas 2014, Verma et al. 2016) han mostrado una buena posibilidad de controlar la mayoría de estos competidores; el más prometedor de los probados es el aceite de semilla de neem. Hongos plaga De manera similar a las hierbas no deseadas y otras hierbas que invaden los campos de trigo, arroz, etc., muchas veces ciertas especies extrañas de hongos carnosos también invaden los lechos de setas como contaminantes. Esas especies de hongos carnosos se pueden distinguir y ubicar con facilidad como unos cuantos tipos entre la multitud de cuerpos fructíferos del hongo ostra, cuando aparecen durante la fase de fructificación del 167 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores cultivo. Sin embargo, muy a menudo estos hongos plaga aparecen temprano, durante la fase de incubación de la seta, y en esas condiciones se detectan solo cuando sus esporóforos están completamente abiertos, exponiendo su forma, tamaño, color, etc. Las especies de hongos plaga más comunes reportadas en los lechos de cultivo de setas incluyen Coprinus comatus, C. fimetarius, C. lagopus, C. atramentarius, C. cinereus y C. radiatus. Las especies de Coprinus se conocen comúnmente como “sombrero de tinta” (ink cap, en inglés) porque sus esporóforos se descomponen finalmente debido a la autodigestión, y se transforman en un residuo de color negro parecido a la tinta. Sus esporóforos son inicialmente de color crema, pero más tarde se convierten en negro-azulado, con estructuras alargadas del sombrero en forma de campana cubierta por pequeñas escamas blanquecinas. Tienen un estípite largo, blanco, hueco, que se estrecha hacia arriba y produce esporas elípticas y negras. La aparición de hongos plaga en los cultivos de setas es más frecuente en sustratos preparados con algunos suplementos nitrogenados, o con exceso de humedad. Obviamente, evitar estas condiciones durante la preparación del sustrato y el mantenimiento de condiciones de cultivo adecuadas para las setas ayuda a tener un cultivo libre de estos inconvenientes. Otro paso deseable para prevenir la propagación de la contaminación a los bloques no afectados desde uno infectado es la eliminación urgente de los hongos plaga antes de que abran y liberen su masa de esporas, la cual es capaz de invadir otras áreas de la planta. Tabla 1. Principales pasos de saneamiento e higiene para la prevención de enfermedades y hongos plaga en los cultivos de setas. Puntos de acción Actividad requerida Beneficios Debe estar en un área limpia Evita patógenos, plagas y Ubicación de la planta y verde con aire fresco y agua contaminación. potable. Mantener las zonas de siembra o crecimiento lejos del área de almacenamiento y preparación del sustrato. Se Evita el polvo y la entrada Área de cultivo necesitan áreas aisladas para de inóculos microbianos, la siembra y el crecimiento huevos de insectos, etc. con malla a prueba de insectos y tapetes para la inmersión y desinfección de pies. Usar sustratos limpios, libres Evita los inóculos y huevos Sustrato de moho, no expuestos a la de insectos, etc. lluvia y ricos en nutrientes. 168 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Usar semilla pura, madura y Crece más rápido y sofoca Semilla vigorosa libre de infecciones. los mohos. Tratar el sustrato con vapor, Pasteurización agua caliente, desinfectante o Evita plagas y patógenos. botánicos. Seguir las buenas prácticas de cultivo y mantener condiciones óptimas de Asegura el buen crecimiento Prácticas de cultivo temperatura, humedad de la seta y previene relativa, luz y aireación, con contaminantes e invasores. entrada restringida a las salas de cultivo. Mantener maquinaria, equipo, Maquinaria, herramientas, vestimenta y Asegura condiciones plenas herramientas y manos de los trabajadores de higiene en las áreas de trabajadores limpios; velar que sumerjan cultivo. los pies en desinfectante. Observar regularmente el cultivo en las fases de siembra, Ayuda a detectar y remover Monitoreo incubación, fructificación pronto una infección e para identificar infecciones e inspeccionar su dispersión. infestaciones. Retire las porciones infectadas, las bolsas o los hongos, y rocíe el fungicida Ayuda a mantener la planta o insecticida necesario para libre contaminantes y protege Control matar los contaminantes o las de su dispersión en el cultivo plagas. Queme o pasteurice siguiente. los afectados en el suelo lejos de la granja. REFERENCIAS Abosriwil SO, Clancy KJ (2002) A protocol for evaluation of the role of disinfectants in limiting pathogens and weed moulds in commercial mushroom production. Pest Management Science. 58:282-289. Adie B, Grogan H, Archer S, Mills P (2006) Temporal and spatial dispersal of Cladobotryum conidia in the controlled environment of a mushroom growing room. Appl. Env. Microbiol. 72:7212-7217. Angelini P, Pagiotti R, Granetti B (2008) Effect of antimicrobial activity of Melaleuca alternifolia oil on antagonistic potential of Pleurotus species against Trichoderma harzianum in dual culture. World J. Microbiol. Biotechnol. 24:197-202. Bessette AE, Kerrigan RW, Jordan DC (1985). Yellow Blotch Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 169 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 50:1535-1537. Bhardwaj SC, Jandaik CL, Beig GM (1987) Gliocladium virens-a new pathogen of Pleurotus species. Mush. J. Tropics. 7:97-100. Bhatt N, Singh RP (1992) Cobweb disease of Agaricus bisporus. Incidence, losses and effective management. Indian Journal of Mycology and Plant Pathology. 22:178-181. Biswas MK (2014) Microbial Contaminants in Oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) cultivation, role of their management and Meteorological Factors. In: Proc.8th Intrnl. Cofr. Mush. Biol. Mush. Products (ICMBMPS). New Delhi. 2:567-575. Cha JS (2004) Green Mold and Hypocrea Disease. In: Mushroom Growers’ Handbook Part II, Oyster Mushroom Cultivation. Mushworld. 8:173-174. Delp CJ (1987) Benzimidazole and releted fungicides. In: H. Lyr (ed) Modern selective fungicides: Properties, applications, mechanisms of action. New York, USA. Longman Scientific and Technical, John Wiley and Sons. 233-244. Eicker A (1987) A report on the use of Prochloraz-manganese complex for controlling major fungal pathogens of cultivated mushrooms (Agaricus bisporus) in South Africa. South Africa J. Bot. 53:345-348. Eicker A (1995) The South African Experience in growing Pleurotus spp. In: Elliott TJ (ed) Science and Cultivation of Edible Fungi. Balkema, Rotterdam. Fermor TR (1986) Bacterial Diseases of edible mushrooms and their control. In: “Proc. International Symposium Scientific and Technical aspects of Cultivation of edible Fungi. Penn. State Univ. University Park, PA, USA. Fletcher JT, Yarham DJ (1976) The Incidence of Benomyl-tolerance in Verticillium fungicola, Mycogone perniciosa and Hypomyces rosellus in mushroom crops. Ann. Appl. Biol. 84:343-353. Ganeshan G (1987) A new disease of Oyster mushroom by Arthrobotrys pleuroti sp. novo. A first report. Mushroom Inform. 4(10):12-13. Gaze RH (1996) The past year. Dactylium or Cobweb. Mushroom Journal. 552:24-25. Gea FJ, Tello JC, Honrubia M (1996) In Vitro Sensitivity of Verticillium fungicola to selected fungicides. Mycopathologia. 136:133-137. Gea FJ, Navarro MJ, Tello JC (2005) Reduced sensitivity of the mushroom pathogen Verticillium fungicola to prochloraz-manganese in vitro. Mycological Research. 109:741-745. Gea FJ, Navarro MJ (2011) First Report of Cladobotryum mycophilum causing Cobweb on cultivated King Oyster mushroom in Spain. Plant Disease. 95(8):1030 Geels FP (1997) Rondetafel-bijeenkomst over Trichoderma. Champignon cultuur. 41:13. Go SJ, Cha DY, Wessel JGH (1992) Symptoms of virus infected Oyster mushroom Pleurotus ostreatus. Korean Mycology. 20:229-233. Goltapeh EM, Jandaik CL, Kapoor JN, Prakash V (1989) Cladobotryum verticillatum, a new pathogen of Jew’s Ear. mushroom causing cobweb disease. Indian Phytopath. 42:305. Grogan HM, Gaze RH (2000) Fungicide resistance among Cladobotryum spp., causal agents of cobweb disease of the edible mushroom Agaricus bisporus. Mycological Research. 104(3):357-364. Grogan HM (2006) Fungicide control of mushroom cobweb disease caused by Cladobotryum strains with different benzimidazole resistance profiles.Pest Management Science. 62(2):153-161. Guleria DS (1976) A Note on the occurrence of Brown Blotch of cultivated mushrooms in India. Indian J. Mush. 2:25. Hatvani L, Kocsube S, Menczinger L, Antal Z, Szekeres A, Druzhina IS, Kredics L (2008) The green mould disease global threat to the cultivation of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus): a review. In: M. Van Greuning (ed) Science and cultivation of edible and medicinal fungi: Mushroom Science XVII, Proceeding of the 17th Congress of the International Society for Mushroom Science. Cape Town, South Africa. ISMS. CD-ROM. 485-495. Hyun JY, Lim DB, Lee HS (2003) Characterization of a novel single stranded RNA mycovirus in Pleurotus ostreatus. Virology. 314:9014. 170 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Jandaik CL, Sharma AD (1983) Effect of environmental parameters on the development of Sibirina Rot of cultivated mushrooms. Taiwan Mush. 6(1,2):43-47. Jandaik CL, Gularia DS (1988) Interaction of Gliocladium deliquescens and Pleurotus sajor caju in vitro. Mush. J. Tropics. 8:105-108. Jandaik CL, Sharma VP, Raina R (1993) Yellow Blotch of Pleurotus sajor caju (Fr.) Singer-zinher, L., bacterial disease new to India. Mush. Res. 2:45-48. Jansen M, Field JA (2000) Control of Trichoderma with glucose oxidase. In: Van Griensven L (ed) Science and Cultivation of Edible Fungi. 16:675-678. Kim YJ, Kim JY, Kim JH, Yoon SM, Yoo YB, Yie SW (2008). The Identification of a novel Pleurotus ostreatus dsRNA virus and determination of the distribution of viruses in mushroom spores. The Journal of Microbiology. 46(1):95-90. Kim MK, Lee YH (2012) First Report of Cobweb disease caused by Cladobotryum mycophilum causing Cobweb on the edible mushroom Pleurotus eryngii in Korea. Plant Disease. 96(9):1030. Kosanović D, Potočnik I, Duduk B, Vukojević J, Stajić M, Rekanović E, Milijašević-Marčić S (2013) Trichoderma species on Agaricus bisporus farms in Serbia and their biocontrol. Annals of Applied Biology. 163:218-230. Kredics L, Kocsube S, Naggy L, Komon-Zelazowska M, Manczinger L, Sajben E, Naggy A,Vagvolgyi C, Kubicek CP, Druzhinina IS, Hatvani L (2009) Molecular identification of Trichoderma species associated with Pleurotus ostreatus and natural substrates of the oyster mushroom. FEMS Microbiology Letters. 300:58-67. Largeteau M, Mata G, Savoie JM (2004) Verticillium fungicola var. fungicola affects Agaricus bisporus cultivation in Mexico. FEMS Microbiol. Lett. 236:191-196. Largeteau M, Savoie JM (2008) Effect of fungal pathogen Verticillium fungicola on fruiting initiation of the host Agaricus bisporus. Mycol. Res. 112:(7):825-828. Mahato Y, Verma RN (2008) Organic production of oyster mushroom in India. In: Lelley JL, Buswell JA (eds) Proc. 6th Intern. Conf. Mush. Biol. Mush. Products. Bonn, Germany. Mallesha BC, Shetty KS (1988) A new Brown Spot disease of Oyster mushroom caused by Pseudomonas stutzeri. Curr. Sci. 57:1190-1192. Marlowe A, Romaine CP (1982) Dry Bubble of Oyster Mushroom caused by Verticillium fungicola. Plant Disease. 66:859-860. McKay GL, Egan D, Morris E, Brown AE (1998) Identification of benzimidazole resistance inCladobotryum dendroides using a PCR-based method. Mycological Research. 102:671-676. Milijašević-Marčić S, Todorović B, Potočnik I, Stepanović M, Rekanović E (2012) First report of Pseudomonas tolaassi on Agaricus bisporus in Serbia Phytoparasitica. 40:299-303 Muthumeenakshi S, Brown AE, Mills PR (1998) Genetic comparison of the aggressive weed mould strains of Trichoderma harzianum from mushroom compost in North America and the British Isles. Mycological Research. 102:385-390 Olivier JM, Mamoun M, Munsh P (1997) Standardization of a method to assess mushroom blotch resistance in cultivated and wild Agaricus bisporus strains. Canadian Journal of Plant Pathology. 19:36-42. Paine, S.G. (1919). A brown blotch disease of cultivated mushrooms. Ann. Appl. Biol. 5:206-209. Park MS, Bae KS, Yu SH (2006) Two new species of Trichoderma associated with green mold of oyster mushroom cultivation in Korea. Microbiology. 34:111-113. Paswan AK, Verma RN (2014) An Innovative Method of Preparation of Healthy Grain spawn. Proc.8th Intern. Confr. Mushroom Biol. Mushroom Production. New Delhi. 330-336. Poppe, J, Samyn G, Welvaert W, Meulewaeter F (1987) Mycoviruses and their control in Belgian mushroom Farms, especially on Agaricus, Pleurotus and Lentinus. Med. Fac. Landboouww ijksuniv Gent. 52(3a):1005-1013. Potočnik I, Vukojević J, Stajić M, Rekanović E, Stepanović M, Milijašević S, Todorović B (2010) Toxicity of biofungicide Timorex 66 EC to Cladobotryum dendroides and Agaricus bisporus. Crop Protection. 29:290-294. 171 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Quimio TH (2002) Tropical Mushroom Cultivation. National Book Store, Mandaluyong City, Philippines. Quimio TH, Chang ST, Royse DJ (1990) Technical Guidelines for mushroom growing in the tropics. FAO Plant Production and Protection. 106:1-155. Rinker DL, Stobbs LW, Alm G (1993) Effect of virus disease on Oyster mushroom Production. Micol. Neotrop. Apl. 6:73-79. Ro HS, Lee HS (2008) Isolation of Fungal viruses, causative agents of Mushroom Diseases, and Development of their Detection Systems. Abstr. VIth Internl. Confr. on Mush. Biol. Mush. Products. Bonn, Germany. Ro HS Lee NJ, Lee CW, Lee HS (2006) Isolation of a novel mycovirus OMIV in Pleurotus ostreatus and its detection using a triple antibody sandiwich-ELISA. Journal of Virological Methods. 138(1-2): 24-29. Romaine CP, Royse DJ, Schlagnhaufer C (2005) Super-pathogenic Trichoderma resistant to Topsin-M found in Pennsylvania and Delaware. Mushroom News. 53:6-9. Romaine CP, Royse DJ, Schlagnhaufer C (2008) Emergence of benzimidazole-resistant green mould Trichoderma aggressivum, on cultivated Agaricus bisporus in North America. In: Van Griensven L (ed) Science and cultivation of edible and medicinal fungi: Mushroom Science XVII, Proceeding of the 17th Congress of the International Society for Mushroom Science. Cape Town, South Africa: ISMS. 510-523. Samuels GJ, Dodd SL, Gams W, Castlebury LA, Petrini O (2002) Trichoderma species associated with the green mold epidemic of commercially grown Agaricus bisporus. Mycologia. 94:146-170. Savoie JM, Iapicco R, Largeteau-Mamoun ML (2001) Factors influencing the competitive saprophytic ability of Trichoderma harzianum Th2 in mushroom (Agaricus bisporus) compost. Mycological Research. 105:1348-1356. Seaby, D. A. (1987). Infection of mushroom compost by Trichoderma species. Mush J 179: 351-361. Seaby, D. A. (1989). Further observations on Trichoderma. Mush J 197: 147-151. Seth PK, Kumar S, Shandilya TR (1973) Combating dry bubble of mushrooms. Indian Hort. 18(2):17-18. Sharma AD, Jandaik CL (1983) Some Preliminary observations on the occurrence of Sibirina rot of cultivated mushrooms in India and its control. Taiwan Mush. 6(1,2):38-42. Sharma AD, Jandaik CL (1987) Occurrence of Brown Rot-a new disease in Pleurotus beds. Indian Mush. Sci. 2:123-125. Sharma SR (1992) Compost and casing mycoflora from mushroom farms of northern India. Mush. Res. 1:119-121. Sharma SR (1995) Mushrooms. Advances of Horticulture. 13:195-238. Sohi HS (1988) Diseases of white button mushroom (Agaricus bisporus) in India and their control. Indian J. Mycol. Pl. Pathpl. 18:10-18. Sohi HS, Upadhyay RC (1986) Occurrence of Cladobotryum variospermum (Link.). Hughes, on Polyporus fungi under natural conditions. Curr. Sci. 55:1037-38. Soković M, van Griensven JLD (2006) Antimicrobial activity of essential oils and their components against the three major pathogens of the cultivated button mushroom, Agaricus bisporus. European Journal of Plant Pathology. 116:211-224. Tolaas AG (1915) A bacterial disease of cultivated mushrooms. Phytopathology. 5:51-54. Upadhyay RC, Sohi HS, Vijay B (1987) Cladobotryum apiculatum, a new mycoparasite of Pleurotus beds. Indian Phytipath. 40:294. Vedie R, Rousseau T (2008) Serenade biofungicide: une innovation meiure dan les champignonnières francaises pour lutter contre Trichoderma aggressivum, agent de la moisissure verte du compost. La Lettre du CTC. 21:1-2. Verma RN, Mahato Y, Kumar A, Kumar A (2016) Preventive Management of Pathogens and Competitors infesting protected mushroom cropping systems. In Abstr. 6th Intrnl. Confr. Plants, Pathogens and People. Disease Management in Organic and Protected cultivation. New Delhi. Vijay B, Sohi HS (1987) Cultivation of Oyster mushroom Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer on chemically 172 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. sterilized wheat straw. Mush. Journal for the Tropics. 7: 67-75. Young JM (1970) Drippy Gills: A bacterial disease of cultivated mushrooms caused by Pseudomonas agarici n. sp. New Zealand. J. Agric. Res. 13:977-990. Yu HJ, Lim DB, Lee HS (2003) Characterization of a novel single-stranded RNA mycovirus in Pleurotus ostreatus. Virology. 314:9-15. Zaayan A van, Adrichem JCJ (1982) Prochloraz for the control of fungal pathogens of cultivated mushrooms. Netherland J. Pl. Path. 88:203-213. Zare R, Gams W (2008) A revision of the Verticillium fungicola species complex and its affinity with the genus Lecanicillium. Mycological Research. 112(7):811-824. 173 Aspectos Nutritivos y Medicinales La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 9 ASPECTOS NUTRITIVOS DE LAS SETAS Pleurotus spp. Nutritional aspects of oyster mushroom Pleurotus spp. Jan I. Lelley RESUMEN Las setas Pleurotus spp. son atractivas no solamente por su facilidad de cultivo, sino también por las notables propiedades nutricionales que representan. En este capítulo se ha organizado información para mostrar estas cualidades. Se hace un recuento del contenido y la calidad de sus proteínas, fibra y vitaminas. Así como se resalta su bajo contenido en purinas y carbohidratos. Finalmente, se hace un análisis sobre los principales minerales que las componen. El cultivo y el consumo de las setas puede reducir significativamente la malnutrición en varias regiones del mundo. Palabras clave: setas, composición química, valor nutricional, dieta saludable, producto fresco ABSTRACT Oyster mushrooms are not only attractive because of the relatively straightforward cultivation technology but also because of their remarkable nutritional properties. We have put together information to emphasize why oyster mushroom cultivation is desirable from a nutritional point of view. An account is made as to the content and quality of its proteins, fiber and vitamins. As well as its low content of purines and carbohydrates. Finally, an analysis is made regarding the main minerals that are contained in the mushrooms. Cultivation and consumption of oyster mushrooms could significantly help reduce malnutrition in many regions worldwide. Keywords: oyster mushroom, chemical composition, nutritional value, healthy diet, fresh produce INTRODUCCIÓN Antiguamente, los hongos como productos alimenticios llevaron una existencia algo 177 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores sombría, acompañada de recomendaciones no específicas de expertos que se basaban en el lema: donde caben los vegetales, también los hongos, pero no muchos. Las investigaciones para establecer los efectos dietéticos y promotores de la salud de los hongos estaban muy lejos de la ciencia nutricional moderna. En años recientes se ha observado un cambio. No cabe duda de que las numerosas actividades de muchos individuos y de las asociaciones de la industria de los hongos encaminadas a realizar una evaluación justa de los hongos comestibles tienen resultados. En los Estados Unidos, por ejemplo, en la prensa de expertos en gastronomía y ocasionalmente en los medios masivos, se habla de ellos como un “súper alimento”. La asociación alemana de cultivadores de hongos difunde extensivamente los beneficios relacionados con la salud por su consumo, y proporciona información y numerosas recetas para preparar platillos saludables y sabrosos en su sitio web (www.gesunde-pilze.de). Las setas Pleurotus spp. son el segundo hongo más cultivado en el mundo, solo después del shiitake (Royse et al. 2016). LAS SETAS DESDE LA PERSPECTIVA DE LA PÉRDIDA DE PESO Calorías, obesidad y alimentación Las calorías se usan para referirse al contenido de energía liberado por el cuerpo después de quemar nutrientes. Los humanos necesitan esta energía para crecer, para mantener la temperatura corporal y para cualquier tipo de trabajo, incluidos los procesos metabólicos como la digestión, la respiración, etc. Mucha gente tiene que lidiar con un exceso diario de calorías de 30% o más, el cual se almacena como grasa en el cuerpo y conlleva a una obesidad generalizada (Flegal et al. 2013). Una vez que los kilogramos extra están ahí, eliminarlos requiere de un esfuerzo considerable y una disciplina estricta. Si se consideran las setas desde el punto de vista de contenido calórico, es evidente que son un buen alimento contemporáneo y que cumplen con los requerimientos alimenticios de personas más bien sedentarias y que de manera predominante mantienen una actividad mental. Las setas frescas no contienen más de 20 kcal - 30 kcal por 100 g (SGS Fresenius 2007). En este sentido, son similares a vegetales como el repollo, la zanahoria, el pimiento, los ejotes, la coliflor, la col rizada, el brócoli, los berros de jardín y similares. Los chícharos y las papas hervidas contienen dos veces más calorías que las setas, mientras que legumbres como los frijoles, los guisantes y las lentejas contienen hasta 10 veces más. Las setas Pleurotus spp.: una dieta óptima El valor calorífico de los nutrientes individuales se usa para calcular el contenido calórico 178 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. de los alimentos. Por ejemplo, 1 g de grasa en el cuerpo genera aproximadamente 9 kcal de energía, comparada con 4 kcal por cada gramo de carbohidrato o de proteína. Consecuentemente, en términos de contenido de energía, 100 g de setas frescas equivale a 3 g - 4 g de grasa o 6 g - 8 g de carbohidrato o proteína. Esto muestra claramente por qué las setas son ideales para perder peso. Por ejemplo, alguien que no desea consumir más de 1000 kcal al día podría fácilmente comer 3 kg de setas cocidas (Lelley 2008). Por lo tanto, las setas son candidatos ideales para incluir en un plan dietético, ahora más que nunca. Al menos, son tan efectivas como las ensaladas o las verduras cuando se trata de perder peso. LOS NUTRIENTES PRINCIPALES DE LAS SETAS Proteínas Las proteínas son el nutriente principal de los alimentos. Aseguran que los músculos y los órganos del cuerpo se construyan y se mantengan. Las proteínas endógenas se usan gradualmente y deben ser renovadas de manera constante. Los requerimientos dependen de la edad y del ejercicio físico de cada cuerpo. Los niños y los adolescentes requieren más que los adultos, así como también las personas cuyo trabajo es físicamente duro respecto de los “trabajadores de escritorio”. Con frecuencia, los hongos reciben elogios por su contenido en proteínas. Términos como “carne del bosque” o “seta de ternera” (para Pleurotus spp.) se usan en Alemania, por ejemplo, porque contienen una cantidad considerable de proteína cruda en su masa seca. El champiñón contiene 29% - 45%; las setas entre 17% - 25% (Lelley y Vetter 2005, Deepalakshmi y Mirunalini 2014); el shiitake entre 18% - 24%. Las variaciones registradas en las especies cultivadas de hongos pueden explicarse como sigue: el contenido de proteína depende de factores como la variedad, el método de cultivo, los nutrientes del sustrato usado, la madurez de los hongos cosechados y otros factores. Si se usan hojas de té como sustrato, como es costumbre en la India, las setas Pleurotus spp. presentan más proteína que cuando se usa rastrojo. La digestibilidad de la proteína de las setas varía de una especie a otra. La parte del cuerpo fructífero que se come también es relevante. En el caso del champiñón, por ejemplo, más de 91% de la proteína contenida en el píleo y en el estípite es digestible, a diferencia de las setas, en las que 84% de la proteína contenida en el estípite es digestible, con más de 91% en el píleo (Rimóczi y Vetter 1976, Vetter 2010). El alto contenido de proteína en los hongos se refiere a la materia seca, la cual representa de 10% - 12% en promedio del peso total. El restante 88% - 90% está compuesto por agua. Si se calcula el contenido de proteína en una porción estándar de 100 g de hongos frescos, el dato debe ser dividido entre 10, lo que da un resultado de 1.5 g - 4.5 g de 179 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores proteína. La recomendación del consumo promedio diario para hombres adultos es de 55 g, y de 45 g para las mujeres; con 100 g de setas frescas se cubre un porcentaje bajo de 3% - 4% de esos requerimientos. Por ejemplo, 100 g de carne de res contienen 35% de los requerimientos diarios. También debe mencionarse que la proteína de las setas contiene casi todos los aminoácidos esenciales (tabla 1), cuyo índice se sitúa sobre 85 (Eder y Wünsch 1991). Tabla 1. Perfil de aminoácidos dePleurotus ostreatus cepas P-1, H-7, G-24 y SACA. Resultados referidos en g por 100 g de proteína (Eder y Wünsch 1991). Aminoácidos P-1 H-7 G-24 SACA Asparagina 10.82 11.67 10.72 10.86 Treonina* 5.49 6.21 5.80 5.68 Serina 5.32 5.93 5.51 5.51 Ac. glutámico 10.96 11.72 11.25 11.45 Prolina 5.85 4.47 4.98 5.73 Glicina 5.52 5.38 5.70 5.45 Alanina 6.43 6.63 6.55 6.67 Valina* 6.14 6.35 6.40 6.29 Cisteina 0.60 0.57 0.58 0.48 Metionina* 2.42 2.25 2.39 2.34 Isoleucina* 5.58 5.39 5.55 5.41 Leucina* 9.01 8.43 8.88 8.64 Tirosina 3.15 2.91 3.10 3.10 Fenilalanina* 5.46 5.43 5.61 5.66 Lisina* 6.77 6.76 6.73 6.65 Histidina* 2.77 2.63 2.81 2.79 Arginina* 7.63 7.18 7.35 7.24 Triptófano* 0.53 0.61 0.61 0.53 Cantidad de aminoácidos 51.7 51.2 52.2 51.1 esenciales (%) Índice de aminoácidos 87.6 87.6 89.4 86.4 esenciales *Aminoácidos esenciales Como fuente de proteína, las setas son menos interesantes de lo que generalmente se asume, pero son aliados importantes para incrementar el valor biológico de otros alimentos. En este aspecto, deben ser comparadas con vegetales como la espinaca, el brócoli y la coliflor. Las setas contienen más proteína que los vegetales formados por bulbos y raíces, 180 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. la lechugas, los tomates, los pepinos y los pimientos; pero menos que las legumbres, los repollos blanco y rojo, así como el colinabo y la remolacha (Souci et al. 2011). En términos de valor biológico, el cual está basado mayormente en el contenido proteico del huevo de gallina, se presentan diferencias significativas entre los hongos. Las setas (Pleurotus spp.) tienen aproximadamente 49 puntos y el champiñón, en contraste, 90 puntos. Cuptapun et al. (2010) midieron la digestibilidad in vitro de la proteína de Pleurotus sajor-caju y encontraron solamente 43.38%, y en el caso de P. ostreatus, 47.21%. La digestibilidad in vitro de la caseína alcanzada en ese estudio fue de 87.49%. El número de aminoácidos se usa como base para esta evaluación (Kress 1991). La presencia y la cantidad de aminoácidos esenciales son importantes porque el cuerpo humano no puede producirlos. El alcance de la proteína de los hongos en la dieta debe ser considerado idealmente como un efecto suplementario. Las proteínas se desdoblan en aminoácidos durante la digestión. Un efecto de mezclado ocurre si, por ejemplo, se consumen setas junto con vegetales y ensalada. La falta de aminoácidos en la proteína de los hongos puede suplementarse con los otros alimentos que se consumen al mismo tiempo y viceversa. Con una combinación adecuada de productos vegetales y setas en la dieta, la proteína consumida será más efectivamente asimilada por el cuerpo que si se consumieran solos. La proteína vegetal es más relevante en una dieta libre de proteína animal, por ello es deseable el uso dietético óptimo de esta proteína. Las setas pueden servir a este propósito. Si se mezcla con estos alimentos, la proteína contenida en nutrimentos a base de plantas toma una mayor importancia biológica (Kress 1991). Purinas Al igual que varios vegetales, las setas tienen un bajo contenido en purinas y son, por lo tanto, un alimento ideal para personas con desórdenes metabólicos, especialmente el mal de la gota. Las setas contienen 21 mg de purinas por 100 g de material fresco, comparado con 25 mg del champiñón. La coliflor contiene 40 mg de purinas por 100g, las judías verdes 42 mg, la lechuga de cordero 45 mg, la col de Bruselas y la remolacha 65 mg, los guisantes verdes 150 mg, el salmón ahumado 242 mg, las sardinas en aceite 560 mg y los extractos de carne una increíble cantidad de hasta 3500 mg (Biró y Lindner 1995, Elmadfa et al. 2000, Lelley 2008). Las purinas son derivados de ácidos nucleicos y se forman en el núcleo celular. Como resultado del metabolismo celular y la ruptura de las purinas, se forma ácido úrico que los riñones eliminan. El ácido úrico es producido por el metabolismo del núcleo celular endógeno y también liberado en la dieta después de la ruptura del núcleo celular. Por ello resulta fácil entender que las purinas absorbidas con el alimento aumentan el 181 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores nivel de ácido úrico después de que el metabolismo las usa. De una solución saturada de ácido úrico se precipita sal (urato de sodio monohidratado) en forma de cristales, que desencadenan inflamaciones dolorosas y características de la enfermedad de la gota, principalmente en las articulaciones. Generalmente se reconoce que los alimentos ricos en purinas (arenques, sardinas, atún, mariscos, hígado, ganso, pavo, ternera, etc.) son dañinos para quienes padecen de gota porque conducen a un incremento innecesario en los niveles de ácido úrico. Sin embargo, es importante mencionar que una dieta baja en purinas, por ejemplo con setas, puede reducir drásticamente los niveles de ácido úrico en la sangre. Carbohidratos Desde un punto de vista cuantitativo, los hongos proveen esencialmente carbohidratos. Según la especie, la materia seca de los hongos contiene entre 38% - 70% de carbohidratos. Los valores son estables y no están sujetos a fluctuaciones como las proteínas. En el término colectivo de carbohidratos se incluye una variedad de compuestos orgánicos. En las plantas se producen a partir del dióxido de carbono atmosférico con la energía del sol a través de la fotosíntesis. La glucosa (dextrosa) es el producto final de este proceso. Otros compuestos carbonados más complicados se forman a través de diversos procesos químicos. Algunos de ellos son importantes proveedores de energía incluso para el cuerpo humano. Las setas tienen bajo contenido de almidón, sin embargo, los hongos no usan la fotosíntesis. Los carbohidratos se producen mediante una vía diferente. Algunos se forman en el cuerpo de los hongos, pero no en las plantas. La ausencia de almidón es una característica de los hongos. Ellos producen más manitol: las setas 7.5%, el champiñón 12% de materia seca. Se trata de un tipo de azúcar encontrado en el maná, el excremento del insecto de escamas del desierto de Asia Menor. El manitol tiene la mitad del poder endulzante de la caña de azúcar y por ello se usa como sustituto de azúcar para diabéticos. La glucosa se encuentra en muy pequeñas cantidades en las setas, aproximadamente 0.5% de materia seca. Dadas estas características —contenido alto en manitol y bajo en glucosa— las setas son excelentes ingredientes en las dietas de diabéticos. Puesto que el cuerpo absorbe mucho más lentamente el manitol que la glucosa, no hay picos marcados en la curva de azúcar en la sangre. Los diabéticos pueden consumir hasta 200 g de setas cada día sin tener que considerarlos como unidades de pan en su dieta. Hongos ricos en fibra Entre los componentes carbonados de los hongos, las fibras celulósicas o dietéticas son particularmente importantes. Las fibras dietéticas son indigestibles o solo ingredientes alimenticios ligeramente digestibles. Hace aproximadamente 40 años, Denis Parsons 182 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Burkitt (1911-1993), un doctor inglés que trabajaba en África, adelantó la hipótesis de que el desarrollo del cáncer de colon estaba vinculado con la dieta y, en particular, con un consumo inadecuado de fibra dietética. De hecho, las estadísticas muestran que, con pocas excepciones, esta enfermedad es menos común en sitios donde la población consume más alimentos a base de plantas y fibra de productos de cereales “no refinados”. La fibra dietética puede proteger contra el cáncer de colon de la siguiente manera: llena el colon más efectivamente, en particular debido a los componentes insolubles y por ello acorta el tiempo de permanencia de los alimentos. En el caso de dietas altas en fibra, los carcinógenos generados en el intestino, según la composición del alimento, están presentes en menores concentraciones y se ponen en contacto con las células de la mucosa durante períodos más cortos. La celulosa, la hemicelulosa y la lignina son fibras insolubles o escasamente solubles. Las setas contienen grandes cantidades de hemicelulosa, la cual desencadena una sensación de saciedad, aspecto que debiera ser tomado en cuenta en los planes de pérdida de peso (Vetter 2010). La hemicelulosa también incrementa el volumen del bolo alimenticio y acelera el paso del alimento por el tracto intestinal. Otra característica de los hongos en general —y de las setas— es la quitina, fibra dietética que también es componente del caparazón de los insectos y los crustáceos (Lelley y Vetter 2005). Muchos expertos consideran que la quitina es crucial y responsable de los problemas digestivos que presentan algunas personas después de un alto consumo de hongos. La quitina puede causar problemas en personas con función intestinal débil, la cual debe ser estimulada con fibra dietética. Si las setas se cortan finamente o en rodajas delgadas, la quitina se vuelve más digerible. El contenido de fibra dietética de los hongos varía según las especies. El champiñón contiene 1.9 g, Armillaria (honey fungus) 7.6 g, los cantarelos 5.6 g, los boletos comestibles 6.9 g y las trufas hasta 16 g de fibra dietética en 100 g de material fresco (Biró y Lindner 1995, Souci et al. 2011). El resultado obtenido para las setas en este respecto es 4.6 g (SGS Fresenius 2007) y con la seta reina P. eryngii 2 g - 6 g. Los siguientes vegetales son similares a los hongos en cuanto a fibra: alcachofas (3.0 g), col rizada (3.5 g), apio (4.0 g) y chícharos (5.2 g). Solo algunas frutas frescas rivalizan con los hongos en este aspecto, como los plátanos (3.0 g), los aguacates (3.3 g), las moras (3.5 g), el kiwi (3.9 g) y el membrillo (6.0 g) (Souci et al. 2011). Vitaminas Las vitaminas son compuestos vitales que el cuerpo humano absorbe a partir de los alimentos (o sus precursores). Según la Tabla Abreviada de Nutrientes de la Sociedad Alemana de Nutrición (DGE por sus siglas en alemán), son esenciales para los procesos químicos normales que se llevan a cabo en las células del cuerpo. Su deficiencia o 183 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores limitación genera síntomas de enfermedades relacionadas con la dieta. Las vitaminas presentes en el cuerpo se descomponen constantemente y por lo tanto deben absorberse a partir de los alimentos. Vitamina A La vitamina A tiene numerosas funciones: mejora la vista, ayuda a construir y mantener la piel y la mucosa, y promueve el crecimiento. Se encuentra principalmente en el tejido animal pero sus precursores pueden encontrarse en algunas plantas y convertirse en esta vitamina en el cuerpo humano. Su precursor más importante (la provitamina A) es el β-caroteno, del cual solo un sexto se convierte en vitamina A. Se recomienda una dosis diaria de 1 mg, cantidad que corresponde a 6 mg de β-caroteno. La vitamina A se obtiene principalmente de productos animales como el aceite de hígado de bacalao, la carne de res, el hígado de cordero y ternera. En lo que se refiere a las verduras, además de las zanahorias, las hojas de diente de león, la col rizada, la espinaca, el hinojo y la lechuga, tienen un alto contenido de β-caroteno y por lo tanto son fuentes importantes de vitamina A (Elmadfa et al. 2000, Souci et al. 2011). Las setas también contienen β-caroteno. Se ha encontrado en 0.36 a 0.90 µg/100 g de material fresco (Lelley y Vetter 2005, SGS Fresenius 2007). Sin embargo, los cantarelos contienen mucho más: 1.3 mg por 100 g, lo cual equivale a aproximadamente 0.2 mg de vitamina A. 100 g de cantarelos cubren 20% de los requerimientos diarios. El champiñón contiene solamente un décimo de esta cantidad y es por lo tanto similar a las setas, insignificante en términos decobertura de vitamina A. Vitamina B1 (tiamina) Los requerimientos diarios de vitamina B1 (tiamina) son de 0.4 mg - 1.2 mg según la dieta, los cuales se incrementan después de un alto consumo de carbohidratos o alcohol. Esta vitamina está involucrada principalmente en el metabolismo y en proveer al cuerpo de energía. Es directamente responsable de mantener las células nerviosas y la función muscular. Una deficiencia en vitamina1 B puede causar serios trastornos al sistema nervioso central. Es difícil que algún alimento tenga un contenido adecuado de vitamina B1. La porción de 100 g de la mayoría de los vegetales cubre de 8% - 15% de los requerimientos diarios de un adulto. Los chícharos son la excepción a esta regla, puesto que cubren aproximadamente 25%. Los champiñones contienen 0.1 mg de vitamina B1 en 100g de producto fresco, con lo que cubren alrededor de 10% de los requerimientos diarios. Las setas contienen casi el doble (0.17 mg - 0.2 mg) y, en términos de requerimientos (17% - 20%), pueden competir incluso con los mejores tipos de vegetales. A ese respecto, las setas pueden ser consideradas como un alimento particularmente valioso, puesto que sobrepasa 15% de 184 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. requerimientos para esta evaluación, como lo especifica la DGE (SGS Fresenius 2007). Vitamina B2 (riboflavina) La vitamina B2 (riboflavina) juega un papel esencial en el metabolismo. Es una sustancia amarilla, termoestable virtualmente insoluble en agua. Se encuentra en una amplia variedad de alimentos: vegetales, carne, lácteos, granos enteros y más. Uwe Gröber, director de la Academia y Centro de Medicina de Micronutrientes de Essen (Alemania), reporta sobre la importancia de esta vitamina en la Revista de Medicina Ortomolecular (Gröber 2008). Los hechos más importantes de su publicación se reportan como sigue: la vitamina B2 juega un papel central como biocatalizador en la cadena mitocondrial respiratoria y en el metabolismo energético llevado a cabo en la mitocondria. Las mitocondrias tienen usualmente una forma de frijol cubierto con una doble membrana con entidades estructurales distintas consideradas como el centro de energía de las células. Ellas almacenan la energía producida a través de la oxidación de los alimentos. Si se requiere, la mitocondria puede liberar la energía. La vitamina B2 también juega un papel importante en la biosíntesis, en la degradación de ácidos grasos y purinas, en el crecimiento, en la formación de glóbulos rojos y apoya a las vitaminas B3 y B6 en términos de funcionamiento. Además, la vitamina B2 actúa como antioxidante y protege las células de radicales libres que causan estrés oxidativo. Algo interesante es que la vitamina B2 puede, aparentemente, prevenir las migrañas, lo que fue reportado en un estudio clínico por científicos de la Universidad de Lüttich (Schoenen et al. 1998). La formación y el desarrollo de la migraña está asociada con la disrupción del metabolismo mitocondrial. Incluso con una dosis diaria de 400 mg de vitamina B2 —lo que excede el consumo recomendado en 200-300 veces—, los síntomas se alivian significativamente. El exceso en elconsumo de vitamina B2 no tiene un impacto conocido en la salud (Gröber 2008), pero la deficiencia sí tiene consecuencias serias: aumento en la sensibilidad a la luz, ciertas formas de anemia, inflamación de la piel y las mucosas, desórdenes metabólicos, desórdenes neurológicos y desórdenes del crecimiento. El consumo recomendado diario de vitamina B2 es de 1.2 mg - 1.7 mg. Las mujeres embarazadas, las madres lactantes, los alcohólicos y aquellas personas que toman ciertas medicinas (antidepresivos, citostáticos, etc.), o que padecen el SIDA, enfermedades crónicas respiratorias, infección intestinal, o anemia, tienen requerimientos mayores. No hay evidencia de deficiencia de vitamina B2 en la población. Sin embargo, algunos reportes indican que una cuarta parte de las mujeres en Alemania son B2-deficientes. De manera similar, en algunos grupos de riesgo, el consumo de vitamina B2 puede ser inadecuado; estos grupos incluyen diabéticos, fumadores, alcohólicos, vegetarianos y frecuentemente ancianos, a causa de una dieta desbalanceada. 185 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Los hongos comestibles, especialmente las setas Pleurotus spp., se caracterizan por un alto contenido de vitamina B2. Como se dijo anteriormente, los vegetales, la carne, los lácteos y los granos enteros son también fuente importante; sin embargo, el alto contenido de vitamina B2 en los hongos comestibles es particularmente notable. El champiñón contiene 0.45 mg por 100 g de substancia fresca en promedio. Este valor es comparable al contenido del huevo de gallina (0.4 mg), al del queso (0.45 mg) o del salvado de trigo (0.5 mg). Es cinco veces más alto que el contenido de la lechuga, y hasta 10 veces más alto que la col, el repollo, los tomates y los puerros. Sin lugar a dudas, el champiñón es una fuente de vitamina B2 de alta calidad, pero las setas son aún más valiosas en este aspecto, ya que contienen hasta 0.65 mg por 100 g de substancia fresca. Pueden compararse con alimentos como las almendras (0.6 mg) y la soya (0.5 mg). Desde esta perspectiva, las setas son, por mucho, superiores a productos lácteos como el yogurt (0.2 mg), el queso cottage (0.3 mg) y la leche (0.18 mg) (Lelley y Vetter 2005, SGS Fresenius 2007, Souci et al. 2011). Entre 100 g a 150 g de setas frescas pueden cubrir hasta 45% del requerimiento diario promedio. Por ello los hongos comestibles son una fuente particularmente benéfica de vitamina B2, sustancia vital para el cuerpo humano. Vitamina B3 (niacina) Para producir energía, el cuerpo requiere vitamina B3 (niacina), de la cual una parte la produce el cuerpo mismo y la otra se obtiene mediante el consumo dietético. Las consecuencias de su deficiencia son enfermedades severas de la piel así como desórdenes del tracto digestivo y del sistema nervioso. Esto último puede llevar a una depresión severa a través de mareos y dolor de cabeza. Por lo mismo, la DGE recomienda una ingesta diaria promedio de 12 mg. Se considera que un alimento es particularmente benéfico cuando la porción estándar (100 g - 150 g) cubre más de 40% de la necesidad diaria. El pescado y varios tipos de carne alcanzan este valor. Los vegetales tienen muy bajo contenido de vitamina B3 y no son considerados una fuente viable. Esta situación es enteramente diferente con las setas. Se determinó un contenido de 2.82 mg/100 de material fresco (SKS Fresenius 2007), mientras que otros autores encontraron entre 6.5 mg y 10 mg/100 g de material fresco (Vetter 2010, Souci et al. 2011). La seta reina P. eryngii mostró, con 4.96 mg/100 g de hongos frescos, una concentración particularmente alta de vitamina B3 (Lelley 2008), por ello se considera equivalente a los mejores tipos de carne y pescado. Vitamina B5 (ácido pantoténico) El rango de vitamina B en las setas no acaba ahí, pues tienen cantidades considerables de vitamina B5 (ácido pantoténico), la cual cubre varias funciones en el cuerpo humano. Con respecto de esta, las setas exceden los criterios de la DGE para alimentos benéficos —que aboga por un requerimiento diario de al menos 15%—, pues aportan más de 23% (1.07 mg/100g de hongos frescos); la seta reina aporta casi lo mismo (0.94 mg/100g hongos 186 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. frescos). En cuanto al contenido de vitamina B5, las setas sobrepasan a la mayoría de los productos vegetales, así como a la carne de res, de ternera y de aves de corral, que cubren menos de 15% de la necesidad diaria por 100 g de producto fresco. Solo las menudencias como los riñones, el hígado y el corazón son mejores fuentes que las setas; sin embargo, tienen un alto contenido de purinas (Souci et al. 2011). La setas son un buen sustituto de menudencias ricas en purina y son una fuente conocida de vitamina B5. Vitamina B9 (ácido fólico) Las setas son una fuente particularmente benéfica de vitamina 9B . Este criterio se alcanza con un consumo diario de 25%, y el hongo cubre más de 100%. El ácido fólico, en conjunción con la vitamina B12, se requiere para la formación de glóbulos rojos. Juega un papel importante en la producción de ácidos nucleicos dentro el núcleo celular. La deficiencia en vitamina 9B se manifiesta en alteraciones en la sangre. Las consecuencias de la deficiencia en vitamina B9 son particularmente severas cuando la deficiencia en vitamina B12 se acompaña de deficiencias en hierro. Esta vitamina y la vitamina1 B son consideradas fundamentales en Alemania, ya que desde hace mucho tiempo se ha observado deficiencia entre la población. Las setas Pleurotus spp. y varios tipos de vegetales son una fuente importante de vitamina B9 (Berg y Lelley 2016). Vitamina C (ácido ascórbico) La vitamina C (ácido ascórbico) es necesaria para la formación y el mantenimiento del tejido de soporte, como los huesos, los cartílagos y el tejido conectivo, y regula el metabolismo celular. Los hongos hacen una contribución menor en este aspecto. Con base en las recomendaciones de la DGE, los adultos requieren una dosis de 75 mg. En realidad, la gente la libra bien con 30 mg, y un nivel de 15 mg se conoce como el “umbral de protección contra el escorbuto”. Sin embargo, se recomiendan dosis más altas, ya que la vitamina C se destruye fácilmente durante el procesamiento de alimentos. Una ingesta diaria que exceda los 75 mg es recomendable para gente con resfriado o para estimular los mecanismos de defensa del cuerpo. Por cada 100 g de producto fresco, las setas proporcionan al cuerpo de 1.5 mg a 10 mg de vitamina C. Armillaria sp. aporta 5 mg, los cantarelos 6 mg, y el champiñón solo 1.7 mg - 5 mg. Los hongos pueden cubrir solo de 5%-13% de los requerimientos diarios de esta vitamina (Matilla et al. 2001, Vetter 2010, Patil et al. 2010). Vitamina D Los hongos comestibles tienen una tarjeta de presentación fuerte cuando se trata de vitaminas, particularmente en la forma de ergosterol, el precursor de la vitamina D. Estrictamente hablando, la D no es una vitamina porque, a diferencia de otras, el cuerpo 187 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores humano puede producirla. Se considera más bien similar a las hormonas, sustancias mensajeras o transmisoras de información endógena. En el lenguaje común, sin embargo, sí es una vitamina. El grupo de vitamina D se extiende desde la D1 a la D5; las más importantes son la D2 y la D3. La vitamina D2 (ergocalciferol) es de origen vegetal y se deriva del ergosterol bajo el efecto de la luz. El ergosterol pertenece a los esteroles, grupo importante de sustancias naturales que también incluyen al colesterol. La otra forma activa en el cuerpo humano es la vitamina D3 (colecalciferol), que también es producida a partir del colesterol, o para ser más precisos, del 7-dehydro-colesterol, bajo el efecto de la luz. Puesto que el ergo y el colecalciferol tienen un efecto idéntico en el cuerpo humano, ambos son referidos y simplificados como vitamina D. La vitamina D se conoce desde hace más de 80 años por tener una influencia crucial en el metabolismo del calcio y de los huesos. Su efecto antirraquítico es de conocimiento popular. Más recientemente, diversas investigaciones la han vuelto a poner en la palestra destacando resultados sensacionales en términos de su efecto en el organismo. Parece ser que está involucrada en otros procesos fisiológicos del cuerpo, además del metabolismo del calcio y de los huesos. Un énfasis particular se ha colocado en sus efectos sobre el sistema inmune, y la división y el crecimiento celular. En estudios llevados a cabo sobre la vitamina D, investigadores canadienses (Calvo y Whiting 2006) encontraron que las pacientes con cáncer de mama y con deficiencia en esta vitamina tienen tres veces más probabilidad de desarrollar metástasis y un riesgo 73% mayor de morir en los 10 años posteriores al diagnóstico. Además, su ingesta inadecuada puede conducir a enfermedades crónicas como la esclerosis múltiple, la diabetes tipo 2, la hipertensión, la insuficiencia cardiaca e incluso el cáncer. Científicos de la Universidad de Oxford (Inglaterra) y de Columbia Británica (Canadá) también establecieron que los pacientes con esclerosis múltiple sufren de deficiencia en vitamina D, lo que, en su opinión, es un factor importante en la patogénesis de esta enfermedad (Ramagopalan et al. 2009). De acuerdo con otros investigadores, el suministro adecuado de vitamina D, entre otras cosas, inhibe la formación y la proliferación de células prostáticas. En un estudio relacionado, después de la administración diaria de 50 μg de vitamina D3 a personas con cáncer de próstata, fue posible reducir a la mitad la duplicación de los niveles de PSA durante un tratamiento de dos años en comparación con un grupo control. Otro hallazgo clave confirmó que un suministro adecuado previene los trastornos del sistema inmunológico y puede inhibir el desarrollo de trastornos relacionados con la edad. Un estudio inglés encontró que el contenido de vitamina D en la sangre tuvo un efecto 188 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. positivo en la longitud del telómero de los glóbulos blancos. Los telómeros son los extremos de los cromosomas y, por tanto, elementos estructurales importantes del ADN. Con cada división celular, los telómeros se acortan. Cuando alcanzan una “longitud menor” crítica, las células no se pueden dividir más y por lo general perecen. Por lo tanto, la esperanza de vida de una célula está determinada por el largo de sus telómeros. En este estudio, los telómeros más largos fueron detectados en los glóbulos blancos de gente con una ingesta adecuada de vitamina D (Gröber 2008a). La comparación con valores registrados en gente sin suficienteconsumo fue notable. La diferencia fue de cinco años de envejecimiento de los telómeros. Basados en esta información, esta vitamina se describe como un factor antienvejecimiento importante para el sistema inmune. La vitamina D también es importante para el corazón. Estudios llevados a cabo por Armin Zittermann en la Universidad de Bonn muestran que su deficiencia contribuye con el establecimiento de la insuficiencia cardíaca, la cual padecen aproximadamente 1.6 millones de personas en Alemania. Esto reduce la capacidad de bombeo del corazón, lo que resulta en un suministro inadecuado de sangre a órganos y músculos, fatiga rápida, disnea y pulso acelerado. Debido a la circulación pobre, se presentan fallas en los riñones, lo que consecuentemente lleva a la retención de líquidos (edema). El corazón responde liberando la hormona natriurética atrial (ANP por sus siglas en inglés, por péptido natriurético atrial). La vitamina D es conocida por inhibir la producción de ANP. Estudios que involucraron a 54 sujetos con insuficiencia cardiaca y 34 sanos demostraron que el contenido de vitamina D en la sangre era hasta 50% más bajo en los sujetos enfermos, con niveles de ANP superiores, hasta en más de 100% (Zittermann et al. 2009). Es una opinión común que el consumo adecuado de vitamina D es factible mediante la formación de 7-deshidro-colesterol después de la exposición a la luz UV (a través de la luz solar). Por otra parte, estudios acreditados demuestran lo contrario. La deficiencia de esta vitamina es una de las más comunes en Alemania. Hasta 90% de la población adulta consume menos de los requerimientos mínimos, que son estimados en 5 µg diarios. La piel de las personas mayores no produce tanta vitamina D como la de los jóvenes. Además, en esas latitudes, y especialmente en las grandes ciudades y los conurbados industriales, la intensidad de la radiación solar de otoño a primavera no es suficiente para que se produzcan los niveles adecuados en la piel. Los niños, los adolescentes, las madres lactantes, los vegetarianos y las personas mayores son los más vulnerables a la deficiencia de vitamina D, así como las personas que toman constantemente medicina alopática. Actualmente se desarrolla una campaña en EE.UU. para optimizar su ingesta mediante alimentos adecuados, porque aproximadamente 40% de la población presenta deficiencia. En consecuencia, se requieren doctores y nutriólogos para educar a la gente, especialmente a las personas mayores y a las personas con piel oscura. 189 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Una ingesta diaria de 20 µg de vitamina D sería ideal, sobre todo en el caso de las personas mayores (hasta 30 µg diarios). Incluso la ingesta continua de 50 µg por día se considera sana. Pero se debe tener precaución cuando se toman regularmente dosis más altas porque pueden conducir a efectos indeseables como arterioesclerosis, piedras en los riñones o hipertensión. Las fuentes más ricas de vitamina D son los aceites de hígado de pescado y los pescados de agua salada como la sardina, el arenque, el salmón y la caballa o verdel. Contienen menos los huevos, la carne, la leche y la mantequilla. Las plantas casi no tienen, y las frutas y las nueces, nada. Sin embargo, los hongos comestibles son una fuente significativa. Una porción de hongos (100 g - 150 g) puede cubrir gran parte de los requerimientos diarios de vitamina D. Esto debería ser de particular interés para los vegetarianos, que no pueden consumir alimentos de origen animal. En estudios relevantes, científicos finlandeses detectaron hasta 29.82 μg de ergocalciferol en 100 g de hongo fresco, lo que equivale a más de 100% de la ingesta diaria recomendada (Matilla et al. 2001). El champiñón y las setas, disponibles durante todo el año, contienen grandes cantidades de vitamina D. En promedio, 100g de setas frescas contienen 40% del requerimiento diario de un adulto (Lelley y Vetter 2005). Con base en los criterios de la DGE, especialmente en lo que se refiere a fuentes benéficas de vitamina D, para una cobertura de 20% de los requerimientos, las altas cualidades atribuidas a los hongos son particularmente llamativas. Aun así, se han desarrollado procedimientos para aumentar el contenido de vitamina D en los champiñones y en las setas. Los hongos cosechados se colocan en una cama solar durante unos minutos para exponerlos a la irradiación de luz UVB. El área expuesta de los hongos y la intensidad de la luz son factores importantes, porque la luz UV penetra el material alimenticio solo unos milímetros, según las propiedades ópticas del material. La efectividad más alta de formación de vitamina D2 fue observada en tiras o rebanadas de hongo, seguido de basidiomas intactos expuestos del lado de las láminas (Kalač 2016). El tratamiento de luz UVB sobre setas liofilizadas rindió más altas concentraciones de vitamina D2 durante un período más corto de tiempo que el tratamiento de setas frescas (Wu y Ahn 2014). Densidad de nutrientes de las setas Las setas son una excelente fuente de vitaminas y al mismo tiempo contienen pocas calorías. Esto se conoce como una alta densidad nutritiva, la cual expresa la relación de nutrientes con respecto a la energía de un alimento. Al evaluar el valor nutricional de las setas, la atención futura debería centrarse más en su amplia gama de vitaminas. Las setas son la principal fuente de numerosas vitaminas y cubren los requerimientos humanos diarios mucho más de lo que estipula la DGE, particularmente en relación con alimentos benéficos. 190 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Contenido en minerales Sodio El sodio tiene muchas funciones en el cuerpo. Sin embargo, una ingesta excesiva causa riesgos, especialmente en gente con presión sanguínea alta. Los requerimientos diarios recomendados para adultos es de 2 g - 3 g, y 1 g - 2 g para niños y adolescentes. Se absorbe principalmente con los alimentos. 1 g de cloruro de sodio equivale a casi 400 mg de sodio. Para una dieta estricta baja en este elemento, un alimento que contiene no más de 10% del máximo contenido de sodio permitido en una porción estándar (100 g - 200 g) se considera aceptable. La carne y el pescado son relativamente altos en contenido de sodio, mientras que las frutas y los vegetales son componentes adecuados para una dieta baja en este elemento. Los hongos son particularmente recomendados porque el contenido de sodio es de dos a tres veces más bajo que el de los alimentos a base de vegetales. Por ejemplo, 100 g de setas frescas contienen no más de 2.5 mg, lo que equivale a poco más de 0.1% de la dosis máxima diaria permitida (Lelley y Vetter 2005, SGS Fresenius 2007). Por otra parte, según el sustrato utilizado para el cultivo, Patil et al. (2010) encontraron entre 27.5 mg y 31.0 mg de sodio en 100 g de setas frescas. Potasio El potasio es responsable de regular la presión osmótica en el fluido celular y también de la actividad de ciertas enzimas. Baja la presión arterial y promueve la relajación muscular. Se encuentra en el jugo digestivo del tracto intestinal y es excretado por los riñones con excreciones mayores entre más alta sea la ingesta. La deficiencia en potasio puede conducir a daños en los músculos del corazón. Otros síntomas incluyen debilidad, pérdida de apetito y calambres musculares. Se recomienda una ingesta diaria de 2 g - 4 g de para adultos. Los hongos comestibles tienen un alto contenido de potasio. Son superiores a las frutas y vegetales en este aspecto. La cepa HK-35 del hongo ostra tiene 269 mg en 100 g de material fresco; la cepa Amycel 3015 tiene 248 mg/100 g, y la seta reina 357 mg/100 g de producto fresco (Lelley y Vetter 2005). Patil et al. (2010) encontraron de 190mg/100 a 232 mg/100 g de material fresco. Gracias al bajo contenido en sodio y alto en potasio, las setas pueden usarse como una alternativa en dietas de pacientes que tienen que reducir la ingesta de sodio debido a la alta presión sanguínea. Fósforo El fósforo juega un papel vital en la producción y la conversión de energía. Es importante para construir y mantener saludables los dientes y los huesos. Su absorción se facilita por la presencia de vitamina D. Su deficiencia es prácticamente desconocida en adultos. Las mujeres tienen un mayor requerimiento durante el embarazo y la lactancia, por ello se recomienda que sigan una dieta que incluya alimentos con alto contenido en fósforo. 191 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores El requerimiento usual diario en adultos es de 0.7 g - 0.8 g. Con base en criterios de la DGE, los alimentos se consideran como una fuente benéfica de fósforo cuando la porción estándar contiene al menos 30% de los requerimientos diarios recomendados. Todos los productos animales (carne, pescado, queso y leche) parecen satisfacer este criterio, mientras que los vegetales y las frutas algunas veces se quedan considerablemente cortos (Souci et al. 2011). Desafortunadamente, las setas no pertenecen a las fuentes excelentes de fósforo; contienen de 51 mg - 100 mg de fósforo por cada 100 g de producto fresco, según la cepa (Kress 1991, SGS Fresenius 2007, Lelley y Vetter 2005). Hierro En última instancia, los hongos son particularmente buenos proveedores de hierro, que es importante para el transporte de oxígeno y para la síntesis de varias sustancias del cuerpo que están involucradas en procesos vitales. Se encuentra en el cuerpo principalmente en el pigmento sanguíneo (hemoglobina). Durante un sangrado severo pueden perderse grandes cantidades de hierro, por ejemplo, en la menstruación en el caso de las mujeres. Su deficiencia se manifiesta con anemia, en otras palabras, con una reducción del contenido en hemoglobina y eritrocitos (glóbulos rojos) de la sangre. De acuerdo con expertos, la cantidad diaria recomendada es de 12 mg - 14 mg. Un alimento se considera particularmente benéfico si provee más de 15% del requerimiento diario. Las setas, con hasta 1.5 mg de hierro en 100 g de producto fresco, satisfacen este criterio (Patil et al. 2010, Souci et al. 2011). Sin embargo, una porción diaria del hongo del abedul (Piptoporus betulinus) proporciona casi dos veces la ingesta diaria, y los cantarelos de cuatro a seis veces la cantidad requerida. Cobre El cobre, el zinc y el selenio son importantes elementos traza. El cobre se encuentra en muchas enzimas. Controla el entrecruzamiento de las fibras de colágeno del tejido conectivo. Por lo tanto, es esencial para el desarrollo de este y de los huesos. La enzima súper óxido dismutasa, que depende del cobre y del zinc (ver siguiente párrafo), forma una parte importante del sistema endógeno de protección celular en la lucha contra los radicales libres. Por ello el cobre también puede describirse como un secuestrador indirecto de radicales. Una porción estándar de setas frescas puede cubrir, en el mejor de los casos, 10% de los requerimientos diarios de cobre (Lelley y Vetter 2005, SGS Fresenius 2007). Zinc El zinc se encuentra en numerosas enzimas y juega un papel importante en varias funciones corporales, por ejemplo, en el metabolismo de las proteínas, de la grasa y de los carbohidratos. También está involucrado en el crecimiento celular y en funciones del sistema inmune. Su deficiencia parece ocurrir de manera frecuente en gente joven que requiere particularmente de altas cantidades durante la fase de crecimiento. Los hongos 192 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. comestibles se consideran mejores fuentes de zinc que la mayoría de las frutas y los vegetales. Las setas contienen entre 0.4 mg y 0.8 mg por 100 g de material fresco (Biro y Lindner 1995, Elmadfa et al. 2000, Lelley y Vetter 2005); exceden incluso a las espinacas, que tienen una de las más altas concentraciones de zinc entre los vegetales (Souci et al. 2011). Selenio Los hongos comestibles son todavía más benéficos en términos de contenido de selenio, elemento que juega un papel extremadamente importante en proteger el cuerpo contra procesos oxidativos dañinos. El selenio es un secuestrador de radicales de primer orden. Este elemento traza es un cofactor importante en el sistema enzimático de la glutatión peroxidasa, que protege la membrana celular contra el efecto destructivo de los radicales libres. Además, es visto como un oponente biológico de varios metales pesados (mercurio, cadmio y plomo), y atenúa significativamente la toxicidad de este último. También activa ciertas áreas del sistema inmune endógeno, estimulando la formación de linfocitos y promoviendo la síntesis de interferón así como la actividad de células T y células asesinas naturales (killer). Con base en información disponible, se sabe que las frutas y los vegetales contienen cantidades insignificantes de selenio. La situación es totalmente diferente con los hongos comestibles. El champiñón, en particular el de basidiomas oscuros, es considerado una buena fuente, según sea el sustrato de cultivo. El hongo ostra y la seta reina son también buenas fuentes; en el primero se tienen más de 16.0 µg, en la segunda 14.2 µg por 100 g de producto fresco (Lelley y Vetter 2005). El shiitake tiene relativamente poco selenio, pero esta cantidad es aún cinco veces mayor que la cantidad registrada en frutas y vegetales. Un estudio publicado por Crisan y Sands (1978) comprende casi todos los aspectos de los constituyentes relevantes de los hongos cultivados —incluidas las setas— y sus aspectos nutricionales. En la tabla 2 se resume la composición química de dos especies de setas y se la compara con la del champiñón y el shiitake. EL SABOR DE LAS SETAS Un alimento no es atractivo, incluso si posee la mayor riqueza de ingredientes benéficos y es saludable, si no tiene buen sabor. Las setas frescas tienen un sabor propio y peculiar. Se han encontrado más de 100 sustancias responsables del aroma característico de los diferentes hongos cultivados. Para las setas se mencionan el 1-octen-3-ol, la guanosina monofosfato (también conocida como ácido 5’-guanidylico) y el l-glutamato (Hanssen 1982). Estos compuestos tienen un efecto natural de condimento y frecuentemente hacen innecesaria la adición, por ejemplo de sal, a un alimento normal o dietético (Kress 1991). Los componentes del sabor de las setas son también apetitosos, promueven la formación 193 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores de jugo gástrico y la actividad intestinal. Consecuentemente, el alimento es más sano y el cuerpo lo puede usar más eficazmente. Tabla 2. Composición química de algunos hongos comestibles cultivados. Datos referidos a 100 g de material fresco (Lelley y Vetter 2005, SGS Institute Fresenius 2007). Componentes Seta Seta reina Champiñón Shiitake importantes P. ostreatus P. eryngii A. bisporus L. edodes Materia seca 9.3 g 10.9 g 10.4 g 10.9 g Agua 90.7 g 89.2 g 89.7 g 89.1 g Grasa 0.7 g 0.5 g 0.6 g 0.5 g Proteína 1.9 g 2.3 g 3.0 g 3.1 g Cenizas 0.67 g 0.74 g 0.96 g 0.77 g Fibra total 4.6 g 4.8 g 1.3 g 4.5 g Glucosa 1.01 g 0.93 0.33 g 0.22 g Carbohidratos 1.4 g 2.5 g 4.5 g 2.0 g Calorías (kcal) 20 24 35 25 Sodio 2.5 mg 1.5 mg 4.8 mg 1.4 mg Potasio 216.5 mg 265 mg 339 mg 249 mg Calcio 0.44 mg 0.37 mg 0.43 mg 1.3 mg Magnesio 10.4 mg 13.9 mg 8.9 mg 12.1 mg Hierro 0.58 mg 0.65 mg 0.39 mg 1.4 mg Fósforo 57.8 mg 98.9 mg 91.5 mg 81.7 mg Zinc 0.38 mg 0.57 mg 0.34 mg 0.95 mg Cobre 0.09 mg 0.08 mg 0.19 mg 0.15 mg Selenio < 0.5 mg < 0.5 mg < 0.5 mg < 0.5 mg Manganeso 0.05 mg 0.09 mg < 0.05 mg 0.21 mg Vitamina A 0.90 µg 0.95 µg 0.75 µg 1.05 µg Vitamina B1 0.08 mg 0.12 mg 0.10 mg 0.03 mg Vitamina B2 0.16 mg 0.16 mg 0.41 mg 0.23 mg Vitamina B6 0.03 mg 0.01 mg 0.04 mg 0.02 mg Vitamina B12 0.31µg 0.56 µg 0.35 µg 0.23 µg Ácido pantoténico 1.07 mg 0.94 mg 0.66 mg 0.86 mg Niacina 2.82 mg 4.96 mg 2.45 mg 3.81 mg Biotina 0.004 mg 0.010 mg 0.010 mg 0.009 mg Ácido fólico 0.014 mg 0.034 mg 0.013 mg 0.026 mg Vitamina K < 0.10 µg < 0.10 µg < 0.10 µg < 0.10 µg Vitamina C 0.48 mg 0.38 mg 2.77 mg 1.12 mg Vitamina D2 < 0.05 µg < 0.05 µg < 0.05 µg < 0.05 µg Vitamina D3 < 0.05 µg < 0.05 µg < 0.05 µg < 0.05 µg Vitamina E (total) 0.008 mg 0.005 mg 0.008 mg 0.008 mg 194 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Las setas, solo como alimento fresco Aunque en las dietas saludables se recomienda incluir hongos para prevenir enfermedades, debe tomarse en cuenta un aspecto clave: su disponibilidad. Por lo general, los hongos comestibles se adquieren en los supermercados, en las tiendas de verduras, en la granja, o en el mercado semanal, pero a veces la gama de alternativas es limitada. La gente que recolecta hongos o los cultiva en su casa y jardín tiene una ventaja definitiva, pero representa una minoría. Solo los hongos frescos son saludables. En el caso de un consumo regular —lo cual es ampliamente recomendado para las personas que tienen una dieta de reducción de peso, o aquellos con diabetes, gota o presión arterial alta, entre otras cosas—, la preferencia debe orientarse hacia las variedades cultivadas comercialmente y disponibles todo el año. La diversidad se amplía durante los meses de verano con los hongos silvestres disponibles. La inclusión de los hongos como parte de una dieta saludable solamente puede tener éxito si se preparan y se consumen de manera inmediata. Las setas congeladas pueden conservarse aproximadamente tres meses sin sacrificar la calidad. Un secado suave también resulta adecuado para preservarlas. Pero la frescura es la clave. Todos los comentarios relacionados con los efectos promotores de la salud de las setas Pleurotus spp. aplican principalmente en material fresco. Hay que atender a la regla de oro: cuando sea posible, use hongos frescos en lugar de enlatados. Las comparaciones entre las setas frescas y las enlatadas en términos de contenido nutricional seguramente desilusionarán a los consumidores, pues los ingredientes más valiosos se reducen seriamente en los procesos de conservación. Las setas pierden hasta 50%-75% de su contenido en vitaminas; los niveles de proteínas, potasio y fósforo caen considerablemente. AGRADECIMENTOS Agradezco a la señora Lesley Bischof por las muchas correcciones lingüísticas y mejoras a este manuscrito. Agradezco también a los editores, Dr. José E. Sánchez y Dr. Daniel J. Royse, por la realización de la idea de un libro especialmente dedicado al hongo ostra. REFERENCIAS Berg B, Lelley JI (2016) Compendium of Mycotherapy. BegellHouse Inc. Biró Gy, Lindner K (1995) Tàpanyagtáblázat. Medicina Rt Budapest. Calvo MS, Whiting SJ (2006) Public Health Strategies to Overcome Barriers to Optimal Vitamin D Status in Populations with Special Needs. J. Nutr. 136(4): 1135-1139. Crisan HD, Sands A (1978) Nutritional value. In: Chang ST, Hayes WA (eds) The Biology and Cultivation 195 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores of Edible Mushrooms. Academic Press London. 137-168. Cuptapun Y, Hengsawadi D, Mesomys W, Yaieiam S (2010) Quality and Quantity of Protein in Certain Kinds of Edible Mushrooms in Thailand. Kasetsart J. (Nat. Sci.). 44:664-670. Deepalakshmi K, Mirunalini S (2014) Pleurotus ostreatus: an oyster mushroom with nutritional and medicinal properties. J. Biochem Tech. 5(2):718-726. Eder J, Wünsch A (1991) Untersuchungen über die Eiweißqualität von Austernpilzen (Pleurotus spp.). Chem. Mikrobiol. Technol. Lebensm. 13:25-29. Elmadfa I, Aign W, Fritzsche D (2000) GU Kompass Nährwert. Gräfe und Unzer München. Flegal KM, Kit BK, Orpana H, Graubard BI (2013) Association of All-Cause Mortality with Overweight and Obesity Using Standard Body Mass Index Categoris. A systematic Review and Meta-analysis. JAMA. 309(1):71-82. Gröber U (2008a) Vitamin D – das Anti-Aging-Hormon unsereres Immunsystems. Z. Für Orthomolekulare Medizin. 1:22-24. Gröber U (2008) Vitamin B-2 (Riboflavin).Z. für Orthomolekulare Medizin. 6/2:21-22. Hanssen HP (1982) Pilzaromen – Aromen aus Pilzen? Dt. Lebensmittelrundschau. 12:435-440. Kalač P (2016) Edible Mushrooms, Chemical Composition and Nutritional Value. Academic Press London. Kress M (1991) Rolle der Kulturpilze in der Ernährung In Lelley JI (ed) Pilzanbau, Biotechnologie der Kulturspeisepilze. Ulmer Stuttgart. 40-52. Lelley JI (2008) Die Heilkraft der Pilze. 4. Aufl. B.O.S.S. Goch. Lelley JI, Vetter J (2005) The possible Role of Mushrooms in Maintaining Good Health and Preventing Diseases. Acta Edulis Fungi. 12:412-419. Matilla P, Könkö K, Eurola M, Pihlava JM, Astola J, Vahteristo L, Hietaniemi V, Kumpulainen J, Valtonen M, Piironen V (2001) Contents of vitamins, mineral elements, and some phenolic compounds in cultivated mushrooms. J Agric Food Chem. 49(5):2343-2348. Patil SS, Ahmed SA, Telang SM, Biag MMV (2010) The nutritional value of Pleurotus ostreatus (Jacq.: Fr.) Kumm cultivated on different ligbocellulosic agrowastes. Innovative Romanian Food Biotechn. 7:66-76. Ramagopalan SV, Maugeri NJ, Handunnetthi L, Lincoln MR, Orton SM, Dyment DA, Deluca GC, Herrera BM, Chao MJ, Sadovnick AD, Ebers GC, Knight JC (2009) Expression of the Multiple Sclerosis- Associated MHC Class II Allele HLA-DRB1*1501 Is Regulated by Vitamin D. PLoS Genet. 5(2):e1000369. doi:10.1371/journal.pgen.1000369. Rimóczi I, Vetter J (1976) Investigations of the protein fractions and crude fiber contents of eight different strains of Oyster mushrooms. Bot. Közl. 63:271. Royse DJ, Baars J, Tan Q (2016) Current overview of mushroom production in the world. In: D. C. Zied (ed) Edible and Medicinal Mushrooms: Technology and Applications. John Wiley and Sons. NY. Schoenen J, Jacquy J, Lenaerts M (1998) Effectiveness of high-dose riboflavin in migraine prophylaxis a randomized controlled trial. Neurology. 50:466-470. SGS Institute Fresenius (2007) Chemical analysis of Oyster mushrooms. Unpublished. Souci, Fachmann, Kraut (2011) Lebensmitteltabelle für die Praxis. 5. Aufl. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart. Vetter J (2010) A gombák táplálkozási értéke. In: Györfi J (ed) Gombabiológia, Gombatermesztés. Mezögazda Budapest. 48-63. Wu WJ, Ahn BY (2014) Statistical optimization of ultraviolet conditions for vitamin D-2 synthesis in oyster mushrooms (Pleurotus ostretaus) using response surface methodology. Plos One 9. http:// dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0095359. Zittermann A, Schleithoff SS, Frischer S, Götting C, Kuhn J, Koertke H, K, Tenderich G, Koerfer R (2009) Circulating Calcitriol Concentrations and Total Mortality. Clinical Chemistry. 55(6):1163- 1170. 196 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 10 PROPIEDADES ANTIOXIDANTES DE Pleurotus spp. Antioxidant properties of Pleurotus spp. José E. Sánchez y Pablo Liedo RESUMEN En el presente capítulo se hace primeramente una revisión básica de los antioxidantes. ¿Qué son? ¿A qué moléculas afectan? ¿Cómo actúan? Así como de los métodos disponibles para determinarlos. Después se discute su presencia en los alimentos, particularmente en los hongos comestibles y en el género Pleurotus, y finalmente se abordan sus efectos en la salud y en la longevidad. Palabras clave: nutracéuticos, envejecimiento, setas, hongos comestibles, radicales libres ABSTRACT Firstly, a basic reviewing of antioxidants is presented. What are they? What molecules are affected? How do they act as well as available methods for determining their action? Then their presence in food is discussed, particularly in edible mushrooms and in the genus Pleurotus. Finally, their effects on health and longevity are addressed. Keywords: nutraceutics, aging, edible mushrooms, oyster mushroom, free radicals INTRODUCCIÓN Las células de organismos aerobios tienen la capacidad de utilizar oxígeno para realizar sus funciones vitales. Esto se debe a que los procesos oxidativos que intervienen en su metabolismo toman la energía de los sustratos que utilizan. A través de reacciones de oxido-reducción, finalmente entregan sus electrones a una molécula de oxígeno, que es el aceptor final, con lo que se forma agua. Este proceso es energéticamente uno de los más eficientes en el ámbito biológico y explica por qué los organismos aerobios han invadido la tierra y conformado una serie de taxa, entre los que se encuentran animales, plantas, hongos, microorganismos, etc. (Wacket y Hershberger 2001). 197 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Es una paradoja que la mayoría de los organismos complejos que existen en la tierra requieran oxígeno para su existencia, porque se trata de una molécula que les afecta al producir moléculas altamente reactivas en las células (Mourão et al. 2011). Para compensar esta situación, el metabolismo celular produce antioxidantes que estabilizan el proceso oxidativo como un factor protector de salud. Sin embargo, en condiciones patológicas se recomienda una dieta con compuestos antioxidantes para reducir el riesgo de enfermedades crónicas. Los antioxidantes han adquirido gran relevancia en los últimos años porque son compuestos que se consideran benéficos e indispensables para la salud. Debido a esto, se observa que las personas se preocupan cada vez más por incluirlos en su dieta diaria y prefieren los alimentos que los contienen o que son suplementados con antioxidantes, con respecto de aquellos que no los contienen. Es así como los hongos comestibles cobran relevancia, porque se ha reportado que su composición química incluye moléculas antioxidantes, lo que seguramente contribuye con una dieta sana. LOS RADICALES LIBRES La oxidación es una reacción química que involucra la pérdida de un electrón o el incremento en el estado oxidativo de una molécula. En la mayoría de los casos, los procesos de oxidación están en equilibrio gracias a que se acoplan con reacciones de reducción, en las cuales una molécula gana un electrón. Por esta razón, a estos procesos en equilibrio se les llama de oxido-reducción, o simplemente redox. Sin embargo, hay casos en los que el equilibrio no se alcanza y entonces se habla de la generación de radicales libres. Un radical libre es un átomo, molécula o ión que tiene en su estructura uno o varios electrones desapareados y en posibilidad de aparearse. Esta característica les da una notable inestabilidad química y una reactividad elevada. Para conseguir la estabilidad, modifican a las moléculas a su alrededor provocando la aparición de nuevos radicales, por lo que se crea una reacción en cadena. Esta cadena de reacciones incluye los pasos de inducción, propagación y terminación (Brand-Williams et al. 1995). Los radicales libres (RL) pueden ser originados por reacciones biológicas o por factores exógenos como la contaminación, el tabaco, el humo, las drogas, los xenobióticos y la radiación. No son en esencia dañinos, puesto que el cuerpo los produce durante el metabolismo celular aerobio y son necesarios para la salud (Sohal y Orr 2012). Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, su presencia puede incidir en mutación del ADN, alteración de la expresión genética, modificaciones en la transducción de las señales celulares, apoptosis celular, peroxidación lipídica y degradación de proteínas. Adicionalmente, los radicales libres juegan un papel preponderante en varias causas de mortalidad, como las enfermedades cardiovasculares, el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas, la diabetes y el envejecimiento (Guo et al. 2012). 198 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. El metabolismo oxidativo es un proceso biológico normal capaz de generar radicales libres oxigenados, altamente reactivos. Estas moléculas con oxígenos activos incluyen el radical superóxido (O- ), el peróxido de hidrógeno (H O ), el radical óxido nítrico (NO·) y el 2 1 oxígeno singlete ( O ). Además, la radiación cósmica2 2 y la radiación electromagnética de baja longitud de onda2 (por ejemplo los rayos gama) pueden dividir el agua en el organismo para generar el radical hidroxilo, OH·. Una vez que se produce este radical, débilmente reactivo, ataca a las moléculas cercanas. Aunque tiene una vida media extremadamente pequeña, reacciona para dar margen a una serie de reacciones en cadena, de radicales libres en propagación (Castañeda et al. 2008) Radicales libres y envejecimiento No solamente los RL, sino también las especies reactivas de oxígeno (ROS por sus siglas en inglés) juegan un papel importante en el daño celular oxidativo. Este daño puede ser originado por causas ambientales, por contaminantes o por el propio metabolismo. Los RL son tan reactivos y su papel tan importante, que llegó a pensarse que el daño causado a lo largo del tiempo por su acumulación era la causa del envejecimiento, a lo que se llamó la teoría del envejecimiento por radicales libres. Sin embargo, la teoría se ha modificado varias veces hasta que, finalmente, concluye que existe un estado crónico de estrés oxidativo (Sohal y Weindruch 1996) en las células de organismos aerobios, incluso en condiciones fisiológicas normales, por causa de un desbalance entre prooxidantes y antioxidantes. Este desbalance conlleva a un estado continuo de acumulación de daño oxidativo en una variedad de macromoléculas que se incrementa con la edad y que resulta en una pérdida progresiva de eficiencia funcional en varios procesos celulares (Muller et al. 2007). Entre los problemas que origina se pueden mencionar: destrucción de paredes celulares, inactivación de enzimas, debilitamiento de la capacidad defensiva, alteración del sistema inmunológico e incluso daño del material genético, los que se asocian con enfermedades como cáncer, problemas cardiacos o envejecimiento humano (Bokov et al. 2004, Castañeda et al. 2008, Sohal y Orr 2012). Varios estudios sugieren que un incremento en el estrés oxidativo se encuentra en el principio de la cascada patológica que conduce a la enfermedad de Alzheimer (Nunomura et al. 2006) LOS ANTIOXIDANTES Un antioxidante es cualquier sustancia que, estando presente en bajas concentraciones comparadas con las de un sustrato oxidable, retrasa significativamente o evita la oxidación de ese sustrato (Halliwell 1995). Existe una gran variedad de antioxidantes naturales, entre ellos, algunos tioles, vitaminas, polisacáridos, fenoles, etc. Tienen la capacidad de remover los radicales libres de sistemas biológicos, lo que les confiere un papel protector. Pueden retrasar o inhibir la oxidación lipídica. Así también, los fenoles tienen una alta 199 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores capacidad antioxidante y de secuestrar radicales libres con mecanismos que involucran la inhibición de enzimas responsables de producir radicales libres y la reducción de especies de oxígeno reactivas. Varios polisacáridos han atraído también la atención por su bioactividad. El daño que causan los radicales libres probablemente llevó a la evolución de una serie de mecanismos protectores que tienen como finalidad desintoxicar de radicales libres los sistemas celulares antes de que hagan daño. Esta serie de mecanismos incluyen la - enzima superóxido dismutasa (SOD), que convierte el superóxido (O 2 ) en peróxido de hidrógeno; la glutatión peroxidasa y la catalasa, que degradan el H2O2 en agua y oxígeno; los sistemas de reparación por excisión de base y de nucleótidos y del ADN, así como el sistema proteosomal, entre otros (Halliwell 1995, Speakman y Selman 2011). Castañeda et al. (2008) mencionan la existencia de antioxidantes de naturaleza no enzimática como la vitamina E, el β-caroteno, la vitamina C, el glutatión reducido, la albúmina, los flavonoides y los metales de transición como Se, Cu, Zn, entre otros. La vitamina A, por ejemplo, es un antioxidante soluble en la grasa que protege a las células contra radicales libres dañinos, además de otros roles vitales en el organismo. Sin embargo, a dosis muy elevadas es potencialmente peligrosa porque puede acumularse en cantidades tóxicas. Por otra parte, los antioxidantes presentes en los suplementos comunes (ascorbato, β-caroteno, α-tocoferol) no tienen éxito en disminuir el daño oxidativo en humanos sanos (Halliwell 2009). Según el Instituto de Nutrición y Tecnología de Alimentos (INTA 2011), los principales mecanismos de acción de los antioxidantes son: 1) la interacción directa con especies reactivas, que se puede dar en dos formas, por transferencia de hidrógeno “HAT” o por transferencia simple de electrones “SET”, ambos llamados así por sus siglas en inglés; 2) la prevención de la expresión, síntesis o actividad de enzimas prooxidantes involucradas; 3) la prevención de la formación de especies reactivas que dependen de metales, es decir, que se contraponen a la capacidad de ciertos metales como el hierro y el cobre (en estado reducido) a catalizar la formación de radicales superóxido a partir de peróxido de hidrógeno (Reacción de Fenton), y 4) la activación o inducción de enzimas antioxidantes, como la SOD. Mecanismo HAT (Transferencia de hidrógeno, Mayer 2011) X* + H-R ------à XH + R* Mecanismo SET (Transferencia simple de eléctrones, Ashby 1988) RX + Y------à RX - + Y 200 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. CÓMO MEDIR EL PODER ANTIOXIDANTE No hay un método específico para medir la capacidad antioxidante en diferentes tipos de muestras, por lo que en los estudios que la miden en macromicetos suelen usarse métodos diversos (Heleno et al. 2010). Los hay aquellos que calculan la actividad secuestrante del radical 2,2-difenil-1-picril hidrazilo (DPPH), el poder reductor o la inhibición de la peroxidación lipídica por el sistema linoleato-beta caroteno, etc. Por su parte, Shahidi y Zhong (2015) indican que actualmente se han desarrollado una serie de análisis químicos y modelos alimenticios y biológicos que ayudan a medir, a escala molecular o celular, la capacidad secuestradora de los radicales, el poder reductor y otros atributos específicos de los antioxidantes, así como la inhibición de la oxidación en general. Estos mecanismos incluyen la transferencia de átomos de hidrógeno (HAT), la transferencia de electrones (ET), el poder reductor y los quelantes metálicos, entre otros. Es conveniente mencionar que para utilizarlos deben considerarse sus características y sus limitaciones. Un resumen no extensivo de esos métodos se presenta en la tabla 1. LOS ANTIOXIDANTES EN LOS ALIMENTOS En general, el consumo de frutas y vegetales parece estar asociado inversamente con los riesgos de adquirir enfermedades crónicas. Los antioxidantes contenidos en esos alimentos son considerados como factores benéficos para la salud. Por ejemplo, los compuestos fenólicos tienen un potencial en la prevención y el tratamiento de enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo (Ghiselli et al. 1998, Fukumoto y Mazza 2000, Heinrich et al. 2013, Rampadarath et al. 2014). En efecto, Wong et al. (2006) encontraron una correlación satisfactoria entre el contenido total de polifenoles y el TEAC (Trolox equivalent antioxidant activity), lo que les llevó a sugerir que los polifenoles son parcialmente responsables de la actividad antioxidante encontrada en 27 plantas estudiadas. Así, los alimentos que además de contener nutrientes promueven la salud se denominan “alimentos funcionales” (Valencia del Toro y Garín Aguilar 2012). Cuando ocurre una oxidación de lípidos, por ejemplo, se observa la pérdida de calidad en los alimentos; por el contrario, cuando los antioxidantes se agregan a los alimentos minimizan la rancidez, retardan la formación de productos de oxidación toxicos, mantienen la calidad nutritiva e incrementan la vida de anaquel de los alimentos (Jadhav et al. 1996). En el caso de las células in vivo, los procesos oxidativos juegan un papel importante en enfermedades coronarias, aterosclerosis, cáncer y el proceso de envejecimiento. 201 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tabla 1. Algunos métodos empleados para medir la capacidad antioxidante de diferentes compuestos. Método Principio Lecturas Referencias Cambio de DPPH Blois 1958, Poder secuestrante del absorbancia a 517nm (1,1-Diphenyl-2- Sharma y radical DPPH de una solución de picryl-hydrazyl) Bhat 2009 DPPH Lectura a 700 nm. Conversión de una Oyaizu Un incremento de solución de 1986, Poder reductor absorbancia indica Fe 3+/ferricianuro a la Cheng y Li incremento en poder forma ferrosa 2004 reductor Ben Aziz et Inhibición de Inhibición del Decrecimiento de al. (1971), la peroxidación blanqueamiento del β absorbancia a 460 Huang et al. lipídica -caroteno nm 2005 Contenido fenólico Prior et Reactivo de Folin total expresado en Absorbancia a al. 2005, Ciocalteu equivalentes de ácido 765nm Huang et al. gálico 2005 El ABTS (ácido Se mide la 2,2’-azinobis absorbancia a 734 TEAC (Trolox 3-ethylbenzothiazoline- nm. Las diferencias Huang et al. equivalent 6-sulfonico) es oxidado de absorbancia son 2005, Prior antioxidant por radicales peroxil a graficadas contra et al. 2005 capacity) su catión ABTS·+, que es concentración para intensamente coloreado generar una recta Mide la reducción del Incremento de complejo ligado al absorbancia a ión férrico (Fe3+) al FRAP (Ferric 593 nm. Los intensamente azul ión Shahidi y reducing resultados son ferroso Zhong 2015 antioxidant power) expresados como (Fe 2+) por los equivalentes de Fe2+ antioxidantes en medio micromolar ácido Capacidad para secuestrar radicales Halliwell Desarrollo de una OH por una mezcla de et al. 1987, Radical hidroxilo coloración rosa a reacción con H O /Fe+3 Jayakumar 2 2 532 nm – EDTA, ascorbato y et al. 2009 deoxiribosa 202 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Lecturas El LDL-colesterol, el espectrofotométricas ión metálico iniciador a 234 nm periódicos metal o radical peroxil o a un tiempo final y el antioxidante son La actividad se Oxidación de LDL- Shahidi y incubados a reporta en porciento colesterol Zhong 2015 37 °C y se monitorea de inhibición de la formación de dienos dienos conjugados conjugados comparado con un control sin antioxidante Castañeda et al. (2008) evaluaron 29 extractos de siete plantas medicinales peruanas y observaron que todas presentaron una buena actividad antioxidante; el extracto etanólico de canela Cinnamomum zeylanicum presentó una mayor capacidad de captación de radicales libres. Por otra parte, el extracto de hojas de guayaba y el extracto de guayaba son antioxidantes más potentes que el fruto seco y pueden inhibir 94.4% - 96.2% de la oxidación del ácido linoléico (Chen y Yen 2007). Los compuestos fenólicos extraídos del pericarpio de litchi Litchi chinensis inhiben la oxidación del ácido linoléico y tienen una actividad secuestradora de radicales libres, además de que su poder reductor es similar al del ácido ascórbico (Duan et al. 2007). Wong et al. (2006) evaluaron la capacidad antioxidante de 25 plantas tropicales y encontraron que el Mirasol Tropical Cosmos caudatus Kunth tenía mayor actividad. Esta planta es ornamental en Latinoamérica pero comestible e incluso medicinal en Malasia (Conabio 2012). Los humanos y otros organismos poseen sistemas de defensa antioxidantes que los protegen contra el daño oxidativo (Jayakumar et al. 2009). Sin embargo, se considera que estos contribuyen con la prevención parcial del daño, por lo que es de gran interés usar antioxidantes como suplementos alimenticios que protejan el cuerpo del daño oxidativo. PRESENCIA DE ANTIOXIDANTES EN LOS HONGOS COMESTIBLES, CON ENFASIS EN Pleurotus spp. Los hongos comestibles tienen un valor alimenticio alto por su bajo contenido en grasa y alto en proteínas, minerales y vitaminas —A, C y β-caroteno— (Lelley 2007), lo que les confiere un valor protector por sus propiedades antioxidantes (Murcia et al. 2002). Así mismo, se ha reportado que los compuestos fenólicos son secuestradores eficientes de radicales peróxido y tienen excelentes propiedades antioxidantes y sinergistas no mutagénicas (Jayakumar et al. 2009). 203 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores La actividad antioxidante de los hongos deriva de su metabolismo secundario. En ellos se han encontrado compuestos como la ergotionina, los ácidos gálico y ascórbico, los tocoferoles y el selenium (Teissedre y Landrault 2000, Cheung y Lo 2005). Los cuerpos fructíferos de P. ostreatus tienen un nivel antioxidante alto, lo que se atribuye al contenido de fibra de este hongo en particular (Ribeiro et al. 2008). Se ha demostrado que los polisacáridos de ocho especies de hongos comestibles tienen capacidad secuestradora de radicales, la cual ha sido medida con el método de DPPH (Xia et al. 2011, Ren et al. 2014). Agaricus brasiliensis es fuente natural de compuestos antioxidantes (Mourão et al. 2011). El extracto metanólico de Ganoderma tsugae tiene una actividad antioxidante más fuerte entre varias especies de este género y es más alta que la actividad conocida del alfa tocoferol (Yen y Wu 1999). Heleno et al. (2010) evaluaron las propiedades antioxidantes de 18 macromicetos silvestres de Portugal. Los hongos analizados tuvieron antioxidantes potentes como fenoles (0.51 mg/g - 7.90 mg/g) y tocoferoles (0.02–8.04 μg/g). Hygrophoropsis aurantiaca fue el organismo con mayor actividad. Lactarius aurantiacus presentó los valores más altos en las pruebas de DPPH e inhibición de la peroxidación lipídica. La actividad antioxidante de Pleurotus sajor-caju y P. floridaen ratas con hipercolesterolemia prevee un mecanismo de protección contra el estrés oxidativo (Khan et al. 2011). Extractos de P. ostreatus, P. cornucopiae y P. salmoneostramineus son buenos inhibidores de las celulas HT-29 (células cancerosas del colon humano), las cuales podrían estar asociadas con el envejecimiento (Kim et al. 2009). El uso de suplementos en el sustrato tiene un efecto positivo sobre el contenido en antioxidantes y proteínas de P. salmoneostramineus (Soekwanto et al. 2012), y se sabe que los polisacáridos de P. ostreatus poseen una buena capacidad antioxidante (Vamanu 2012). Así también, se ha demostrado que existe un efecto clínico benéfico en el tejido del hígado y del riñón de ratones con disfunción mitocondrial y sujetos a estrés oxidativo, gracias al poder antioxidante de P. ostreatus (Naguib et al. 2014). Existen diferencias importantes en la capacidad antioxidante y en el contenido fenólico de cepas de especies de Pleurotus, lo que posibilita una clasificación con base en estas diferencias (Sánchez et al. 2015). Al analizar esta capacidad por medio de la reacción de DPPH, la literatura reporta resultados muy variables según la especie, para extractos metanólicos de basidiomas: desde 7.8% para una cepa de P. ostreatus, hasta 95.4% para una cepa de P. nebrodensis (Alam et al. 2011). Al evaluar la capacidad antioxidante contra radicales hidroxilo, los estudios reportan también datos variables según la especie y la cepa: entre 32.6% y 85.7%; y en cuanto al contenido fenólico, los reportes para cepas de especies de Pleurotus varía de 0.9 mg/ml (Del Signore et al. 1997) a 143.3 mg/ml (Sánchez et al. 2015). Alam et al. (2011) determinaron que el contenido de fenoles de una 204 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. cepa de P. nebrodensis era de 298 μg/g y que esta fracción exhibía una buena actividad antioxidante. Estudios de los efectos de los antioxidantes presentes en los hongos sobre la longevidad Diversos modelos biológicos han estudiando los efectos de incluir compuestos nutracéuticos en la dieta sobre diferentes componentes de la salud. Esto, por la posibilidad de obtener resultados confiables y extrapolables a los humanos, en corto tiempo (Carey 1993, Le Bourg 2001, Alam et al. 2009). Por ejemplo, la mosca mexicana de la fruta, Anastrepha ludens, es un modelo ampliamente utilizado en bioensayos (Zou et al. 2007a y b, 2009, 2012, Liedo et al. 2012). Los extractos de Ganoderma lucidum, Lentinula edodes, Agaricus blazei y Auricularia auricula-judae tuvieron un efecto en la esperanza de vida de Drosophila melanogaster. Se observó que la respuesta depende de la dosis y del sexo de las moscas. El efecto podría ser causa de las propiedades antioxidantes de los hongos (Huang et al. 2011). Sin embargo, la prolongevidad podría verse disminuida por el alto contenido de proteína en los hongos. Lee et al. (2008) mostraron que un incremento de proteína en la dieta decrece la longevidad de D. melanogaster. Carey et al. (2008) también reportaron que una alta concentración de proteína en la dieta afecta negativamente la longevidad de A. ludens. El estudio realizado por Jayakumar et al. (2007) sobre el efecto del extracto de P. ostreatus en la peroxidación lipídica y en el estado antioxidante de los órganos principales en ratas viejas, encontró que la administración de extractos del hongo reduce los niveles de malondialdehído e incrementa los niveles de catalasa, superóxido dismutasa y la actividad antioxidante de la glutatión peroxidasa. La investigación concluye que la actividad antioxidante de los extractos de P. ostreatus mejoró el estado antioxidante durante el envejecimiento. Esto sugiere que la actividad antioxidante de los cuerpos fructíferos de Pleurotus spp. podría ser capaz de promover la longevidad. Varios estudios han reportado que los antioxidantes tienen un efecto en la longevidad. Wilson et al. (2006) analizaron el efecto de los polifenoles del arándano sobre la esperanza de vida y el envejecimiento del nematodo Caenorhabditis elegans. Encontraron que los polifenoles del arándano incrementaron la esperanza de vida y redujeron el declive relacionado con la edad. Zivanov et al. (2004) observaron el efecto de la intoxicación crónica con fenoles en la fertilidad y la esperanza de vida de D. melanogaster. Zou et al. (2010 y 2012) mostraron que el consumo de una dieta basada en arándano y orégano prolongó la longevidad de A. ludens. Este efecto dependió del tipo de dieta, la edad y la restricción calórica. El efecto de productos reconocidos por su capacidad antioxidante como el tocoferol (Zou et al. 2007), el resveratrol (Zou et al. 2009) y los extractos de açai (Euterpe oleracea Mart.) (Liedo et al. 2012) en la esperanza de vida de esta especie 205 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores también ha sido documentado. Debido a la capacidad antioxidante, el consumo regular de P. florida y P. sajor-caju mostró eficiencia en la protección de ratas que sufrían hipercolesterolemia y estrés oxidativo (Khan et al. 2011). Los estudios que evalúan el efecto prolongevidad de los compuestos antioxidantes son complejos. El efecto prolongevidad depende de diversas variables como la cantidad de grasa, de azúcares y de proteínas en la dieta, así como de factores genéticos, el sexo, la edad y la ingesta de calorías (Carey et al. 2001, Liedo et al. 2012, Wang et al. 2013). Además, la reproducción puede influirlo. Los compuestos antioxidantes favorecen la fecundidad y a su vez decrecen la longevidad (Carey et al. 2008). En conclusión, los hongos comestibles, y dentro de ellos los del género Pleurotus, se caracterizan por un alto contenido en proteínas, fenoles y moléculas con capacidad antioxidante. Esto les confiere un interés particular por las posibles interacciones entre estos componentes y la salud. Al menos esto se deja entrever en los diversos estudios realizados con modelos biológicos, como las moscas, que indican efectos probables sobre la fecundidad y la esperanza de vida. REFERENCIAS Alam N, Amin R, Khan A, Ara I, Shim MJ, Lee MW, Lee UY, Lee TS (2009) Comparative effects of oyster mushrooms on lipid profile, liver and kidney function in hypercholesterolemic rats. Mycobiology. 37:37-42. Alam N, Yoon KN, Lee JS, Lee MW, Lee TS (2011) Pleurotus nebrodensis ameliorates atherogenic lipid and histological function in hypercholesterolemic rats. Int. J. Pharmacol. 7:455-462. Ashby EC (1988) Single-electron transfer, a major reaction pathway in organic chemistry. An answer to recent criticisms. Acc. Chem. Res. 21:414-421. Ben Aziz A, Grossman S, Ascarelli IP (1971) Carotene-bleaching activities of lipoxygenase and heme proteins as studied by a direct spectrophotometric method. Phytochemistry. 10(7):1445-1452. Blois MS (1958) Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature. 181:1199-1200. Bokov A, Chaudhuri A, Richardson A (2004) The role of oxidative damage and stress in aging. Mechanisms of Ageing and Development. 125 (2004):811-826. Brand-Williams W, Cuvelier ME, Berset C (1995) Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. Food Sci. and Technol. 28:25-30. Carey JR (1993) Applied demography for biologists, with special emphasis on insects. Oxford University Press. New York. Carey JR, Harshman LG, Liedo P, Müller HG, Wang JL, Zhang Z (2008) Longevity-fertility trade-offs in the tephritid fruit fly, Anastrepha ludens, across dietary-restriction gradients. Aging Cell. 7:470- 477. Carey JR, Liedo P, Müller H-G, Wang J-L, Love B, Harshman L, Partridge L (2001) Female sensitivity to diet and irradiation treatements underlies sex-mortality differentials in the Mediterranean fruit fly. J. Gerontol; Biol. Series. 56A:B89-B93. Castañeda CB, Ramos LLE, Ibáñez VL (2008) Evaluación de la capacidad antioxidante de siete plantas medicinales peruanas. Revista Horizonte Médico. 8(1):56-72. Chen HY, Yen GC (2007) Antioxidant activity and free radical-scavenging capacity of extracts from guava (Psidium guajava L.) leaves. Food Chemistry. 101(2):686-694. 206 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Cheng Z, Li Y (2004) Reducing power: the measure of antioxidant activities of reductant compounds? Redox Rep. 9(4):213-217. Cheung CK, Lo KM (2005) Antioxidant activity of extracts from the fruiting bodies of Agrocybe aegerita var. alba. Food Chem. 89:533-539. Conabio (2012) Comisión Nacional de la Biodiversidad. ¡Bienvenidos al sitio Malezas de México! http:// www.conabio.gob.mx/malezasdemexico/asteraceae/cosmos-caudatus/fichas/ficha.htm#6.%20 Impacto%20e%20importancia (25 de enero de 2016). Del Signore A, Romeo F, Giaccio M (1997) Content of phenolic substances in basidiomycetes. Mycol. Res. 101(05):552-556. Duan X, Wu G, Jiang Y (2007) Evaluation of the antioxidant properties of litchi fruit phenolics in relation to pericarp browning prevention. Molecules. 12:759-771. Fukumoto, LR, Mazza G (2000) Assessing antioxidant and prooxidan activities of phenolic compounds. J. Agric. Food Chem. 48:3597-3604. Ghiselli A, Nardini M, Baldi A, Scaccini C (1998) Antioxidant activity of different phenolic fractions separated from an Italian red wine. J. Agric. Food Chem. 46:361-367. Guo YJ, Deng GF, Xu XR, Wu S, Li S, Xia EQ, Li F, Chen F, Ling WH, Li HB (2012) Antioxidant capacities, phenolic compounds and polysaccharide contents of 49 edible macro-fungi. Food Funct. 3:1195-1205. Halliwell B (1995) Antioxidant characterization methodology and mechanism. Biochem. Pharmacol. 49(10):1341-1348. Halliwell B (2009) Free Radical Biology & Medicine. Free Radical Biology & Medicine. 46:531-542. Halliwell B, Gutteridge JMC, Arnoma OL (1987) The deoxyribose method: A simple test tube assay for the determination of rate constant for reaction of hydroxyl radical. Analytical Biochemistry. 165:215-219. Heinrich J, Valentova K, Vacek J, Palíkova, Zatloukalova M, Kosina P, Ulrichova J, Vrbkova J, Simanek V (2013) Metabolic profiling of phenolic acids and oxidative stress markers after consumption of Lonicera caerulea L. fruit. J. Agric. Food Chem. 61:4526-4532. Heleno SA, Barros L, Sousa MJ, Martins A, Ferreira ICFR (2010) Tocopherols composition of Portuguese wild mushrooms with antioxidant capacity. Food Chemistry. 119:1443-1450. Huang D, Ou B, Prior RL (2005) The chemistry behind antioxidant capacity assays. J. Agric. Food Chem. 53:1841-1856. Huang M, Liu J, Zhang S, Mei X, Yang X (2011) Effects of bioactive extracts from four edible mushrooms on the lifespan of Drosophila melanogaster. Mycology. 2:54-58. INTA (2011) Instituto de Nutrición y Tecnología de Alimentos. Antioxidantes: definición, clasificación y conceptos generales. http://www.portalantioxidantes.com/antioxidantes/ (18 de enero de 2016). Jadhav SJ, Nimbalkar SS, Kulkarni AD, Madhavi DL (1996) Lipid oxidation in biological and food systems. In: Madhavi DL, Deshpande SS, Salunkhe DK. Food Antioxidants (eds) Marcel Dekker. New York. 5-63. Jayakumar T, Thomas PA, Geraldine P (2007) Protective effect of an extract of the oyster mushroom, Pleurotus ostreatus, on antioxidants of major organs of aged rats. Exp. Gerontol. 42(3):183-191. Jayakumar T, Thomas PA, Geraldine P (2009) In-vitro anti-oxidant activities of an ethanolic extract of the oyster mushroom, Pleurotus ostreatus. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 10:228-234. Khan MA, Rahman MM, Tania M, Uddin N, Ahmed S (2011) Pleurotus sajor-caju and Pleurotus florida mushrooms improve some extent of the antioxidant systems in the liver of hypercholesterolemic rats. The Open Nutraceuticals J. 4:20-24. Kim JH, Kim SJ, Park HR, Choi JI, Ju YC, Nam KC, Kim SJ, Lee SC (2009) The different antioxidant and anticancer activities depending on the color of oyster mushrooms. Med. Plants Res. 3(12):1016-1020. Le Bourg E (2001) Oxidative stress, aging and longevity in Drosophila melanogaster. FEBS Letters 498:183-186. 207 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Lee KP, Simpson SJ, Clissold FJ, Brooks R, Ballard JWO, Taylor PW, Soran N, David Raubenheimer D (2008) Lifespan and reproduction in Drosophila: new insights from nutritional geometry. PNAS. 19(105):7498-2503. Lelley (2007) Aspectos saludables al consumir hongos. In: Sánchez JE, Royse DJ, Leal Lara H (eds) Cultivo, mercadotecnia e inocuidad alimenticia de Agaricus bisporus. El Colegio de la Frontera Sur. Chiapas, México. Liedo P, Carey JR, Ingram DK, Zou S (2012) The interplay among dietary fat, sugar, protein and acai (Euterpe oleracea Mart.) pulp in modulating lifespan and reproduction in a Tephritid fruit fly. Exp. Gerontol. 47:536-539. Mayer JM (2011) Understanding hydrogen atom transfer: from bond strengths to Marcus Theory. Accounts of Chemical Research. 44(1):36-46. Mourão F, Harue US, Seiko TO, Andrea LG, Barros CN (2011) Antioxidant activity of Agaricus brasiliensis basidiocarps on different maturation phases. Braz J Microbiol. 42:197-202. Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Arlan Richardson A, van Remmen H. (2007) Trends in oxidative aging theories. Free Radical Biology & Medicine. 43:477-503. Murcia AM, Martinez-Tome M, Jimenez AM, Vera AM, Honrubia M, Parras P (2002) Antioxidant activity of edible fungi (truffles and mushrooms): Losses during industrial processing.J. Food Protection. 65: 1614-1622. Naguib YM, Azmy RM, Samaka RM, Salem MF (2014) Pleurotus ostreatus opposes mitochondrial dysfunction and oxidative stress in acetaminophen-induced hepato-renal injury. BMC Complementary and Alternative Medicine. 14:494. Nunomura A, Castellani RJ, Zhu X, Moreira PI, Perry G, Smith MA (2006) Involvement of oxidative stress in Alzheimer disease. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65(7):631-641. Oyaizu M (1986) Studies on products of browning reaction: Antioxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine. Japanese Journal Nutrition. 44: 307-315. Prior RL, Wu, Schaich K (2005) Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements. J. Agric. Food Chem. 53(10):4290-4302. Rampadarath S, Puchooa D, Ranghoo-Sanmukhiya VM (2014) A comparison of polyphenolic content, antioxidant activity and insecticidal properties of Jatropha species and wild Ricinus communis L. found in Mauritius. Asian Pac. J. Trop. Med. 7(1):384-390. Ren L, Hemar Y, Perera CO, Lewis G, Krissansen GW, Buchanan PK (2014) Antibacterial and antioxidant activities of aqueous extracts of eight edible mushrooms. Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. 3:41-51. Ribeiro B, Lopes R, Andrade BP, Seabra MR, Gonςalves FR, Baptista P, Quelhas I, Valentão P (2008) Comparative study of phytochemicals and antioxidant potential of wild edible mushroom caps and stipes. Food Chem. 110:47-56. Sánchez JE, Jiménez Perez G, Liedo P (2015) Can consumption of anti-oxidant rich mushrooms extend longevity?: Antioxidant activity of Pleurotus spp and its effect on Mexican fruit flies Anastrepha( ludens) longevity. Age. 37:107. Shahidi F, Zhong Y (2015) Measurement of antioxidant activity. J. Funct. Foods. 18:757-781. Sharma OP, Bhat TK (2009) DPPH antioxidant assay revisited. Food Chemistry. 113:1202-1205. Soekwanto J, Yim HS, Tan YH (2012) Quantification of DPPH radical scavenging activity, total phenolic and protein contents of cultivated pink oyster mushroom (Pleurotus salmoneostramineus) on different rice husk percentages. Mush Sci. 18:642-646. Sohal RS, Orr WC (2012) The redox stress hypothesis of aging. Free Radical Biology & Medicine. 52(2012):539-555. Sohal RS, Weindruch R (1996) Oxidative stress, caloric restriction, and aging. Science. 273:59-63. Speakman JR, Selman C (2011) The free-radical damage theory: Accumulating evidence against a simple link of oxidative stress to ageing and lifespan. Bioessays. 33: 255-259. 208 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Teissedre PL, Landrault N (2000) Wine phenolics: contribution to dietary intake and bioavailability. Food Res. Int. 33:461-467. Valencia del Toro G, Garín Aguilar ME (2012) Propiedades medicinales de los hongos comestibles. In: Sánchez JE, Mata G (eds) (2012) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica: investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. INECOL. Chiapas, México. Vamanu E (2012) Biological activities of the polysaccharides produced in submerged culture of two edible Pleurotus ostreatus mushrooms. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 8. doi:10.1155/2012/565974. Wacket LP, Hershberger CD (2001) Biocatalysis and biodegradation. Microbial transformation of organic compounds. ASM Press. 7-25. Wang C, Wheeler CT, Alberico T, Sun X, Seeberger J, Laslo M, Spangler E, Kern B, de Cabo R, Zou S (2013) The effect of resveratrol on lifespan depends on both gender and dietary nutrient composition in Drosophila melanogaster. Age (Dordr). 35(1):69-81. Wilson MA, Shukitt-Hale B, Kalt W, Ingram DK, Joseph JA, Wolkow CA (2006) Blueberry polyphenols increase lifespan and thermotolerance in Caenorhabditis elegans. Aging Cell. 5(1):59-68. Wong SP, Leong LP, Koh JHW (2006) Antioxidant activities of aqueous extracts of selected plants. Food Chemistry. 99(4):775-783. Xia F, Fan J, Zhu M, Tong H (2011) Antioxidant effects of a water-soluble proteoglycan isolated from the fruiting bodies of Pleurotus ostreatus. J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 42:402-407. Yen GC, Wu JY (1999) Antioxidant and radical scavenging properties of extracts from Ganoderma tsugae. Food Chem. 65:375-379. Zivanov-Curils J, Tomin J, Bojanic V, Bojanic Z, Najman S, Katic K, Mrcarica E, Dindic B (2004) Effect of chronic phenol intoxication on fertility and life span of Drosophila melanogaster. Arch Oncol. 12(Suppl 1):17-18. Zou S, Carey JR, Liedo P, Ingram DK, Müller HG, Wang JL, Yao F, Yu B, Zhou A (2009) The prolongevity effect of resveratrol depends on dietary composition and calorie intake in a tephritid fruit fly. Exp. Gerontol. 44:472-476. Zou S, Carey JR, Liedo P, Ingram DK, Yu B (2012) Prolongevity effects of a botanical with oregano and cranberry extracts in Mexican fruit flies: examining interactions of diet restriction and age.Age. 34:269-279. Zou S, Carey JR, Liedo P, Ingram DK, Yu B, Ghaedian R (2010) Prolongevity effects of an oregano and cranberry extract are diet dependent in the Mexican fruit fly Anastrepha( ludens). J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 65:41-50. Zou S, Carey JR, Liedo P, Oropeza A, Ingram D (2007a) A large- scale screen system for prolongevity interventions using the Mexican fruit flyAnastrepha ludens. Age. 29:129. Zou S, Sinclair J, Wilson MA, Carey JR, Liedo P, Oropeza A, Kalra A, de Cabo R, Ingram DK, Longo DL, Wolkow CA (2007b) Comparative approaches to facilitate the discovery of prolongevity interventions: effects of tocopherols on lifespan of three invertebrate species. Mech. Ageing Dev. 128(2):222-226. 209 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 11 PROPIEDADES INMUNOMODULADORAS Y ANTITUMORALES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Immunomodulatory and antitumor properties of oyster mushrooms Pleurotus spp. Humberto J. Morris Quevedo y Gabriel Llauradó Maury RESUMEN En la actualidad, los hongos comestibles-medicinales constituyen un recurso importante para la obtención de sustancias con actividad inmunomoduladora y antitumoral, con aplicaciones crecientes en el tratamiento del cáncer, las inmunodeficiencias y las enfermedades infecciosas. El género Pleurotus figura entre los más intensamente investigados como fuente natural de compuestos bioactivos, capaces de complementar o estimular una respuesta inmunológica deseada en el huésped. Dichos componentes comprenden sustancias de elevado peso molecular, principalmente polisacáridos del tipo β-(1,3)-(1,6)-D-glucanos, proteínas, proteoglicanos y complejos polisacárido-proteínas, así como metabolitos secundarios de bajo peso molecular, entre ellos, los terpenos. Estas sustancias actúan como modificadores de la respuesta biológica y modulan cascadas de señalización involucradas tanto en la respuesta innata —activación de células asesinas naturales (NK), neutrófilos, complemento, sistema monocito-macrófago—, como en la inmunidad adaptativa —estimulación de la producción de anticuerpos por las células B y de la diferenciación de los linfocitos T colaboradores en sus perfiles Th1 y Th2, implicados en respuestas celulares y humorales, respectivamente. Se presenta una revisión del potencial inmunoterapéutico y antitumoral de Pleurotus spp., que aporta evidencias novedosas y enfoques experimentales en relación con su empleo en áreas como la inmunonutrición, el desarrollo de vacunas orales y el manejo del paciente oncológico. Palabras clave: hongos comestibles-medicinales, hongo ostra, cáncer, inmunoterapia, beta-glucanos 211 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores ABSTRACT Today, medicinal edible mushrooms are an important resource for obtaining substances with immunomodulating and antitumor activity, with increasing applications in the treatment of cancer, immune deficiencies and infectious diseases. The genus Pleurotus is among the most intensively investigated mushrooms as a natural source of bioactive compounds capable of complementing or stimulating a desired immune response in the host. Such components include high molecular weight substances; mainly polysaccharides type β- (1,3) - (1,6) -D-glucans, proteins, proteoglycans and complex polysaccharide-protein as well as secondary metabolites of low molecular weight, among them terpenes. These substances act as modifiers of the biological response and modulate signaling cascades involved in both innate response: activation of natural cytocidal (NK) cells, neutrophils, complement system monocyte-macrophage, and adaptive immunity: stimulating the production of antibodies by B cells and differentiation of T helper cells in their profiles Th1 and Th2, involved in cellular and humoral responses, respectively. A review of immunotherapeutic and anti-tumor potential of Pleurotus spp. is presented, which provides new evidence and experimental approaches regarding use in areas such as immunonutrition, the development of oral vaccines and in the management of cancer patients. Keywords: edible-medicinal mushrooms, oyster mushroom, cancer, inmunotherapy, beta- glucans INTRODUCCIÓN El sistema inmunitario comprende una red compleja de interacciones entre moléculas, células, tejidos y órganos. Esta red permite, en un individuo normal, el reconocimiento de lo “propio” y de lo “no propio”, y contribuir con la prevención de las enfermedades y el mantenimiento de la homeostasia. Sin embargo, ciertas alteraciones en dichos mecanismos conducen a enfermedades clínicas debido a deficiencias o excesos de la inmunidad (Abbas et al. 2011). Es por ello que los esfuerzos para “domesticar” el sistema inmunitario con el propósito de beneficiar la salud humana constituyen un pilar fundamental de la medicina. En este contexto, las sustancias inmunomoduladoras, capaces de estimular, suprimir o modular cualesquiera de los componentes del sistema inmunitario —incluidas las dos grandes ramas de la inmunidad: la respuesta innata y la adaptativa—, y por otra parte, de incrementar la eficacia de las vacunas, son componentes esenciales del panorama moderno de salud (El Enshasy y Hatti-Kaul 2013). El mercado de estos productos se ha incrementado significativamente durante los últimos años debido al amplio espectro de aplicaciones médicas en que se precisa la estimulación o la supresión del sistema inmunitario. Se estima que con un ritmo de crecimiento anual de 8.6%, el mercado representado por los inmunomoduladores alcance los $259.3 billones en el 2017 (GBI 212 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Research 2012). En la actualidad, se evidencia un interés creciente en la búsqueda de agentes inmunomoduladores y antitumorales de origen natural, por la importancia cada vez mayor del cáncer, las inmunodeficiencias y las infecciones como problemas de salud. En consecuencia, también existe la necesidad de disponer de nuevos fármacos sin efectos secundarios graves con aplicaciones en la inmunoterapia (Shukla et al. 2012, American Cancer Society 2014, Sborov et al. 2015). En adición a las plantas, los hongos figuran entre las fuentes naturales más atractivas de compuestos con potencialidades farmacológicas, que desde tiempos inmemoriales han sido utilizados por diferentes civilizaciones en la medicina tradicional (Wasser 2010, Vikineswary y Chang 2013). Las especies de hongos comestibles-medicinales investigadas hasta el momento representan una gran fuente de extractos y metabolitos con propiedades inmunomoduladoras y antitumorales (Zaidman et al. 2005, Patel y Goyal 2012, Wasser 2014). Sin embargo, únicamente el 3% de la investigación de productos naturales que llega a etapas preclínicas y clínicas se enfoca en el estudio de hongos (Harvey 2008), lo cual pone de manifiesto la relevancia del análisis de las propiedades fúngicas. La micoterapia es el estudio del empleo de extractos y compuestos bioactivos obtenidos a partir de hongos. Su objetivo es utilizarlos como productos funcionales o medicinas que promuevan la salud. Dentro del estudio del cáncer, la micoterapia es un campo relativamente nuevo y prometedor como fuente de agentes con propiedades antitumorales e inmunomoduladoras (Popovic et al. 2013). La mayor parte de las investigaciones desarrolladas con hongos medicinales se han realizado con extractos crudos de los cuerpos fructíferos o del micelio, o con preparados parcialmente purificados. La identificación de compuestos bioactivos en los extractos se ha convertido en un tema de gran interés en la comunidad académica debido a la creciente evidencia científica sobre sus propiedades anticancerígenas, así como al incremento de diversos tipos de cáncer a nivel mundial (Peña-Luna et al. 2016). La presencia de compuestos inmunorreguladores caracterizados por una elevada diversidad estructural y de masas moleculares ha sido informada en más de 50 especies de hongos. De ellas, las 10 de mayor importancia en relación con esta actividad son: Agaricus subrufescens (A. blazei o A. brasiliensis), Cordyceps sinensis (Ophiocordyceps sinensis), Ganoderma lucidum, Grifola frondosa, Hericium erinaceus, Inonotus obliquus, Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Poria cocos y Trametes versicolor (El Enshasy y Hatti-Kaul 2013). Los compuestos inmunomoduladores identificados en hongos se clasifican en cuatro grupos principales: (1) lectinas, (2) terpenos y terpenoides, (3) proteínas fúngicas inmunomoduladoras (PFI) y (4) polisacáridos. Dentro de estas moléculas bioactivas destacan los polisacáridos de la pared celular, los cuales se ha demostrado que actúan como modificadores de la respuesta biológica (MRB) (del inglésbiological response modifiers, 213 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores BRMs). Dichas preparaciones de polisacáridos son químicamente β-D-glucanos o β-D- glucanos unidos a proteínas (Vannucci et al. 2013). Algunos productos disponibles en el mercado farmacéutico y que han transitado por las fases I, II y III de ensayos clínicos, principalmente en Japón y en China, comprenden: el esquizofilano de Schizophyllum commune Fr., el lentinano de Lentinula edodes (Berk.) Pegler, el polisacárido K (PSK o Krestin) y el complejo polisacárido-péptido (PSP) del micelio de Trametes versicolor (L.:Fr.), y la fracción-D de Grifola frondosa (Dicks.) Gray. Diversas investigaciones clínicas y experimentales han demostrado su capacidad para prevenir (31%-83%), inhibir (73%-97.5%) o incluso revertir (22%-77%) la formación de tumores (Paterson y Lima 2014). Como se verá en el próximo capítulo, estudios recientes realizados en diferentes especies de Pleurotus han evidenciado su considerable potencial farmacológico (Gregori et al. 2007, Patel et al. 2012, Deepalakshmi y Mirunalini 2014, Gomes-Corrêa et al. 2016). De manera similar al resto de los hongos comestibles-medicinales, las especies del género Pleurotus constituyen una fuente de compuestos denominados “potenciadores de la defensa del huésped” (PDH) (del inglés host defense potentiators, HDPs), por su actividad estimuladora del sistema inmune in vitro e in vivo (Petrova et al. 2005). Esto proporciona las bases para la comprensión del nexo con otras actividades biológicas, como la antitumoral, antinflamatoria, antibacteriana, antifúngica, antiviral y antiparasitaria, demostradas en Pleurotus spp. Las setas Pleurotus spp. —y sus bioproductos, como los extractos y polvos derivados del micelio o de los cuerpos fructíferos— podrían ser consumidas como un alimento funcional inmunomodulador por individuos sanos, o como suplementos dietéticos/nutracéuticos tanto por sujetos sanos como por aquellos aquejados de afecciones del sistema inmune. Además, los pacientes inmunocomprometidos podrían usar los bioactivos purificados como fármacos inmunopotenciadores. Esto, en correspondencia con sus propiedades inmunomoduladoras y antitumorales, y con el modelo piramidal propuesto por Chang y Wasser (2012) acerca del uso de los hongos en el área de la salud. En particular, aquellos productos capaces de estimular el sistema inmune han sido denominados “inmunocéuticos” (Petrova et al. 2005). Tomando en consideración estos antecedentes, en el capítulo se analizarán, de manera específica y a la luz de las investigaciones actuales, las evidencias científicas que sustentan las propiedades inmunomoduladoras y antitumorales in vitro/in vivo de las setas Pleurotus spp., y sus implicaciones potenciales en el campo de la inmunoterapia. 214 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. OBTENCIÓN DE SUSTANCIAS INMUNOMODULADORAS DE SETAS Pleurotus spp. La producción industrial de inmunomoduladores de Pleurotus spp. puede implementarse mediante la fermentación en estado sólido (FES) con sustratos lignocelulósicos, o por medio de la fermentación sumergida (FS). En la literatura se plantea que el cultivo sumergido presenta una serie de ventajas con respecto a la FES: asegura condiciones más uniformes, controladas y reproducibles; el proceso productivo es más corto en comparación con la FES, que podría tomar hasta dos meses; permite optimizar el medio y los parámetros de cultivo; los procedimientos de purificación son más sencillos, y garantiza un rendimiento superior de biomasa y metabolitos específicos. De modo que la FS se perfila como un método promisorio para aplicaciones novedosas biotecnológicas relacionadas con la obtención de compuestos inmunomoduladores y antitumorales consistentes y seguros (Reshetnikov et al. 2001, Beltrán et al. 2005, El-Enshasy y Hatti-Kaul 2013). En este sentido, la FS ha sido considerada como el método más apropiado para la obtención a gran escala y con elevados rendimientos de un exopolisacárido de P. ostreatus con actividad antitumoral. En su biosíntesis influyen diversos factores, como el tipo y la concentración de las fuentes de carbono y nitrógeno, la relación C/N, la adición de elementos traza y otros suplementos, así como el suministro de oxígeno, identificado como uno de los parámetros clave del proceso (El-Enshasy 2010). Por su parte, la FES, en condiciones de Buenas Prácticas de Producción, representa una opción viable desde el punto de vista técnico-económico para la obtención de cuerpos fructíferos de Pleurotus spp. Esto, en el contexto de su uso como materia prima de ingredientes farmacéuticamente activos (IFA), destinados a la formulación de productos inmunocéuticos (Morris et al. 2012). La figura 1 ilustra el procedimiento general establecido en el Centro de Estudios de Biotecnología Industrial (CEBI) de la Universidad de Oriente, Cuba, para la obtención de preparados inmunocéuticos a partir de P. ostreatus con el empleo de la FES y la FS. Micocompuestos con actividad inmunomoduladora y antitumoral en setas Pleurotus spp. y su mecanismo de acción La actividad antitumoral de polisacáridos extraídos de los cuerpos fructíferos de P. ostreatus fue primero demostrada por Watanabe (1969). Desde entonces, se han aislado de especies de Pleurotus diversas sustancias con efecto en la respuesta inmune. Destacan mayoritariamente compuestos de elevada masa molecular: polisacáridos, proteoglicanos y glicoproteínas, complejos polisacárido-péptidos, proteínas (entre ellas, lectinas y enzimas), ADN y, en menor medida, metabolitos secundarios de bajo peso molecular, por ejemplo, mono-, di- y sesquiterpenoides y esteroides (Oloke y Adebayo 2015, Pérez- Martínez et al. 2015, Gomes-Corrêa et al. 2016) (figura 2). 215 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Los estudios publicados en los últimos 15 años refieren, entre otros, los efectos inmunomoduladores y antitumorales de: un polisacárido soluble en agua del medio de fermentación de P. citrinopileatus (Wang et al. 2005), glucanos del cuerpo fructífero de P. florida (Rout et al. 2005), proteoglicanos, polisacáridos y polisacaropéptidos del micelio de P. ostreatus (Sarangi et al. 2006, Morris et al. 2007, Refaie et al. 2009), una lectina de P. ostreatus (Khan y Tania 2012), la enzima ribonucleasa purificada de cuerpos fructíferos de P. sajor-caju (Ngai y Ng 2004), y ADN de cuerpos fructíferos de P. ostreatus (Shlyakhovenko et al. 2006). Los polisacáridos, presentes en su mayoría como un grupo heterogéneo de polímeros de glucosa, denominados glucanos —principalmente del tipo β-D-glucanos con enlaces (1→3), (1→4), (1→6)-β-glucanos y (1→3)-α-glucanos— han sido los más intensamente estudiados en Pleurotus spp., en relación con su actividad inmunomoduladora y anticancerígena (Pérez-Martínez et al. 2015, Gomes-Corrêa et al. 2016). Estos carbohidratos, también encontrados en plantas y levaduras, se consideran patrones clásicos moleculares asociados con patógenos, y a los cuales reconoce el sistema inmunitario (Wasser 2014). Su composición polimérica está constituida por unidades repetitivas de monosacáridos que pueden interconectarse en varios puntos mediante enlaces glicosídicos, para generar una variedad de estructuras ramificadas o lineales. Este gran potencial de variabilidad estructural confiere a los polisacáridos una mayor capacidad de portar información biológica. Además, les brinda la flexibilidad necesaria para los mecanismos de regulación de diversas interacciones célula-célula en los organismos superiores (Wasser 2002, Kim et al. 2011). 216 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 1. Procedimiento general establecido en el Centro de Estudios de Biotecnología Industrial (CEBI) de Cuba, para la obtención de preparados inmunocéuticos a partir de P. ostreatus. Se usa la Fermentación en Estado Sólido (FES) sobre pulpa de café (A) y la Fermentación Sumergida (FS) del micelio (B). Los productos bioactivos se indican con una estrella. 217 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 2. (A) Unidad estructural de un polisacárido tipo β-(1,3)-(1,6)-D-glucano purificado de P. citrinopileatus. (B) Glucano de P. ostreatus extraído en condiciones alcalinas. (C y D) Estructuras de dos sesquiterpenoides, denominados “pleurospiroketales”, identificados en P. cornucopiae. La identificación de β-glucanos, tanto solubles como insolubles en agua, ha sido informada en P. ostreatus, P. eryngii y P. pulmonarius (Manzi y Pizzoferrato 2000, El Enshasy et al. 2012). Dichas especies exhiben un efecto pronunciado en el sistema inmunitario del ser humano y de los vertebrados. En este sentido, el número de fracciones activas aisladas, especialmente a partir de cuerpos fructíferos, es considerablemente elevado. Zhuang et al. (1993) reportaron la estructura y los diversos niveles de actividad antitumoral contra el Sarcoma 180 en ratones, de 16 fracciones polisacarídicas resultantes de 21 extracciones de cuerpos fructíferos de P. pulmonarius. Las fracciones solubles en agua de mayor actividad fueron FI0-a, un xilo-glucano con proteínas en su composición y FA-2, un mano-galactano asociado también a proteínas. Por su parte, las tres fracciones insolubles en agua más activas estuvieron representadas por un xilano (FII-1), un gluco-xilano (FIII- 1a) y un xilo-glucano (FIII-2a), todas con proteínas en su composición. Karácsonyi y Kuniak (1994) describieron la estructura del pleurano, el β-glucano insoluble en álcali, característico de los cuerpos fructíferos de P. ostreatus. Su actividad biológica fue inicialmente evaluada en un modelo de infección bacteriana en ratones, donde se observó un incremento de la sobrevida. Más recientemente, el pleurano se ha usado en la 218 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. formulación del producto inmunomodulador Immunoglukan P4H®, que ha evidenciado usos clínicos potenciales tras su administración oral (Jesenak et al. 2010, 2014). Aunque el enlace β-(1→3) en la cadena principal y las ramificaciones (1→6) se describen como cruciales para la actividad inmunomoduladora y antitumoral de los polisacáridos, dicho efecto dependerá igualmente de factores como la solubilidad en agua, el tamaño de las moléculas, las unidades monoméricas (que sean diferentes a la glucosa) y el grado de ramificación (Bae et al. 2013, Synytsya y Novák 2013). Además de las características antes mencionadas, las conformaciones, tanto la helicoidal simple como la de doble y triple hélice, influirán en la acción potenciadora de estos polisacáridos sobre el sistema inmune y contra tumores (Wasser 2002). La literatura científica establece que la conformación triple helicoidal incrementa la actividad inmunológica, por ejemplo, la secreción de citocinas, así como el efecto antitumoral (Zhang et al. 2005). Aunque esta conformación es considerada como la de mayor estabilidad y potencia, el grado de inmunoestimulación ejercido, ya sea por estructuras de una sola hélice o triple helicoidales es aún controversial. El mecanismo de acción propuesto considera la unión de los β-D-glucanos a receptores de superficie en monocitos, granulocitos, macrófagos, células citocidas naturales (NK), linfocitos T y B, células dendríticas, fibroblastos y células del endotelio vascular (Fortes et al. 2006). El reconocimiento de determinados componentes fúngicos por las células de la inmunidad innata está mediado por los receptores Toll (TLR), TLR-2 y TLR-4. Esto conduce a un incremento en los niveles del factor transcripcional nuclear kappa B (NF-κB), el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y las interleucinas IL-6 e IL-12 (Borchers et al. 2008). Entre los receptores identificados que participan en las cascadas de transducción de señales de los glucanos se encuentran: el dectin-1, el receptor de manosa, el CR3, lactosilceramida y el receptor “scavenger” (Brown 2006, Chen y Seviour 2007). El dectin-1 es el más importante y se considera como un receptor celular para el reconocimiento de patrones (del inglés Pattern Recognition Receptors). Se encuentra implicado en los mecanismos microbicidas (fagocitosis, producción de especies reactivas de oxígeno) e inflamatorios (producción de óxido nítrico y citocinas, como el TNF-α y las interleucinas IL-1β e IL-6) de la respuesta inmune innata, e interviene igualmente en el desarrollo de la inmunidad adaptativa (Goodridge et al. 2009, 2012). La asociación entre el alto peso molecular de los polisacáridos y su acción para combatir los tumores podría atribuirse a una mayor afinidad en la unión con algunos receptores presentes en la superficie de varias células del sistema inmune (El Enshasy y Hatti-Kaul 2013). El receptor dectin-1 parece ser clave en la activación del sistema inmune a través del reconocimiento de polisacáridos inmunomoduladores. Sin embargo, se necesita un mayor número de evidencias in vitro e in vivo para esclarecer el mecanismo de acción de los β-D-glucanos y la probable acción sinérgica de otros micocompuestos y receptores celulares. 219 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Otros micocompuestos presentes en las setas Pleurotus spp., con un enorme potencial terapéutico, son los metabolitos secundarios de bajo peso molecular, como terpenoides, esteroides y fenoles, entre ellos, los flavonoides (Patelet al. 2012, Wang et al. 2013, Öztürk et al. 2016, Gomes-Corrêa et al. 2016). La producción de metabolitos secundarios en los hongos es un bioproceso complejo estrechamente vinculado con el crecimiento celular y con el desarrollo morfológico (Calvo et al. 2002). La naturaleza y la concentración de los metabolitos activos pueden variar sustancialmente entre especies de setas (Valverde et al. 2015) y, adicionalmente, la presencia de metabolitos en los extractos crudos dependerá del solvente empleado para la extracción (Beltrán et al. 2013). En este sentido, a partir del micelio de P. cornucopiae se aislaron cuatro nuevos monoterpenos y un sesquiterpeno con actividad inmunomoduladora y antitumoral (Wang et al. 2013). Por otra parte, el efecto citotóxico frente a células tumorales de extractos de P. ostreatus ha sido vinculado con el alto contenido de flavonoides en los cuerpos fructíferos (Patelet al. 2012). Las propiedades antioxidantes, estrechamente relacionadas con el contenido de fenoles totales, suponen también una contribución importante a la actividad antitumoral de setas Pleurotus spp. En relación con los esteroles, cabe destacar que también se han reportado en Pleurotus spp. el ergosterol y su peróxido, abundantes en las setas comestibles (Ramos-Ligonio et al. 2012, Raina et al. 2014). El peróxido de ergosterol posee propiedades antitumorales e inmunosupresoras. Además, representa un candidato promisorio para contrarrestar, en la práctica clínica, la resistencia a los citostáticos que exhiben determinadas células tumorales (Wu et al. 2012). Sin embargo, el mecanismo por el cual los metabolitos secundarios ejercen su actividad biológica difiere del discutido anteriormente para los polisacáridos. Esto se debe a que los compuestos de bajo peso molecular poseen la capacidad de penetrar el interior de la célula a través de la membrana citoplasmática, y de modular rutas específicas de transducción de señales relacionadas con la inflamación, la diferenciación y la muerte celular, la carcinogénesis y los procesos de metástasis (Zaidman et al. 2005). En adición al componente polisacarídico de P. ostreatus, se demostró el efecto antitumoral in vitro en células leucémicas humanas K562 de la fracción de bajo peso molecular, mediado por un efecto modulador potente sobre el factor transcripcional NF-κB (Petrova et al. 2008). La figura 3 ofrece una propuesta de mecanismo de acción para los micoquímicos presentes en los bioproductos derivados de Pleurotus spp. Aunque el proceso de obtención de micocompuestos con actividad inmunomoduladora y antitumoral de Pleurotus spp. ha experimentado un avance sustancial en las últimas décadas, todavía no se resuelven algunas dificultades y desafíos. El diseño de condiciones y nuevos métodos de fermentación con altos rendimientos, la optimización de los procedimientos para la extracción, la purificación y la caracterización de nuevas moléculas, el abordaje de los mecanismos de acción farmacológica y las vías de regulación son, 220 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. entre otros, aspectos en los que futuras investigaciones deberán profundizar. Un atractivo especial revisten los metabolitos secundarios, fuente poco explorada para el desarrollo de fármacos que, de forma efectiva y segura, modulen las señales bioquímicas anormales presentes en el cáncer y en las enfermedades del sistema inmunitario. Propiedades inmunomoduladoras de las setas Pleurotus spp. La inmunoterapia, denominada generalmente como bioterapia o terapia biológica, es el término específico utilizado en el tratamiento de enfermedades en las que se induce, potencia o suprime la respuesta inmunitaria (Oloke y Adebayo, 2015). En este sentido, diversos estudios in vitro e in vivo conducidos en los últimos 10 años sustentan el carácter modulador de la respuesta inmune de extractos y compuestos bioactivos derivados del micelio, de los cuerpos fructíferos y del sobrenadante de la fermentación sumergida de Pleurotus spp. Dado lo anterior, estos extractos y compuestos se han convertido en un elemento importante para el desarrollo de nuevas estrategias de prevención y tratamiento de las inmunodeficiencias, con implicaciones para el abordaje del cáncer (tabla 1). Los experimentos in vitro han aportado un número considerable de evidencias, mientras que los estudios in vivo con modelos animales han tenido un carácter más limitado. Las investigaciones en animales de laboratorio refieren efectos en el sistema inmunitario con respecto al bazo, la médula ósea, el intestino, el hígado, la sangre periférica y el timo. Adicionalmente, los escasos ensayos clínicos han tenido un número reducido de pacientes y, con frecuencia, han sido pobremente controlados. El interés en explorar el efecto sinérgico de los micocompuestos presentes en Pleurotus spp. sobre la modulación de la respuesta inmune ha estimulado el estudio y el uso de extractos crudos, así como preparaciones secas en forma de polvos, cápsulas y tabletas (Morris et al. 2011a, 2012, Deepalakshmi y Mirunalini 2014, Oloke y Adebayo 2015). Diversas investigaciones con estos bioproductos han demostrado sus propiedades regenerativas a nivel celular, que atenúan los efectos secundarios derivados de los tratamientos convencionales contra el cáncer. Por ello, constituyen una excelente alternativa, procedente de productos naturales, para la recuperación de pacientes sometidos a regímenes agresivos de quimioterapia, radioterapia y cirugías mayores (Chang y Miles 2004, Mariga et al. 2014, Wasser 2014). 221 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 3. Propuesta de mecanismo de acción para los micoquímicos presentes en bioproductos inmunocéuticos derivados de Pleurotus spp. (Adaptado de Llauradó 2016). MØs: macrófagos, DCs: células dendríticas, LØs: linfocitos, ERO especies reactivas del oxígeno, HR: hipersensibilidad retardada, NO: óxido nítrico, iNOS: óxido nítrico sintasa, IL-3: interleucina 3, IL-4: interleucina 4, GM-CSF: factor estimulante de colonias granulocito-macrófago, IFN-γ: interferón gamma, TNF-α: factor de necrosis tumoral alfa, GALT: tejido linfoide asociado al intestino. 222 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Tabla 1. Actividad inmunomoduladora de algunos extractos y micocompuestos de Pleurotus spp. en estudios reportados en los últimos 10 años. Tipo de extracto / Efecto observado / Especie Evaluación Referencia compuesto bioactivo mecanismo de acción Activación de macrófagos Extracto crudo de peritoneales murinos M obtenido a 100ºC reflejada en un ↑ en el Morris et al. Pleurotus spp. In vitro y cuatro fracciones consumo de glucosa y en el 2007 de PS ↑ de la actividad fosfatasa ácida lisosomal Estimulación de esplenocitos, timocitos y Proteína eluida células de la médula ósea, por afinidad con Maiti et al. P. florida In vitro ↑ de la citotoxicidad de Cibacron Blue 2008 las células NK y ↑ de la (CBAEP) de M y CF producción de NO por macrófagos Efecto inmunomodulador In vivo en la enfermedad infecciosa (pollos de la bolsa (EIB) de origen Extracto del SFS Selegean et P. ostreatus de cuatro viral a niveles de 5% y 15% rico en PS al. 2009 semanas de en el agua de consumo, ↑ nacidos) producción de anticuerpos EIB ↑ de la producción de metaloproteinasa-9 en cultivos primarios de Pleurano, β-D- Majtán et al. P. ostreatus In vitro queratinocitos humanos, glucano 2009 activación de la inmunidad innata, cicatrización más rápida de las heridas Efecto antiartrítico en ratas In vivo Immunoglukan®, mediado por la actividad (artritis Rovensky et P. ostreatus β-(1,3/1,6)-D- inmunomoduladora sobre inducida con al. 2011 glucano los niveles plasmáticos de adyuvantes) citocinas 223 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Inducción de la síntesis de IL-4 (polarización hacia un perfil Th2) por el extracto P. ostreatus de P. ostreatus Extractos de CF In vivo P. Inducción de ↑ niveles de Ike et al. obtenidos con agua (ratones citrinopileatus IFN-g por los extractos 2012 hirviendo ddY) P. eryngii de P. citrinopileatus y en especial, el de P. eryngii, ↑ niveles de Abs IgG2a anti- OVA (respuesta Th1) Pleurano, heterogalactano, In vitro / in El Enshasy P. ostreatus producción de IL-4 e IFN-g proteoglicano del vivo et al. 2012 CF, M y SFS ↑ de la actividad fagocítica de macrófagos RAW 264.7 demostrado por un ↑ de Proteína PEQP Mariga et P. eryngii In vitro la actividad enzimática extraída del CF al. 2014 lisosomal ↑de la producción de NO y H2O2 ↓ de la producción de NO, TNF-a y prostaglandina Cerevisterol (CE) y E2 (PGE2) en macrófagos ergosta-4,6,8(14),22- RAW 264.7 estimulados Liu et al. P. tuber-regium In vitro teraen-3-ona (EG) con LPS 2014 aislados del M Inhibición de la expresión de la iNOS y la COX2 de modo dosis dependiente Activación del sistema autolítico microbiano, activación dosis dependiente (50-1000 mg/mL) de macrófagos Extracto de PS de peritoneales murinos, ↑ Llauradó et Pleurotus sp. M solubles en agua In vitro actividad fosfatasa ácida al. 2015a hirviendo lisosomal Activación de la vía alternativa del sistema complemento y presumiblemente, de la vía clásica 224 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. ↑ de la fagocitosis en macrófagos RAW 264.7, ↑de la producción de IL-6, NO, IFN-g y TNF-a, ↑ en la expresión dosis dependiente Cui et al. P. nebrodensis PN-S, PS del CF In vitro de IL-6, iNOS, IFN-g 2015 y TNF-a determinado cuantitativamente por reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (qRT-PCR) ↑ de la producción de NO y de la expresión de iNOS HW-ES: Extracto de Llauradó Pleurotus sp. In vitro Polarización de la respuesta M obtenido a 100ºC 2016 hacia macrófagos activados clásicamente (M1) Inmunorregulación en macrófagos: liberación de EPA-1, PS soluble NO, TNF-α, IL-1 e IL-6 Xu et al. P. eryngii In vitro en agua mediado por la activación 2016 de p38, ERK, JNK, (MAPKs) y NF-κΒ CF: cuerpos fructíferos, M: micelio, SFS: sobrenadante de la fermentación sumergida, PS: polisacárido, NO: óxido nítrico, iNOS: óxido nítrico sintasa, COX-2: cicloxigenasa 2, IL-4: interleucina 4, IL-6: interleucina 6, LPS: lipopolisacárido, IFN-γ: interferón gamma, TNF-α: factor de necrosis tumoral alfa, MAPKs: familia de proteínas quinasas activadas por mitógenos (comprende tres cascadas principales: p38, ERK- quinasas reguladas por señales extracelulares y JNK- quinasa c-Jun N-terminal), NF-κB: factor de transcripción nuclear kappa-B, Abs: anticuerpos, OVA: ovoalbúmina. Nota: P. ostreatus = P. florida. Morris et al. (2003) evaluaron el efecto de la administración de un extracto en agua caliente del micelio de P. ostreatus, durante 7 días (100 mg/kg, vía intraperitoneal), a ratones BALB/c tratados con ciclofosfamida (CY), fármaco usado comúnmente en la terapia del cáncer. Los animales mostraron una inmunosupresión menos pronunciada y una recuperación hematopoyética más rápida cuando se les administró el extracto, lo que se reflejó en un incremento de la celularidad de la médula ósea y en los conteos leucocitarios en sangre periférica. El preparado potenció, además, la actividad in vivo del sistema monocito-macrófago, estimulando el porcentaje de macrófagos fagocitantes y el índice fagocítico. Llauradó et al. (2015b) reportaron resultados similares al administrar el extracto micelial de P. ostreatus, en régimen profiláctico, a ratones BALB/c irradiados, lo que aporta novedosas evidencias en cuanto al efecto radioprotector de los bioproductos de Pleurotus spp. Estos hallazgos se asocian con la estimulación por componentes 225 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores presentes en los extractos de la maduración, la diferenciación y la proliferación de diferentes poblaciones celulares de las líneas mieloide y linfoide, mediada por citocinas hematopoyéticas, como los factores estimulantes de colonias (CSF). Por su parte, la administración oral en régimen preventivo de una preparación seca y pulverizada de cuerpos fructíferos de Pleurotus spp. estimuló la inmunidad celular en ratones BALB/c inmunodeprimidos con CY. La respuesta de hipersensibilidad retardada (HR) antígeno-específica medida a las 48 h y 72 h resultó similar en los animales sin tratamiento inmunosupresor. También estuvo asociada con un incremento en el índice de masa de los linfonodos poplíteos. Este resultado sugiere un efecto estimulador del preparado seco sobre la respuesta inmune mediada por células T (CD4+ Th1) (Morris et al. 2011b). Se evidenció, además, la estimulación de la respuesta linfoproliferativa in vitro de esplenocitos, inducida por extractos acuosos y metanólicos obtenidos a partir del polvo de cuerpos fructíferos de Pleurotus spp. (Llauradó et al. 2013). En la actualidad, la inmunonutrición se considera un área interdisciplinaria muy promisoria, fundamentalmente como coadyuvante de la función gastrointestinal, la inmunidad celular y los procesos inflamatorios (Zapatera et al. 2015). El desarrollo de nuevos soportes inmunonutricionales, en correspondencia con las necesidades fisiológicas individuales, podría ser esencial para combatir diversas enfermedades crónicas o ciertos estados patológicos. La administración oral de un extracto acuoso de cuerpos fructíferos de Pleurotus spp., obtenido a bajas temperaturas (CW-E), a ratones BALB/c malnutridos por restricción dietética, ejerció efectos inmunonutricionales a través de la recuperación de la función hepática y la inducción de los procesos de síntesis celular en la mucosa intestinal. CW-E restableció, además, la actividad hematopoyética, la funcionalidad de macrófagos y las respuestas inmune humoral y celular, en términos de los títulos de anticuerpos anti-eritrocitos de carnero y de la reacción de hipersensibilidad retardada (HR), respectivamente (Llauradó et al. 2005, Morris et al. 2012). Ello podría contribuir a una apropiada digestión y absorción de nutrientes, así como a restaurar el funcionamiento de la mucosa intestinal en ancianos y pacientes con enfermedades asociadas al tracto gastrointestinal (TGI), como algunos tipos de tumores (Schwartz y Hadar 2014). De modo que la administración oral de bioproductos de Pleurotus spp. podría conducir a la absorción de micocompuestos inmunomoduladores, así como a la estimulación del tejido linfoide asociado al intestino (GALT), con la activación subsecuente de los órganos linfoides secundarios. Un elevado número de redes de señalización se genera a partir de este complejo sistema de intercambio de información, el cual incluye células inmovilizadas y el transporte de células inmunitarias al torrente sanguíneo. Sin embargo, siguen sin definirse los mecanismos de regulación de dichas redes de comunicación celular, las cuales están mediadas por la acción de polisacáridos y otros compuestos derivados de las setas (Pang et al. 2012). 226 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Otra línea de investigación que adquiere cada vez mayor importancia dentro de la inmunología aplicada es el desarrollo de adyuvantes capaces de incrementar la eficacia de las vacunas de nueva generación y cuyo uso sea seguro (Oloke y Adebayo 2015). En este sentido, se utilizó una lectina purificada de P. ostreatus (POL) como adyuvante de una vacuna de ADN contra la hepatitis B. A bajas dosis de POL (1 mg/ratón), se obtuvo una potente reacción de hipersensibilidad retardada (HR) al virus de la hepatitis B (VHB) y niveles de anticuerpos (IgG) específicos superiores, en comparación con las dosis de 5 mg/ratón y 10 mg/ratón. De modo que con dicha formulación vacunal se inducen ambas respuestas, Th1 y Th2 (Gao et al. 2013). El desarrollo de adyuvantes a partir de Pleurotus spp., capaces de inducir un perfil de respuesta celular Th1, se plantea hoy día como una estrategia atractiva para el diseño de formulaciones vacunales. Estas podrían resultar efectivas en la inmunoprofilaxis de enfermedades infecciosas causadas por patógenos intracelulares, como el virus del herpes simple, Mycobacterium tuberculosis, Treponema pallidum, Listeria monocytogenes, Leishmania major y Toxoplasma gondii (Ike et al. 2012). Nuevas perspectivas se vislumbran en el empleo de partículas de β-glucanos (PG) como vehículo para la encapsulación de una variedad de moléculas —proteínas antigénicas, ARN interferentes pequeños (siARN) y ADN. Esto representa una plataforma para la liberación direccionada de las vacunas. Si bien se han enfocado mayoritariamente en las rutas parenterales, los esfuerzos investigativos se encaminan hacia la evaluación de la factibilidad de su administración oral (Huang et al. 2013). En años recientes, Pérez-Martínez et al. (2015) destacaron las potencialidades de Pleurotus spp. como hospedero promisorio para la expresión de vacunas innovadoras y accesibles a los países en vías de desarrollo, en especial, de vacunas orales. Estudios previos refieren la expresión en P. eryngii de proteínas de interés biofarmacéutico, como la interleucina 32 (IL-32). Con ello se avizora su producción potencial, orientada a aplicaciones biotecnológicas en el manejo de enfermedades inflamatorias y autoinmunes (Joosten et al. 2013). Si bien los ensayos clínicos conducidos con preparados de Pleurotus spp. han sido escasos y limitados a P. ostreatus, también han aportado evidencias que corroboran los resultados derivados de las investigaciones realizadas en líneas celulares y modelos animales. Como fue referido con anterioridad, el Immunoglukan P4H® es un producto inmunomodulador formulado a partir del pleurano, β-glucano aislado de cuerpos fructíferos de P. ostreatus, que ha evidenciado usos clínicos potenciales tras su administración oral. Su uso en el tratamiento de un grupo de niños con infecciones recurrentes del tracto respiratorio (IRTR) conllevó a una disminución de la morbilidad respiratoria sin manifestaciones de efectos adversos (Jesenak et al. 2010). Un segundo estudio mostró que la administración del 227 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Immunoglukan P4H®, en combinación con la vitamina C, redujo la morbilidad asociada a las IRTR en niños, en comparación con el grupo placebo que recibió solo la vitamina C. Estos efectos estuvieron vinculados con una compleja modulación de la inmunidad tanto humoral como celular (Jesenak et al. 2014). Otro ensayo reflejó el efecto antialérgico potencial del pleurano en niños con IRTR, a juzgar por la disminución de la eosinofilia en sangre periférica y el balance en los niveles de IgE, particularmente en los pacientes atópicos. De acuerdo con Jesenak et al. (2013), estas observaciones conducirán a nuevos abordajes del papel de los β-glucanos como terapia alternativa para los pacientes alérgicos. El efecto del pleurano fue evaluado, adicionalmente, en un ensayo a doble ciego controlado con placebo, y que se llevó a cabo durante un período de tres meses en grupos de 50 atletas distribuidos al azar en los tratamientos con el glucano o el placebo. En el ensayo se investigó el efecto del glucano en la respuesta inmune celular y la incidencia de infecciones del tracto respiratorio superior (ITRS). Los resultados evidenciaron la reducción significativa en la incidencia de síntomas de ITRS, el incremento en los conteos de células NK circulantes y la actividad fagocítica sostenida en los atletas tratados con el pleurano. Esto sugiere su propuesta como suplemento nutricional efectivo para atletas susceptibles al estrés y, en consecuencia, a la disminución de la actividad inmunológica (Bergendiova et al. 2011). De las especies restantes, destaca un ensayo a doble ciego controlado con placebo, que tuvo una duración de ocho semanas y que fue desarrollado con el objetivo de investigar el potencial de un extracto acuoso de cuerpos fructíferos de P. cornucopiae, para estimular el sistema inmunológico. El extracto se obtuvo con tratamiento térmico a 94°C durante 15 minutos y presentó en su composición 24 mg de β-glucanos/porción. Asociado con el consumo del extracto, se observó el incremento significativo en los niveles de IFN-g e IL-12, así como la tendencia al aumento en el número de células NK. El estudio demostró la activación de la inmunidad celular y la polarización de la respuesta hacia un fenotipo Th1, lo que resulta beneficioso en la prevención de diversasenfermedades, entre ellas, las infecciosas y el cáncer (Tanaka et al. 2015). PROPIEDADES ANTITUMORALES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Datos de estudios epidemiológicos desarrollados en Japón indicaron que el consumo de hongos comestibles está asociado con tasas inferiores de muertes por cáncer, si se compara con el valor promedio nacional de ese país (Mizuno 1995, Mizuno et al. 1995). Como se evidenció en el acápite anterior, los principales mecanismos de acción de los micocompuestos con propiedades medicinales de Pleurotus spp. consisten en activar, estimular y reforzar el sistema inmunológico del organismo. De esta forma, son capaces de proteger células sanas evitando su conversión a cancerosas, de inhibir y/o detener la formación de tumores y de prevenir la metástasis (Peña-Luna et al. 2016). Los 228 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. datos científicos indican que la modulación del sistema inmunológico promovida por los metabolitos bioactivos de Pleurotus spp. influye de diversas maneras en las etapas de iniciación, promoción y evolución de la carcinogénesis. Adicionalmente, estudios desarrollados en la última década refieren un efecto citotóxico directo sobre líneas tumorales de diferentes extractos y sustancias aisladas de especies pertenecientes a este género (tabla 2). El uso combinado de estos agentes naturales y los quimioterapéuticos convencionales podría brindar nuevas aproximaciones para el tratamiento del cáncer. Entre los mecanismos y las rutas de señalización bioquímica sobre los que pueden actuar los metabolitos de Pleurotus spp. para prevenir o suprimir el crecimiento tumoral destacan: inducción de apoptosis, regulación del ciclo celular, inhibición de la ADN topoisomerasa y de la síntesis del ADN, inhibición de la angiogénesis, modulación de cascadas de transducción de señales (ej. inhibidores de proteínas quinasas como las activadas por mitógenos MAPK quinasas), inhibición de metaloproteinasas de la matriz, inhibición de metástasis, incremento de la detoxificación de carcinógenos, entre otros (Zaidman et al. 2005, Moradali et al. 2007, Popovic et al. 2013). La tabla 2 ilustra algunos de los mecanismos dilucidados para bioproductos de Pleurotus spp. en líneas celulares humanas y en modelos animales de cáncer. Tabla 2. Actividad antitumoral de algunos extractos y micocompuestos de Pleurotus spp. en estudios reportados en los últimos 10 años. Biomaterial Tipo de cáncer / Efecto observado / Especie (extracto / Ref. línea celular mecanismo de acción compuesto) ↓ del número de células tumorales, arresto del ciclo Ratones Proteoglicano celular en pre-G /G , ↑ Sarangi et P. ostreatus implantados con 0 1 aislado de M citotoxicidad de células NK, al. 2006 Sarcoma 180 ↑ de la producción de NO por macrófagos Línea celular humana PC-3 de Gu y Extracto acuoso Potente efecto citotóxico P. ostreatus cáncer de próstata Sivam de CF frescos dosis-dependiente andrógeno- 2006 independiente Inhibición de la proliferación a-glucano de ↓ celular e inducción de Línea celular HT- MM (extracto apoptosis, Lavi et al. P. ostreatus 29 de cáncer de acuoso a 100°C ↑ en la expresión de Bax y 2006 colon del M) de la forma citosólica del citocromo-c 229 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores ↑ actividad antiproliferativa del PS de CF, inducción de Línea de leucemia apoptosis y ↑ Bax/Bcl-2 por PS solubles en promielocítica Wong et P. tuber-regium ambos PS, arresto del ciclo agua de CF y M aguda humana al. 2007 celular en la fase G /M por HL-60 2 PS de CF y en la S por el PS de M ↓ de la proliferación celular e inducción de apoptosis, Líneas celulares de arresto del ciclo en la fase cáncer de mama G /G , ↑expresión del gen Jedinak Extracto 0 1 P. ostreatus (MCF-7 y MDA- supresor de tumor p53 y Sliva metanólico MB-231) y colon en células MCF-7 y del 2008 (HT-29 y HCT-116) inhibidor de la quinasa dependiente de ciclina p21 en MCF-7 y HT-29 Inhibición del 80% del crecimiento tumoral Lectina de 32.4 Ratones (administración diaria por 20 P. citrinopi- Li et al. kDa aislada de implantados con días, 5 mg/kg por vía i.p.) leatus 2008 CF Sarcoma 180 Respuesta mitogénica de los esplenocitos a la dosis de 2 mM Modelo de Wasonga Extracto de CF carcinogénesis en ↓ de la progresión de la P. pulmonarius et al. rico en PS ratón inducida con carcinogénesis en ratones 2008 dietil-nitrosoamina Línea celular U937 Inhibición de la actividad de Bae et al. P. eryngii Ubiquinona-9 derivada de linfoma la ADN topoisomerasa I e 2009 histiocítico humano inducción de apoptosis POPS-1 (PS Línea HeLa de Potente efecto citotóxico Tong et P. ostreatus obtenido a carcinoma cérvico- dosis-dependiente al. 2009 100ºC) uterino humano PCP-3A Línea U937 Inhibición de la proliferación P. citrinopi- (proteína Chen et derivada de linfoma celular e inducción de leatus funcional al. 2009 histiocítico apoptosis aislada de CF) 230 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. ↓ del número de focos aberrantes en las criptas en Modelo de 50% y 78%, y los neoplasmas carcinogénesis de de colon en 43% y 89%, a colon inducida las dosis de 100 mg/kg y 500 en ratones con mg/kg respectivamente 2-amino-1-metil-6- ↓ en la incidencia de tumores Jedinak et P. ostreatus CF fenilimidazo[4,5-b] de colon y displasia de al. 2010 piridina (PhIP) alto grado en 50% y 63%, promovida por respectivamente, a la dosis de sulfato de dextrano 500 mg/kg sódico Supresión de la expresión de la ciclina D1, Ki-67, COX-2 y F4/80 ↓ del volumen de líquido Ratones suizos ascítico y ↓ del número de Dalonso PSs purificados inoculados con el P. sajor-caju células tumorales como et al. de CF Tumor Ascítico de resultado de la administración 2010 Ehrlich i.p. durante seis días Líneas de Inducción de apoptosis adenocarcinoma mediada parcialmente por colorrectal Extracto la producción de especies Wu et al. P. ostreatus humano SW480 proteico reactivas de oxígeno (ERO), 2011 y de leucemia depleción del glutatión (GSH) monocítica humana y disfunción mitocondrial THP-1 ↓ crecimiento tumoral Heteroglucano Ratones asociado a la administración Devi et al. P. ostreatus soluble en agua implantados con i.p. del heteroglucano y ↑ de 2013 de M Sarcoma 180 la respuesta proliferativa de los esplenocitos Líneas humanas HeLa de carcinoma Monoterpenos y cérvico-uterino, Efecto citotóxico evidenciado Wang et P. cornucopiae sesquiterpenos y de carcinoma en la ↓ de la viabilidad celular al. 2013 hepatocelular HepG2 Línea de leucemia ↓ de la viabilidad celular a Extracto acuoso Pleurotus sp. promielocítica 200 mg/mL, inducción de Morris et de M en agua CCEBI-3024 aguda humana apoptosis y arresto del ciclo al. 2014 hirviendo HL-60 celular en la fase G2/M 231 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Líneas de carcinoma ↓ de la proliferación celular colorrectal y de la actividad metabólica Extractos humano (Caco2), mitocondrial, particularmente Llauradó Pleurotus sp. acuosos de CF de carcinoma en el extracto obtenido et al. CCEBI-3024 obtenidos a 4°C hepatocelular a 4°C, lo que sugiere la 2014 y a 100°C humano HepG2 y naturaleza termolábil de los de neuroblastoma componentes bioactivos murino N2A La fracción obtenida mediante la extracción cuatro Ratones Fracciones de veces con oxalato de amonio implantados con el Facchini P. ostreatus PS extraídas a 100°C durante 3 h resultó Tumor Ascítico de et al. DSM 1833 de la biomasa efectiva frente a ambos Ehrlich y Sarcoma 2014 micelial tumores. La dosis de 30 mg/ 180 kg no mostró efectos tóxicos en animales sanos Efecto antiproliferativo Línea celular mediado por la generación de PAP (PS aislado de carcinoma Ren et al. P. abalonus ERO, inducción de apoptosis de CF) colorrectal humano 2015 y arresto del ciclo celular en (LoVo) la fase S. CF: cuerpos fructíferos, M: micelio, ERO: especies reactivas de oxígeno, PS: polisacárido, NO: óxido nítrico, células NK: células asesinas naturales, i.p.: intraperitoneal, ↓ MM: bajo peso molecular. Nota: P. pulmonarius = P. sajor-caju. Se ha demostrado ampliamente que los extractos y las moléculas bioactivas que se presentan en la tabla 2 tienen propiedades funcionales sin efectos secundarios adversos (Sullivan et al. 2006, Paterson y Lima 2014), y que pueden incluso modificarse químicamente para mejorarlas (Wasser 2002). En este sentido, en la literatura se han descrito diferentes estrategias para incrementar la actividad antitumoral de los polisacáridos de hongos, entre ellas, la carboximetilación, que permite incrementar la solubilidad en agua de los β-glucanos. Por ejemplo, el β-glucano de los cuerpos fructíferos de P. ostreatus (pleurano) carboximetilado exhibe una actividad fagocítica superior (Paulik et al. 1996). La modificación química de los polisacáridos, en muchos casos, es necesaria no solo para aumentar la actividad antitumoral, sino también para mejorar aspectos clínicos, como su biodisponibilidad (Wasser 2002). Dentro de las biomoléculas con actividad antitumoral de mayor interés, aisladas a partir de Pleurotus spp. en los últimos cinco años, figura la ostreolisina, proteína citolítica de 16 KDa purificada de los cuerpos fructíferos deP. ostreatus. Esta proteína puede destruir las células tumorales mediante un mecanismo de penetración en la membrana, toda vez 232 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. que se une de forma selectiva a las membranas de las células cancerosas, al presentar estas un mayor contenido de colesterol en comparación con las células normales. Ello se evidenció en estudios realizados en diversas líneas celulares humanas: Hep G2 (carcinoma hepático), MCF7 (carcinoma de mama), Sawano (adenocarcinoma del endometrio uterino), Caco-2 (carcinoma de colon), MOLT-4 (leucemia linfoblástica aguda), HL-60 (leucemia promielocítica), Jurkat (linfoblastos de células T) y HeLa (de carcinoma cérvico-uterino) (Bose et al. 2012). Lo anterior podría explicar los resultados de Llauradó et al. (2014) respecto de la disminución de la proliferación celular y de la actividad metabólica mitocondrial en células tumorales incubadas con extractos acuosos de cuerpos fructíferos de Pleurotus spp., particularmente en el extracto obtenido a 4°C, lo que sugiere que el o los componentes bioactivos son termolábiles. Todas las evidencias anteriores indican que la actividad de los micocompuestos derivados de las setas Pleurotus spp. tiene un efecto celular global sobre distintos mecanismos implicados en la oncogénesis. Esto sugiere que los enfoques de investigación deben dirigirse a caracterizar, de forma integral, los procesos biológicos que regulan. Se precisa, además, extender el espectro de las propiedades antitumorales identificadas hacia la realización de estudios clínicos, lo cual no ha sido reportado aún para el género Pleurotus. Los estudios futuros permitirán consolidar la idea de Pleurotus spp. como fuente de una nueva generación de bioterapéuticos con actividad antitumoral. Especial atención merece su evaluación en tumores malignos para los que no existen en la actualidad agentes quimioterapéuticos efectivos, como el cáncer de mama negativo a receptores de estrógeno, el mesotelioma, la leucemia linfocítica aguda, la leucemia mieloide aguda, el linfoma de Hodgkin y algunos tipos de astrocitoma, entre otros (Patel y Goyal 2012). CONCLUSIONES Los conocimientos actuales sobre el papel de los productos obtenidos de las setas Pleurotus spp. en la profilaxis y tratamiento del cáncer, y lasenfermedades del sistema inmunitario, se encuentran todavía, en gran medida, en una etapa empírica. El capítulo evidenció las potencialidades de las especies de este género como futuros “biorreactores” para la obtención de micocompuestos con propiedades inmunomoduladoras y antitumorales. Existe una gran diversidad de estructuras químicas presentes en el micelio, en los cuerpos fructíferos y en las secretadas al medio de fermentación de las setas Pleurotus spp. Por ello constituyen una fuente potencial para el descubrimiento de compuestos bioactivos con ligandos selectivos, capaces de influir en las vías bioquímicas que están implicadas en la señalización del sistema inmunitario y los programas carcinogénicos. Se necesita una visión más amplia sobre el potencial preventivo y terapéutico de los compuestos bioactivos de Pleurotus spp., y la comprensión de las discrepancias en cuanto a los resultados derivados de estudios ex vivo e in vivo. Para lograrlo, se precisa 233 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores complementar las investigaciones desarrolladas en líneas celulares con estudios en modelos animales y, en particular, con ensayos clínicos rigurosamente controlados en correspondencia con los estándares internacionales. Las estrategias novedosas de alto rendimiento, denominadas “ómicas”, brindarán una visión muy valiosa en la interpretación de los mecanismos mediante los cuales los productos de Pleurotus spp. modulan las complejas interacciones que se presentan en el contexto celular. El progreso en la comprensión de los aspectos metabólicos y funcionales de los preparados inmunocéuticos de Pleurotus spp. abrirá nuevas oportunidades para el desarrollo de productos con aplicaciones potenciales en la inmunoterapia y en la inmunonutrición. Ello posibilitaría su inclusión en el contexto de estrategias de prevención y tratamiento del cáncer, y enfermedades del sistema inmunitario, con enormes repercusiones sociales y económicas. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se realizó con el apoyo del proyecto territorial 9072 del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medioambiente (CITMA) de la República de Cuba, adscrito al Programa de Desarrollo de Productos y Servicios de Salud, y del proyecto institucional 9615 de la Universidad de Oriente. Los autores agradecen, además, al Consejo de Universidades Flamencas del Reino de Bélgica, a través del Programa de Cooperación VLIR-UOS con la Universidad de Oriente, y al Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD) de Francia, por el apoyo brindado en el marco del proyecto JEAI-AIRD, Diversificación de la tecnología de cultivo de Pleurotus spp. en Cuba y su difusión hacia la zona del Caribe. REFERENCIAS Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S (2011) Cellular and Molecular Immunology. 8th ed. WB Elsevier Saunders. 1-14. American Cancer Society (2014) Cancer Immunotherapy. http://www.cancer.org/research/ acsresearchupdates/more/immunotherapy-disrupting-the-cancer-treatment-world (8 de junio de 2016). Bae JS, Park JW, Park SH, Park JB, Rho YH, Ryu YB, Lee KS, Park KH, Bae YS (2009) Apoptotic cell death of human leukaemia U937 cells by ubiquinone-9 purified from Pleurotus eryngii. Nat. Prod. Res. 23:1112-1119. Bae, I.Y, Kim HW, Yoo HJ, Kim ES, Lee S, Park DY, Lee HG (2013) Correlation of branching structure of mushroom β-glucan with its physiological activities. Food Res. Int. 51:195-200. Beltrán Y, Morris HJ, Lebeque Y, Llauradó G, Marcos J, García N, Bermúdez RC (2005) Aqueous extracts from mycelium and fruiting bodies of the edible mushroom Pleurotus sp. CCEBI-3024. Rev. Cubana Química. XVII:166. Beltrán Y, Morris HJ, Reynaldo E, Quevedo Y, Bermúdez RC (2013) Contenido de fenoles totales en extractos de Pleurotus obtenidos con solventes de diferente polaridad. Rev. Cubana Invest. Bioméd. 32(2):121-129. Bergendiova K, Tibenska E, Majtan J (2011) Pleuran (β-glucan from Pleurotus ostreatus) supplementation, 234 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. cellular response and respiratory tract infections in athletes. Eur. J. Appl. Physiol. 111:2033-2040. Borchers AT, Krishnamurthy A, Keen CL, Meyers FJ, Gershwin ME (2008) The immunobiology of mushrooms. Exp. Biol. Med. 233:259-276. Bose AK, Nirmalendu D, Dewan I (2012) Purification, peptide sequencing and modeling of ostreolysin from Pleurotus ostreatus strain Plo5: Formation of a modified ostreolysin with cytolytic effect only on cancer cell lines. Nature Rev. Cancer https://www.researchgate.net/publication/52006014_Purification_peptide_sequencing_and_ modeling_of_ ostreolysin_from_Pleurotus_ostreatus_strain_Plo5_Formation_of_a_modified_ostreolysin_with_ cytolytic_effect_only_on_cancer_cell_lines (8 de junio de 2016). Brown GD (2006) Dectin-1: a signalling non-TLR pattern recognition receptor. Nature Rev. Immunol. 6:33-43. Calvo AM, Wilson RA, Bok JW, Keller NP (2002) Relationship between secondary metabolism and fungal development. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66:447-459. Chang ST, Miles PG (2004) Mushrooms: cultivation, nutritional value, medicinal effect, and environmental impact. 2nd edn. CRC Press. 451 pp. Chang ST, Wasser SP (2012) The role of culinary-medicinal mushrooms on human welfare with a pyramid model for human health. Int. J. Med. Mushr. 14:95-134. Chen J, Seviour R (2007) Medicinal importance of fungal β-(1-3), (1-6)-glucans. Mycol. Res. 111:635-652. Chen JN, Wang YT, Wu JSB (2009) A glycoprotein extracted from golden Oyster mushroom Pleurotus citrinopileatus exhibiting growth inhibitory effect against U937 leukemia cells. J. Agric. Food Chem. 57:6706-6711. Cui HY, Wang CL, Wang YR, Li ZJ, Zhang YN (2015) The polysaccharide isolated from Pleurotus nebrodensis (PN-S) shows immune-stimulating activity in RAW264.7 macrophages. Chinese J. Nat. Med. 13:355-360. Dalonso, N., Souza, R., Silveira, M. L., Ruzza, A. A., Wagner, T. M., Wisbeck, E (2010) Characterization and antineoplasic effect of extracts obtained from Pleurotus sajor-caju fruiting bodies. Appl. Biochem. Biotechnol. 160:2265-2274. Deepalakshmi K, Mirunalini S (2014) Pleurotus ostreatus: an oyster mushroom with nutritional and medicinal properties. J. Biochem. Technol. 5:718-726. Devi KS, Roy B, Patra P, Sahoo P, Islam SS, Maitia T (2013) Characterization and lectin microarray of an immunomodulatory heteroglucan from Pleurotus ostreatus mycelia. Carbohydr. Polym. 94:857-865. El Enshasy H (2010) Immunomodulators. In: Hoffrichter M (ed) The Mycota: Industrial Applications. 2nd ed. Springer Verlag. 165-194. El Enshasy HA, Maftoun P, Malek RA (2012) Pleuran: immunomodulator polysaccharide from Pleurotus ostreatus, structure, production and application. In: Andres S, Baumann N (eds) Mushrooms: Types, Properties and Nutrition. Nova Publisher. 153-172. El Enshasy HA, Hatti-Kaul R (2013) Mushroom immunomodulators: unique molecules with unlimited applications. Trends Biotechnol. 31:668-677. Facchini JM, Endi PA, Charlise A, Regina MMG, Marcia LLS, Wisbeck E, Sandra AF (2014) Antitumor activity of Pleurotus ostreatus polysaccharide fractions on Ehrlich tumor and Sarcoma 180. Int. J. Biol. Macromol. 68:72-77. Fortes R, Cunha V, Carvalho MR (2006) The immunomodulator role of ß-D-glucans as co-adjuvant for cancer therapy. Rev. Bras. Nutr. Clin. 21:163-168. Gao W, Sun Y, Chen S, Zhang J, Kang J, Wang Y, Wang H, Xia G, Liu Q, Kang Y (2013) Mushroom lectin enhanced immunogenicity of HBV DNA vaccine in C57BL/6 and HBsAg-transgenic mice. Vaccine 31:2273-2280. GBI Research (2012) Immunomodulators Market to 2017-Immunosuppressant Antibodies to Replace Antimetabolites as the Highest Value Sector by 2017. http://www.marketresearch. com/GBI- Research-v3759/Immunomodulators-Immunosuppressant-Antibodies- Replace- Antimetabolites-6784727 (8 de junio de 2016). 235 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Gomes-Corrêa RC, Brugnari T, Bracht A, Peralta RM, Ferreira ICFR (2016) Biotechnological, nutritional and therapeutic uses of Pleurotus spp. (Oyster mushroom) related with its chemical composition: a review on the past decade findings.Trends Food Sci. Technol. 50:103-117. Goodridge HS, Wolf AJ, Underhill DM (2009) Beta-glucan recognition by the innate immune system. Immunol. Rev. 230:38-50. Goodridge HS, Underhill DM, Touret N (2012) Mechanisms of Fc Receptor and Dectin-1 activation for phagocytosis. Traffic. 13:1062-1071. Gregori A, Švagel M, Pohleven J (2007) Cultivation techniques and medicinal properties of Pleurotus spp. Food Technol. Biotechnol. 45:238-249. Gu YH, Sivam G (2006) Cytotoxic effect of oyster mushroom Pleurotus ostreatus on human androgen- independent prostate cancer PC-3 cells. J. Med. Food. 9:196-204. Harvey AL (2008) Natural products in drug discovery. Drug Discov. Today. 13:894-901. Huang H, Ostroff GR, Lee CK, Specht CA, Levitz M (2013) Characterization and optimization of the glucan particle-based vaccine platform. Clin. Vaccine Immunol. 20:1585-1591. Ike K, Kameyama N, Ito A, Imai S. (2012) Induction of a T-helper 1 (Th1) immune response in mice by an extract from the Pleurotus eryngii (Eringi) mushroom. J. Med. Food. 15:1124-1128. Jedinak A, Sliva D (2008) Pleurotus ostreatus inhibits proliferation of human breast and colon cancer cells through p53-dependent as well as p53-independent pathway. Int. J. Oncol. 33:1307-1313. Jedinak A, Dudhgaonkar S, Jiang J, Sandusky G, Sliva D (2010) Pleurotus ostreatus inhibits colitis-related colon carcinogenesis in mice. Int. J. Mol. Med. 26:643-650. Jesenak M, Sanislo L, Kuniakova R, Rennekova Z, Buchanec J, Banovcin P (2010) Immunoglukan P4H® in the prevention of recurrent respiratory infections in childhood. Cesk. Pediatr. 65:639-647. Jesenak M, Majtan J, Rennerova Z, Kyselovic J, Banovcin P, Hrubisko M (2013) Immunomodulatory effect of pleuran (β-glucan from Pleurotus ostreatus) in children with recurrent respiratory tract infections. Int. Immunopharmacol. 15:395-399. Jesenak M, Hrubisko M, Majtan J, Rennerova Z, Banovcin P (2014) Anti-allergic effect of pleuran (beta- glucan from Pleurotus ostreatus) in children with recurrent respiratory tract infections. Phytother. Res. 28:471-474. Joosten LA, Heinhuis B, Netea MG, Dinarello CA (2013) Novel insights into the biology of interleukin-32. Cell Mol. Life Sci. 70:3883-3892. Karácsonyi Š, Kuniak L’. (1994) Polysaccharides of Pleurotus ostreatus: isolation and structure of pleuran, an alkali-insoluble β-D-glucan. Carbohydr. Polym. 24:107-111. Khan A, Tania M (2012) Nutritional and medicinal importance of Pleurotus mushrooms: an overview. Food Rev. Int. 28:313-329. Kim HS, Hong JT, Kim Y, Han SB (2011) Stimulatory effect of β-glucans on immune cells. Immune Netw. 11:191-195. Lavi I, Friesem D, Geresh S, Hadar Y, Schwariz B (2006) An aqueous polysaccharide extract from the edible mushroom Pleurotus ostreatus induces anti-proliferative and pro-apoptotic effects on HT-29 colon cancer cells. Cancer Lett. 244:61-70. Li YR, Liu QF, Wang HX, Ng TB (2008) A novel lectin with potent antitumor, mitogenic and HIV-1 reverse transcriptase inhibitory activities from the edible mushroom Pleurotus citrinopileatus. Biochim. Biophys. Acta. 1780:51-57. Liu YW, Mei HC, Su YW, Fan HT, Chen CC, Tsai YC (2014) Inhibitory effects of Pleurotus tuber-regium mycelia and bioactive constituents on LPS-treated RAW264.7 cells. J. Funct. Foods. 7:662-670. Llauradó G, Morris HJ, Lebeque Y, Fontaine R, Bermúdez RC, Marcos J, Beltrán Y, García N (2005) Acerca de la funcionalidad de setas comestibles Pleurotus sp.: propiedades bioestimulantes de un extracto acuoso. Rev. Cubana Química. XVII:102-107 Llauradó G, Morris HJ, Lebeque Y, Gutiérrez A, Fontaine R, Bermúdez RC, Gaime-Perraud I (2013) Phytochemical screening and effects on cell-mediated immune response of Pleurotus fruiting bodies powder. Food Agric. Immunol. 24:295-304. 236 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Llauradó G, Farnet Da Silva AM, Hersens D, Gaime-Perraud I, Morris HJ, Moukha SM (2014) In vitro comparative study of the influence of mycochemical composition of Pleurotus sp. crude extracts on the growth of tumoral cell lines. Comunicaciones de la 21 Conferencia de Química. Santiago de Cuba, Cuba. Diciembre. 3-5. Llauradó G, Morris HJ, Ferrera L, Camacho M, Castán L, Lebeque Y, Beltrán Y, Cos P, Bermúdez RC (2015a) In-vitro antimicrobial activity and complement/macrophage stimulating effects of a hot- water extract from mycelium of the oyster mushroom Pleurotus sp. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 30:177-183. Llauradó G, Morris HJ, Tamayo V, Lebeque Y, Beltrán Y, Marcos J, Moukha S, Creppy E, Bermúdez RC (2015b) Haematopoiesis radioprotection in Balb/c mice by an aqueous mycelium extract from the Basidiomycete Pleurotus ostreatus mushroom. Nat. Prod. Res. 29:1557-1561. Llauradó G (2016) Evaluación de la actividad inmunomoduladora de bioproductos obtenidos de la seta comestible Pleurotus sp. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias de la Salud. Centro de Estudios de Biotecnología Industrial. Universidad de Oriente. Santiago de Cuba, Cuba. Maiti S, Bhutia SK, Mallick SK, Kumar A, Khadgi N, Maiti TK (2008) Antiproliferative and immunostimulatory protein fraction from edible mushrooms. Environ. Toxicol. Pharmacol. 26:187- 191. Majtán J, Kumar P, Koller J, Dragúnova M, Gabriz J (2009) Induction of metalloproteinase 9 secretion from human keratinocytes by pleuran (beta-glucan from Pleurotus ostreatus). Z Naturforsch. C. 64:597-600. Manzi P, Pizzoferrato L (2000) Beta-glucans in edible mushrooms. Food Chem. 68:315-318. Mariga A, Yang WJ, Mugambi DK, Pei F, Zhao IY, Shao YN, Hua Q (2014) Antiproliferative and immunostimulatory activity of a protein from Pleurotus eryngii. J. Sci. Food Agric. 94:3152-3162. Mizuno T (1995) Shiitake, Lentinus edodes: functional properties for medicinal and food purposes. Food Rev. Int. 11:111-128. Mizuno T, Sakai T, Chihara G (1995) Health foods and medicinal usages of mushrooms. Food Rev. Int. 11:69-81. Moradali MF, Mostafavi H, Ghods S, Hedjaroude GA (2007) Immunomodulating and anticancer agents in the realm of macromycetes fungi (macrofungi). Int. Immunopharmacol. 7:701-724. Morris HJ, Marcos J, Llauradó G, Fontaine R, Tamayo V, Garcia N, Bermudez RC (2003) Immunomodulating effects of the hot water extract from Pleurotus ostreatus mycelium on cyclophosphamide treated mice. Micol. Apl. Int. 15:7-13. Morris HJ, Lebeque Y, Fontaine R, Bermúdez RC, Llauradó G, Marcos J (2007) A note on the in vitro macrophage-stimulating activity of water-soluble extracts from mycelium of Pleurotus sp. Food Agric. Immunol. 18:31-37. Morris HJ, Llauradó G, Beltrán Y. Lebeque Y, Fontaine R, Bermúdez RC, Rodríguez S (2011a) Procedimiento para la obtención de un preparado inmunocéutico de Pleurotus spp. Patente Cubana No. 23717 (Resolución 1754/2011). Ref: 2011/1337. Morris HJ, Llauradó G, Gutiérrez A, Lebeque Y, Fontaine R, Beltrán Y, García N, Bermúdez RC, Gaime- Perraud I (2011b) Immunomodulating properties of Pleurotus sp. fruiting bodies powder on cyclophosphamide treated mice. In: Savoie JM, Foulongne-Oriol M, Largeteau M, Barroso G. (eds) Proceedings of the 7th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products (ICMBMP7). Vol. 1. Arcachon, France. 329-338. Morris HJ, Llauradó G, Lebeque Y, Fontaine R, Bermúdez RC, García N, Gutiérrez A (2012) Productos inmunocéuticos derivados del hongo comestible-medicinal Pleurotus sp. cultivado sobre pulpa de café en Cuba. In: Sánchez JE, Mata G (eds) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica. Investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. Chiapas, México. 309-318. Morris HJ, Hernández E, Llauradó G, Tejedor MC, Sancho P, Herraez A, Boyano-Adánez MC, García- 237 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Pérez AI, Diez JC (2014) In vitro anti-proliferative effects on NB4 human leukemia cells and physicochemical screening of Pleurotus sp. (Higher Basidiomycetes) mycelia from Cuba. Int. J. Med. Mushr. 16:239-245. Ngai PH, Ng TB (2004) A ribonuclease with antimicrobial, antimitogenic and antiproliferative activities from the edible mushroom Pleurotus sajor-caju. Peptides. 25:11-17. Oloke JK, Adebayo EA (2015) Effectiveness of immunotherapies from oyster mushroom (Pleurotus species) in the management of immunocompromised patients. Int. J. Immunol. 3:8-20. Öztürk M, Tel G, Muhammad A, Terzioğlu P, Duru ME (2016) Mushrooms: a source of exciting bioactive compounds. In: Rahman A (ed) Studies in Natural Products Chemistry. 1st ed. Amsterdam. Elsevier. Pang G, Xie J, Chen Q, Hua Z (2012) How functional foods play critical roles in human health. Food Sci. Human Wellness. 1:26-60. Patel S, Goyal A (2012) Recent developments in mushrooms as anti-cancer therapeutics: a review. 3 Biotech. 2:1-15. Patel Y, Naraian R, Singh VK (2012) Medicinal properties of Pleurotus species (Oyster Mushroom): a review. World J. Fungal Plant Biol. 3:1-12. Paterson RR, Lima N (2014) Biomedical effects of mushrooms with emphasis on pure compounds. Biomed. J. 37:357-368. Paulik S, Svrcec K, Mojzisova J, Durove A, Benisek Z, Huska M. (1996) The immunomodulatory effect of the soluble fungal glucan (Pleurotus ostreatus) on delayed-hypersensitivity and phagocytic ability of blood leukocytes in mice. J. Med. Vet. Biol. 43:129-135. Peña-Luna M, Hidalgo-Miranda H, Romero-Córdoba S, Sobal-Cruz M, Morales-Almora P, Jiménez- Sánchez G, Martínez-Carrera D (2016) Genómica de las propiedades anticancerígenas de los hongos comestibles, funcionales y medicinales: investigaciones INMEGEN-CP. In: Martínez-Carrera D, Ramírez-Juárez J (eds) Ciencia, Tecnología e Innovación en el Sistema Agroalimentario de México. Editorial del Colegio de Posgraduados-AMC-CONACYT-UPAEP-IMINAP. Texcoco, México. 827- 852. Pérez-Martínez AS, Acevedo-Padilla SA, Bibbins-Martínez M, Galván-Alonso J, Rosales-Mendoza S (2015) A perspective on the use of Pleurotus for the development of convenient fungi-made oral subunit vaccines. Vaccine. 33:25-33. Petrova R, Wasser SP, Mahajna JA, Denchev CM, Nevo E (2005) Potential role of medicinal mushrooms in breast cancer treatment: current knowledge and future perspectives. Int. J. Med. Mushr. 7:141-155. Petrova R, Reznick AZ, Wasser SP, Denchev CM, Nevo E, Mahajna J (2008) Fungal metabolites modulating NF-κB: an approach to cancer therapy and chemoprevention (Review). Oncol. Rep. 19:299-308. Popovic V, Zivkovic J, Davidovic S, Stevanovic M, Stojkovic D (2013) Mycotherapy of cancer: an update on cytotoxic and antitumor activities of mushrooms, bioactive principles and molecular mechanisms of their action. Curr. Top. Med. Chem. 13:2791-2806. Raina S, Sodhi HS, Sethi S (2014) Identification of ergosterol in mushrooms. In: Proceedings of the 8th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products (ICMBMP8). New Delhi, India. 247-251. Ramos-Ligonio A, López-Monteon A, Trigos A (2012) Trypanocidal activity of ergosterol peroxide from Pleurotus ostreatus. Phytother. Res. 26: 938-943. Refaie FM, Esmat AY, Daba AS, Taha SM (2009) Characterization of polysaccharopeptides from Pleurotus ostreatus mycelium: assessment of toxicity and immunomodulation in vivo. Micol. Apl. Int. 21:67- 75. Ren D, Jiao Y, Yang X, Yuan L, Guo L, Zhao Y (2015) Antioxidant and antitumor effects of polysaccharides from the fungus Pleurotus abalonus. Chem. Biol. Interact. 237:166-174. Reshetnikov SV, Wasser SP, Tan KK (2001) Higher Basidiomycota as a source of antitumor and immunomodulating polysaccharides. Int. J. Med. Mushr. 3:361-394. Rout D, Mondal S, Chakraborty I, Pramanik M, Islam SS (2005) Chemical analysis of a new (1→3)-(1→6)-branched glucan from an edible mushroom, Pleurotus florida. Carbohydr. Res. 238 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 340:2533-2539. Rovensky J, Stancikova M, Svik K, Bauerova K, Jurcovicova J (2011) The effects of beta-glucan isolated from Pleurotus ostreatus on methotrexate treatment in rats with adjuvant arthritis. Rheumatol. Int. 31:507-511. Sarangi I, Ghosh D, Bhutia SK, Mallick SK, Maiti TK (2006) Antitumor and immunomodulating effects of Pleurotus ostreatus mycelia-derived proteoglycans. Int. Immunopharmacol. 6:1287-1297. Sborov DW, Haverkos BM, Harris PJ (2015) Investigational cancer drugs targeting cell metabolism in clinical development. Expert Opin. Investig. Drugs 24:79-94. Schwartz B, Hadar Y (2014) Possible mechanisms of action of mushroom-derived glucans on inflammatory bowel disease and associated cancer. Annals Transl. Med. 2:19. Selegean M, Putz MV, Rugea T (2009) Effect of the polysaccharide extract from the edible mushroom Pleurotus ostreatus against infectious bursal disease virus. Int. J. Mol. Sci. 10:3616-3634. Shlyakhovenko V, Kosak V, Olishevsky S (2006) Application of DNA from mushroom Pleurotus ostreatus for cancer biotherapy. A pilot study. Exp. Oncol. 28:132-135. Shukla S, Bajpai VK, Kim M (2012) Plants as potential sources of natural immunomodulators. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 13:17-33. Sullivan R, Smith JE, Rowan NJ (2006) Medicinal mushrooms and cancer therapy. Perspect. Biol. Med. 49:159-170. Synytsya A, Novak M (2013) Structural diversity of fungal glucans. Carbohydr. Polym. 92:792-809. Tanaka A, Nishimura M, Sato Y, Sato H, Nishihira J (2016) Enhancement of the Th1-phenotype immune system by the intake of Oyster mushroom (Tamogitake) extract in a double-blind, placebo controlled study. J. Tradit. Complem. Med. 6(4):424-430 Tong HB, Xia FG, Feng K, Sun GR, Gao XX, Sun LW (2009) Structural characterization and in vitro antitumor activity of a novel polysaccharide isolated from the fruiting bodies of Pleurotus ostreatus. Biores. Technol. 100:1682-1686. Valverde ME, Hernández-Pérez T, Paredes-López O (2015) Edible Mushrooms: Improving human health and promoting quality life. Int. J. Microbiol. Article ID 376387. Vannucci L, Krizan J, Sima P, Stakheev D, Caja F, Rajsiglova L, Horak V, Saieh M (2013) Immunostimulatory properties and antitumor activities of glucans (Review). Int. J. Oncol. 43:357-364. Vikineswary S, Chang ST (2013) Edible and medicinal mushrooms for sub health intervention and prevention of lifestyle diseases. Tech. Monitor. Jul-sep. 33-43. Wang JC, Hu SH, Liang ZC, Yeh CJ (2005) Optimization for the production of water soluble polysaccharide from Pleurotus citrinopileatus in submerged culture and its antitumor effect. Appl. Microbiol. Biotechnol. 67:775-776. Wang S, Bao L, Zhao F, Wang Q, Li S, Ren J (2013) Isolation, identification, and bioactivity of monoterpenoids and sesquiterpenoids from the mycelia of edible mushroom Pleurotus cornucopiae. J. Agric. Food Chem. 61:5122-5129. Wasonga C, Okoth S, Omwandho C, Mukuria J (2008) Mushroom polysaccharide extracts delay progression of carcinogenesis in mice. J. Exp. Ther. Oncol. 7:147-152. Wasser SP (2002) Medicinal mushrooms as a source of antitumor and immunomodulating polysaccharides. Appl. Microbiol. Biotechnol. 60:258-274. Wasser SP (2010) Medicinal mushroom science: history, current status, future trends, and unsolved problems. Int. J. Med. Mushr. 12:1-16. Wasser SP (2014) Medicinal mushroom science: current perspectives, advances, evidences, and challenges. Biomed. J. 37:345-356. Watanabe T (1969) Antineoplastic activity of polysaccharides of Pleurotus ostreatus. Nippon Rinsho. 27:1759-1761. Wong SM, Wong KK, Chiu LCM, Cheung PCK (2007) Non-starch polysaccharides from different developmental stages of Pleurotus tuber-regium inhibited the growth of human acute promyelocytic leukemia HL-60 cells by cell-cycle arrest and/or apoptotic induction. Carbohydr. 239 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Polym. 68:206-217. Wu JY, Chen CH, Chang WH, Chung KT, Liu YW, Lu FJ, Chen CH (2011) Anti-cancer effects of protein extracts from Calvatia lilacina, Pleurotus ostreatus and Volvariella volvacea. Evid-Based Compl. Alt. Med. Article ID 982368, doi:10.1093/ecam/neq057. Wu QP, Xie YZ, Deng Z, Li XM, Yang W, Jiao ChW, Fang L, Li SZ, Pan HH, Yee AJ, Lee DY, Li Ch, Zhang Z, Guo J, Yang BB (2012) Ergosterol peroxide isolated from Ganoderma lucidum abolishes microRNA miR-378-mediated tumor cells on chemoresistance. PLoS ONE 7(8): e44579. doi:10.1371/journal.pone.0044579. Xu D, Wang H, Zheng W, Gao Y, Wang M, Zhang Y, Gao Q (2016) Charaterization and immunomodulatory activities of polysaccharide isolated from Pleurotus eryngii. Int. J. Biol. Macromol. 92:30-36. Zaidman B, Yassin M, Mahajna J, Wasser SP (2005) Medicinal mushrooms: modulators of molecular targets as cancer therapeutics. Appl. Microbiol. Biotechnol. 67:453-468. Zapatera B, Prados A, Gómez-Martínez S, Marcos A (2015) Immunonutrition: methodology and applications. Nutr. Hosp. 31(Supl. 3):145-154. Zhang L, Li X, Xu X, Zeng F (2005) Correlation between antitumor activity, molecular weight, and conformation of lentinan. Carbohydr. Res. 340:1515-1521. Zhuang C, Mizuno T, Shimada A, Ito H, Suzuki C, Mayuzumi Y, Okamoto H, Ma Y, Li J (1993) Antitumor protein-containing polysaccharides from a Chinese mushroom Fengweigu or Houbitake, Pleurotus sajor-caju (Fr.) Sing. Biosci. Biotechnol. Biochem. 57:901-906. 240 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 12 OTRAS PROPIEDADES MEDICINALES Y FUNCIONALES DE LAS SETAS Pleurotus spp. Other medicinal and functional properties of the oyster mushroom Pleurotus spp. Gustavo Valencia del Toro, María Eugenia Garín Aguilar RESUMEN Los hongos comestibles del género Pleurotus representan un recurso valioso por su papel como organismos degradadores de residuos lignocelulósicos, ya que crecen sobre una gran cantidad de materiales vegetales y producen cuerpos fructíferos que son alimento de alta calidad nutricional. Asimismo, tienen propiedades medicinales debido a que producen metabolitos secundarios abundantes con actividades biológicas importantes, anticancerígenas, inmunomoduladoras, antitumorales, antioxidantes y antibacterianas, entre otras. La intención de este capítulo es presentar las propiedades antibacterianas y antinflamatorias que exhiben diferentes metabolitos (primarios y secundarios) de los hongos del género Pleurotus, así como las propiedades funcionales de sus proteínas y fibra dietética. Palabras clave: hongos medicinales, polisacáridos, proteínas, fibra dietética ABSTRACT Edible mushrooms of the genus Pleurotus represent a valuable resource for his role as decomposers organisms of lignocellulosic waste. They grow on different plant materials and produce fruiting bodies that are food of high nutritional quality. Also they have medicinal properties because they produce large amount of secondary metabolites with important biological activities as anticancer, immunomodulatory, antitumor, antioxidant, etc. Antibacterial and anti-inflammatory properties that exhibit different both primary and secondary metabolites of the genus Pleurotus is presented. A semblance of the oyster 241 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores mushrooms as functional foods highlights the importance of studying the functional properties of the proteins and dietetic fiber contained in these basidiomycetes. Keywords: medicinal mushrooms, polysaccharides, proteins, dietetic fiber INTRODUCCIÓN El cultivo de los hongos comestibles del género Pleurotus en México ha tenido un auge importante en los últimos años. Como organismos degradadores de residuos vegetales, las setas se pueden cultivar en diferentes materiales, y los procedimientos de su cultivo requieren de una menor infraestructura, comparada con la que se necesita para el cultivo de champiñón o shiitake. Característica destacable de estos hongos comestibles es que presentan propiedades medicinales importantes. Por ello, en la actualidad no solo se mejoran las técnicas y los procedimientos de su cultivo, sino que también se desarrollan procesos para la obtención, a partir de estos, de componentes activos que se usan en la elaboración de nutracéuticos. En la primera parte de este capítulo se hace una revisión sobre los conceptos de alimentos funcionales, nutracéuticos y suplementos alimenticios, indicando cómo han permeado hacia los componentes bioactivos de las setas. También se presenta una relatoría de las investigaciones realizadas sobre la actividad antibacteriana y antinflamatoria de los extractos y los compuestos obtenidos a partir de diferentes especies del género Pleurotus. En otro apartado se destaca la importancia de las propiedades funcionales y medicinales de las proteínas contenidas en las setas. La parte final de este capítulo resalta la importancia de los compuestos químicos que están presentes en las harinas de los cuerpos fructíferos de las setas, los cuales forman parte de la fibra dietética y representan un componente muy importante para la salud de los seres humanos. LOS HONGOS COMO ALIMENTOS FUNCIONALES Los hongos del género Pleurotus se han caracterizado como alimentos funcionales debido a su gran versatilidad, ya que se utilizan como alimentos nutritivos para consumo directo, pero también como nutracéuticos o complementos alimenticios. A continuación se hará una breve exposición de estos términos tan usados hoy en día. El término nutracéutico fue acuñado en 1989 por el Dr. Stephen DeFelice (1995), quien lo definió como cualquier sustancia que pueda ser considerada un alimento o parte de este y que proporcione beneficios para la salud, incluidos la prevención y el tratamiento de la enfermedad, más allá de la nutrición básica (Pérez 2006). El término combina la palabra nutriente (un alimento nutritivo o componente alimentario) con la palabra farmacéutico (Crandell y Duren 2009). Guzmán et al. (2009) definen como nutracéutico a cualquier 242 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. alimento o ingrediente de los alimentos que ejerce acción benéfica en la salud del ser humano. Por lo general, se trata de productos comercializados como formas farmacéuticas, ya sea píldoras, polvos u otras presentaciones, y que no requieren para su comercialización pruebas previas preclínicas o clínicas, ya sea en animales o humanos. También Prasad et al. (2010) definieron nutracéutico como un alimento o parte de un alimento que puede ser administrado por vía oral; con beneficios para la salud y seguridad demostrada; que cumple más allá de las funciones básicas de nutrición para complementar la dieta de una persona; se presenta en una matriz (forma farmacéutica determinada), y la cantidad de nutrientes excede los que podrían obtenerse de los alimentos normales. Por otro lado, Roberfroid (2000) define a los alimentos funcionales como alimentos o componentes de estos que pueden ser macronutrientes con un efecto fisiológico específico, o micronutrientes esenciales. Pero también pueden ser componentes alimenticios —aunque no tengan un alto valor nutritivo o no sean esenciales— cuyo consumo logre la modulación de alguna función en el organismo para reducir el riesgo de enfermedad, como es el caso de la fibra dietética. Ahora bien, los suplementos alimenticios son productos utilizados para complementar la dieta. La Comisión Federal para la Protección Contra Riesgos Sanitarios (Cofepris) en México define a los suplementos como “productos a base de hierbas, extractos vegetales, alimentos tradicionales, deshidratados o concentrados de frutas, adicionados o no, de vitaminas o minerales, que se puedan presentar en forma farmacéutica y cuya finalidad de uso sea incrementar la ingesta dietética total, complementarla o suplir algún componente importante para la salud”. Dadas las definiciones anteriores, los tres términos se considerarán de manera indistinta en el caso de las setas. El consumo de nutracéuticos permite conservar y mejorar la salud por medio de la dieta, y brinda prevención y/o tratamiento para enfermedades relacionadas con la nutrición. Los nutracéuticos pueden prevenir las enfermedades crónicas degenerativas. Entre las áreas terapéuticas en las que han tenido una mayor cobertura destaca su uso como antiartríticos, analgésicos, anticancerígenos, en enfermedades de vías respiratorias, trastornos del sueño, sistema digestivo, osteoporosis, hipertensión arterial, entre otras (Pérez 2006, Pandey et al. 2010). En la figura 1 se muestra el porcentaje de área especializada cubierta por los nutracéuticos. 243 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores % Incidencia del consumo de nutraceúticos Figura 1. Porcentaje de área cubierta por productos nutracéuticos a nivel mundial (modificada de Pandeyet al. 2010). NUTRACÉUTICOS DE HONGOS Con respecto a los suplementos alimenticios de los hongos comestibles, se han hecho estimaciones de las ventas anuales mundiales en diferentes momentos. En 1991 se estimó en $1.2 billones de dólares (Chang 1993). Para 1994, la estimación fue de $3.6 billones de dólares (Chang y Buswell 1996), y $6.0 billones de dólares para 1999 (Wasser et al. 2000). Antes de 1995, 99% de todas las ventas de hongos medicinales y sus derivados se realizaron en Asia y Europa, mientras que en América del Norte las ventas fueron de 0.1%. Sin embargo, en los últimos años, tanto en el norte como el sur de América, las demandas se han incrementado entre 20% y 40% al año, según sean las especies de hongos medicinales (Chang y Buswell 2010). Por citar un ejemplo, en Brasil, más de 10 nuevas empresas se han establecido recientemente para promover la venta de diferentes suplementos dietéticos derivados de Agaricus blazei (A. brasiliensis) (Chang y Buswell 2010). China ha sido, desde tiempos inmemoriales, uno de los países con mayor producción y consumo de hongos medicinales. En el año 2000, más de 100 centros e institutos se dedicaban a la investigación y al desarrollo de los hongos medicinales (Chang y Buswell 2010). En este país fueron registrados y comercializados cerca de 700 productos de alimentos naturales a base de setas, entre ellos, más de 90 marcas de productos de 244 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Ganoderma lucidum (Lin 2000). Con base en los datos anteriores, el valor del mercado mundial actual de suplementos nutritivos de hongos se estima en 14 billones de dólares (Chang y Buswell 2010). Chang y Miles (2004) informaron que alrededor de 77% de todos los productos de hongos medicinales se derivan de los cuerpos fructíferos, ya sean cultivados comercialmente o recolectados en el campo. Aproximadamente 21% de dichos productos provienen de extractos de micelios, y alrededor de 2% se obtienen del medio de fermentación filtrado (Chang y Buswell 2010). Chang y Buswell (2010) definen como nutracéutico de hongos a los productos puros y/o parcialmente refinados o sin refinar, procedentes de cuerpos fructíferos, del micelio o del medio del cultivo filtrado, después del crecimiento micelial en cultivo sumergido, que poseen propiedades nutricionales, promueven la salud y se consumen en forma de cápsulas o comprimidos. Estos autores destacan que las formas de presentación de los nutracéuticos de hongos son las siguientes: 1. Harina de cuerpos fructíferos enteros molidos previamente y procesados en forma de cápsulas o tabletas. 2. Micelio seco y pulverizado obtenido en tanques de fermentación a partir de cultivos líquidos. 3. Preparados en polvo de sustrato, micelio y primordios del hongo, previamente cultivados en un medio semisólido inoculado con micelio, e incubado hasta la aparición de los primordios. 4. Extractos acuosos del micelio, obtenidos en tanques de fermentación a partir de cultivos líquidos de micelio. Se obtienen con agua caliente y posteriormente se llevan a sequedad y se comercializan en forma de cápsulas o tabletas. 5. Extractos acuosos y/o alcohólicos de los cuerpos fructíferos (contienen polisacáridos y triterpenos), evaporados a sequedad y colocados en cápsulas o tabletas, ya sea por separado o juntos en proporciones determinadas. 6. Extractos de cuerpos fructíferos obtenidos por la tecnología de extracción con fluidos supercríticos (CO2), secados y molidos previamente. Contienen un amplio espectro de sustancias debido a la baja temperatura durante el procesamiento. 7. Cápsulas con esporas en polvo. Aunque el método se ha promovido vigorosamente en los últimos años, los beneficios medicinales de este producto siguen siendo controvertidos. 8. Mezcla de harina de cuerpos fructíferos con una parte igual del micelio en polvo del mismo hongo. 9. Mezclas de diferentes géneros y especies de hongos: Ganoderma y Lentinula; Ganoderma y Agaricus brasiliensis; Grifola frondosa, Pleurotus spp. y Flammulina velutipes; incluso mezclados con otros productos naturales medicinales, como el alga 245 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores espirulina en polvo, granos de polen de flores, entre otros. 10. Se han colocado en cápsulas proporciones iguales de harina de cuerpo fructífero con sustrato de crecimiento exhausto. PROPIEDADES ANTIBACTERIANAS DE LAS SETAS Pleurotus spp. Una propiedad importante de los hongos del género Pleurotus es la antibacteriana, la cual se ha investigado utilizando el micelio, el medio de cultivo en el que se hizo crecer el micelio, o el medio fermentado y los cuerpos fructíferos obtenidos del cultivo del hongo en diferentes sustratos de crecimiento. Con este material se obtienen extractos mediante disolventes, incluida el agua. A partir de ellos también es posible la obtención de compuestos puros. Ambos —extractos y compuestos— se evalúan contra diferentes tipos de bacterias patógenas. A continuación se hará una descripción breve de algunos de los estudios que se han realizado para evaluar la actividad antibacteriana de las setas. En 1997, Beltran-García et al. encontraron que ciertos compuestos volátiles obtenidos de cuerpos fructíferos de P. ostreatus presentaron actividad antimicrobiana contra diversas bacterias tales como Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas spp., Salmonella spp., Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis. Se observó un intervalo de concentración mínima inhibitoria (CMI) de 3.9 μg/g a 1000 μg/g de medio. Por otro lado, Tambekar et al. (2006) mencionan que ciertos extractos acuosos de P. sajor-caju obtenidos en diferentes solventes orgánicos (etanol, metanol, xileno, éter, benceno y acetona) provocaron halos de inhibición con diámetros de 12 mm a 20 mm en cepas bacterianas de E. coli 390, E. coli 739, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa y K. pneumoniae. La conclusión fue que este género contiene antibióticos naturales para combatir microorganismos patógenos. En 2007, Iwalokun et al. reportaron actividad antibacteriana en extractos de éter de petróleo y acetónicos de P. ostreatus frente a bacterias Gram negativas. Se observaron halos de inhibición con diámetros menores a 10 mm y valores de CMI de 65 mg/ml a 100 mg/ml. Los autores también encontraron que los extractos evaluados contenían un nivel moderado de terpenoides, taninos, glicósidos esteroidales y carbohidratos. Gbolagade et al. (2007) reportaron actividad antibacteriana de los extractos crudos y purificados de P. florida y P. tuber-regium, con halos de inhibición menores a 19 mm, para las bacterias B. cereus, E. coli, K. pneumoniae, Proteus vulgaris, P. aeruginosa y S. aureus. Valencia del Toro et al. (2008) evaluaron la actividad antibacteriana de extractos hexánicos de cuatro cepas de P. djamor (dos cepas blancas: IE200 e IE2001, y dos cepas rosas: ECS127R y RP), contra las bacterias Gram positivas S. aureus y B. subtilis; y contra las bacterias Gram negativas K. pneumoniae, Enterobacter agglomerans, Yersinia enterocolitica, Shigella dysenteriae y K. rhinoescleromatis. Las bacterias tuvieron halos 246 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. de inhibición con diámetros de 12 mm a 25.6 mm con los extractos de las cepas blancas, y de 8.3 mm a 22.6 mm con las cepas rosas. En otro estudio, Rahman et al. (2009) trabajaron con el extracto acuoso de P. ostreatus (Jacq.) P. Kumm., el cual mostró efecto contra Klebsiella sp. (halo de 10 mm de diámetro) y Staphylococcus sp. (halo de 16 mm de diámetro). Asimismo, el extracto metanólico de P. eryngii var. ferulae cultivado en paja de trigo y en paja de trigo con 20% de salvado de arroz presentó halos de inhibición de 10.3 mm y 8.3 mm, respectivamente (Akyuz y Kirbag 2009). Gogavekar et al. (2014) utilizaron un extracto metanólico de P. sajor-caju y encontraron que presentó actividad contra varias cepas Gram positivas y Gram negativas. Los halos de inhibición con mayores diámetros (25 mm) se observaron en S. aureus (NCIM-5021), y los halos de inhibición menores (18 mm) se presentaron en B. cereus (NCIM-2156). Li y Shah (2014) evaluaron la actividad antibacteriana de polisacáridos extraídos a partir de cuerpos fructíferos de P. eryngii. Las bacterias E. coli ATCC 25922 S. aureus CMCC 26003 y Listeria monocytogenes CMCC 54001 presentaron halos de inhibición de 10.1 mm, 17.2 mm y 9.8 mm, respectivamente. METABOLITOS CON ACTIVIDAD ANTIBACTERIANA PRESENTES EN EL GÉNERO Pleurotus En la mayoría de los casos, los investigadores que han reportado la actividad antibacteriana de las setas, también han determinado cualitativamente los metabolitos responsables de dicha actividad. Asimismo, hay estudios que caracterizaron y aislaron los compuestos responsables de la actividad antibacteriana. En la tabla 1 se presentan algunos trabajos realizados con especies del género Pleurotus en los que se han detectado diferentes metabolitos o compuestos responsables de la actividad antibacteriana. En la primera columna se registran las especies P. ostreatus, P. djamor, P. florida, P. eous, P. eryngii, P. sajor-caju, P. aureovillosus y P. pulmonarius. Con las especies P. citrinopilatus (Meng et al. 2011) y P. tuber-regium (Gbolagade et al. 2007) solo se ha reportado la actividad antibacteriana de sus extractos. La información de la columna dos revela que las partes usadas de las setas principalmente son el cuerpo fructífero y el micelio crecido en medio líquido. Es importante indicar que también se han empleado los primordios o los brotes tempranos de las cepas de P. ostreatus cultivadas en sustrato sólido (Pauliuc y Dorica 2013), así como el medio fermentado obtenido del cultivo líquido de P. eryngii. Otra información importante que aparece en la columna dos refiere los tipos de extractos o compuestos utilizados para hacer los bioensayos. Se observa que los diferentes metabolitos secundarios se han encontrado en los extractos hexánicos, metanólicos y etanólicos, y a partir de extractos acuosos se han obtenido los polisacáridos. En la columna tres aparecen los nombres de dichos metabolitos; se observa que Pleurotus spp. tiene dos tipos de metabolitos: los primarios —polisacáridos (β-glucanos)— y los secundarios —flavonoides, esteroides, terpenoides, serquiterpenlactonas, taninos, 247 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores β-carotenos, glicósidos cardiacos, fenoles, compuestos volátiles (1-octen-3-ol, 3-octanol, octanol, 3-octanona, 2-octanona), β-sistosterol, cholestanol, 1, 5-dibenzoylnaphthaleno, ácido 1, 2-Benzenedicarboxilico. Tabla 1. Metabolitos responsables de la actividad antibacteriana de diferentes especies de setas Pleurotus spp. Nombre Extracto y Actividad antibacteriana Metabolito Referencia científico estructura contra Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Volátiles: Klebsiella pneumoniae, Flujo N , 1-octen-3-ol, 3-octanol, Pleurotus 2 Pseudomonas Beltran et al. vacío y CCl octanol, 3-octanona, ostreatus 4 aeruginosa, Salmonella 1997 (cuerpo 2-octanona typhimurium, fructífero) Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis Bacillus subtillis, Staphylococcus aureus, Enterobacter Hexánico Flavonoides, agglomerans, Shigella Pleurotus Valencia et al. (cuerpo sesquiterpen-lactonas, dysenteriae, Yersinia djamor 2008 fructífero) Carbohidratos enterocolitica, Klebsiella rhinoescleromatis, K. pneumoniae. Bacillus subtillis, Staphylococcus aureus, Enterobacter Hexánico Sesquiterpen-lactonas, agglomerans, Shigella Pleurotus Metanólico Valencia et al. glicósidos cardiacos dysenteriae, Yersinia spp. (cuerpo 2012 Carbohidratos enterocolitica, fructífero) Klebsiella rhinoescleromatis, K. pneumoniae Pleurotus Metanol- Klebsiella, neoumonae, Fenoles, taninos, florida agua Pseudomonas Muthukumaran saponinas, flavonoides, Pleurotus (cuerpo aeruginosa, et al. 2014 esteroides y terpenoides eous fructífero) Staphylococus aureus Polisacáridos Staphylococcus aureus, Pleurotus (cuerpo Polisacáridos Escherichia coli, Li y Shah 2014 eryngii fructífero) Listeria monocytogenes 248 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. β- Sistosterol Bacillus cereus, Cholestanol Metanólico Staphylococcus aureus, Pleurotus 1, Gogavekar et (cuerpo Micrococcus luteus, sajor-caju 5-Dibenzoylnaphthaleno al. 2014 fructífero) Escherichia coli, Ácido 1, Salmonella typhimurium 2-Benzenedicarboxilico Salmonella abony, Pleurotus Escherichia coli, Terpenoides, taninos, sajor-caju, Etanólicos Staphylococcus aureus, Jagadish et al. glicosidos esteroidales P. florida, P. (micelio) Streptococcus mutans, 2008 carbohidratos aureovillosus Micrococcus luteus, Bacillus subtilis Escherichia coli, Pleurotus Etanólico Fenoles, flavonoides Staphylococcus aureus Vamanu 2012 ostreatus (micelio) β-caroteno Pseudomonas aeruginosa Proteus mirabilis, Salmonella typhi, Pleurotus Polisacáridos Staphylococcus aureus, Adebayo et al. β-Glucanos pulmonarius (micelio) Escherichia coli, 2012 Shigella sp., Klebsiella pneumoniae PROPIEDAD ANTINFLAMATORIA DE LAS SETAS Pleurotus spp. Diversas investigaciones han evidenciado el efecto antinflamatorio de extractos alcalinos y acuosos del hongo comestible A. blazei. Dosis de 300 mg/kg, 400 mg/kg y 500 mg/ kg inhibieron en un 19%, 33% y 39%, respectivamente, el edema plantar inducido con nistatina (Padilha et al. 2009). En otro estudio, Dore et al. (2014) reportaron la actividad antinflamatoria del extracto rico en polisacáridos (0.64 g/g peso seco) obtenido del hongo Polyporus dermoporus. Dosis de 10 mg/kg, 30 mg/kg y 50 mg/kg de peso administradas a ratones redujeron 58.3%, 65.6% y 55.7%, respectivamente, el edema auricular inducido con aceite de crotón. En el extracto también se detectaron, en menor proporción, proteínas y compuestos fenólicos. En la tabla 2 se presentan los estudios realizados con extractos o compuestos de setas del género Plerurotus que tienen actividad antinflamatoria. En dichos estudios se usaron principalmente las especies P. pulmonarius, P. ostreatus, P. sajor-caju, P. eryngii y P. florida. La parte principal del hongo involucrada es el cuerpo fructífero y, en menor grado, el micelio. Se emplearon extractos acuosos, etanólicos, metanólicos, cetónicos. Los metabolitos detectados en esos extractos fueron flavonoides, ácidos fenólicos, carotenoides y tocoferoles. Al igual que en las propiedades antibacterianas, se evaluaron polisacáridos o extractos, y se detectaron a-glucanos y β-glucanos. La actividad antinflamatoria se 249 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores realizó con el modelo de migración celular, en ensayos con MTT (Bromuro de 3-(4, 5 dimetil-2-tiazoil)-2, 5-difeniltetrazólico), en células RAW246.7. Otros modelos animales a los que se ha recurrido son el edema plantar generado con diferentes substancias aplicadas en roedores. Tabla 2. Tipos de metabolitos o compuestos responsables de la actividad antinflamatoria de diferentes especies de setas y pruebas aplicadas. Modelo para Extracto o Hongo Metabolito evaluar la actividad Referencia compuesto antinflamatoria β-Glucanos Pleurotus Smiderle et al. (cuerpo Polisacáridos Migración celular pulmonarius 2008 fructífero) Acuoso Pleurotus β-glucanos Ensayo MTT (células (cuerpo Jedinak et al. 2011 ostreatus a-glucanos RAW264.7) fructífero) β-Glucanos Pleurotus (cuerpo Polisacáridos Migración celular Silveira et al. 2014 sajor-caju fructífero) Flavonoides, Etanólico Pleurotus ácidos fenólicos, Ensayo MTT (células (cuerpo Lin et al. 2014 eryngii carotenoides, RAW264.7) fructífero) tocoferoles Acetona, Ensayo MTT (células metanólico, Pleurotus RAW264.7) acuoso Fenoles Hoan et al. 2014 florida Edema plantar con (cuerpo carragenia en rata fructífero) Polisacáridos Pleurotus Ensayo MTT (células (cuerpo Polisacáridos Li y Shah, 2016 eryngii RAW264.7) fructífero) Pleurotus β-Glucanos Edema plantar con Adebayo et al. Polisacáridos pulmonarius (micelio) formalina y carragenina 2012 IMPORTANCIA DE LAS PROTEÍNAS DE LAS SETAS Pleurotus spp. Y SUS PROPIEDADES FUNCIONALES En el año 2009, la producción nacional estimada de hongos comestibles en México alcanzó las 46,533.2 toneladas de producto fresco, de las cuales 6.28% correspondieron con setas Pleurotus spp. Estos macromicetos ocupan el segundo lugar en producción de hongos a nivel mundial, debido a sus características organolépticas, a su alto contenido de proteínas y a su bajo costo de producción (Martínez-Carrera y López-Martínez 2010). La población consume hongos comestibles por su excelente sabor, aroma y textura. Sin 250 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. embargo, poco se conoce de su gran potencial como alimento funcional con propiedades nutricionales y medicinales que promueven la salud (Martínez- Carrera et al. 2004). Actualmente, con la finalidad de obtener concentrados o aislados proteicos de amplio uso biotecnológico, se producen y extraen proteínas de fuentes no convencionales para suplementar o sustituir a las proteínas animales o sus derivadas. Dentro de las fuentes no convencionales de proteínas se encuentran los hongos comestibles, dado el alto contenido proteico que presentan, el cual va de 20% a 35%, y que en muchos casos es mayor al de algunos vegetales y frutas (Kakon et al. 2012). Hay que señalar que estas proteínas son ricas en aminoácidos esenciales y no esenciales. Contienen lisina, leucina y triptófano, aminoácidos que no se encuentran en algunos cereales (Chang y Buswell 1996, Cuptapun et al. 2010, Kayode et al. 2015, Kakon et al. 2012). Se ha observado que la cantidad de aminoácidos como treonina, tirosina y arginina es mayor en los hongos que en algunos vegetales como la papa, la zanahoria y la coliflor (Mattila et al. 2002). Adicionalmente, los hongos comestibles se pueden utilizar tanto en forma directa como indirecta en los alimentos procesados, añadiéndolos como ingrediente (Moon y Lo 2014). Las proteínas, como grupo o individualmente, tienen un papel fundamental en la elaboración de alimentos procesados. Por sus propiedades físicas, químicas y funcionales —como la capacidad de absorción de agua y de aceite, espumante, emulsificante y de gelificación—, las proteínas proporcionan productos de buena calidad y facilitan su procesamiento (Chel et al. 2003). Las propiedades funcionales son características fisicoquímicas que presentan las proteínas e influyen en el comportamiento y la apariencia del alimento (Ramírez y Pacheco 2009). Es por esto que la funcionalidad de una proteína nos permitirá conocer el tipo de producto en el que puede emplearse y, a su vez, juega un papel importante en la aceptación del producto por parte del consumidor (Chel et al. 2003). Los hongos comestibles, en especial del género Pleurotus, se usan en la obtención de productos proteicos de interés alimenticio. Las proteínas de las setas de Pleurotus suelen adicionarse a la hamburguesa de pollo (Wan et al. 2011a, Wan et al. 2011b), al pan (Hong et al. 2005, Mahamud et al. 2012, Okafor et al. 2012, Seguchi et al. 2001), al yogur (Hozová et al. 2004), e incluso a las formulaciones para la elaboración de pastel (Sheikh 2010). Alobo (2003) propone el empleo de concentrados proteicos de P. tuber-regium en una proporción de 40.4% de proteínas, en la industria alimentaria, ya que presentaron propiedades funcionales aceptables para la elaboración de salchichas, sopas, mayonesas y alimentos horneados. En otra investigación, López-Sánchez et al. (2009) evaluaron la actividad y la estabilidad de la emulsión obtenida por solubilización de fracciones proteicas de P. ostreatus. En la investigación se sugiere que las fracciones proteicas pueden ser adicionadas en alimentos tradicionales como las tortillas, para incrementar su valor nutritivo. Del mismo modo, Petrovska (2001) determinó el contenido de proteína de diversos hongos e indicó que en las proteínas de P. ostreatus y en sus fracciones proteicas 251 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores se identificaron albuminas, globulinas, prolaminas, proteínas solubles en alcohol yen soluciones alcalinas, y glutelinas, las cuales representan una buena fuente de proteínas de alta calidad. Por otra parte, hay un interés creciente por el descubrimiento de nuevos compuestos bioactivos o fármacos a partir de metabolitos primarios y secundarios de hongos. Dado lo anterior, algunas macromoléculas como los polisacáridos, los complejos proteína- polisacárido y las proteínas de los hongos comestibles representan un sector potencial para la elaboración de alimentos funcionales o nutracéuticos (Wong et al. 2010). Entre las proteínas fúngicas que se han purificado y caracterizado se encuentran: proteínas inactivadoras a nivel ribosomal (RIP), proteínas antifúngicas, ribonucleasas, proteínas y péptidos asociados a ubiquitina, lectinas, celulasas, xilanasas, lacasas, invertasas y trehalosa fosforilasa, y proteínas inmunomoduladoras fúngicas (FIP), entre otras (Ng 2004, Xu et al. 2011). Así, al purificar e identificar un complejo péptido-polisacarido (LB- 1b) obtenido a partir del cuerpo fructífero de P. abalonus, presentó actividad antioxidante, antiproliferativa e hipoglucemiante (Li et al. 2012). FIBRA DIETÉTICA, OTRA PROPIEDAD DE LAS SETAS Pleurotus spp. La Asociación Americana de Químicos de Cereales (AACC) define la fibra dietética como una parte comestible de las plantas o los carbohidratos análogos, que son resistentes a la digestión y absorción en el intestino delgado humano, además de brindar efectos fisiológicos como laxante, y atenuador de glucosa y colesterol en la sangre (AACC Report 2000). La ingesta adecuada de fibra dietética reduce el riesgo de enfermedad cardiaca coronaria, accidente cerebrovascular (Liu et al. 1999), hipertensión (Whelton et al. 2005), diabetes (Montonen et al. 2003), obesidad (Lairon et al. 2005) y ciertos desórdenes gastrointestinales (Petruzziello et al. 2006). La fibra insoluble de los alimentos estimula la masticación, la salivación y la secreción de jugos digestivos, por lo que facilita la digestión, favorece el volumen del bolo alimenticio y aumenta el volumen fecal. La fibra soluble retarda el vaciamiento gástrico facilitando de esta manera el retraso en la absorción de glucosa en el intestino, y sirve como sustrato alimenticio para las bacterias del colon. Estas fibras presentes en la avena, en el Plantago psyllium, en la pectina y en la goma guar, reducen el colesterol LDL. Los hongos comestibles son una fuente rica de fibra dietética con efectos benéficos diversos para la salud de los seres humanos. En sus paredes celulares contienen una mezcla de componentes fibrilares que incluyen quitina, oligosacáridos y los polisacáridos. Estos componentes de la pared celular de los hongos son carbohidratos no digeribles (CND) resistentes a las enzimas humanas y pueden ser considerados como fuente de fibra dietética (Cheung 2013). El contenido de fibra cruda de los hongos comestibles es de 9.02% para las setas, 13.3% para Boletus sp. y de 18.6% para A. Blazei (Adebayo et al. 2012 y Manzi 252 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. et al. 2004). La quitina es un polímero biofuncional que presenta propiedades biológicas y farmacéuticas. Su bioactividad incluye la estimulación en procesos de cicatrización, la actividad hemostática, inmune, antimicrobiana, bacteriostática y fungistática, y la muco- adhesión (Pacheco 2010). El porcentaje de quitina en los hongos comestibles varía. Por ejemplo, para champiñón A. bisporus es de 8.08%, para shiitake L. edodes es de 8.07%, y para las setas P. ostreatus es de 5.5% (Vetter 2007). Los carbohidratos digeribles encontrados en hongos son el manitol, la glucosa y el glicógeno. En contraste, los oligosacáridos y los polisacáridos no amiláceos tales como la quitina, β -glucanos y mananos forman parte de carbohidratos no digeribles (Wang et al. 2014). Además de la fibra, la quitina y los polisacáridos, que pueden estimular el crecimiento de microorganismos del colon, los hongos comestibles son fuente de vitaminas solubles en agua como tiamina, riboflavina, niacina, biotina y el ácido ascórbico; así como de minerales y enzimas; de allí su gran capacidad prebiótica (Synytsya et al. 2009). AGRADECIMIENTOS Se agradece el apoyo económico recibido por parte del Instituto Politécnico Nacional a través del proyecto de investigación SIP 20170419, y a la Unidad de Morfología y Función de la Fes-Iztacala, UNAM. REFERENCIAS AACC Report (2000) The definition of dietary fiber. Cereal Foods World. 46:112-129. Adebayo E, Oloke J, Majolagbe O, Ajani R, Bora T (2012) Antimicrobial and anti-inflammatory potential of polysaccharide from Pleurotus pulmonarius LAU 09. African Journal of Microbiology Research. 6(13):3315-3323. Akyuz M, Kirbag S (2009) Antimicrobial activity of Pleurotus eryngii var. ferulae grown on various agro- wastes. Eur. Asian. Journal of BioSciences. 3:58-63. Alobo A (2003) Proximate composition and functional properties of Pleurotus tuberregium sclerotia flour and protein concentrate. Plant Foods for Human Nutrition. 58:1-9. Beltran-Garcia MJ, Estarron-Espinosa M, Ogura T (1997) Volatile compounds secreted by the oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) and their antibacterial activities. J. Agric. Food Chem. 45:4049- 4052. Chang ST (1993) Mushroom biology: the impact on mushroom production and mushroom products. In: Chang ST, Buswell JA, Chui SW. (eds) Mushroom Biology and Mushroom Products. Chinese University Press. Hong Kong. 3-20. Chang ST, Buswell JA (1996) Mushrooms nutriceuticals. World J. Microbiol. Biotechnol. 12:473-476. Chang ST, Buswell JA (2010) Safety, quality control and regulation aspects relating to mushroom nutriceuticals. Proceed. 6th Int. Conf. Mush. Biol. Mush. Prod. WSMBMP. Bonn. 188-196. Chang ST, Miles PG (2004) Mushrooms: Cultivation, nutritional value, medicinal effects and Enviromental impact. CRC Press. USA. Chel L, Corxo L, Betancur D (2003) Estructura y propiedades funcionales de proteínas de leguminosas. Revista de la Universidad Autónoma de Yucatán. 227:34-43 Cheung CKP (2013) Mini-review on edible mushrooms as source of dietary fiber: Preparation and health 253 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores benefits. Food Science and Human Wellness. 2:162-166. Crandell K, Duren S (2009) Nutraceuticals: what are they and do they work; Available from: http://www. ker.com/library/advances/203.pdf. Cuptapun Y, Hengsawadi D, Mesomya W, Yaieiam S (2010) Quality and quantity of protein in certain kinds of edible mushroom in Thailand. Kasetsart Journal: Nature Science. 44:664-670. DeFelice L S (1995) The nutraceutical revolution, its impact on food industry. Trends in Food Sci. and Tech. 6:59-61. Dore C, Alves M, Santos M, de Souza L, Baseia I, Leite E (2014) Antioxidant and anti-inflammatory properties of an extract rich in polysaccharides of the mushroom Polyporus dermoporus. Antioxidants. 3:730-744. Gbolagade J, Kigigha L, Ohimain E (2007) Antagonistic effect or extracts of some Nigerian higher fungi against selected pathogenic microorganisms. J. Agric. Environ. Sci. 2(4):364-368. Gogavekar S, Rokade S, Ranveer R, Ghosh J, Kalyani D, Sahoo A (2014) Important nutritional constituents, flavour components, antioxidant and antibacterial properties ofPleurotu sajor-caju. Journal of Food Science and Technology. DOI 10.1007/s13197-012-0656-5. Guzmán B, Hernández J, Ortega S, Viruegas R, Barrita S (2009) Los nutracéuticos. Lo que es conveniente saber. Revista Mexicana de Pediatría. 76(3):136-145. Hoan IK, Nguyen TK, Shin DB, Lee KR, Lee TS (2014) Appraisal of antioxidant and anti-inflammatory activities of various extracts from the fruiting bodies of Pleurotus florida. Molecules. 19:3310-3326. Hong GH, Kim YS, Song GS (2005) Effect of oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) powder on bread quality. J. Food Sci. Nutr. 10:214-218. Hozová B, Kuniak L, Kelemenová B (2004) Application of β-D-Glucans isolated from mushrooms Pleurotus ostreatus (Pleuran) and Lentinus edodes (Lentinan) for increasing the bioactivity of yoghurts. Czech Journal Food Sciences. 22:204-214. Iwalokun BA, Usen UA, Otunba AA, Olukoya DK (2007) Comparative phytochemical evaluation, antimicrobial and antioxidant properties of Pleurotus ostreatus. African Journal of Biotechnology. 6(15):1732-1739. Jagadish KL, Shenbhagaraman R, Venkatakrishnan V, Kaviyarasan V (2008) Studies on the phytochemical, antioxidant and antimicrobial properties of three indigenous Pleurotus species. Journal of Molecular Biology and Biotechnology. 1:20-29. Jedinak A, Dudhgaonkar S, Wu Q, Simon J, Sliva D (2011) Anti-inflammatory activity of edible oyster mushroom is mediated through the inhibition of NF-κB and AP-1 signaling. Nutrition Journal. 10:52. Kakon AJ, Choudhury MBK, Saha S (2012) Mushroom is an ideal food supplement. Journal of Dhaka National Medical College & Hospital. 18(1):58-62. Kayode RMO, Olakulehin TF, Adedeji BS, Ahmed O, Aliyu TH, Badmos AHA (2015) Evaluation of amino acid and fatty acid profiles of commercially cultivated oyster mushroom (Pleurotus sajor-caju) grown on gmelina wood waste. Nigerian Food Journal. 33(1).:18-21. Lairon D, Arnault N, Bertrais S, Planell R, Clero E, Herberg S, Boutron MC (2005) Dietary fiber intake and risk factors for cardiovascular disease in French adults. Am. J. Clin. Nutr. 82:1185-1194. Li N, Li L, Fang J, Wong J, Ng T, Jiang Y, Wang C, Zhang N, Wen T, Qu L., Lv P, Zhao R, Shi B, Wang Y, Wang X and Liu F (2012) Isolation and identification of a novel polysaccharide-peptide complex with antioxidant, anti-proliferative and hypoglycaemic activities from the abalone mushroom. Bioscience Reports. 32:221-228. Li S, Shah NP (2014) Antioxidant and antibacterial activities of sulphated polysaccharides from Pleurotus eryngii and Streptococcus thermophilus ASCC 1275. Food Chemistry. 165:262-270. Li S, Shah NP (2016) Anti-inflammatory and anti-proliferative activities of natural and sulphonated polysaccharides from Pleurotus eryngii. Journal of Functional Foods. 23:80-86. Lin JT, Liu CW, Chen YC, Hu CC, Juang LD, Shiesh CC, Yang DJ (2014) Chemical composition, 254 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. antioxidant and anti-inflammatory properties for ethanolic extracts from Pleurotus eryngii fruiting bodies harvested at different time. LWT - Food Science and Technology. 55:374-382. Lin SC (2000) Medicinal fungi of China production and product development. Chinese Agricultural Press. Beijing, China. Liu S, Stampfer MJ, Hu FB, Giovannucci E, Rimm E, Manson JE, Hennekens CH, Willett WC (1999) Whole-grain consumption and risk of coronary heart disease: results from the Nurses’ Health Study. Am. J. Clin. Nutr. 70:412-419. López-Sánchez J, Méndez D, Soriano-Santos J, Sánchez C, Díaz-Godínez G (2009) Propiedades funcionales de fracciones proteicas del cuerpo fructífero de Pleurotus ostreatus por solubilización. XIII Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería. Mahamud M, Shirshir RI, Hasan R (2012) Fortification of wheat bread using mushroom powder.Bangladesh Research Publications Journal. 7:60-68. Manzi, P, Marconi S, Aguzzi A, Pizzoferrato L (2004) Commercial mushrooms: nutritional quality and effect of cooking. Food Chem. 84. 201-2016. Martínez-Carrera D, Sobal M, Morales P, Martínez W, Martínez M and Mayett Y (2004) Los hongos comestibles: propiedades nutricionales, medicinales, y su contribución a la alimentación mexicana. COLPOS. BUAP. UPAEP. IMINAP. Puebla. Martínez-Carrera D, López-Martínez L (2010) Historia del cultivo comercial de hongos comestibles en México II: éxitos y fracasos durante el período 1991-2009. En: Hacia un desarrollo sostenible del sistema de producción-consumo de los hongos comestibles y medicinales en Latinoamérica: Avances y perspectivas en el siglo XXI. 513-551. Mattila P, Salo-Väänänen P, Könkö K, Aro H. Jalava T (2002) Basic composition and amino acid contents of mushrooms cultivated in Finland. Journal of Agricultural and Food Chemestry. 50:6419-6422. Meng T, Futura S, Fukamizu S, Yamamoto R, Ishikawa H, Arung E, Shimizu K, Ohga S, Kondo R (2011) Evaluation of biological activities of extracts from the fruiting body of Pleurotus citrinopileatus for skin cosmetics. Journal of Wood Science. 57:452-458. Montonen J, Knekt P, Järvinen R, Aromaa A, Reunanen A (2003) Whole-grain and fiber intake and the incidence of type 2 diabetes. Am. J. Clin. Nutr. 77:622-699. Moon B, Lo Y (2014) Conventional and novel applications of edible mushrooms in today’s food industry. Journal of Food Processing and Preservation. 38: 2146-2153. Mutukumaran P, Saraswathy N, Kogilavani R, Bhaskar US, Sindhu S (2014) Preliminar phytochemical screening and antimicrobial properties of Pleurotus florida and Pleurotus eous against some human pathogens: a comparative study. Inter. Res. J. Pharm. 5(2):88-91. Ng T (2004) Peptides and proteins from fungi. Peptides. 25:1055-1073. Okafor JNC, Okafor GI, Ozumba AU, Elemo GN (2012) Quality characteristics of bread made from wheat and nigerian oyster mushroom (Pleurotus plumonarius) powder. Pakistan Journal of Nutrition. 11(1): 5-10. Pacheco NA (2010) Extracción biotecnológica de quitina para la producción de quitosanos: caracterización y aplicación. Tesis doctoral. Universidad Autónoma Metropolitana unidad Iztapalapa. Padilha M, Avila A, Sousa P, Cardoso L, Perazzo F, Carvalho J (2009) Anti-Inflammatory activity of aqueous and alkaline extracts from mushrooms (Agaricus blazei Murill). Journal of Medicinal Food. 12(2):359-364. Pandey M, Verma R K, Saraf SA (2010) Nutraceuticals: new era of medicine and health. Review. Pauliuc I, Dorica B (2013) Antibacterial activity of Pleurotus ostreatus gemmotherapic extract. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology. 17(1):242-245. Petrovska BB (2001) Protein fraction in edible macedonian mushrooms. Eur. Food Res. Technol. 212:469- 472. Pérez H (2006). Nutracéuticos: componente emergente para el beneficio de la salud. Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal. Petruzziello L, Iacopini F, Bulajic M, Shah S, Costamagna G (2006) Review article: uncomplicated 255 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores diverticular disease of the colon. Aliment. Pharmacol. Ther. 23:1379-1391. Prasad M, Palthur SS, Kumar SC (2010) Nutraceuticals: new era of medicine and health. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. Review. Rahman A, Hossan T, Aminl SMR Rahman, KA, Khan MA, Khalil I (2009) AntimicrobiaI activity of Pleurotus ostreatus (Jacquin ex Fr.) Kummer upon human pathogenic bacteria. Bangladesh Journal of Mushroom. 3(1):9-13. Ramírez A, Pacheco ED (2009) Functional properties of starches with high dietetic fiber content obtained from pineapple, guava and soursop. Interciencia. 34(4):293-298. Roberfroid MB (2000) Concepts and strategy of functional food science: The European perspective. Am. J. Clin. Nutr. 71:1660S-1664. Seguchi M, Morimoto N, Abe M, Yoshino Y (2001) Effect of Maitake (Grifola frondosa) Mushroom Powder on Bread Properties. Journal of Food Science. 66(2):261-264. Sheikh M, Kumar A, Islam M, Mahomud M (2010) The effects of mushroom powder on the quality of cake. Progress. Agric. 21(1,2):205-214. Silveira MLL, Smiderle FR, Moraes CP, Borato DG, Baggio CH, Ruthes AC, Wisbeck E, Sassaki GL, Cipriani TR, Furlan SA, Iacomini M (2014) Structural characterization and anti-inflammatory activity of a linear-β-D-glucan isolated from Pleurotus sajor-caju. Carbohydrate Polymers. 113:588-596. Smiderle RF, Olsen ML, Carbonero ER, Baggio HC, Freitas CS, Marcon R, A Santos RS, Gorin PAJ, Iacomini M (2008) Anti-inflammatory and analgesic properties in a rodent model of a(1→3), (1→6)-linked β-glucan isolated from Pleurotus pulmonarius. European Journal of Pharmacology. 597:86-91. Synytsya A, Míčková K, Synytsya A, Jablonský I, Spěváček J, Erban V, Kováriková E, Čopíková J (2009) Glucans from fruit bodies of cultivated mushrooms Pleurotus ostreatus and Pleurotus eryngii: structure and potential prebiotic activity. Carbohydrate Polymers. 76(4):548-556. Tambekar DH, Sonar TP, Khodke MV, Khante BS (2006) The Novel Antibacterials from Two Edible Mushrooms: Agaricus bisporus and Pleurotus sajor caju. Intemationa1 Jouna1 of Phamacology. 2(5): 584-587. Valencia del Toro G, Garín MA, Téllez M, Durán E (2008). Actividad antibacteriana de extractos hexánicos de cepas de Pleurotus djamor. Revista Mexicana de Micología. 28:119-123. Valencia del Toro G, Garín M, Cuadros MA, Aguilar DL, Durán PE (2012) Actividad antibacteriana de extractos de cepas híbridas y parentales de Pleurotus spp. En: Hongos comestibles y Medicinales en Iberoamérica. Investigación y desarrollo en un entorno multicultural. El Colegio de la Frontera Sur. 297-304. Vamanu E (2012) In vitro antimicrobial and antioxidant activities of ethanolic extract of lyophilized mycelium of Pleurotus ostreatus PQMZ91109. Molecules. 17:3653-3671. Vetter J (2007) Chitin content of cultivated mushrooms Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus and Lentinula edodes. Food Chemistry. 102: 6-9. Wan RW, Solihah M, Mohsin S (2011a) On the ability of oyster mushroom (Pleurotus sajor-caju) conferring changes in proximate composition and sensory evaluation of chicken Patty. International Food Research Journal. 18(4):1463-1469. Wan RW, Solihah M, Aishah M, Nik Fakurudin N, Mohsin S (2011b) Colour, textural properties, cooking characteristics and fibre content of chicken patty added with oyster mushroom (Pleurotus sajor- caju). International Food Research Journal. 18:621-627. Wang X, Zhang J, Wub L, Zhao L, Li T, Li J, Wang Y, Liu H (2014) A mini-review of chemical composition and nutritional value of edible wild-grown mushroom from China. Food Chemistry. 151:279-285. Wasser SP, Nevo E, Skolov D, Reshetinkov S, Timor-Tismenetsky M (2000) Dietary supplements form medicinal mushrooms: Diversity of types and variety of regulations. Int. J. Med. Mushr. 2:1-19. Whelton SP, Hyre AD, Pedersen B, Yeonjooa Y, Whelton P, Jianga H (2005) Effect of dietary fiber intake on blood pressure: a meta-analysis of randomized, controlled clinical trials. Journal of Hypertension. 23(3):475-481. 256 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Wong J, Ng T, Cheung R, Ye X, Wang H, Lam S, Lin P, Chan Y, Fang E, Ngai P, Xia L, Ye X, Jiang Y, Liu F (2010) Proteins with antifungal properties and other medicinal applications from plants and mushrooms. Applied Microbiology and Biotechnology. 87:1221-1235. Xu X, Yan H, Chen J, Zhang X (2011) Bioactive proteins from mushrooms. Biotechnology Advances. 29:667-674. 257 Aplicaciones Biotecnológicas La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 13 USOS DEL SUSTRATO RESIDUAL DEL CULTIVO DE Pleurotus spp. Uses of spent mushroom substrate of Pleurotus spp. Rigoberto Gaitán-Hernández RESUMEN Desde hace algunas décadas, la biotecnología de producción de hongos comestibles ha demostrado ser un proceso que aprovecha, de manera eficiente, el espacio, la energía y el recurso hídrico que se requiere para producir alimentos, así como los subproductos de las actividades agrícolas. Aunque esta biotecnología tiene varias ventajas, también crea algunos problemas, como la deposición de los desechos provenientes de los procesos de producción. La actividad rural y comercial de la producción de hongos en México utiliza más de 300 000 t de residuos, de las que se podrían aprovechar más de 160 000 t de sustrato residual como alimento de ganado, para biorremediación, para la obtención de enzimas, como mejorador de suelos y para la producción de abonos, entre otros. Los abonos se componen de una mezcla de materiales que sufren un proceso de descomposición aeróbica por la acción de ciertos microorganismos y pueden ser utilizados en algunas de las actividades agrícolas, como alternativa de aprovechamiento sostenible. En este capítulo se da un panorama general del uso del sustrato residual del cultivo de Pleurotus spp., para la producción de abono orgánico, particularmente el tipo bocashi; además, se mencionan otras opciones de su aplicación en diferentes actividades. Palabras clave: abonos, cultivo de hongos, reúso, setas ABSTRACT For several decades, biotechnology production of edible mushrooms has proven to be one of the processes that efficiently exploits space, energy and water resources required to produce food, as well as by-products from agricultural activities. Although this biotechnology has several advantages, it also creates some problems, such as disposal of waste from production processes. This rural and commercial activity of edible mushroom production in Mexico uses more than 300 thousand tons of waste, which could yield more than 160 thousand tons of residual substrate for livestock feed, bioremediation, 261 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores enzyme production, soil enhancer and fertilizer production, among others. The compost like fertilizers are composed of a mixture of materials that undergo a process of aerobic decomposition by the action of microorganisms and can be used in some agricultural activities, as an alternative sustainable use. This chapter gives an overview on the use of spent Pleurotus spp. substrate for the production of organic fertilizer, particularly bocashi type. Other application options are addressed for different activities. Keywords: organic fertilizers, mushroom cultivation, reuse, oyster mushrooms INTRODUCCIÓN La demanda de alimentos proteínicos y adecuados para el consumo humano crece constantemente debido al aumento incesante de la población (Shiferaw et al. 2013). Esto afecta de manera directa a los ecosistemas naturales mediante su transformación en ecosistemas agrícolas para obtener los productos que el mercado requiere. Las técnicas altamente eficientes de producción de alimentos son, en este momento, una necesidad, más que una forma de obtener mayores utilidades en los agronegocios y una manera de causar menos estragos a los ecosistemas naturales (Farre et al. 2013). La biotecnología de producción de hongos comestibles ha demostrado ser una técnica que aprovecha de manera eficiente el espacio, la energía y el recurso hídrico que se requiere para producir alimentos, en comparación con otros procesos (Mukherjee y Nandi 2004, Mandeel et al. 2005, Rani et al. 2008, Philippoussis 2009). Al ampliarse el conocimiento en torno a la producción de hongos y gracias a la demanda creciente de estos productos alimenticios en los mercados, la producción de hongos comestibles ha aumentado de manera considerable en las últimas décadas. De 1980 al 2000 incrementó al doble, de 1 103 804 t a 2 588 568 t (Ravi y Siddiq 2011); en 2012 fue de 20 millones t (Li 2012); China (46.3%) y EE.UU. (10.5%) aportan más de la mitad de esta producción. Actualmente, el shiitake Lentinula edodes ocupa el primer lugar; tanto Pleurotus spp. como Auricularia spp. compiten por el segundo y el tercer lugar, respectivamente, mientras que Agaricus bisporus se encuentra en el cuarto lugar. Por su parte, México ocupa el segundo lugar como productor de setas en Latinoamérica, después de Brasil (Royse y Sánchez, 2017). La industria de la producción de hongos tiene sus ventajas, sin embargo, también genera algunos problemas, entre los que destaca la deposición de los desechos provenientes de los procesos de producción (Phan y Sabaratnam 2012). Por cada kilogramo de hongo obtenido se generan varios kilogramos de desechos. Una empresa que produzca 50 t de hongos frescos por semana generará aproximadamente 170 t de sustrato residual. Generalmente, los subproductos se acumulan para una biodegradación natural, y se usan en campos de cultivo como mejoradores del suelo, como alimento para ganado o simplemente se 262 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. subutilizan. No obstante, estos materiales contienen gran cantidad de enzimas, proteínas, compuestos químicos y microorganismos (Silva et al. 2009) que brindan alternativas interesantes para su mejor aprovechamiento (Gaitán-Hernández et al. 2006, Oei et al. 2008, Gaitán-Hernández et al. 2012). Entre otros, destacan su uso para biorremediación y la obtención de enzimas (Chong et al. 1991a, Chong et al. 1991b, Mtui 2009). México es un país productor de gran cantidad de residuos orgánicos, como resultado del uso de los recursos naturales, mediante la agricultura, la ganadería y los productos forestales. Del volumen total se calcula que 70% se desecha y se desperdicia de manera incorrecta en el ambiente. Estos residuos contienen altos porcentajes de lignocelulosa, una molécula compleja y de difícil degradación microbiana. Sin embargo, los hongos son organismos degradadores naturales de la lignocelulosa y otros compuestos recalcitrantes, proceso que logran mediante la secreción de diversas enzimas (Levanon y Danai 1997). Por lo tanto, las especies comestibles de Pleurotus representan un potencial durante su cultivo no solo en la obtención de fructificaciones para consumo directo, sino también para generar material residual o agotado con posibilidad de ser utilizado como abono orgánico o en la alimentación de rumiantes, entre otros (Gbedemah et al. 1998). Se estima que en el país cada año se desechan aproximadamente 160 000 t de sustrato, después de la producción de hongos, en contraste con las 500 000 t que se desechan en España (Pardo Giménez 2008), o las más de cuatro millones de toneladas en China (Oei et al. 2008). Sin embargo, una buena parte de estos residuos se puede reutilizar y considerar como recurso útil para el sector agropecuario; estos desechos representan una alternativa de aprovechamiento para preparar abonos de calidad y mejorar las condiciones físicas y químicas del suelo para los cultivos agrícolas. La generación de abono tipo bocashi a partir de paja de cebada utilizada en el cultivo de Pleurotus spp. representa una alternativa viable para revalorar el residuo, dada la calidad obtenida de este, comparado con el que se produce a partir de materiales no degradados (Gaitán-Hernández 2012). La factibilidad de reúso de un producto con dos propósitos — obtener proteína comestible (hongos) y producir un abono orgánico— se puso de manifiesto de acuerdo con los resultados obtenidos en el estudio citado. Las características del abono producido indicaron que la paja de cebada degradada durante el cultivo de Pleurotus spp. puede tener un uso prometedor para la generación de biofertilizante con los siguientes atributos: favorecer la calidad de los suelos, aumentar los niveles de nutrimentos para los cultivos, mejorar la salud de las plantas, reducir el uso de plaguicidas y disminuir los costos ambientales, entre otros. El presente capítulo ofrece los avances de una serie de investigaciones que buscan las mejores condiciones para producir un abono de calidad, a partir de los residuos del cultivo de hongos. Se da un panorama general del proceso de elaboración del abono tipo 263 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores bocashi como alternativa de uso del sustrato obtenido a partir del cultivo de las especies de Pleurotus, y se abordan otras opciones de su aplicación en diferentes actividades. ABONOS ORGÁNICOS Se considera que el abono orgánico es todo material de origen animal o vegetal que se utiliza principalmente para mejorar las características del suelo, como fuente de vida y de nutrientes. Los abonos se clasifican según sea la fuente de nutrimentos, el grado de procesamiento y su estado físico (sólido o líquido) (tabla 1). Entre los abonos orgánicos, los más conocidos son la composta, el bocashi y la lombricomposta o lombrihumus, pero también se usan comúnmente las aplicaciones de gallinaza y otros desechos vegetales frescos, como la pulpa de café (Soto y Meléndez 2004). El bocashi presenta la característica de que, por ser un material sin terminar de compostear, al ser humedecido de nuevo, incrementa la temperatura, por lo que no se debe aplicar como sustrato único a plantas o semillas (tabla 2). Tanto los productores orgánicos como los convencionales han observado ventajas en la utilización de abonos orgánicos en sus cultivos, las cuales obedecen a que son fuente de vida bacteriana para el suelo e indispensables para la nutrición de las plantas. Los abonos orgánicos posibilitan la degradación de los nutrientes del suelo y permiten que las plantas los asimilen de mejor manera, ayudando a un desarrollo óptimo de los cultivos. No solo aumentan las condiciones nutritivas del suelo, sino que también mejoran su condición física, incrementan la absorción del agua y en consecuencia, mantienen su humedad (Ramos Agüero y Terry Alfonso 2014). Tabla 1. Tipos de abonos orgánicos más utilizados. Sin procesar Procesados Sólidos Líquidos Excretas animales Composta Té de composta Desechos vegetales: Bocashi Té de estiércol Pulpa Abonos verdes Lombricomposta Biofermento Efluentes Efluentes Biofertilizantes Fuente: Soto y Meléndez (2004). 264 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Tabla 2. Comparación de las características de preparación y uso de la composta y el bocashi. Característica Composta Bocashi Materia orgánica en Producto final Materia orgánica estable descomposición Temperaturas máximas 65ºC-70°C 45°C-55°C en proceso Se inicia con 60%, pero 60% durante todo el Humedad luego se deja secar el proceso de compostaje material Determinada por la Una a dos veces al día para Frecuencia de volteo humedad y la temperatura evitar temperaturas muy de la cama altas De uno a tres meses, dependiendo de la materia Duración del proceso De una a dos semanas prima y la frecuencia de volteo Temperatura luego de Material se recalienta al Estable aplicación en campo humedecerse de nuevo Fuente: Soto (2003). Factores principales en la elaboración de un abono orgánico Temperatura La temperatura es un factor indicativo de la evolución del proceso de compostaje. Los cambios experimentados por este parámetro se utilizan normalmente para conocer la actividad microbiana a lo largo del proceso y determinan la estabilidad de la materia orgánica. La temperatura durante el compostaje sufre alteraciones en las diferentes fases del proceso debido a la interacción de diferentes grupos de microorganismos. Entre los días tres a seis, se llega a temperaturas mayores a 45°C, ya que el metabolismo de los microorganismos es exotérmico, por lo tanto, en el proceso de descomposición existe liberación de calor, lo que provoca un aumento de la temperatura. En el proceso de compostaje, la mayoría de los microorganismos se desarrollan a temperaturas entre 35ºC y 55° C. Al alcanzar temperaturas de 60ºC a 70°C, se garantiza la eliminación de semillas de malezas y muchos patógenos que están presentes en el material que se hace composta (López 1995). Humedad Determina las condiciones para el buen desarrollo de la actividad y la reproducción microbiológica durante el proceso de la fermentación cuando se está fabricando el abono. 265 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Tanto la falta como el exceso de humedad son perjudiciales para la obtención final de un abono de calidad. La humedad óptima para lograr la mayor eficiencia del proceso de fermentación del abono oscila entre 50% y 60%. Aireación Es el suministro de oxígeno dentro de la mezcla, necesario para la fermentación aeróbica del abono. Se calcula que dentro de la mezcla debe existir una concentración de 6% a 10% de oxígeno. Si existe un exceso de humedad, los microporos presentan un estado anaeróbico, se perjudica la aeración y consecuentemente se obtiene un producto de mala calidad. Tamaño de las partículas La reducción del tamaño de las partículas de los componentes del abono presenta la ventaja de aumentar la superficie para la descomposición microbiológica. Sin embargo, el exceso de partículas muy pequeñas puede llevar a una compactación, favoreciendo el desarrollo de un proceso anaeróbico, que es desfavorable para la obtención de un buen abono orgánico. Cuando la mezcla tiene demasiadas partículas pequeñas, se puede agregar relleno de paja o carbón vegetal. pH El pH influye sobre la actividad microbiana dado que las bacterias y los hongosse desarrollan óptimamente a valores de pH diferentes. Gracias a las fracciones de materia orgánica que son biotransformadas en las distintas fases del proceso, se puede saber cómo varía el pH. Lo recomendable es un pH entre 6.5 a 8, ya que fuera de ese intervalo el proceso de composteo se ve afectado (Alvarado 2006). Estos valores resultan óptimos para los microrganismos presentes en el material composteado. A medida que las bacterias y los hongos digieren la materia orgánica se liberan ácidos orgánicos. Consecuentemente, en las primeras fases de este composteo se produce una disminución del pH, que favorece el crecimiento de los hongos (generalmente acidófilos) y la ruptura de la celulosa y la lignina. En general, los ácidos orgánicos se consumen en fases posteriores. Sin embargo, si el ambiente se vuelve anaeróbico, la acumulación de ácidos como resultado de la fermentación puede disminuir el pH por debajo de cuatro a cinco y limitar la actividad microbiana. Relación carbono/nitrógeno Una buena relación C/N es importante para el desarrollo de los microrganismos que aceleran el proceso de descomposición y mejoran la calidad del producto final. Una relación C/N muy alta retarda el proceso de descomposición, mientras que una muy baja hace que se pierda N por falta de estructuras de carbono que permitan su retención. En la fase inicial de compostaje, los microrganismos consumen entre 15% y 30% más carbono que nitrógeno. Por tanto, una relación 30/1 se considera favorable. Esta relación 266 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. se estabiliza entre 8 y 15 al final del proceso. Un exceso de nitrógeno puede ser liberado como amoniaco; en tanto que el nitrógeno aprovechable escapará en forma de gas. Por otra parte, un exceso de carbono asociado con valores altos de la relación C/N limita la síntesis de material celular por parte de los microorganismos, lo que provoca una disminución en su crecimiento y retarda el proceso de estabilización de la materia orgánica. Se considera que la relación C/N es un indicador del grado de avance del proceso. Así, al principio de la preparación del bocashi, esta relación debe ser de un orden alto, desde 30/1, y al final, cuando se alcanza la maduración de la composta, puede ser de 10/1 (Tchobanoglous et al. 1994). Dado que el compostaje es un proceso de descomposición predominantemente aeróbico, las prácticas de manejo deben crear las condiciones óptimas para el establecimiento y el desarrollo de este tipo de organismos. Estas condiciones son: presencia de oxígeno, temperatura, agua y disposición de nutrientes. Hay otros factores que también pueden afectar su desarrollo tales como el pH, fuentes energéticas de fácil solubilización, como azúcares simples, y mayor superficie de contacto o tamaño de partícula, como ya se ha citado. COMPOSTAJE De acuerdo con Mustin (1987), el compostaje es el proceso biológico de descomposición de compuestos orgánicos hasta la formación de un producto estable y rico en sustancias húmicas. La lombricomposta, al igual que la composta, logra transformar los desechos orgánicos en compuestos estables, por lo cual es considerado una forma de compostaje (Rynk 1992, Bollo 1999). Para favorecer un buen proceso de compostaje es necesario crear las condiciones ideales para la actividad microbiana. Esta actividad al ser intensa provoca un aumento en la temperatura del sustrato (Siles 1998, Bollo 1999). Durante el compostaje, los sustratos más lábiles (azúcares, aminoácidos, lípidos y celulosa) son descompuestos en menor tiempo por bacterias, hongos y actinomicetes mesófilos. La proporción de esos microorganismos varía según el sustrato. Posteriormente, se da la descomposición de los materiales recalcitrantes (hemicelulosa y lignina) por organismos termófilos, como las levaduras y algunos actinomicetes, hasta que finalmente se logra la formación de sustancias húmicas durante la fase de enfriamiento y maduración (Mustin 1987, Paul y Clark 1996). La forma más sencilla para determinar si durante el proceso de compostaje se ha logrado la formación de ácidos húmicos es la disminución de temperatura, con todas las condiciones de alimentación, humedad y oxígeno óptimas para la actividad microbiana. De esta forma, si la temperatura disminuye es porque todo el sustrato balanceado ha sido transformado (Bravo y Giraldo 2006). 267 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Instalaciones para el proceso de compostaje En general, no se requieren condiciones muy controladas para la elaboración de una composta. El aspecto más importante es el acceso a una fuente de agua que mantenga la humedad óptima, pero sin que los lixiviados del proceso contaminen esa fuente de agua. Se recomienda que el material esté cubierto para evitar la pérdida de nutrimentos. Soto (2001) comparó vermicompost preparados a cielo abierto con otros que permanecieron cubiertos durante todo el proceso, determinando una pérdida de nutrimentos en los lixiviados del material sin tapar. Uso de la composta La composta tiene efectos positivos en el suelo, tales como: incremento en la actividad de la fauna del suelo, reducción de microorganismos patógenos (Bulluck et al. 2002), incremento en la densidad aparente, estabilización del pH, variación en la capacidad de intercambio catiónico, disminución del lavado de nitratos (Pickering et al. 1998, Stamatiadis et al. 1999), eliminación de patógenos y semillas de malezas por las altas temperaturas generadas ante la actividad microbiana (Dixon y Walsh 1998, Ingham 1998, Eastman et al. 2001), y degradación de residuos de plaguicidas (Block 1998, Bϋyϋksӧnmez et al. 2000). Además de estos efectos, el compostaje como proceso ofrece ventajas en términos operativos porque disminuye la cantidad de biomasa que se va a aplicar, debido a la perdida de carbono y agua del material durante el proceso de descomposición, lo cual representa un ahorro de dinero al productor (Rynk 1992). La composta como abono Muchos agricultores prefieren utilizar composta como fuente de nutrimentos para sus cultivos que aplicar residuos frescos, tales como excretas de animales, porque reducen el mal olor (Miller, 1993) también los efectos tóxicos sobre cultivos, la contaminación del agua, y además elimina patógenos y semillas de malezas (Rynk 1992). Los productos de procesos de compostaje incompletos, como el bocashi, aportan más nutrimentos a corto plazo que una composta terminada, además de que incorporan una población microbiana diversa para continuar el proceso de descomposición en el campo. Pero existe el riesgo de que aumenten la temperatura del suelo, lo cual podría afectar a los microorganismos benéficos y a los cultivos (Soto 2001). Si la composta se utiliza como abono, es importante considerar que la disponibilidad de nutrimentos varía mucho dependiendo de la materia prima, el método de compostaje y el grado de madurez del producto final. 268 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. GENERALIDADES DE LA PREPARACIÓN DE ABONO TIPO BOCASHI El bocashi es un abono comúnmente utilizado en México y Centroamérica, cuya receta tiene origen japonés pero los productores la han adaptado al uso local, empleando para su elaboración diversos materiales orgánicos disponibles en la región. Se trata de un abono generado por fermentación, económico y de fácil preparación (SAS 2002, Soto y Meléndez 2004). La elaboración del bocashi se basa en procesos de descomposición aeróbica de los residuos orgánicos y temperaturas controladas a través de poblaciones de microorganismos existentes en los propios residuos. En condiciones favorables, dichos microorganismos producen un material parcialmente estable de lenta descomposición. La elaboración de este abono fermentado presenta algunas ventajas en comparación con otros abonos orgánicos (Ramos Agüero y Terry Alfonso 2014): • No se forman gases tóxicos ni malos olores. • El volumen producido se puede adaptar a las necesidades. • No causa problemas en el almacenamiento y el transporte. • Desactiva agentes patogénicos, muchos de ellos perjudiciales en los cultivos como causantes de enfermedades. • El producto se elabora en un período relativamente corto (de 12 a 24 días, dependiendo del ambiente). • El producto permite ser utilizado inmediatamente después de la preparación. • Bajo costo de producción. En la elaboración del bocashi, la mezcla de materiales se humedece solo en el momento de su preparación y se voltea frecuentemente (hasta dos veces al día) para evitar aumentos en la temperatura por encima de los 50°C. El material normalmente se enfría en una o dos semanas. La disminución de la temperatura se da por la reducción del contenido de humedad y de la actividad microbiana, de manera previa a la formación de ácidos húmicos (Sasaki et al.1994). Actualmente se considera que el bocashi es una receta que busca estimular las poblaciones microbianas en el abono y que mezcla materias primas de partícula pequeña (gallinaza, carbón picado, suelo, etc.) (Soto 2003). El bocashi presenta la característica de que, por ser un material sin terminar de compostar, al ser humedecido de nuevo, incrementa la temperatura, por lo que no se debe aplicar muy cerca de las plantas o semillas (Ramos Agüero y Terry Alfonso 2014). Producción de abono tipo bocashi con el sustrato residual del cultivo de Pleurotus spp. Disponibilidad y tratamiento del sustrato Para empezar, se obtiene el sustrato residual o gastado del cultivo de Pleurotus spp., el cual puede estar principalmente compuesto de pajas, aunque también se usan sustratos 269 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores como pulpas, bagazos y rastrojos, entre otros. El material puede ser seco o húmedo. La recolección del material para la producción del abono debe estar libre de contaminantes, principalmente de mohos. Es indispensable considerar el período de crecimiento del hongo que, para el caso de Pleurotus, pueden ser de 50 a 70 días. Si el sustrato gastado se utiliza húmedo, deben evitarse problemas de saturación de humedad con los demás ingredientes durante la elaboración del abono. El tamaño de partícula del sustrato preferentemente no debe ser mayor a 8 cm de largo. Evaluación de la capacidad de germinación de semillas de hortalizas en vivero Esta prueba se realiza con el propósito de establecer si el sustrato residual o gastado tiene las condiciones microbiológicas, químicas y físicas deseables para la germinación de semillas de hortalizas u otras plantas. Se lleva a cabo colocando el sustrato que se va a evaluar y un testigo o control (suelo, vermicompost, turba canadiense peat moss, entre otros) en charolas de poliestireno con 72 cavidades (6 x 12) de 27.94 cm x 53.90 cm, con un lado superior de 3.88 cm, de una profundidad de 5.72 cm y capacidad de volumen de 58.85 ml (figura 1). Se colocan aproximadamente 15 g de sustrato húmedo por cavidad y se hidrata a 70%. Se pueden utilizar semillas de hortalizas, como por ejemplo lechuga morada (Lactuca sativa), entre otras. Además de la calidad del sustrato para la germinación y el desarrollo de las plántulas, se deben monitorear los factores humedad, oxígeno, temperatura y luminosidad, principalmente. Figura 1. Germinación de semillas de hortalizas sobre sustrato utilizado en el cultivo de hongos, en charola de poliestireno. Preparación de abono tipo bocashi por composteo Para la elaboración del abono se utiliza el sustrato residual obtenido después de la producción de Pleurotus spp. Su preparación se hace en un lugar abierto con disponibilidad 270 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. de agua y de sombra. Se mezcla el sustrato con los demás ingredientes propios para la elaboración de este tipo de abono, hasta formar una pila o montículo (tabla 3) (figura 2). Tabla 3. Materiales empleados para la elaboración del abono tipo bocashi Material Cantidad (kg) Sustrato residual 4.450 Estiércol de vaca 11.125 Tierra de monte 9.642 Carbón 0.890 Salvado 0.740 Piloncillo 0.140 Ceniza 0.890 Levadura 0.125 El sustrato a base de residuos vegetales proporcionará el carbono necesario y los demás nutrientes para los microorganismos. El estiércol es la fuente principal de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y micronutrimentos. La tierra o suelo es indispensable para este tipo de abono orgánico pues provee los microorganismos necesarios para la transformación de los desechos. El carbón contribuye a mejorar las características físicas, como la aireación y la absorción de calor y humedad; actúa como una esponja que retiene, filtra y libera poco a poco los nutrientes. El salvado es una fuente de proteínas. El piloncillo sirve como fuente de energía para los microorganismos que descomponen los materiales orgánicos, además provee cierta cantidad de boro, calcio y otros nutrientes. La ceniza suministra altas cantidades de potasio y la levadura produce sustancias bioactivas, tales como hormonas y enzimas (Ramos Agüero y Terry Alfonso, 2014). Para la elaboración del abono se realiza lo siguiente: 1. Se prepara una capa del sustrato residual. 2. Se aplica una capa de estiércol. 3. Se adiciona el carbón fragmentado, el cual se mezcla homogéneamente. 4. Se agrega la ceniza y el salvado como fuente de nutrientes a la mezcla. 5. El piloncillo y la levadura se disuelven en agua y posteriormente se aplica a la mezcla. 6. Se agrega la tierra de monte. 7. Se mezclan todos los ingredientes de manera uniforme hasta formar una pila no mayor a 90 cm. 8. Se agrega humedad para favorecer las condiciones químicas y físicas de la mezcla. 271 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Figura 2. Preparación de la mezcla con todos los ingredientes, para generar el abono tipo bocashi. El proceso de compostaje se lleva a cabo bajo condiciones no controladas (sistema abierto), con volteos constantes (proceso aerobio) para provocar el aumento de temperatura hasta 50°C. Los tres primeros días se realizan dos volteos por día, posteriormente solo uno cada dos días. La duración del composteo será determinada conforme el proceso de fermentación. Se debe registrar la temperatura y el pH cada día. Análisis químico y físico del abono tipo bocashi producido Para conocer las características del abono generado a partir del sustrato de cultivo de Pleurotus spp. se deben analizar los siguientes elementos, de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NMX-FF-109-SCFI-2007 u otra referencia avalada. • Las cenizas, al someter la muestra en horno durante 24 horas a 600°C. • La materia orgánica por calcinación, que tiene un papel fundamental al regular los procesos químicos que allí ocurren, influye sobre las características físicas y es el centro de todas las actividades biológicas (Cepeda-Dovala 1985). • Los macro y microelementos por digestión ácida / absorción atómica. • El carbono orgánico por el factor Van Benmelen. • El nitrógeno total con el método Semimicro-Kjeldahl. El nitrógeno será aprovechado por las plantas, que lo incorporan a sus tejidos. • La relación carbono/nitrógeno. • La densidad aparente por la relación del volumen total de los poros entre el volumen 272 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. total de la muestra de sustrato (masa de materia por unidad de volumen en g cm3 -1 o ton m3 -1). Indica la compactación de dicha materia, representando la relación entre sólidos y espacio poroso (Keller y Håkansson 2010). La densidad varía con la textura de la materia y el contenido de materia orgánica (Taboada y Álvarez 2008). • El pH con potenciómetro (1:2) y la conductividad eléctrica por conductímetro (1:5). En la tabla 4 se observan los resultados de los análisis citados, realizados al abono que se generó a partir del sustrato residual del cultivo de Pleurotus pulmonarius (Fr.) Quél. Se compara con el abono producido con un sustrato no degradado por el hongo. Asimismo, estos análisis adicionales pueden realizarse no solo con el abono producido sino con el sustrato residual de Pleurotus spp., como lo mencionan Ibiene et al. (2015). Tabla 4. Características físicas y químicas del abono tipo bocashi, obtenido después de 45 días de fermentación, a partir de paja de cebada utilizada en el cultivo de Pleurotus pulmonarius. Determinaciones Fórmula 1 (con paja degradada) Fórmula 2 (con paja no degradada) Humedad 55.47% 55.61% pH 8.58 8.43 CE Ds/m3 4.07 4.43 Densidad real g/cm3 2.13 2.05 Nitrógeno 1.29% 1.5% Carbono 19.5% 20.3% C/N 15:1 14:1 Materia orgánica 33.6% 35% Cenizas 61.01% 60.53% Fósforo (P2O5) 6.12 ppm 4.49 ppm Potasio (K) 234 ppm 237 ppm Calcio (Ca) 79.3 ppm 76.1 ppm Magnesio (Mg) 227 ppm 152 ppm Zinc (Zn) 4.8 ppm 4.0 ppm Manganeso (Mn) 1.6 ppm 2.4 ppm Hierro (Fe) 1.1 ppm 1.16 ppm Sodio (Na) 15.7 ppm 14.3 ppm Cobre (Cu) 0.47 ppm 0.46 ppm Fuente: Gaitán-Hernández et al. (2012). PERSPECTIVAS Y USOS ALTERNATIVOS DEL SUSTRATO RESIDUAL DEL CULTIVO DE Pleurotus spp. El uso del sustrato residual o gastado después del cultivo de Pleurotus ha sido registrado por Zadrazil (1977), sobre todo en la alimentación de ganado, aunque otros usos también se han citado, como se observa en la tabla 5. En la producción de hongos comestibles se genera una cantidad significativa de material residual, por lo que a escala internacional 273 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores se están implementando o evaluando los usos benéficos de este sustrato (Rinker 2002). Aunque las características del contenido nutricional y la digestibilidad aumentada por la disminución de celulosa supondrían grandes ventajas para alimentar ganado, algunos estudios han demostrado que su palatabilidad hace que sean difíciles de incorporar en la dieta de la mayoría de los rumiantes (Jalč et al. 1996, Li et al. 2001). En lo referente a su uso directo en biorremediación y producción de enzimas, se han obtenido resultados variados que requieren mayor investigación para una aplicación a gran escala (Orth y Tien 1995, Phan y Sabaratnam 2012). Otra alternativa que se presenta es el aprovechamiento subsecuente de esos subproductos para obtener uno o más ciclos añadidos de producción de hongos comestibles. Esto con la finalidad de aprovechar la gran cantidad de compuestos aun presentes y degradar el sustrato lo más posible para su fácil reincorporación al suelo como abono. Tabla 5. Uso del sustrato residual o gastado después del cultivo de Pleurotus spp. Uso Referencia Biorremediación -Reducción del contenido Martinari et al. 1996 fenólico y toxicidad de los desechos de la molienda del olivo -Degradación de hidrocarburos Eggen 1999, Eggen et al. 1999, Lau et al. 2003, Chiu policíclicos aromáticos et al. 2009, Ayotamuno et al. 2010, Li et al. 2010 -Remoción y degradación de Chiu et al. 1998, Law et al. 2003, Di Gregorio et pentaclorofenol, colorantes, al. 2010, Purnomo et al. 2010, Singh et al. 2010, pesticidas y metales Papinutii y Forchiassin 2010, Córdova-Juárez et al. 2011, Parkash y Sing 2011, Tay et al. 2011, Zhou et al. 2011, Yan y Wang 2013 Producción vegetal -Sustrato para la producción Nguyen et al. 1987, Abdallah 2000, Batista et al. de col (repollo), berenjena, 2000, Marques et al. 2014 lechuga y calabaza -Sustrato para la producción de cultivos en vivero Quimio et al. 1990 -Como cobertura en huertos de aguacate Danai et al. 2012 -Como sustrato para la producción de chile (Capsicum Roy et al. 2015 annuum) 274 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Reúso en el cultivo de otras especies de hongos -Paja de trigo residual Sharma y Jandaik 1985, Nakaya et al. 2000, Picornell- suplementada para el cultivo Buendía et al. 2016 de especies de Pleurotus -Sustrato para el cultivo de Stropharia sp. Poppe 1995 -Aserrín residual para la producción de material de Kim et al. 1998 cobertura en el cultivo de Agaricus spp. Para alimento animal -Sustrato residual como Bakshi et al. 1985, Calzada et al. 1987a, b, Kakkar alimento para ganado, conejos, et al. 1990, Permana 1990, Zadrazil y Puniya 1995, ovejas, búfalos y cerdos Adamovic et al. 1998, Kakkar y Dhanda 1998, Lei et al. 2000, Tian 2000, Li et al. 2001, Díaz-Godínez y Sánchez 2002, Dong et al. 2002, Li y Cai 2003 Otros usos -Producción de biogás Bisaria et al. 1983, 1990, Mehta et al. 1990 -Como fuente de producción Tan y Wahab 1997, Ko et al. 2005, Phan y Sabaratnam de enzimas 2012 -Sustrato con actividad antibacterial Ayala Martínez et al. 2015 -Sustrato para el control de nematodos Thorn y Barron 1984, Hibbett y Thorn 1994 CONSIDERACIONES FINALES Se pretende contar con abonos orgánicos que sustituyan a los fertilizantes sintéticos, los cuales tienen un efecto negativo para la salud y el ambiente. En este capítulo se hizo énfasis en la generación de abono tipo bocashi a partir de paja de cebada utilizada en el cultivo de Pleurotus spp., lo cual representa una alternativa viable para revalorar el residuo, dada la calidad obtenida de este. Las características del abono producido indican que puede tener un uso prometedor para la generación de biofertilizantes, lo que favorecerá la calidad de los suelos y la salud de las plantas. Otros ensayos son necesarios para obtener un abono de calidad comercialmente aceptable de uso agrícola y hortícola. Este abono debe cumplir con los parámetros que garanticen esa calidad y para ello se debe poner atención especial en los siguientes parámetros: 275 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores contenido de agua, de sales y de nutrientes en la materia orgánica, tamaño de partícula, relación C/N, temperatura, pH y análisis microbiológicos, entre otros. El sustrato residual o gastado ya no se considera un material de poco valor. Actualmente se conocen diversas aplicaciones, lo que representa un beneficio económico y ambiental que le brinda un alto valor agregado. AGRADECIMIENTOS El autor expresa su agradecimiento a la IIA. Yessica Montiel Serrano y a la M. en C. Sandra Luz González por su colaboración en la parte experimental de los ensayos realizados sobre el tema. Así también agradece al Biól. Carlos Ortega Sánchez y personal del Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero del INECOL, por su apoyo. De igual manera, un reconocimiento a las autoridades del INECOL y del CONACyT por su respaldo financiero. REFERENCIAS Abdallah MMF, Emara MFZ, Mohammady TF (2000) Open field interplanting of oyster mushroom with cabbage and its effect on the subsequent eggplant crop. Annals of Agricultural Science Cairo. 45(1):281-293. Adamovic M, Grubic G, Milenkovic I, Jovanovic R, Protic R, Sretenovic L, Stoicevic Lj (1998) The biodegradation of wheat straw by Pleurotus ostreatus mushrooms and its use in cattle feeding. Animal Feed Science Technology. 70:357-362. Alvarado G (2006) Utilización de abonos orgánicos: compost, vermicompost y bocashi. En: Vega A, Molina Bastidas JC, Cunnigham R (eds) I Encuentro nacional de investigadores de aprovechamiento de residuos agroindustriales y biodiversidad. CYTED. Chiriqui. 83-91. Ayala MM, Ojeda RD, Soto SS, Rivero PN, Meneses MM, Zepeda-Bastida A (2015) Antibacterial activity of spent substrate of mushroom Pleurotus ostreatus enriched with herbs. Journal of Agricultural Science. 7(11):225-231. Ayotamuno JM, Okparanma RN, Davis DD, Allagoa M (2010) PAH removal from Nigerian oil-based drill- cuttings with spent oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) substrate. J. Food Agric. Environ. 8:914- 919. Bakshi MPS, Gupta VK, Langar PN (1985) Acceptability and nutritive evaluation of Pleurotus harvest spent wheat straw in buffaloes. Agricultural Wastes. 13:51-58. Batista JG, Batista ERB, Mateus FE (2000) Effectiveness of two biodegradation methods on the physical characteristics of compost for horticultural purposes. Acta Horticulturae. 517:293-302. Bisaria R, Madan M, Mukhopadhyay SN (1983) Production of biogas from residues from mushroom cultivation. Biotechnology Letters. 5(12):811-812. Bisaria R, Vasudevan P, Bisaria VS (1990) Utilization of spent agro-residues from mushroom cultivation of biogas production. Applied Microbiology and Biotechnology. 33(5):607-610. Block D (1998) Degrading PCB’s through composting. Biocycle. 39(12):45-48. Bollo E (1999) Lombricultura: una alternativa de reciclaje. Soboc. Grafic Ecuador. Bravo I, Giraldo E (2006) Aprovechamientos de residuos agroindustriales para el uso agropecuario. En: Primer encuentro nacional de investigadores en aprovechamiento de residuos agroindustriales y biodiversidad. CYTED. Universidad Autónoma de Chiriquí. David, Panamá. 47-65. Bulluck LR, Brosius M, Evanylo GK, Ristaino JB (2002) Organic and synthetic fertility amendments 276 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. influence soil microbial physical and chemical properties on organic and conventional farms. Applied Soil Ecology. 19:147-160. Bϋyϋksӧnmez F, Rynk R, Hess TF, Bechinski E (2000) Occurrence, degradation, and fate of pesticides during composting: occurrence and fate of pesticides in compost and composting systems. Compost Science and Utilization. 8(1):61-68. Calzada JF, Franco LF, De Arriola MC, Rolz C, Ortiz MA (1987a) Acceptability, body weight changes, and digestibility of spent wheat straw after harvesting of Pleurotus sajor-caju. Biological Wastes. 22:303-309. Calzada JF, De Porres E, De Leon R, Rolz C, Franco LF (1987b) Production of food and feed from wheat straw by Pleurotus sajor-caju. Mushroom Journal of the Tropics. 7:45-46. Cepeda-Dovala JM (1985) Química de suelos. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Saltillo, México. Chiu SW, Ching ML, Fong KL, Moore D (1998) Spent oyster mushroom substrate performs better than many mushroom mycelia in removing the biocide pentachlorophenol. Mycological Research. 102(12):1553-1562. Chiu SW, Gao T, Chan CSS, Ho CKM (2009) Removal of spilled petroleum in industrial soils by spent compost of mushroom Pleurotus pulmonarius. Chemosphere. 75(6):837-842. Chong C, Rinker DL, Cline RA (1991a) A comparison of five spent mushroom compost for container culture of ornamental shrubs. Mushroom Science. 13(2):637-644. Chong C, Cline RA, Rinker DL, Allen OB (1991b) Growth and mineral nutrient status of containerized woody species in media amended with spent mushroom compost. Journal of the American Society for Horticultural Science. 116:242-247. Córdova-Juárez RA, Gordillo-Dorry LL, Bello-Mendoza R, Sánchez JE (2011) Use of spent substrate after Pleurotus pulmonarius cultivation for the treatment of chlorothalonil containing wastewater. Journal of Environmental Management. 92(3):948-952. Danai O, Cohen H, Ezov N, Yehieli N, Levanon D (2012). Recycling of Spent Mushroom Substrate (SMS) in Avocado Orchards. Journal of Agricultural Science and Technology. 2(11B):1165-1170. Di Gregorio, S, Balestri, F, Basile M, Matteini V, Gini F, Giansanti S, Tozzi GM, Basosi R, Lorenzi R (2010) Sustainable discoloration of textile chromo-baths by spent mushroom substrate from the industrial cultivation of Pleurotus ostreatus. Journal of Environmental Protection. 1(2):85-94. Díaz-Godínez G, Sánchez C (2002). In situ digestibility and nutritive value of maize straw generated after Pleurotus ostreatus cultivation. Can. J. Anim. Sci. 82(4):617-619. Dixon GR, Walsh UF (1998) Suppression of plant pathogens by organic extracts a review. Acta Horticulturae. 469:383-390. Dong ZG, Hu JW, Li LR, Gong MF, Miao XQ (2002) The study on effect of waste substrate of mushroom of cottonseed shell feeding Karacul sheep. Grass-feeding Livestock. 1:38-39. Eastman BR, Kane PN, Edwards CA, Trytek L, Gunadi B, Stermer AL, Mobley JR (2001) The effectiveness of vermiculture in human pathogen reduction for USEPA biosolids stabilization. Compost-Science- and-Utilization. 9:(1)38-49. Eggen T (1999) Application of fungal substrate from commercial mushroom production–Pleurotus ostreatus–for bioremediation of creosote contaminated soil. International Biodeterioration and Biodegradation. 44(2-3):117-126. Eggen T, Araneda E, Vethe O, Sveum P (1999) Degradation of aged creosote-contaminated soil by Pleurotus ostreatus. In: Leeson A, Alleman BC (eds) Bioremediation Technologies for Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Compounds. Battelle Press Columbus. 99-104. Farre G, Gomez-Galera S, Naqvi S, Bai C, Sanahuja G, Yuan D, Zorrilla U, Tutusaus Codony L, Rojas E, Fibla M, Twyman R, Capell T, Christou P, Zhu C (2013) Biotechnology crop/cropping biotechnology and nutritional improvement crop/cropping nutritional improvement of crops crop/cropping. In: Christou P, Savin R, Costa-Pierce B, Misztal I, Whitelaw CB (eds) Sustainable Food Production. Springer. New York. 280-327. 277 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Gaitán-Hernández R, Esqueda M, Gutiérrez A, Sánchez A, Beltrán-García M, Mata G (2006) Bioconversion of agrowastes by Lentinula edodes: the high potential of viticulture residues. Applied Microbiology and Biotechnology. 71:432-439. Gaitán-Hernández R, Mata-Rosas M, Julián Carlos A, Muñoz E (2012) Elaboración de abono bocashi con la paja obtenida del cultivo de Pleurotus spp. En: Sánchez JE, Mata G (eds) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica. El Colegio de la Frontera Sur. INECOL. 181-190. Gbedemah CM, Obodai M, Sawyerr LC (1998) Preliminary investigations into the bioconversion of gamma irradiated agricultural waste by Pleurotus spp. Radiat Phys. Chem. 52(16):379-382. Hibbett DS, Thorn RG (1994) Nematode-trapping in Pleurotus tuberregium. Mycologia. 86(5):696-699. Ibiene AA, Okerentugba PO, Orji1 FA, Dike EN (2015) Physico-chemical and culture-dependent microbiological characterization of spent Pleurotus composts from three different agro-based wastes. Journal of Advances in Biology & Biotechnology. 3(4): 173-183. Ingham E (1998) Replacing methyl bromide with compost. Biocycle. 39(12):80-82. Jalč D, Nerud F, Žitňan R, Siroka P (1996) The effect of white-rot basidiomycetes on chemical composition and in vitro digestibility of wheat straw. Folia Microbiologica. 41:73-75. Kakkar VK, Dhanda S (1998) Comparative evaluation of wheat and paddy straws for mushroom production and feeding residual straws to ruminants. Bioresource Technology. 66(2):175-177. Kakkar VK,Garach HS, Dhanda S, Makkar GS (1990) Mushroom harvested spent straw as feed for buffaloes. Indian Journal of Animal Nutrition. 7:267-272. Kelller T, Håkansson I (2010) Estimation of reference bulk density from soil particle size distribution and soil organic matter content. Geoderma. 154:398-406. Kim HK, Lee HD, Kim YG, Han GH, Moon CS, Kim HG (1998) Studies on the development of casing materials using sawdust bottle culture in cultivated mushroom, Agaricus bisporus. The Korean Journal of Mycology. 26(1):51-55. Ko HG, Park SH, Kim SH, Park HG, Park WM (2005) Detection and recovery of hydrolytic enzymes from spent compost of four mushroom species. Folia Microbiologica. 50(2):103-106. Lau KL, Tsang YY, Chiu SW (2003) Use of spent mushroom compost to bioremediate PAH-contaminated samples. Chemosphere. 52(9):1539-1546. Law WM, Lau WN, Lo KL, Wai LM, Chiu SW (2003) Removal of biocide pentachlorophenol in water system by the spent mushroom compost of Pleurotus pulmonarius. Chemosphere. 52(9):1531-1537. Lei XQ, Xu YS, Xu B, Zhang DX (2000) Study the effect of using mushroom bran in dairy cattle production. China Dairy Cattle. 3:15-16. Levanon D, Danai O (1997) Recycling agricultural waste through mushroom production. In: Rai, Dhar, Verma (eds) Advances in Mushroom Biology and Production. MSI Solan. 305-308. Li X, Lin X, Zhang J, Wu Y, Yin R, Feng Y, Wang Y (2010) Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by crude extracts from spent mushroom substrate and its possible mechanisms. Current Microbiology. 60(5):336-342. Li XJ, Pang YZ, Zhang RH (2001) Compositional changes of cottonseed hull substrate during Pleurotus ostreatus growth and the effects on the feeding value of the spent substrate. Bioresource Technology. 80:157-161. Li Y (2012) Present development situation and tendency of edible mushroom industry in China. In: 18th Congress of the International Society for mushroom Science. Beijing, China. 3-9. Li ZX, Cai YM (2003) The study on using fermentable spent mushroom compost make animal feed. China Animal Husbandry Veterinary Medicine. López J (1995) Reutilización de residuos urbanos en agricultura en parámetros de control de compostaje y aplicación del compostaje a residuos orgánicos. Editorial Aedos. Madrid, España. Mandeel QA, Al-Laith AA, Mohamed SA (2005) Cultivation of oyster mushrooms (Pleurotus spp.) on various lignocellulosic wastes. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 21:601-607. Marques ELS, Martos ET, Souza RJ, Silva R, Zied DC, Dias ES (2014) Spent mushroom compost as a substrate for the production of lettuce seedlings. Journal of Agricultural Science. 6(7):138-143. 278 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Martirani L, Giradina P, Mazullo L, Sannia G (1996) Reduction of phenol content and toxicity in olive oil waste waters with the ligninolytic fungus Pleurotus ostreatus. Water Research. 30(8):1914-1918. Mehta V, Gupta JK, Kaushal SC (1990) Cultivation of Pleurotus florida mushroom on rice straw and biogas production from the spent straw. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 6:366-370. Miller FC (1993) Minimizing odor generation. In: Hoiting HAJ, Keener HM (eds) Science and Engineering of Composting: Design, Environmental, Microbiological and Utilization Aspects. Renaissance Publications. Worthington, OH. 219-241. Mtui GYS (2009) Recent advances in pretreatment of lignocellulosic wastes and production of value added products. African Journal of Biotechnology. 8:1398-1415. Mukherjee R, Nandi B (2004) Improvement of in vitro digestibility through biological treatment of water hyacinth biomass by two Pleurotus species. International Biodeterioration & Biodegradation. 53:7- 12. Mustin M (1987) Le compost, Gestion de la Matiereorganique. Editions François Dubusc. París. Nakaya M, Yoneyama S, Kato Y, Harada A (2000) Recycling of cultural wastes of Pleurotus cornucopiae for cultivation of Pleurotus cornucopiae and Pleurotus ostreatus. http:/www.agro.nl/pc/isms/posters/pos169.htm (16 de agosto de 2000). Nguyen HH, Tepliková J, Dobrá M, Stanék M (1987) Effect of substrates for the cultivation of mushrooms on the growth of cucumber, rhizospheric microorganisms and fall caused by Rhizoctonia solani. Environmental Microbiology. 32(6):503-512. Oei P, Zeng H, Liao J, Dai J, Chen M, Cheng Y (2008) Alternative uses of spent mushroom compost. In: Mushroom biology and mushroom products. Proceedings of the Sixth International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products. 231-245. Orth AB, Tien M (1995) Biotechnology of Lignin Degradation. In: Kück U (ed) Genetics and Biotechnology. Springer Berlin Heidelberg. 287-302. Papinutti L, Forchiassin F (2010) Adsorption and decolorization of dyes using solid residues from Pleurotus ostreatus mushroom production. Biotechnology and Bioprocess Engineering. 15(6):1102-1109. Pardo Gimenez A (2008). Reutilización del sustrato agotado en la producción de hongos comestibles cultivados. ITEA. 104(3):360-368. Parkash AO, Singh R (2011) Spent substrate from mushroom industry, a potential dye decolorizing agent. In: Proceedings of the 7th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products. 366-376. Paul EA, Clarck FE (1996) Soil, Microbiology and Biochemistry. Academic Pres. Permana IG (1990) The evaluation of Nutritive value of sugarcane bagasse as ruminant feed. Diploma Work. Bogor Agricultural University. Bogor, Indonesia. Phan CW, Sabaratnam V (2012) Potential uses of spent mushroom substrate and its associated lignocellulosic enzymes. Applied Microbiology and Biotechnology. 96:863-873. Philippoussis A (2009) Production of Mushrooms Using Agro-Industrial Residues as Substrates. In: Nigam P, Pandey A (eds) Biotechnology for Agro-Industrial Residues Utilization. Springer Netherlands. 163-196. Pickering JS, Kendle AD, Hadley P (1998) The suitability of composted green waste as an organic mulch: effects on soil moisture retention and surface temperature. Acta Horticulture. 469:319-324. Picornell-Buendía R, Pardo-Giménez A, Arturo de Juan-Valero J (2016) Agronomic assessment of spent substrates for mushroom cultivation. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement. 20(3):363-374. Poppe J (1995) Cultivation of Edible Mushrooms on Tropical Agricultural Wastes. Biennal Training Course. ABOS & VLIR. University Gent. Purnomo AS, Mori T, Kamei I, Nishii T, Kondo R (2010) Application of mushroom waste medium from Pleurotus ostreatus for bioremediation of DDT-contaminated soil. International Biodeterioration & Biodegradation. 64(5): 397-402. Quimio TH, Chang ST, Royse DJ (1990) Utilization of spent mushroom compost. In: FAO Plant Production 279 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores and Protection. Technical Guidelines for Mushroom Growing in the Tropics. FAO. 106:131-134. Ramos Agüero D, Terry Alfonso E (2014) Generalidades de los abonos orgánicos: Importancia del Bocashi como alternativa nutricional para suelos y plantas. Cultivos Tropicales. 35(4):52-59. Rani P, Kalyani N, Prathiba K (2008) Evaluation of lignocellulosic wastes for production of edible mushrooms. Applied Biochemistry and Biotechnology. 151:151-159. Ravi R, Siddiq M (2011). Handbook of Vegetables and Vegetable Processing. Sinha NK (ed) Blackewell Publishing Ltd. Rinker DL (2002) Handling and using “spent” mushroom substrate around the world. In: Sánchez JE, Huerta G, Montiel E. Mushroom Biology and Mushroom Products. UAEM. Cuernavaca, México. 43-60. Roy S, Barman S, Chakraborty U, Chakraborty B (2015) Evaluation of spent mushroom substrate as biofertilizer for growth improvement of Capsicum annuum L. Journal of Applied Biology & Biotechnology. 3(03): 022-027. Royse JD, Sánchez JE (2017). Producción mundial de setas Pleurotus spp. con énfasis en países iberoamericanos. En: Sánchez JE, Royse DJ (eds) La biología, el Cultivo y las Propiedades Nutricionales y Medicinales de las Setas Pleurotus spp. El Colegio de la Frontera Sur. Chiapas, México. 1-9. Rynk R (1992) On-farm Composting Handbook. Northeast Regional Agricultural Engineering Service. Cooperative Extension. New York. SAS (2002) Sistemas alimentarios sustentables. Taller de Intercambio Campesino y capacitación, Experiencia Piloto. Grupo de Estudios Ambientales (GEA). Sasaki S, Alvarado A, Li Kam A (1994) Curso básico de agricultura orgánica de naranja en Costa Rica. En: Conferencia Internacional de agricultura Orgánica de IFOAM. Memorias. Canadá. Sharma VP, Jandaik CL (1985) Studies of recycling of Pleurotus wastes. Mushroom Journal for the Tropics. 6(2):13-15. Shiferaw B, Smale M, Braun HJ, Duveiller E, Reynolds M, Muricho G (2013) Crops that feed the world 10. Past successes and future challenges to the role played by wheat in global food security. Food Security. 5:291-317. Siles J (1998) El manejo de desecho de broza con lombrices californianas. Tesis MSc. Turrialba, Costa Rica, CATIE. Silva CF, Azevedo RS, Braga C, Da Silva R, Dias ES, Schwan RF (2009) Microbial diversity in a bagasse-based compost prepared for the production of Agaricus brasiliensis. Brazilian Journal of Microbiology. 40:590-600. Singh AD, Sabaratnam V, Abdullah N, Annuar MSM, Ramachandran KB (2010) Decolourisation of chemically different dyes by enzymes from spent compost of Pleurotus sajor-caju and their kinetics. African Journal of Biotechnology. 9(1): 41-54. Soto G (2001) Abonos Orgánicos: producción y uso de compost. En: Meléndez G, Molina E (eds) Fertilidad de suelo y Manejo de la Nutrición de Cultivos en Costa Rica. Universidad de Costa Rica. San José, Costa Rica. 47-66. Soto G (2003) Abonos orgánicos: definiciones y procesos. En: Meléndez G, Soto G, Uribe L (eds) Abonos Orgánicos: Principios, Características e Impacto en la Agricultura. CATIE. UCR. Costa Rica. 20- 49. Soto G, Meléndez G (2004) Cómo medir la calidad de los abonos orgánicos. Manejo Integrado de Plagas y Agroecología. 72:91-97. Stamatiadis S, Werner M, Buchanan M (1999) Field assessment of soil quality as affected by compost and fertilizer application in a broccoli field (San Benito Country, California). Applied Soil Ecology. 12:217-225. Taboada MA, Álvarez CR (2008) Fertilidad Física de los Suelos. 2da Ed. Editorial Facultad de Agronomía. Universidad de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina. Tan YH, Wahab MN (1997) Extracellular enzyme production during anamorphic growth in the edible 280 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. mushroom Pleurotus sajor-caju. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 13:613-617. Tay CC, Liew HH, Redzwan G, Yong SK, Surif S, Abdul-Talib S (2011) Pleurotus ostreatus spent mushroom compost as green biosorbent for nickel (II) biosorption. Water Science and Technology. 64(12):2425- 2432. Tchobanoglous G, Thiesen A, Vigilis S (1994) Gestión Integral de Residuos Sólidos. McGraw Hill. Madrid, España. Thorn R, Barron GL (1984) Carnivorous mushrooms. Science. 224(4644):76-78. Tian J (2000) The essential of technique for feeding domestic animal with SMC. J. Hean Agric. Sci. 9:31- 32. Yan T, Wang L (2013) Adsorptive removal of methylene blue from aqueous solution by spent mushroom substrate: equilibrium, kinetics, and thermodynamics. BioResources. 8(3):4722-4734. Zadrazil F (1977) The conversion of straw into feed by basidiomicetes. European J. Appl. Microbiol. 4:273- 281. Zadrazil F, Puniya AK (1995) Studies on the effect of particle size on solid-state fermentation of sugarcane bagasse into animal feed using white-rot fungi. Bioresource Technology. 54:85-87. Zhou Q, Gong W, Xie C, Yuan X, Li Y, Bai C, Chen S, Xu N (2011) Biosorption of methylene blue from aqueous solution on spent cottonseed hull substrate for Pleurotus ostreatus cultivation. Desalination and Water Treatment. 29(1-3):317-325. 281 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 282 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 14 DEGRADACIÓN DE COMPUESTOS RECALCITRANTES POR ENZIMAS Y CEPAS DE Pleurotus spp. Degradation of recalcitrant compounds by enzymes and strains of Pleurotus spp. Reyna Lucero Camacho-Morales RESUMEN La biorremediación es una técnica que se ha utilizado ampliamente en bacterias, pero en cuanto a su aplicación en los hongos todavía quedan muchas problemáticas por resolver. Pleurotus spp. es uno de los hongos de la podredumbre blanca mayormente estudiado. En este capítulo se presentan distintos contaminantes que han logrado ser eliminados en un alto porcentaje o en su totalidad por cepas pertenecientes a este género. Entre dichos contaminantes se encuentran los hidrocarburos policíclicos aromáticos, los pesticidas de origen agrícola, los contaminantes emergentes y los plásticos. También se ha analizado la capacidad de las especies de Pleurotus en la bioacumulación de metales pesados. Existe una amplia red de investigación de los distintos componentes y las distintas especies de este género. Sin duda alguna, el campo todavía es incipiente en algunas de las áreas y es necesario dar un mayor enfoque a la alta capacidad de estos macromicetos como biorremediadores. Palabras claves: biorremediación, hongos de podredumbre blanca, contaminantes emergentes, hidrocarburos policíclicos aromáticos ABSTRACT Bioremediation with bacteria is a technique widely used; however, with mushrooms has not yet been fully addressed. In this chapter, cases of different pollutants that have been eliminated in a high percentage or entirely by using the white rot fungi Pleurotus spp. are presented. Within these, polycyclic aromatic hydrocarbons, agricultural pesticides, emerging contaminants and plastics degradation are mentioned. The ability of Pleurotus spp. is also discussed in the bioaccumulation of heavy metals. No doubt the field is still in its infancy and requires a greater focus on these macromycetes that have high capacity 283 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores as bioremediators. Keywords: bioremediation, white rot fungi, emerging pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons INTRODUCCIÓN La superficie de la tierra ha tenido que soportar el aumento constante de la población, lo que provoca la necesidad creciente de vivienda, alimentos y salud, entre otros requerimientos básicos del ser humano. Debido a esto se ha generado un problema enorme de contaminación del suelo, del aire y del agua (Mary Kensa 2011), por lo que es necesaria la implementación de sistemas biológicos que permitan el reciclado de la tierra, mediante la técnica conocida como biorremediación (Lynch et al. 2005). La biorremediación se define como la eliminación, atenuación o transformación de sustancias contaminantes a través del uso de procesos biológicos (Federici et al. 2012). Muchos de estos procesos son organismos en los que se ha evaluado la capacidad de degradación de xenobióticos. Entre ellos, las bacterias constituyen el grupo estudiado con mayor énfasis (Elliot et al. 2010). Pseudomonas putida es la bacteria más investigada en el ámbito de la biorremediación (Samanta et al. 2002). Muchos son los compuestos evaluados en este sistema, por ejemplo, derivados del petróleo, hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPA), sustancias agroquímicas, colorantes, etc. (Byss et al. 2008, Dwidjosiswojo et al. 2011, Haritash y Kaushik 2009). El reino Fungi participa activamente en la degradación de compuestos contaminantes. Los primeros hongos utilizados para biorremediación fueron Trametes versicolor (Han et al. 2004, Marco-Urrea et al. 2010) y Phanerochaete chrysosporium (Fournier et al. 2004, Ning y Wang 2012). Sin embargo, este reino es de los menos descritos en los procesos de degradación. Los hongos de la podredumbre blanca demuestran ser altamente efectivos para eliminar compuestos que por su naturaleza tienen estructuras químicas muy parecidas a la lignina. La degradación se lleva a cabo mediante el empleo de enzimas extracelulares de tipo oxidasas y peroxidasas capaces de metabolizar los compuestos contaminantes en otros menos nocivos para el ambiente (Eggen y Majcherczyk 1998, Golan-Rozen et al. 2011, Ning y Wang 2012). El género Pleurotus también se ha usado en varios trabajos de biorremediación. Dado que forma parte del grupo de los hongos de la podredumbre blanca, también posee una gran variedad de enzimas extracelulares inespecíficas capaces de interactuar con los contaminantes (Byss et al. 2008, Law et al. 2003, Rodríguez Sánchez 2006, Santos et al. 2012). En este capítulo hablaremos sobre las especies de Pleurotus que se han utilizado en procesos de degradación, y de aquellos compuestos susceptibles a ese proceso de los cuales se tiene constancia científica. 284 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. DECOLORACIÓN DE EFLUENTES POR ESPECIES DE Pleurotus La coloración de efluentes se asocia con la presencia de distintos compuestos tóxicos que tienen cromóforos con un alto peso molecular. Este tipo de residuos generados por las industrias tienden a bioacumularse y a afectar a la flora y a la fauna presente en ríos, lagos y lagunas (Fernández et al. 2009). En la tabla 1 se muestra una clasificación sistemática basada en la estructura química de cada uno de los colorantes utilizados en la industria y sobre los que se han hecho distintas investigaciones de biorremediación. Tabla 1. Clases de tintes sintéticos de acuerdo al índice de color (IC) Código Clase Química Código Clase Química Código Clase Química 10,000 Nitroso 42,000 Triarilmetano 53,000 Sulfuro 10,300 Nitro 45,000 Xanteno 55,000 Lactona 11,000 Monoazo 46,000 Acridina 56,000 Aminocetona 20,000 Disazo 47,000 Quinoleina 57,000 Hidroxicetona 30,000 Trisazo 48,000 Metino 58,000 Antraquinona 35,000 Poliazo 49,000 Tiazol 73,000 Indigoide 37,000 Azoico 49,400 Indamina/Indofenol 74,000 Ftalocianina 40,000 Estilbeno 50,000 Azina 75,000 Natural 40,800 Carotenoide 51,000 Oxazina 76,000 Oxidacion Base 41,000 Difenilmetano 52,000 Tiazina 77,000 Inorgánico Fuente: Wesenberg et al. (2003). Existen varios tratamientos fisicoquímicos para la eliminación del color con los que se alcanza un grado considerable de remoción. En la década de los 80 del siglo pasado, se inició la investigación para el uso de hongos como eliminadores de la coloración de efluentes. Si bien Phanerochaete chrysosporium ha sido la especie más explorada, también se han realizado diversos estudios con el género Pleurotus (Pérez y Savón 2006). Pleurotus florida demostró su capacidad de decolorar tres compuestos: azul Blue CA, negro Black B133 y Corazol Violeta SR (Sathiya et al. 2007). La decoloración total de los compuestos fue observada después de 10 días de incubación y disminuyó a cinco días cuando se incubó en medio suplementado con 2% de glucosa. Otra especie, P. ostreatus, también fue evaluada en la degradación de los colorantes azul de remazol brillante R, azul de bromofenol, rojo metil y rojo congo. Se encontró que la decoloración total se llevó a cabo a los 14 días posteriores a la adición de los compuestos (Novotný et al. 2001, Rodríguez et al. 2003). En el caso del género Pleurotus, la lacasa ha sido la enzima más involucrada en los procesos de decoloración de tintes. Se aisló y purificó una lacasa extracelular proveniente de P. sajor-caju, crecido en cultivo sumergido, la cual se usó para la decoloración del rojo 285 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores red 18, del negro black 1 y del azul direct blue 71. Los resultados, 71%, 87% y 72% de degradación, respectivamente, indican que las lacasas están relacionadas con el proceso de decoloración (Murugesan et al. 2006). En el caso de P. florida, se purificó parcialmente una de las dos isoformas de lacasa presentes en este hongo y se encontró que era capaz de decolorar el reactivo azul 198 en 96% (Sathishkumar et al. 2010). Ambos resultados confirman la importancia de las lacasas en el proceso de decoloración de tintes. Dado que estas enzimas son muy estables y se pueden purificar con procesos poco costosos, representan una excelente alternativa para usarse en efluentes como parte del tratamiento de aguas residuales de empresas textileras. DEGRADACIÓN DE HIDROCARBUROS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS (HPA) Los HPA (PAH, por las siglas en inglés de Poly Aromatic Hydrocarbons) son contaminantes con propiedades mutagénicas y carcinogénicas de estructuras químicas compuestas por uno o más anillos aromáticos (Hall y Grover 1990). La degradación de este tipo de compuestos involucra enzimas oxidativas inespecíficas que se encuentran de forma extracelular en los hongos. Estas enzimas pueden usar dichos compuestos aromáticos y metabolizarlos en sus formas menos nocivas. P. ostreatus es la especie más estudiada del género Pleurotus (Haritash y Kaushik 2009). Es capaz de crecer en una amplia gama de compuestos policíclicos (benzo-pireno, fluoreno, fenantreno, antraceno, catecol, dibenzotiofeno, naftaleno, etc). Se han identificado diversos metabolitos como resultado del proceso de degradación de P. ostreatus, entre ellos destacan el fenantreno-trans 9, 10 dihidrodiol y el 2,2 ácido difenico del metabolismo del fenantreno, el pireno trans-4,5 dihidrodiol del pireno y la 9,10 antraquinona del antraceno (Cohen et al. 2002). El uso de microcosmos también se ha implementado en los procesos de degradación de HPA. Se evaluó el efecto del crecimiento de P. eryngii, P. ostreatus, P. pulmonarius y P. sajor-caju en la degradación de 2,4-diclorofenol (2,4-DCP) y benzo-pireno (BaP) tanto en cultivo líquido como con microcosmos. Se encontró que el 2,4-DCP era rápidamente transformado por los cuatro hongos, con lo que lograba una degradación de 100% en 24 horas (Rodrı́guez et al. 2004). Sin embargo, se requirieron dos semanas de incubación para lograr la biotransformación de benzo-pireno hasta 75% por P. eryngii y P. pulmonarius. Los hongos fueron capaces de comenzar la degradación del contaminante. Sin embargo, su mineralización completa se llevó a cabo de forma muy lenta (figura 1). Las enzimas lacasa, peroxidasa versátil y aril alcohol oxidasa fueron encontradas en el medio de cultivo. Se utilizaron mediadores redox para determinar el papel de las enzimas ligninolíticas en el proceso de degradación. El 2,4-DCP fue oxidado rápidamente tanto por la lacasa como por la peroxidasa versátil. Sin embargo, solo la capacidad oxidativa de la lacasa se mostró altamente incrementada debido a la presencia de 2,2′-azino-bis-(3- ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS), con lo que se logró una degradación de 286 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 90% de 2,4-DCP en tres horas. Las especies de Pleurotus han demostrado ser altamente efectivas en los procesos de degradación de HPA. Por tanto, son numerosos los estudios realizados con este género (Bezalel et al. 1996, Hestbjerg et al. 2003, Wolter et al. 1997). Figura 1. Degradación de 100 μM de los compuestos 2,4-DCP y Benzo(a)pireno en cultivo líquido de P. eryngii (●), P. pulmonarius (▴), P. ostreatus (■) y P. sajor-caju (▾) (Rodrı́guez et al. 2004). DEGRADACIÓN DE AGROPESTICIDAS Dentro de los pesticidas evaluados en procesos de degradación se encuentran el lindano, la atrazina, el paraquat, el diuron, la terbutilacina, el metalaxil, el DDT, el ciclohexano, el dieldrin, el aldrin, el heptaclor, el clordano, el endosulfan y el clorpirifos, entre otros (Purnomo et al. 2010, 2008, Rigas et al. 2005). En el caso de P. ostreatus, se ha encontrado que tiene rangos de degradación entre 69% y 90% para compuestos como la atrazina y la terbutilazina, respectivamente (Bending et al. 2002). También se analizó la degradación de cinco pesticidas piretroides. Al momento de la esterilización del sustrato que contenía los contaminantes, se eliminó durante el proceso entre 18% y 61% de estos. Posteriormente, este mismo sustrato se inoculó con P. ostreatus y, una vez cosechados los carpóforos, no se encontraron residuos de estos compuestos en los carpóforos, por lo que se descarta la idea de la acumulación en el cuerpo fructífero. En el sustrato, la degradación fue de 80% (Zhong-Chen et al. 2013). En el caso de P. pulmonarius, son varios los compuestos analizados, entre los que están 287 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores el endosulfan y el clorotalonil. Para la degradación del endosulfan, el compuesto se colocó durante la fase de crecimiento y fructificación del hongo con el objetivo de que estuviera en contacto con el sustrato en el que había crecido P. pulmonarius. Este hongo es rico en enzimas capaces de facilitar la degradación de los pesticidas. En la degradación de clorotalonil se utilizó un extracto acuoso procedente del sustrato gastado de P. pulmonarius. El extracto fue capaz de reducir 100% del clorotalonil presente después de 45 minutos de reacción (Córdova Juárez et al. 2011). Para el caso del endosulfan, la degradación se llevó a cabo durante el tiempo de colonización del hongo. En este caso se logró la remoción de 96% del endosulfan presente después de 35 días de cultivo (figura 2). Se analizaron los carpóforos para determinar la cantidad del pesticida presente y se encontró en un rango entre 0.019 mg/kg y 0.084 mg/kg (Hernández-Rodríguez et al. 2006). Figura 2. Degradación de endosulfan por P. pulmonarius durante la colonización del sustrato (15-35 días), comparado con el control (sustrato no inoculado). Barras negras: α endosulfan; barras grises: β endosulfan. La línea indica la formación del endosulfan sulfato. Fuente: Hernández-Rodríguez et al. (2006). DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES EMERGENTES Por último y no menos importantes que el resto de los contaminantes analizados, se mencionan los contaminantes emergentes. Diariamente la industria, la agricultura y la población en general usan y liberan una enorme cantidad de compuestos a las aguas 288 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. residuales. Las prácticas de uso indiscriminado de medicamentos e insumos varios han generado contaminantes que se encuentran en pequeñas cantidades y que se conocen como “contaminantes emergentes” (CE). Los CE son productos y sustancias químicas que no han sido reguladas adecuadamente y de las que, en muchos casos, no se conoce su efecto en la salud humana (Deblonde et al. 2011). Como parte de las estrategias de eliminación de estos compuestos se han utilizado hongos, y el género Pleurotus no ha sido la excepción. En la tabla 2 se presenta un listado de los compuestos que han servido como modelo para la degradación de los CE. La mayoría de las investigaciones se centran en el uso de P. ostreatus, como es el caso de la degradación de naproxeno, nonilfenol, carbamazepina y triclosan, entre otros (Benotti et al. 2009, Touahar et al. 2014, Yang et al. 2013a y b, Zhang y Geissen 2010). Se encontró un reporte de la capacidad de degradación de P. florida para el compuesto diclofenaco (Sathishkumar et al. 2012). Tabla 2. Listado de los principales contaminantes emergentes degradados por el género Pleurotus. % Concentración Categoría Compuestos Especie Remoción inicial (mg/L) Antinflamatorios Naproxeno 100 10 P. ostreatus no esteroideos Diclofenaco 100 50 P. florida Nonilfenol 100 2.5 P. ostreatus Disruptores 4-Nonilfenol 100 2.5 P. ostreatus endócrinos Bisfenol A 100 2.5 P. ostreatus 17 100 10 P. ostreatus α-Etinilestradiol Triclosan 92 2.5 P. ostreatus Antibióticos Oxitetraciclina 100 1 P. ostreatus Anticonvulsivos Carbamazepina 100 0.035 P. ostreatus Fuente: Yang et al. (2013a,b). Bioacumulación de compuestos tóxicos en el género Pleurotus El micelio de los macromicetos es capaz de captar y acumular diferentes contaminantes que se encuentran presentes en los sustratos de crecimiento. Tales contaminantes, como metales pesados, pesticidas y fármacos, pueden verse reflejados en los carpóforos en concentraciones variables (Alonso et al. 2000). Estas propiedades de los hongos son importantes debido a que permiten generar alimentos para animales con la menor cantidad posible de contaminantes en su composición, así como también pueden ser utilizados en programas de monitoreo ambiental y como indicadores del bienestar de un ecosistema. El micelio de Pleurotus ostreatus es capaz de bioacumular varios metales incluyendo el hierro, hasta 3500 mg/kg (Almeida et al. 2015). Otros metales estudiados en P. ostreatus, mayormente acumulados en el píleo, son plomo, cadmio, níquel (Pervez et al. 2009). 289 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores En P. eryngii se analizó la acumulación de cuatro elementos: cesio, potasio, sodio y calcio. El cesio logró la mayor acumulación en los carpóforos. El calcio, aparte de ser el que menos se acumuló, al colocarlo al mismo tiempo que los otros elementos, impidió el transporte de estos hacia el estípite (Bystrzejewska-Piotrowska et al. 2008). En el caso de la acumulación de platino, se encontró que este metal solo se podía bioacumular en los cuerpos fructíferos cuando la cantidad que se agregó al sustrato era igual o mayor que 10 ppm. A niveles menores de platino, no se encontró acumulación en los cuerpos fructíferos, lo cual difiere de las plantas, las cuales han mostrado una bioacumulación a concentraciones bajas de platino y otros metales (Urban et al. 2005) Degradación de polímeros sintéticos (plásticos) Los plásticos son materiales poliméricos orgánicos en su mayoría elaborados a partir de compuestos derivados del petróleo. Uno de los más utilizados en distintos ámbitos es el polietileno, que da lugar a materiales altamente resistentes. No se degradan por los microorganismos del suelo y son capaces de formar dioxinas y toxinas asociadas a la generación de cáncer, daño al sistema reproductor y trastornos en el desarrollo de los seres vivos (Méndez et al. 2007). Por la problemática anterior, la biodegradación de polietileno por hongos se ha estudiado recientemente (Kyrikou y Briassoulis 2007; Raaman et al. 2012). El género Pleurotus también se ha probado en esta rama, sin embargo, aún son muy pocos los trabajos evaluados. Se ha estudiado la capacidad de P. ostreatus para degradar plástico oxo-biodegradable. Se observó que después de 45 días de incubación del hongo, las muestras plásticas presentaron pequeños agujeros en la superficie (figura 3). Como resultado del crecimiento miceliar, se encontró que estas alteraciones en el material se debieron a la presencia de la enzima lacasa (da Luz et al. 2013). 290 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Figura 3. Microscopía electrónica de muestras de plástico oxo-biodegradable. A: muestras sin el hongo. B, C y D: después de 45 días de incubación con P. ostreatus, las flechas y el círculo rojo muestran las rupturas hechas por el hongo (da Luzet al. 2013). La degradación de ftalatos, que son compuestos que proporcionan flexibilidad a los plásticos y también poseen un efecto mutagénico, fue estudiada en P. florida, P. pulmonarius y dos cepas de P. ostreatus. El ensayo se llevó a cabo con el análisis del crecimiento y la biomasa miceliar de los hongos cultivados sobre ftalato y dibutil ftalatos. Los resultados muestran que P. pulmonarius y P. ostreatus tienen el mayor crecimiento radial tanto en el medio de cultivo suplementado con ftalato como con dibutil ftalato (Suárez-Segundo et al. 2013). PERSPECTIVAS En los últimos años ha crecido la investigación en torno a los hongos de la podredumbre blanca y principalmente del género Pleurotus. Las nuevas técnicas proteómicas generan una gran cantidad de información que, de otra forma, no estaría disponible. La mayor parte de esta información se basa en la identificación y la clonación de las lacasas presentes en este género (Gonzalez y Labarère 2000, Ro et al. 2007, Ruiz-Dueñas et al. 2011). Sin embargo, aún existen muchas interrogantes respecto al uso de Pleurotus spp. como modelo de la remediación de xenobióticos, principalmente en el estudio de los contaminantes emergentes, y en la biodegradación de plásticos y sus derivados. En el caso de aquellos hongos en los que la degradación no está mediada al 100% por las 291 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores enzimas extracelulares, es necesario evaluar la influencia del sistema citocromo p450 presente en estos hongos. REFERENCIAS Almeida SM, Umeo SH, Marcante RC, Yokota ME, Valle JS, Dragunski DC, Linde GA (2015) Iron bioaccumulation in mycelium of Pleurotus ostreatus. Brazilian Journal of Microbiology. 46(1): 195-200. doi:10.1590/S1517-838246120130695. Alonso J, Salgado MJ, García MA, Melgar MJ (2000) Accumulation of Mercury in Edible Macrofungi: Influence of Some Factors.Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 38(2):158-162. doi:10.1007/s002449910020. Bending GD, Friloux M, Walker A, Hataaka A, Higson FK, Hammell KE, Ware GW (2002) Degradation of contrasting pesticides by white rot fungi and its relationship with ligninolytic potential. FEMS microbiology letters. 212(1):59-63. doi:10.1111/j.1574-6968.2002.tb11245.x. Benotti MJ, Trenholm RA, Vanderford BJ, Holady JC, Stanford BD, Snyder SA (2009) Pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds in U.S. drinking water. Environmental science & technology. 43(3):597-603. doi:10.1021/es801845a. Bezalel L, Hadar Y, Fu PP, Freeman JP, Cerniglia CE (1996) Metabolism of phenanthrene by the white rot fungus Pleurotus ostreatus. Applied and environmental microbiology. 62(7):2547-2553. Byss M, Elhottová D, Tříska J, Baldrian P (2008) Fungal bioremediation of the creosote-contaminated soil: Influence of Pleurotus ostreatus and Irpex lacteus on polycyclic aromatic hydrocarbons removal and soil microbial community composition in the laboratory-scale study. Chemosphere. 73(9):1518-1523. doi:10.1016/j.chemosphere.2008.07.030. Bystrzejewska-Piotrowska G, Pianka D, Bazała MA, Stęborowski R, Manjón JL, Urban PL (2008) Pilot Study of Bioaccumulation and Distribution of Cesium, Potassium, Sodium and Calcium in King Oyster Mushroom (Pleurotus Eryngii) Grown Under Controlled Conditions. International Journal of Phytoremediation. 10(6):503-514. doi:10.1080/15226510802114987. Cohen R, Persky L, Hadar Y (2002) Biotechnological applications and potential of wood-degrading mushrooms of the genus Pleurotus. Applied Microbiology and Biotechnology. 58(5):582‑594. doi:10.1007/s00253-002-0930-y. Córdova-Juárez RA, Gordillo-Dorry LL, Bello-Mendoza R, Sánchez JE (2011) Use of spent substrate after Pleurotus pulmonarius cultivation for the treatment of chlorothalonil containing wastewater. Journal of Environmental Management. 92(3):948‑952. doi:10.1016/j.jenvman.2010.10.047. da Luz JMR, Paes SA, Nunes MD, da Silva M de CS, Kasuya MCM, Jakubowicz I, Garcia-Campayo V (2013) Degradation of Oxo-Biodegradable Plastic by Pleurotus ostreatus. PLoS ONE. 8(8):e69386. doi:10.1371/journal.pone.0069386. Deblonde T, Cossu-Leguille C, Hartemann P (2011) Emerging pollutants in wastewater: A review of the literature. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 214(6):442-448. doi:10.1016/j.ijheh.2011.08.002. Dwidjosiswojo Z, Richard J, Moritz MM, Dopp E, Flemming HC,Wingender J (2011) Influence of copper ions on the viability and cytotoxicity of Pseudomonas aeruginosa under conditions relevant to drinking water environments. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 214(6): 485-492. doi:10.1016/j.ijheh.2011.06.004. Eggen T, Majcherczyk A (1998) Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in contaminated soil by white rot fungus Pleurotus ostreatus. International Biodeterioration & Biodegradation. 41(2):111-117. doi:10.1016/S0964-8305(98)00002-X. Elliot R, Singhal N, Swift S (2010) Surfactants and Bacterial Bioremediation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Contaminated Soil—Unlocking the Targets. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 41(1):78-124. doi:10.1080/00102200802641798. 292 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Federici E, Giubilei M, Santi G, Zanaroli G, Negroni A, Fava F, D’Annibale A (2012) Bioaugmentation of a historically contaminated soil by polychlorinated biphenyls with Lentinus tigrinus. Microbial cell factories. 11(1):35. doi:10.1186/1475-2859-11-35. Fernández JA, Henao LM, Pedroza-Rodríguez AM, Quevedo-Hidalgo B (2009) Inmovilización de hongos ligninolíticos para la remoción del colorante negro reactivo 5. Revista Colombiana de Biotecnología. 11(1):59-72. Fournier D, Halasz A, Spanggord RJ, Bottaro JC, Hawari J, (2004) Biodegradation of the Hexahydro- 1,3,5-Trinitro-1,3,5-Triazine Ring Cleavage Product 4-Nitro-2, 4-Diazabutanal by Phanerochaete chrysosporium. Appl. Env. Microbiol. 70(2):1123-1128. doi:10.1128/AEM.70.2.1123. Golan-Rozen N, Chefetz B, Ben-Ari J, Geva J, Hadar Y (2011) Transformation of the recalcitrant pharmaceutical compound carbamazepine by pleurotus ostreatus: Role of cytochrome P450 monooxygenase and manganese peroxidase. Environmental Science and Technology. 45(16):6800-6805. doi:10.1021/es200298t. Gonzalez P, Labarère J (2000) Phylogenetic relationships of Pleurotus species according to the sequence and secondary structure of the mitochondrial small-subunit rRNA V4, V6 and V9 domains. Microbiology. 146(1):209‑221. doi:10.1099/00221287-146-1-209. Hall M, Grover PL (1990) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Metabolism, Activation and Tumour Initiation Springer Berlin Heidelberg. 327-372. doi:10.1007/978-3-642-74775-5_9. Han MJ, Choi HT, Song HG (2004) Degradation of phenanthrene by Trametes versicolor and its laccase. Journal of microbiology (Seoul, Korea). 42(2):94-98. doi:2039 [pii]. Haritash AK, Kaushik CP (2009) Biodegradation aspects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs): a review. Journal of hazardous materials. 169(1-3):1-15. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.03.137. Hernández-Rodríguez D, Sánchez JE, Nieto MG, Márquez-Rocha FJ (2006) Degradation of endosulfan during substrate preparation and cultivation of Pleurotus pulmonarius. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 22(7):753-760. doi:10.1007/s11274-005-9102-4. Hestbjerg H, Willumsen PA, Christensen M, Andersen O, Jacobsen CS (2003) Bioaugmentation of tar- contaminated soils under field conditions usingPleurotus ostreatus refuse from commercial mushroom production. Environmental Toxicology and Chemistry. 22(4):692-698. doi:10.1002/ etc.5620220402. Kyrikou I, Briassoulis D (2007) Biodegradation of Agricultural Plastic Films: A Critical Review. Journal of Polymers and the Environment. 15(2):125-150. doi:10.1007/s10924-007-0053-8. Law WM, Lau WN, Lo KL, Wai LM, Chiu SW (2003) Removal of biocide pentachlorophenol in water system by the spent mushroom compost of Pleurotus pulmonarius. Chemosphere. 52(9):1531- 1537. doi:10.1016/S0045-6535(03)00492-2. Lynch JM, Moffat AJ, Lodge AH, Gu S (2005) Bioremediation - prospects for the future application of innovative applied biological research. Annals of Applied Biology. 146:217-221. doi:10.1111/ j.1744-7348.2005.040115.x. Marco-Urrea E, Radjenovic J, Caminal G, Petrovic M, Vicent T, Barceló D (2010) Oxidation of atenolol, propranolol, carbamazepine and clofibric acid by a biological Fenton-like system mediated by the white-rot fungus Trametes versicolor. Water Research. 44(2):521‑532. doi:10.1016/j. watres.2009.09.049. Mary Kensa V (2011) Bioremediation - An overview. Journal of Industrial Pollution Control. 27(2):161- 168. doi:10.1351/pac200173071163. Méndez CR, Vergaray G, Béjar VR, Cárdenas KJ (2007) Aislamiento y caracterización de micromicetos biodegradadores de polietileno. Revista Peruana de Biología. 13(3):203-206. Murugesan K, Arulmani M, Nam IH, Kim YM, Chang YS, Kalaichelvan PT (2006) Purification and characterization of laccase produced by a white rot fungus Pleurotus sajor-caju under submerged culture condition and its potential in decolorization of azo dyes. Applied Microbiology and Biotechnology. 72(5):939-946. doi:10.1007/s00253-006-0403-9. Ning D, Wang H (2012) Involvement of Cytochrome P450 in Pentachlorophenol Transformation in 293 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores a White Rot Fungus Phanerochaete chrysosporium. PLoS ONE. 7(9). doi:10.1371/journal. pone.0045887. Novotný Č, Rawal B, Bhatt M, Patel M, Šašek V, Molitoris HP (2001) Capacity of Irpex lacteus and Pleurotus ostreatus for decolorization of chemically different dyes. Journal of Biotechnology. 89(2):113-122. doi:10.1016/S0168-1656(01)00321-2. Pérez S, Savón R (2006) Selección de cepas de Pleurotus ostreatus para la decoloración de efluentes industriales. Rev. Mex. Mic. 23:9-15. Pervez A, Shahbaz S, Maroof SM, Mahmood Q, Mirza N (2009) Assesing bioaccumulation od heavy metals in sporocarp of pleurotus ostreatus. World Applied Sciences Journal. 7(12):1498-1503. Purnomo AS, Kamei I, Kondo R (2008) Degradation of 1,1,1-trichloro-2,2-bis (4-chlorophenyl) ethane (DDT) by brown-rot fungi. Journal of Bioscience and Bioengineering. 105(6):614-621. doi:10.1263/jbb.105.614. Purnomo AS, Mori T, Kamei I, Nishii T, Kondo R (2010) Application of mushroom waste medium from Pleurotus ostreatus for bioremediation of DDT-contaminated soil. International Biodeterioration & Biodegradation. 64(5):397-402. doi:10.1016/j.ibiod.2010.04.007. Raaman N, Rajitha N, Jayshree A, Jegadeesh R (2012) Biodegradation of plastic by Aspergillus spp. isolated from polythene polluted sites around Chennai. Journal of academic industrial researcher. 1(6):313-316. Rigas F, Dritsa V, Marchant, R, Papadopoulou K, Avramides EJ, Hatzianestis I (2005) Biodegradation of lindane by Pleurotus ostreatus via central composite design. Environment International. 31(2):191-196. doi:10.1016/j.envint.2004.09.024. Ro HS, Kim SS, Ryu JS, Jeon CO, Lee TS, Lee HS (2007) Comparative studies on the diversity of the edible mushroom Pleurotus eryngii: ITS sequence analysis, RAPD fingerprinting, and physiological characteristics. Mycological Research. 111(6):710-715. doi:10.1016/j. mycres.2007.03.016. Rodríguez S, Fernández M, Bermúdez RC, Morris H (2003) Tratamiento de efluentes industriales coloreados con Pleurotus spp. Revista Iberoamericana de Micología. 20:164-168. Rodríguez Sánchez E (2006) Caracterización molecular de lacasas de Pleurotus eryngii: expresión heteróloga de estas enzimas y aplicaciones en la degradación de contaminantes aromáticos. Tesis doctoral. Universidad complutense de Madrid. http://digital.csic.es/bitstream/10261/40187/1/TESIS_EnriqueRodriguezSanchez.pdf. Rodríguez E, Nuero O, Guillén F, Martı́nez A, Martı́nez M (2004) Degradation of phenolic and non- phenolic aromatic pollutants by four Pleurotus species: the role of laccase and versatile peroxidase. Soil Biology and Biochemistry. 36(6):909-916. doi:10.1016/j.soilbio.2004.02.005. Ruiz-Dueñas FJ, Fernández E, Martínez MJ, Martínez AT (2011) Pleurotus ostreatus heme peroxidases: An in silico analysis from the genome sequence to the enzyme molecular structure. Comptes Rendus Biologies. 334(11):795-805. doi:10.1016/j.crvi.2011.06.004. Samanta SK, Singh OV, Jain RK (2002) Polycyclic aromatic hydrocarbons: environmental pollution and bioremediation. Trends in Biotechnology, 20(6):243-248. doi:10.1016/S0167-7799(02)01943-1. Santos IJS, Grossman MJ, Sartoratto A, Ponezi AN, Durrant LR (2012) Degradation of the recalcitrant pharmaceuticals carbamazepine and 17??-ethinylestradiol by ligninolytic fungi. Chemical Engineering Transactions. 27:169-174. doi:10.3303/CET1227029. Sathishkumar P, Chae JC, Unnithan AR, Palvannan T, Kim HY, Lee KJ, Cho M, Kamala-Kannan S, Oh BT (2012) Laccase-poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanofiber: Highly stable, reusable, and efficacious for the transformation of diclofenac.Enzyme and Microbial Technology. 51(2):113- 118. doi:10.1016/j.enzmictec.2012.05.001. Sathishkumar P, Murugesan K, Palvannan T (2010) Production of laccase from Pleurotus florida using agro-wastes and efficient decolorization of Reactive blue 198.Journal of Basic Microbiology. 50(4):360-367. doi:10.1002/jobm.200900407. Sathiya M, Periyar S, Sasikalaveni A, Murugesan K, Kalaichelvan P (2007) Decolorization of textile dyes 294 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. and their effluents using white rot fungi.African Journal of Biotechnology. 6(4). Suárez-Segundo JL, Vázquez-López D, Torres-García JL, Ahuactzin-Pérez M, Montiel-Martínez N, Tlecuitl-Beristain S, Sánchez C (2013) Growth of colonies and hyphal ultrastructure of filamentous fungi grown on dibutyl phthalate and di (2-ethylhexyl) phthalate.Revista Mexicana de Ingeniería Química. 12(3):499-507 Touahar IE, Haroune L, Ba S, Bellenger JP, Cabana H (2014) Characterization of combined cross-linked enzyme aggregates from laccase, versatile peroxidase and glucose oxidase, and their utilization for the elimination of pharmaceuticals. Science of the Total Environment. 481(1):90-99. doi:10.1016/j.scitotenv.2014.01.132. Urban P, Bazała M, Asztemborska M, Manjón J, Kowalska J, Bystrzejewska-Piotrowska G, Kuthan RT (2005) Preliminary study of platinum accumulation in the fruitbodies of a model fungal species: king oyster mushroom (Pleurotus eryngii). Nukleonika. 50(1):63‑67. Wesenberg D, Kyriakides I, Agathos SN (2003) White-rot fungi and their enzymes for the treatment of industrial dye effluents.Biotechnology Advances. 22(1):161-187. doi:10.1016/j. biotechadv.2003.08.011. Wolter M, Zadrazil F, Martens R, Bahadir M (1997) Degradation of eight highly condensed polycyclic aromatic hydrocarbons by Pleurotus sp. Florida in solid wheat straw substrate. Applied Microbiology and Biotechnology. 48(3):398-404. doi:10.1007/s002530051070. Yang S, Hai FI, Nghiem LD, Nguyen LN, Roddick F, Price WE (2013a) Removal of bisphenol A and diclofenac by a novel fungal membrane bioreactor operated under non-sterile conditions. International Biodeterioration and Biodegradation. 85:483-490. doi:10.1016/j. ibiod.2013.03.012. Yang S, Hai FI, Nghiem LD, Price WE, Roddick F, Moreira MT, Magram SF (2013b) Understanding the factors controlling the removal of trace organic contaminants by white-rot fungi and their lignin modifying enzymes: A critical review. Bioresource Technology. 141:97-108. doi:10.1016/j.biortech.2013.01.173. Zhang Y, Geissen SU (2010) In vitro degradation of carbamazepine and diclofenac by crude lignin peroxidase. Journal of Hazardous Materials. 176(1-3):1089-1092. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.10.133 Zhong-chen F, Jun T, Hai-qun C, Xiang-wei W, Ri-mao H, Feng T, Yong-de Y (2013) Degradation Kinetics of 5 Pyrethroid Pesticide Residues in Pleurotus ostreatus and Growing Medium. Food Science. 11. 295 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 15 USO BIOTECNOLÓGICO DE PRODUCTOS OBTENIDOS A PARTIR DE Pleurotus spp. EN EL CONTROL DE NEMATODOS PARÁSITOS DE IMPORTANCIA PECUARIA Biotechnological use of products from Pleurotus spp. for biological control of parasitic nematodes of economic importance for cattle production Liliana Aguilar Marcelino, José E. Sánchez, Pedro Mendoza de Gives RESUMEN Los hongos comestibles son un componente tradicional en la dieta de diversas comunidades a nivel nacional y mundial, pues poseen características nutricionales importantes. Estos hongos no solo han sido apreciados como alimentos, sino que tienen una utilidad significativa dentro de la medicina tradicional, ya que poseen compuestos con diferentes propiedades terapéuticas. Dentro de las propiedades medicinales de estos hongos se han identificado las siguientes: antinflamatorios, antihipertensivos, inmunoduladores, antivirales, antimicrobianos, anticancerígenos, antioxidantes, anticolesterolémicos, antialérgicos, insecticidas, antifúngicos y antiparasitarios (nematicidas). En el presente capítulo se ofrece un panorama general de la importancia de los productos obtenidos a partir de los hongos comestibles Pleurotus spp. en el control de nematodos parásitos de interés pecuario. Adicionalmente, se presentan los resultados de una investigación realizada en el Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Parasitología Veterinaria del INIFAP, sobre la obtención de productos de hongos comestibles contra nematodos parásitos de rumiantes. Finalmente, se hace énfasis en las perspectivas del uso de estos hongos. Palabras clave: nematodos gastrointestinales, hongos medicinales, antiparasitarios, nematicidas, moléculas bioactivas ABSTRACT Edible mushrooms have been regarded as a traditional component with nutritional characteristics in the diet of various communities at global and national levels. These 297 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores mushrooms have been appreciated not only as food, because they have had an important use in traditional medicine. They possess compounds with different therapeutic properties, anti-microbial, insecticides and anti-parasitic (nematicides) and so on. In this chapter an overview on the importance of products obtained from Pleurotus spp. in the control of parasitic nematodes of livestock interest is presented. Additionally, research done on products from edible mushrooms against parasitic nematodes of ruminants in the National Center for Research in Veterinary Parasitology Disciplinary (INIFAP) is presented. Keywords: gastrointestinal nematodes, medicinal mushrooms, antiparasitic, nematicides, bioactive molecules INTRODUCCIÓN Los hongos ocupan un lugar importante en la naturaleza, ya que su población es muy abundante. Estos organismos conforman el reino Fungi y son considerados como un recurso natural invaluable. Dentro de este reino se han clasificado dos grandes grupos: a) los micromicetos y b) los macromicetos (Herrera y Ulloa 1990, Kendrick 1992). Dentro del segundo grupo se incluyen los hongos comestibles, como el género Pleurotus (Sánchez y Mata 2012, Shnyreva y Shnyreva 2015). Varias especies de Pleurotus son un componente tradicional en la dieta de diversas comunidades a nivel mundial y nacional. Dentro de las características nutricionales de estos hongos, que les confieren la calidad de alimentos nutracéuticos, destacan la concentración de proteínas (lo que incuye aminoácidos esenciales), vitaminas (D y B), minerales (selenio y cobre) y bajo contenido en grasa (Bielsalski 2001, Sánchez et al. 2010). Los hongos comestibles poseen compuestos con diferentes propiedades terapéuticas: antinflamatorios (Jose et al. 2004), antihipertensivos (Miyazawa et al. 2008), inmunomoduladores (Wasser 2002), antivirales (Wang 2001), antimicrobianos (Iwalokun et al. 2007), anticancerígenos (De silva et al. 2012, Lee et al. 2006), antioxidantes (Fu et al. 2002), anticolesterolémicos (Croan 2004), antialérgicos (Lidenquist et al. 2005), insecticidas (Noshad et al. 2015), antifúngicos (Wang 2004) y antiparasitarios (nematicidas) (Li y Zhang 2014). PROPIEDAD NEMATICIDA DE Pleurotus spp. Respecto a la propiedad nematicida de los hongos comestibles se ha notificado que 23 especies del género Pleurotus presentan esta actividad (Li y Zhang 2014). Adicionalmente, algunos elementos como proteasas (André-Genier et al. 2015), ácidos grasos, alcaloides, compuestos peptídicos, terpenos (Li et al. 2007), taninos condensados y compuestos fenólicos (Ganeshpurkar et al. 2012), obtenidos a partir de los hongos comestibles como Pleurotus spp., han mostrado una actividad antiparasitaria importante, particularmente 298 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. contra nematodos de importancia agrícola y pecuaria, e incluso en contra de otros parásitos de importancia en salud pública (Shariat et al. 1994, Palizi 2009, Del Carmen et al. 2015). Los metabolitos secundarios que producen las especies del género Pleurotus les confieren características nutracéuticas y han sido, en su mayoría, aislados a partir de los basidiomas del hongo (figura 1). Figura 1. Morfología de un hongo comestible. a: micelio, b: basidioma, c: sustrato, d: himenio tradicional de un hongo basidiomiceto, e: estípite o pie, f: píleo o sombrero, g: hifas. Imagen: Ricardo José Comans Peréz. En la actualidad, algunos de estos compuestos se extraen para ser empleados en la producción de medicamentos comerciales. Del mismo modo, los compuestos obtenidos a partir de Pleurotus spp. han sido identificados con diversas aplicaciones en las áreas de la salud pública, en la producción agrícola y en el área pecuaria, en contra de enfermedades parasitarias causadas por nematodos al ganado. LAS PARASITOSIS GASTROINTESTINALES DEL GANADO Las parasitosis gastrointestinales del ganado son enfermedades que ocasionan pérdidas importantes en el potencial zootécnico de los rumiantes, interfiriendo en la rentabilidad de las explotaciones ganaderas (Almada 2015, Mavrot et al. 2015). Los nematodos gastrointestinales (NGI) son un grupo de parásitos que ejercen un efecto perjudicial en la salud animal y se consideran uno de los principales grupos de parásitos que causan pérdidas a nivel nacional y mundial (Charlier et al. 2012). El impacto económico internacional ocasionado por el nematodo Haemonchus contortus se calcula en más de 400 millones de dólares (mdd) al año en Australia. Los costos anuales solo por tratamientos son de 26 mdd en Kenia, de 46 mdd en Sudáfrica, y de 103 mdd en la India (Sacket et al. 2006). En México se han estimado pérdidas económicas atribuidas a parásitos internos por 30 299 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores millones de pesos al año, lo que representa 10% del valor de la producción (Orihuela y Vázquez-Prats 2009). Los signos clínicos que presentan los NGI son: debilidad, diarrea, edema submaxilar, anorexia, baja conversión alimenticia, bajos índices de fertilidad y, en corderos jóvenes, la muerte. Los nematodos de la familia Trichostrongylidae son los causantes principales de las parasitosis en los rumiantes. Este grupo incluye a varios géneros: Haemonchus, Ostertagia, Trichostrongylus, Cooperia, entre otros (Zarlenga et al. 2016). El nematodo H. contortus se encuentra en el abomaso de los ovinos, causa una enfermedad conocida como haemonchosis ovina (Besier et al. 2016), y es el NGI con mayor prevalencia nacional y mundial (Gónzalez-Garduño et al. 2011, Gebresilassie y Tadele 2015). Dentro de los grupos de drogas químicas antihelmínticas que se usan para controlar a los NGI están los bencimidazoles, imidazotiazoles y lactonas macrocíclicas (Chagas et al. 2016). Estos productos han servido para disminuir “parcialmente” las parasitosis; no obstante, su uso indiscriminado y constante ha desencadenado el problema de la resistencia antihelmíntica (RA) en los NGI de rumiantes (Cintra et al. 2016). La RA ha sido asociada con polimorfismos o mutaciones genéticas en una de las moléculas diana de los parásitos, lo que resulta en un funcionamiento no adecuado de los mecanismos de toxicidad de los antihelmínticos (Encalada-Mena et al. 2014, Areskog et al. 2014 Dzhafarov et al. 2016). El uso excesivo de antihelmintícos representa un riesgo ecotoxicológico para el suelo, las plantas y los mantos acuíferos. Algunos de estos medicamentos pueden ser eliminados en forma activa junto con las heces, poniendo en riesgo a organismos benéficos como los escarabajos estercoleros, fundamentales para la subsistencia de los pastizales (Martínez y Cruz 2009). Al alimentarse de excretas que los animales depositan sobre los pastizales, los escarabajos contribuyen con la producción de materia orgánica y la cantidad de elementos minerales disponibles. Desgajan, reparten y entierran las heces acelerando el proceso de incorporación al suelo a la vez que lo fertilizan. Sin su actividad, la acumulación de las excretas sería insoportable para los ecosistemas (Martínez y Cruz 2009, Lumaret et al. 2012). En este contexto, es fundamental la búsqueda de métodos alternos y sostenibles complementarios que reduzcan la necesidad del uso de los productos de origen químico. Pleurotus spp. COMO AGENTE POTENCIAL DE CONTROL DE NEMATODOS En México, dada su gran biodiversidad, existen especies con uso potencial en la medicina tradicional. Se estima que el número de especies del reino de los hongos puede llegar hasta 1.5 millones, de las cuales 10% son conocidas, y de ellas aproximadamente 50% son comestibles, más de 2000 son seguras, y unas 700 especies tienen importancia farmacológica (Lull et al. 2005). Los hongos productores de nematotoxinas reportados en la literatura son: Pleurotus ostreatus, Coprinus comatus, Lentinula edodes y P. eryngii 300 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. (Wasser 2014). El género Pleurotus, también llamado productor de nematotoxinas, presenta actividad nematicida contra diferentes géneros taxonómicos de nematodos parásitos y de vida libre. Las hifas del hongo contienen una nematotoxina que, tras ponerse en contacto con el nematodo, este se ve rápidamente inmovilizado y digerido por el hongo; se produce micelio que invade por la cavidad oral, el ano y la cutícula del nematodo (Thorn y Barron 1984, Mendoza de Gives 2012) (figura 2). Figura 2. Aspecto de una larva del nematodo de vida libre Panagrellus redivivus inmovilizada y digerida por el micelio del hongo Pleurotus ostreatus ECS-1123 (10X). Foto: L. Aguilar Marcelino. Asimismo, se ha reportado el aislamiento y la caracterización de la estructura química de una nematotoxina llamada NRRL 3526, a partir de P. ostreatus, en contra del nematodo bacteriófago Panagrellus redivivus, el cual inhibe 95% de la población de estos nematodos a una concentración de 300 ppm, en un tiempo de una hora, y se ha comparado la actividad con la “ostreanina” (Kwok 1992). En otro estudio realizado por Satou et al. (2007) se notificó que P. ostreatus produce una toxina que reduce el tamaño de la parte anterior de los nematodos de vida libre (familia Diplogastridae). Otro hongo que ha mostrado efectos nematicidas es P. eryngii, con una actividad importante en contra de algunas especies de nematodos fitopatógenos (agalladores) y sus quistes (Meloidogyne javanica, Heterodera schachtii y Bursaphelenchus xylophilus) (Palizi 2009). El hongo P. ferulae (Lanzi) demostró tener actividad nematicida contra dos diferentes géneros: B. xylophilus y P. redivivus (Li et al. 2007). Productos metabólicos con actividad nematicida aislados de Pleurotus spp. El uso de hongos comestibles es una tradición etnomedicinal, debido a sus efectos curativos a través de metabolitos secundarios con propiedades terapéuticas. A la fecha se han aislado 23 metabolitos con actividad nematicida de P. ostreatus, además de otro tipo de 301 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores componentes con actividad nematicida como: alcaloides, quinonas, péptidos, terpenoides, ácidos grasos, polifenoles, entre otros (Li y Zhang 2014). Sin embargo, existen otras especies que presentan un gran potencial para la búsqueda de productos bioactivos con actividad nematicida. Por tal motivo, los hongos comestibles representan una alternativa de control de nematodos parásitos de rumiantes. A continuación se presenta una lista de los compuestos aislados a partir de Pleurotus spp. y su eficacia contra diferentes grupos taxonómicos de helmintos (género/especie) (tabla 1). Tabla 1. Compuestos aislados a partir de los hongos comestibles Pleurotus spp. y su eficacia contra diferentes grupos taxonómicos de helmintos (género/especie). Nematodo (género/ Eficacia Especie Compuesto nematicida Referencias especie) (%) Heterodera schachtii ------Palizi 2009 P. ostreatus (nematodo del betabel) P. ferulae Cheimonophyllon E Bursaphelenchus xilophilus, (nematodo parásito de la madera de Li et al. pino) --- 5-hydroxymethyl- 2001, 2007 Panagrellus furancarbaldehyde redivivus (nematodo de vida libre) Panagrellus redivivus Kwok et al. P. ostreatus Trans-2-decenedioic acid 95 (nematodo de vida 1992 libre) p-anisaldehyde Stadler et al. p-anisyl alcohol 1994 Caenorhabditis 1-(4-methoxyphenyl)- P. elegans 1,2-propanediol --- Koitabashi et pulmonarius (nematodo de vida 2-hydroxy-(4´-methoxy)- al. 2004 libre) propiophenone S-coriolic acid 302 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Meloiodgyne arenaria (fitonematodo Xiang y Feng ------87-94 P. ostreatus agallador del 2001 sistema radicular de hortalizas) Syphacia obvelata, Hymenolepis 95 Shariat et al. P. eryngii ------nana (cestodo de 89 1994 roedores) INVESTIGACIÓN GENERADA EN EL CENID SOBRE HONGOS COMESTIBLES CONTRA NEMATODOS PARÁSITOS DE IMPORTANCIA PECUARIA En el Departamento de Helmintología del Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Parasitología Veterinaria (CENID) se han llevado a cabo diversas investigaciones sobre la evaluación de 10 cepas de hongos comestibles: P. ostreatus ECS-1123 y ECS-0152, P. eryngii ECS-1290 y ECS-1292, P. cornucopiae ECS-1328 y ECS-1330, Coprinus comatus ECS-1103, Panus spp. ECS-0801, Lentinula boryanus ECS-402 y L. edodes ECS-401 (Comans-Pérez et al. 2014), y sobre la obtención de productos de P. ostreatus ECS-1123 y P. djamor ECS-0123, ECS-0142 y ECS-0143 (Rodríguez-Bámaca et al. 2016). Arizmendi et al. (2014) realizaron la confrontación in vitro de extractos hidroalcohólicos a partir de basidiomas de P. ostreatus ECS-1123 en contra de larvas L3 con y sin vaina de H. contortus. Notificaron que el extracto hidroalcohólico tuvo una mortalidad de 49%, a las 72 h, en larvas sin vaina, a una concentración de 80 mg/ml. En cuanto a las fracciones evaluadas, la butanólica presentó 73% de mortalidad, a las 48 h, contra larvas con vaina, a una concentración de 80 mg/ml. Cabe mencionar que en este trabajo se observó que existen compuestos bioactivos en los cuerpos fructíferos de dicho hongo. Otro estudio evalúa los extractos de cuerpos fructíferos, micelio y sustrato agotado del hongo P. ostreatus en contra de larvas y huevos de H. contortus (Valdez-Uriostegui 2015). Los resultados indican que los extractos obtenidos de los cuerpos fructíferos y del micelio presentan un porcentaje de mortalidad de 82.7% y 96.8%, respectivamente, a las 72 h, a una concentración de 240 mg/ml, mientras que el extracto de sustrato agotado no presentó actividad significativa en contra de larvas 3L . Por otra parte, los extractos de micelio evaluados contra huevos presentaron un porcentaje de inhibición de 90%-100% en todas las concentraciones evaluadas, a las 48 h y 72 h. Con respecto al extracto de sustrato agotado, se reportó 100% de inhibición de la eclosión, a las 72 h, a 3.2 mg/ml y 303 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 6.4 mg/ml. Rodríguez-Bamaca et al. (2016) evaluaron in vitro los extractos hidroalcohólicos de cuatro cepas del hongo P. djamor ECS-0123, ECS-0142 y ECS-0143 en contra de larvas L3 de H. contortus. Reportaron que la cepa ECS-0123 presenta más de 95% de mortalidad contra larvas con vaina y sin vaina, a las 48 h y 72 h, post-confrontación a una concentración de 175 mg/ml. La cepa ECS-0142 presentó el 93% de mortalidad respectivamente contra larvas con vaina, a las 72 h, post-confrontación a una concentración de 175 mg/ml. Finalmente, la cepa ECS-0143 presentó porcentajes de mortalidad por debajo de 50% (figura 3). Figura 3. Basidiomas del hongo comestible Pleurotus djamor. Fotografías: Samantha Berenice Rodríguez Bámaca. A continuación, se presenta la investigación generada en el CENID, Parasitología veterinaria del INIFAP, sobre la obtención de productos de hongos comestibles contra diferentes fases del nematodo parásito de importancia pecuaria Haemonchus contortus (tabla 2). 304 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Tabla 2. Investigación generada en el CENID PAVET, INIFAP sobre la obtención de productos de hongos comestibles contra diferentes estadios del nematodo Haemonchus contortus. Haemonchus Cepa de Pleurotus Estructura utilizada Eficacia/ contortus Referencias spp. de Pleurotus spp. Mortalidad (%) (estadio) P. ostreatus ECS- 97.2 1123 P. ostreatus 92.1 ECS-0152 P. eryngii 98.1 ECS-1292 Micelio Comans- P. eryngii (L3)* Pérez et al. 82.2 ECS-1290 2014 P. cornucopiae 92.9 ECS-1328 P. cornucopiae 85.9 ECS-1330 Basidiomas/ P. ostreatus ECS- Extracto (L )* 49 1123 3 Arizmendi- hidroalcohólico López et al. P. ostreatus ECS- Basidiomas/ (L )* >62 2014 1123 Fracción butanólica 3 P. djamor ECS- 0123, Extractos Rodríguez- ECS-0142, hidroalcohólicos (L3)* >90 Bámaca et ECS-0143. al. 2016 P. ostreatus ECS- Micelio/Extracto Huicochea 1123 (L )* >79% hidroalcohólico 3 et al. 2015 Cuerpos fructíferos (huevos) >83 Valdez- P. ostreatus cepa: (huevos y Micelio >96.8 Uriostegui UPEMOR L ) 3 2015 Sustrato agotado (huevos) 100 305 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Díaz- P. djamor ECS- Sustrato agotado (huevos) >99% Rodríguez 0123 2016 Pineda- P. djamor ECS- Cuerpos fructíferos/ (huevos y >90 Alegría et 0123 Fracción metanólica L ) 3 al. 2016 Actualmente, el número de especies de hongos comestibles investigados es relativamente bajo. Dado su gran potencial en propiedades medicinales y antiparasitarias (nematicidas), los hongos comestibles constituyen un campo prácticamente inexplorado. Es necesario realizar estudios de las propiedades nematicidas de los hongos comestibles y principalmente del género Pleurotus, además de establecer las bases para una alternativa de control hacia las nematodiasis de importancia en el área pecuaria. En el CENID Parasitología Veterinaria, se trabaja sobre la obtención de productos de hongos comestibles contra nematodos parásitos de importancia pecuaria. Esto se realiza mediante el estudio químico biodirigido a partir de los diferentes extractos orgánicos obtenidos de P. ostreatus y P. djamor, y la identificación de las moléculas bioactivas (metabolitos) con diferentes técnicas espectroscópicas y cromatografía de gases. Adicionalmente, se planea hacer la evaluación in vivo de estos metabolitos en diferentes modelos de estudio. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo otorgado por los recursos fiscales del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) a través de los proyectos: 9442232005, 834432984. Asimismo, a la QFB. Lilia Moreno de ECOSUR Unidad Tapachula, Chiapas, México, y a los IBT. Edgar Josué Cuevas Padilla y Jesús Antonio Pineda Alegría del CENID Parasitología-Veterinaria del INIFAP por su asistencia técnica. REFERENCIAS Almada A (2015) Parasitosis: pérdida productiva e impacto económico. Lechería. Engormix. www. engormix.com/MA-ganaderia-leche/articulos/parasitosis-perdidas-productivas-impacto-t7293/ p0.htm. André-Genier H, De Freitas Soares Elias F, Queiroz JH, De Gouveia ADS, Araújo JV, Braga FR, Rebouças Pinheiro I, Kasuya MCM (2015) Activity of the fungus Pleurotus ostreatus and of its proteases on Panagrellus sp. larvae. Afri. J. Biotechnol. 14(17):1496-1503. Areskog M, Sollenberg S, Engström A, Samson-Himmelstjerna VG, Höglund J (2014) A controlled study on gastrointestinalnematodes from two Swedish cattle farms showing field evidence of ivermectin resistance. Parasit Vectors. doi: 10.1186/1756-3305-7-13. Arizmendi López M, Aguilar Marcelino L, Mendoza de Gives P, Sánchez JE, López Arellano ME, González Cortázar M, Zamilpa Álvarez A (2014) In vitro activity of Pleurotus ostreatus th compounds against Haemonchus contortus infective larvae (L3). In: 13 International Congress of Parasitology ICOPA XIII. Cd. de México, México. 306 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Besier RB, Kahn LP, Sargison ND, Van Wyk JA (2016). The pathophysiology, ecology and epidemiology of Haemonchus contortus infection in small ruminants. Adv. Parasitol. 93:95-143. Biesalski HK (2001) Nutraceuticals: the link between nutrition and medicine. In: Kramer K, Hoppe PP and Packer L (eds) Nutraceuticals in Health and Disease Prevention. Marcel Decker. New York. 1-26. Chagas AC, Domingues LF, Gaínza YA, Barioni-Júnior W, Esteves SN, Niciura SC (2016). Target selected treatment with levamisole to control the development of anthelmintic resistance in a sheep flock. Parasitol. Res. 115(3):1131-1139. Charlier J, van der Voort, M, Hogeveen H., Vercruysse J (2012) ParaCalc®-Anovel tool to evaluate the economic importance of worm infections on the dairy farm. Vet. Parasitol. 184(2-4):204- 211. Cintra MC, Teixeira VN, Nascimento LV, Sotomaior CS (2016). Lack of efficacy of monepantel against Trichostrongylus colubriformis in sheep in Brazil. Vet parasitol. doi: 10.1016/j.vetpar.2015.11.013 Comans Perez R, Aguilar Marcelino L, Mendoza de Gives P, Sánchez JE, López Arellano ME (2014) In vitro lethal capability of ten strains of edible mushrooms against Haemonchus contortus (Nematoda) infective larvae. In: Proceedings of the 8th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products (ICMBMP8). 557-562. Croan S (2004) Conversion of conifer wastes into edible and medicinal mushrooms. Forest. Prod. J. 54:68-76. De Silva DD, Rapior S, Françoise F, Bahkali HA, Hyde KD (2012) Medicinal mushrooms in supportive cancer therapies: an approach to anti-cancer effects and putative mechanisms of action. Fungal Divers. 55:1-35. Del Carmen A, Hiura E, Elias F, Soares DF, Abreu L, Sena CC, Ferraz CM, Lacerda T, Senna T, Aguiar R, Araújo AL, Araújo JV, Braga FR (2015) Predatory Activity of the Fungus Pleurotus eryngii on Ancylostoma caninum Infective Larvae. SOJ Vet. Sci. 1(1):104-130. Díaz Rodríguez EE, Aguilar ML, Sánchez JE, Mendoza de Gives P, Cuevas PEJ, González CM, Zamilpa AA, López AME, Reyes GDE, Olmedo JA (2016) El residuo de pulpa de café del cultivo de Pleurotus djamor contiene compuestos ovicidas contra Haemonchus contortus. En: Memorias del XL Aniversario del Congreso Nacional e Internacional de Buiatría. 24-33 Dzhafarov MKH, Vasilevich F, Dovgalev AS, Imamkuliev KD, Pautova EA (2016) Anthelmintic substances: main classes, problems, trends in development and prospects. Med. Parazitol. (Mosk). 2:47-53. Encalada-Mena L, Tuyub-Solis H, Ramírez-Vargas G, Mendoza de Gives P, Aguilar-Marcelino L, López- Arellano ME (2014) Phenotypic and genotypic characterization of Haemonchus spp. and other gastrointestinal nematodes resistant to benzimidazole in infected calves from the tropical regions of Campeche State, Mexico. Vet. Parasitol. 205(1-2):246-54. Fu H, Shieh D, Ho C (2002) Antioxidant and free radical scavenging activities of edible mushrooms. J. Food Lipids. 9:35-43. Ganeshpurkar A, Bhadoriya SS, Pardhi P, Rai G (2012) Investigation of anthelmintic potential of oyster mushroom Pleurotus florida. Indian J. Pharmacol. 44(4):539-540. Gebresilassie L, Tadele AB (2015) Prevalence of ovine haemonchosis in wukro, ethiopia. J. Parasitolo. Res. doi: 10.1155/2015/635703. González-Garduño R, Cordova PC, Torres HG, Mendoza de Gives P, Arece GJ (2011) Prevalencia de parásitos gastrointestinales en ovinos sacrificados en un rastro deTabasco, México. Vet. Mex. 42(2):125-135. Herrera T, Ulloa M. 1990. El reino de los hongos. UNAM. México. Huicochea MM, Aguilar ML, Mendoza de Gives P, Sánchez JE, López AME, González CM, Zamilpa AA, González GR, Reyes GDE (2015) Actividad antihelmíntica in vitro de extractos hidroalcohólicos del micelio de los hongos comestibles Pleurotus ostreatus y P. eryngii en contra del nematodo parásito de ovinos Haemonchus contortus (L3). En: Memorias del XXXIX Congreso Nacional e 307 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Internacional de Buiatría 2015 “Lic. Luis Bravo Tornel”. 211-216. Iwalokun BA, Usen UA, Otunba AA, Olukoya DK (2007) Comparative phytochemical evaluation, antimicrobial and antioxidant properties of Pleurotus ostreatus. Afri. J. Biotechnol. 6(15):1732- 1739. Jose N, Ajith TA, Jananrdhanan KK (2004) Methanol extract of the oyster mushroom, Pleurotus florida, inhibits infoammation and platelet aggregation. Phytotherapy Res. 18:43-46. Kendrick, B (1992) The fifth kingdom. Focus Inforation Groups. Koitabashi M, Kajitani Y, Hirashima K (2004). Antifungal substances produced by fungal strain Kyu-W63 from wheat leaf and its taxonomic position. J. Gen. Plant. Pathol. 70:124-130. Kwok OC (1992). A nematicidal toxin from Pleurotus ostreatus NRRL 3526. J. Chem. Ecol. 18(2):127- 135. Lee Y, Park K, Lee B, Cho Y, Choi Y, Gal S (2006). Antitumor sterol isolated from the fruiting body of Pleurotus eryngii. J. Life Sci. 16:283. Li G, Dong H, Mo JY, Zhang KQ (2001). Nematicidal activity of nematophagous Pleurotus and allied fungi to Panagrellus redivivus. Chin J Biol Control. 17:26-29. Li GH, Wang XB, Zheng LJ, Li L, Huang R, Zhang KQ (2007) Nematicidal metabolites from the fungus Pleurotus ferulae Lenzi. Ann Microbiol. 57:527-529. Li HG, Zhang K (2014) Nematode-toxic and their nematicidal metabolites. In: Zhang, K., Hyde, K.D. (eds) Nematode-Trapping Fungi: Fugal Diversity Research. Mushroom Foundation. Yunnan, China. 313-375. Lindequist U, Niedermeyer T, Julich WD (2005) The pharmacological potential of mushrooms. Evi. based Complement Alternat. Medi. 2:285-299. Lumaret JP, Errouissi F, Floate K, Römbke J, Wardhaugh K (2012) A Review on the Toxicity and Non- Target Effects of Macrocyclic Lactones in Terrestrial and Aquatic Environments. Curr. Pharm. Biotechno. 13(6):1004-1060. Lull C, Wichers JH, Savelkoul FHJ (2005) Anti-inflammatory and immunomodulating properties of fungal metabolites. J. Hindawi Publishing. 2:63-80. Martínez MI, Cruz RM (2009) The use of agricultura and livestock chemical products in the cattle- ranching area of Xico, central Veracruz México, and their possible environmental impact. Acta Zool. Mex. 25:637-681. Mendoza de Gives P (2012) Carnivorous Fungi: the cruelest executioners of nematodes in the soil. Mushrooms J. 30-36. Mavrot F, Hertzberg H, Torgerson P (2015) Effect of gastro-intestinal nematode infection on sheep performance: a systematic review and meta-analysis. Parasit. Vector. 8:557. Miyazawa N, Okazaki M, Ohga S (2008) Antihypertensive Effect of Pleurotus nebrodensis in Spontaneously Hypertensive Rats. J Oleo Sci. 57(12):675-681. Noshad A, Iqbal M, Iqbal Z, Bibi H, Saifullah, Bibi S, Ullah, HS (2015) Aphidicidal potential of ethyl acetate extract from Pleurotus ostreatus. Sarhad J Agric. 31(2):101-105. Orihuela A, Vázquez-Prats V (2009) Estrategias conductuales en la relación parásito-hospedero. Téc. Pec. Mex. 46:259-285. Palizi P (2009). Potential of Oyster Mushrooms for the Biocontrol of Sugar beet nematode (Heterodera Schantii). J. Plant. Prot. Res. 49(1):27-34. Pineda Alegria AJ, Sánchez JE, Mendoza de Gives P, López, Arellano MA, González Cortázar M, Zamilpa Álvarez A, Cuevas Padilla EJ, Aguilar Marcelino L (2016). In: Proceedings of the IXXth International Congress on the Science and Cultivation of Edible and Medicinal Fungi, Amsterdam, The Netherlands. 460. Rodríguez Bámaca S, Aguilar Marcelino L, Mendoza de Gives P, Sánchez JE, López Arellano ME, González Cortazar M, Zamilpa Álvarez (2016) In vitro nematocidal activity of hidroalcoholic extracts from four Pleurotus djamor fungal strains against Haemonchus contortus infective larvae 308 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. (L3). En preparación. Sacket D, Holmes P, Abbott K, Jephcott S, Barber M (2006) Assessing the economic cost of endemic disease on the profitability on the Australian beef cattle and sheep producers.In: Report No.: final report, Meat and Livestock. Sydney, Australia. Sánchez JE, Mata G (2012) Hongos comestibles y medicinales en Iberoamérica. El Colegio de la Frontera Sur. México. 207-216. Sánchez VJE, Andrade GRH, Coello M (2010) Los hongos comestibles en el sureste de México. En: Martínez-Carrera D, Curvetto N, Sobal M, Morales P, Mora VM (eds) Hacia un Desarrollo Sostenible del Sistema de Producción-Consumo de los Hongos Comestible Medicinales en Latinoamérica: Avances y Perspectivas en el Siglo XXI. 11:151-168. Satou T, Katsutoshi K, Li W, Koire K (2007) The toxin produced by Pleurotus ostreatus reduces the head size of nematodes. Biol. Pharm. Bull. 31(4):574-576. Shariat, H.S.,, Farid, H., and Kavianpour M, 1994. A study of the anthelmintic activity of aqueous extract of Pleurotus eryngii on Symphacia obvelata and Hymenolepis nana. J. Sci. I. R. Iran. 5:19-22. Shnyreva AA, Shnyreva AV (2015) Phylogenetic analysis of Pleurotus species. Genet. 51(2):177-87. Stadler M, Mayer A, Anke H, Sterner O (1994) Fatty acids and other compounds with nematicidal activity from cultures of basidiomycetes. Planta Med. 60:128-132. Thorn RG, Barron GL (1984) Carnivorous mushrooms. Scis. 224:76-78. Valdez Uriostegui LV (2015) Evaluación in vitro de extractos del micelio, fruto y sustrato agotado del hongo comestible Pleurotus ostreatus, contra huevos y larvas del nematodo parásito de ovinos Haemonchus contortus (L3). Tesis de Licenciatura. Universidad Politécnica del Estado de Morelos. Morelos, México. 1-94 Wang HT (2001) Pleureryn, a novel protease from fresh fruiting bodies of the edible mushroom Pleurotus eryngii. Biochem. Biophys. Res. Commun. 289:750-755. Wang HT (2004) Eryngin, a novel antifungal peptide from fruiting bodies of the edible mushroom Pleurotus eryngii. Peptides. 25:1-5. Wasser SP (2002) Medicinal mushrooms as a source of antitumor and immunomodulating polysaccharides (minireview). Appl. Microbiol. Biotechnol. 60:258-274. Wasser SP (2014) Medicinal Mushrooms Science: Current Perspectives, Advances, Evidences, and Challenges. Biomed. J. 37(6):345-356. Xiang HQ, Feng ZX (2001). The nematicidal toxicity of the fruits bodies of Pleurotus ostreatus. J. Shenyang Agric. Univer. 32:173-175. Zarlenga DS, Hoberg EP, Tuo W (2016) The identificacion of Haemonchus species and diagnosis of haemonchosis. Adv. Parasitol. 93:145-180. 309 Perspectivas José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores 312 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 16 RECICLADO DE RESIDUOS ORGÁNICOS VÍA CULTIVO DE Pleurotus spp. Organic waste recycling via Pleurotus spp. cultivation Ofer Danay y Dan Levanon RESUMEN Los residuos orgánicos producidos en todo el mundo implican un costo para la sociedad y para el ambiente, pero al mismo tiempo pueden ser aprovechados como un recurso valioso. El uso de los desechos como recurso tiene el potencial para mejorar el entorno natural y de vida, y crear nuevos productos mediante la economía circular. Los desechos orgánicos, incluidos los de origen urbano, agrícola, forestal, alimentario e industrial, representan la mayor parte de los desechos totales. Los hongos de la pudrición blanca, en particular Pleurotus spp., pueden contribuir con la reducción de los desechos, su reutilización y la producción de bienes valiosos. Las especies de Pleurotus spp. son capaces de crecer sobre una gran variedad de sustratos lignocelulósicos y degradar compuestos aromáticos naturales y antropogénicos. Esto se debe a la presencia de sistemas enzimáticos oxidativos no específicos. El uso de Pleurotus spp. es ventajoso en comparación con otros hongos de la pudrición blanca debido a tres razones principales: el bajo costo de preparación de sustratos y cultivo, la rapidez de crecimiento y la compatibilidad con amplias condiciones ambientales y ecológicas. Algunos reportes sobre la aplicación potencial de Pleurotus spp. incluyen procesos destinados principalmente a las necesidades de reciclamiento, más que a la producción de hongos comestibles. Estos abarcan el reciclaje de residuos para alimentación animal, la biodegradación de productos químicos recalcitrantes, la producción de nuevas materias primas y el reciclaje de otros residuos. Palabras clave: residuos orgánicos, reciclado, economía circular, alimentación animal, xenobióticos, compuestos recalcitrantes, enzimas ligninolíticas 313 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores ABSTRACT The production of organic waste worldwide is a cost for society and the environment, but also may be exploited as a valuable resource. The use of waste as a resource can enhance the natural and living environment and produce new products by means of a circular economy. Organic wastes, including municipal, agricultural, forestry, food and industrial, represent a major portion of the entire volume of wastes. The use of white rot fungi such as Pleurotus spp. mushrooms may contribute to waste reduction and reuse and production of valuable products. Pleurotus spp., like other white-rot fungi, are able to grow on a large variety of lignocellulosic substrates and degrade both natural and anthropogenic aromatic compounds. This is due to the presence of non-specific oxidative enzymatic systems. The use of Pleurotus spp. mushrooms is advantageous compared to other white rot fungi due to three main reasons: the cost of their substrate preparation and cultivation, their fast growth rate and compatibility to wide environmental - ecological conditions. Reports on Pleurotus spp. potential use include processes mainly aimed toward recycling needs, rather than mushroom production. They include: waste recycling for animal feed, biodegradation of recalcitrant chemicals, production of new raw materials and other waste stream recycling. Keywords: organic wastes, recycling, circular economy, animal feed, xenobiotic chemicals, recalcitrant chemicals, ligninolytic enzymes. INTRODUCCIÓN El problema de los desechos y la economía circular El crecimiento de los desechos producidos en todo el mundo, especialmente en las zonas urbanas —donde se espera que la mayor parte de la población mundial viva en 2050—, representa un costo para la sociedad y una carga para el medio ambiente, pero al mismo tiempo, una reserva valiosa de recursos que pueden ser aprovechados. Impulsar soluciones ecoinnovadoras para prevenir la generación de residuos y promover su uso como recurso puede mejorar el entorno natural y de vida en áreas urbanas y periurbanas, mediante la economía circular. El desarrollo y la demostración de tales soluciones en entornos de vida real mejorarán su incorporación al mercado y contribuirán con la urbanización sostenible a nivel internacional (EU-Horizon 2014). La complejidad y heterogeneidad de los flujos de desechos requiere de la coordinación y de la creación de redes entre investigadores, empresarios y autoridades públicas para armonizar las tecnologías, los procesos y los servicios, aprovechar la evaluación comparativa, compartir las mejores prácticas y utilizar o desarrollar normas. La insuficiencia en la cooperación entre los diferentes actores de la cadena de valoren 314 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. varios sectores de materias primas da lugar a tasas menores de reciclado o a la utilización subóptima de estas, desde el punto de vista ambiental y socioeconómico. La mejora en la cooperación al interior de las diferentes cadenas de valor y entre las partes interesadas —incluido el papel participativo de los ciudadanos, en representación de la sociedad en general y de las organizaciones de la sociedad civil— puede conducir al uso más eficiente de las materias primas y a la reducción de los desechos. La naturaleza global del desafío en la gestión de los desechos requiere coordinación, agrupación de recursos y apoyo en la definición de objetivos y estrategias mundiales. Tiene además un potencial para la fabricación de soluciones ecoinnovadoras y la toma de nuevos mercados. La difusión a nivel internacional de los conocimientos sobre la gestión de desechos —incluidos las normas y los estándares ambientales— puede contribuir con la transformación de los desechos en un recurso a nivel mundial y con el establecimiento de sistemas y tecnologías eficientes en su gestión, especialmente en los países en desarrollo y en las economías emergentes. Con este fin, se necesitan formas mejoradas de procesos participativos para las partes interesadas (EU-Horizon 2014). En este contexto, el uso de los hongos de la pudrición blanca, en general, y de Pleurotus spp., en particular, podría ayudar con la reducción y la reutilización de los desechos, por un lado, y con la producción de bienes valiosos por otro. FUENTES DE RESIDUOS ORGÁNICOS Los residuos de alimentos han adquirido proporciones inquietantes en todo el mundo y en todas las etapas de la cadena de producción y suministro de alimentos, pero especialmente en la escala de los consumidores. Pero antes de definir medidas para reducirlos en las diferentes etapas, es necesario desarrollar una mejor comprensión del comportamiento de las empresas y de los consumidores en relación con la generación, la manipulación y la reutilización de los residuos, y la valoración de los subproductos. Todavía hay que mejorar y desarrollar las tecnologías para la recolección, la clasificación o calificación, la estabilización y la valoración de los residuos de alimentos, subproductos y materiales de envasado. El objetivo es optimizar el rendimiento del sistema alimentario, incluido el envasado, el abastecimiento y el consumo. Además, lograr el suministro seguro y sostenible de alimentos, también para los pobres (EU-Horizon 2014). La agricultura genera coproductos, subproductos y flujos de desechos que actualmente no se cuidan de manera adecuada, tanto en términos ambientales como económicos. En la producción de plantas (por ejemplo, de cultivos herbáceos, horticultura, frutas, vino, pastizales), las pérdidas se producen a nivel de finca, después de la cosecha y también durante la cadena en el sector minorista. En el sector vitivinícola se generan coproductos o subproductos que requieren un uso sostenible. La paja ha recibido una atención 315 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores significativa en los últimos años como materia prima de biomasa; pero también deben considerarse las posibles compensaciones por su relevancia en la mejora del suelo. En la producción ganadera, la gestión de estiércol, basura y otros efluentes representan un reto, en particular en los sistemas de producción industrial. Si bien estos efluentes pueden usarse como fertilizantes, también podrían ser fuentes de bioenergía o bioproductos valiosos. Es necesario evaluar los impactos de las actividades productivas sobre el medio ambiente, con emisiones al aire, al suelo y al agua. También es importante considerar la cadena de efluentes completa para evitar la contaminación cruzada y problemas de salud debidos a la posible transmisión de patógenos. Más allá de la reducción y el reciclaje de residuos agrícolas, coproductos y subproductos, puede haber oportunidades para nuevos procesos que permitan usos innovadores de estos materiales, inclusive fuera del sector agrícola (EU-Horizon 2014). Las ciudades son algo más que artefactos materiales espacialmente extendidos. Son sistemas complejos similares a los organismos vivos que utilizan energía, aire, agua y nutrientes, al tiempo que necesitan eliminar los desechos de forma sostenible. La adopción de una perspectiva del metabolismo urbano abre el camino para enfoques innovadores y sistémicos, que implican el análisis de los flujos de recursos dentro de las ciudades. Al integrar de este modo las dinámicas económicas, sociales y ambientales, es posible comprender los patrones socioeconómicos de uso y consumo de los recursos. También posibilita señalar los posibles patrones de comportamiento para evitar los residuos, los modelos de manufactura, de negocios y de gobernanza pública (EU-Horizon 2014). En las zonas urbanas, los desechos orgánicos como el papel, el cartón y la madera se utilizan en cantidades cada vez mayores en correlación con el aumento del nivel de vida. Más preocupante es el uso creciente de químicos xenobióticos orgánicos recalcitrantes con muchos propósitos, lo que conduce a una mayor cantidad en los flujos de desechos. El reciclaje de sus residuos y materiales de embalaje es problemático y causa contaminación del suelo, del agua y del aire, y pone en peligro la calidad ambiental y la salud humana. LAS VENTAJAS DE Pleurotus spp. EN EL RECICLAJE DE RESIDUOS Las especies del género Pleurotus son hongos comestibles ligninolíticos de la pudrición blanca que tienen una amplia gama de aplicaciones biotecnológicas y ambientales. Al igual que otros hongos de la pudrición blanca, son capaces de crecer en una gran variedad de sustratos lignocelulósicos y degradar compuestos aromáticos naturales y antropogénicos. Esto se debe a la presencia de sistemas enzimáticos oxidativos no específicos, que consisten principalmente en lacasas, peroxidasas versátiles (VPs) y peroxidasas cortas de manganeso (short-MnPs). Otras peroxidasas menos estudiadas son peroxidasas que 316 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. degradan colorantes (DyPs) y peroxidasas hemetiolato (HTP) (Knop et al. 2015). Pleurotus spp. y otros hongos de la pudrición blanca son organismos que se usan más frecuentemente en el reciclado de desechos lignocelulósicos. El empleo de Pleurotus spp. es ventajoso en comparación con otros hongos debido a tres razones principales: 1. el bajo costo de cultivo y de preparación del sustrato; 2. su velocidad de crecimiento rápido, y 3. la capacidad de crecer en una amplia gama de sustratos y en diferentes condiciones ambientales y ecológicas. 1. En el cultivo de los hongos comestibles de la pudrición blanca se usa la misma tecnología que en el cultivo de las setas, a saber, el método tradicional de Asia oriental. Se basa en el uso de unidades pequeñas de sustrato (1kg - 2 kg) puestas en bolsas de plástico. La desventaja principal de esta tecnología es la alta demanda de mano de obra debido al tamaño de las unidades y al alto costo energético. La esterilización del sustrato es esencial y cara en el caso del cultivo de los hongos comestibles de la podredumbre blanca, excepto para Pleurotus spp. En los países donde el costo de la mano de obra en el cultivo de setas es alto se desarrolló una tecnología más rentable que requiere pasteurizar el sustrato a 60º - 70ºC en salas, túneles y unidades de sustrato más grandes (Levanon y Danay 2004). Este proceso es más barato que la esterilización del sustrato y el cultivo en unidades pequeñas, que son los procesos usados en otros hongos comestibles de la pudrición blanca. El tratamiento térmico de pasteurización a granel es adecuado para unidades de producción medianas y grandes. Se aplica en métodos modernos de cultivo intensivo, especialmente en proyectos de reciclaje de residuos. Por ello se estudian otras opciones aún menos costosas y simples. Contreras et al. (2004) prepararon un sustrato para el cultivo de Pleurotus ostreatus sumergiéndolo en agua con 0.5% de cal, sin tratamiento térmico adicional. El tiempo de inmersión varió entre 0 h a 48 h. Los rendimientos de los hongos medidos como eficiencia biológica variaron entre 37.3% y 126%. No se encontró contaminación por hongos, sin embargo, se detectó cierto grupo de bacterias como Pseudomonas, bacilos y coliformes. Esta técnica simple y barata parece tener potencial. El cultivo de Pleurotus spp. en sustrato preparado sin inversión de energía en la calefacción en absoluto se probó también en otros estudios (Hernández et al. 2003). Se analizó el compostaje en cajón de una mezcla de pasto y pulpa de café, combinada con Ca(OH)2 al 2%. El compostaje en cajón modificó considerablemente el patrón de temperatura del sustrato, en comparación con el compostaje en pila, donde se observaron temperaturas más bajas y distribuciones menos homogéneas. Se concluyó que es posible producir P. ostreatus en un sustrato lignocelulósico no composteado y no pasteurizado con un pH inicial de 8.7. El compostaje durante dos o tres días mejora la eficiencia biológica. Con base en estos datos se puede concluir además, que los costos de preparación del sustrato y de cultivo de Pleurotus spp. puede ser menores en comparación con otros hongos de la 317 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores pudrición blanca (Levanon y Danay 2002). 2. Otra de las ventajas de Pleurotus spp. es la rapidez de crecimiento de su micelio. Se estudió el reciclaje de desechos de madera de 13 diferentes árboles frutales y forestales (Danay et al. 2012). Debido a ciertos resultados preliminares, los residuos de la poda de manzanos, viñedos y rastrojo de algodón se sometieron a nuevas pruebas para el cultivo de Grifola frondosa (maitake), Flammulina velutipes (enoki), Lentinula edodes (shiitake) y Pleurotus spp. (setas). Las tasas de crecimiento del micelio de Pleurotus spp. fueron, por mucho, más altas que las de los otros hongos de la pudrición blanca. Las tasas de crecimiento del micelio aseguran una rápida colonización del sustrato y reducen la contaminación por bacterias y hongos competidores dañinos para el cultivo del hongo comestible. También conducen a ciclos de cultivo más cortos y, por lo tanto, a un reciclaje más rápido de los residuos-sustratos. 3. La producción mundial de hongos aumenta con rapidez. Las setas Pleurotus spp. se cultivan en grandes cantidades, especialmente en los países en desarrollo. La ventaja principal de las setas en este contexto es su capacidad para crecer en una amplia gama de sustratos y en diferentes condiciones ambientales y ecológicas (Levanon y Danay 2002). Esta característica también es aprovechable en proyectos de reciclaje de residuos orgánicos. PROCESOS DE RECICLADO DE RESIDUOS Reciclado de residuos para alimentación animal Uno de los usos potenciales de los desechos orgánicos reciclados es la alimentación de rumiantes. La limitación más importante de los residuos lignocelulósicos es su contenido en lignina, la cual disminuye la capacidad de digestión de los rumiantes. Como se mencionó anteriormente, la presencia de sistemas enzimáticos oxidativos no específicos permite que Pleurotus spp. degraden la lignina. Por lo mismo, se ha estudiado la mejora de la digestibilidad de los residuos orgánicos mediante el cultivo de setas Pleurotus spp. Después de obtener resultados prometedores se llevó a cabo el escalamiento del proceso (Levanon y Danay 2004). El cultivo de P. ostreatus sobre una mezcla de rastrojos de algodón y paja de trigo (1:4) condujo al aumento en la digestibilidad in vitro de la materia orgánica (IVOMD) de este sustrato, de 30.4% en la siembra, a 60.1% al final del ciclo de cultivo (Danay et al. 2012). Este valor de digestibilidad es similar a la digestibilidad del heno de cereales y, por lo tanto, lo hace factible para la alimentación de rumiantes. También se evaluó la bioconversión de los residuos de poda de un viñedo y del orujo de uva por Pleurotus spp. mediante la fermentación en estado sólido (FES) (Sánchez et al. 2002). Después de la cosecha se midieron la producción de cuerpos fructíferos y los 318 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. cambios químicos en los sustratos. Los mejores sustratos para el crecimiento micelial y el rendimiento de hongos fueron las mezclas de mayor contenido de poda de viñedo. La inclusión de los residuos de la poda tuvo contenidos fenólicos más altos y azúcares totales, mejor relación C/N, y menor grasa cruda y nitrógeno total que el orujo. Se sugirió que el reciclaje de los residuos vitivinícolas a través de FES por Pleurotus spp. tiene un gran potencial para producir alimento humano y alimentos altos en fibra disponibles para uso limitado en rumiantes. Con el fin de asegurar que durante todo el año se mantenga el suministro de alimento animal, se realizó un estudio para prolongar el tiempo de almacenamiento del sustrato degradado por P. ostreatus (SDP) basado en aserrín. El sustrato se fermentó con microorganismos probióticos (Kim et al. 2011). Para ello se seleccionaron bacterias ácido lácticas (BAL) con el fin de encontrar las mejores cepas productoras de ácido láctico. Se eligieron tres cepas y en una mezcla se bajó el pH del SDP fermentado a 3.81. El sustrato a base de aserrín degradado por Pleurotus spp. fermentado (SDPF) puede almacenarse a temperatura ambiente durante al menos 17 días sin que haya deterioro en la calidad del alimento. Esto, con base en el pH, el olor y el color. Se realizaron estudios de campo para probar los efectos del suplemento SDPF en el crecimiento de terneros Holstein después del destete. Los resultados sugirieron que el SDP a base de aserrín podría ser reciclado después de la fermentación con cepas BAL de probióticos como complemento alimenticio para terneros después del destete. El SDPF tiene los efectos beneficiosos de un potenciador del crecimiento en terneras lecheras. Los incendios forestales acentúan la necesidad de desarrollar una gestión integrada en la conservación de los bosques. Las operaciones de entresacar y podar producen grandes cantidades de residuos forestales. Los troncos y las ramas de los árboles contienen principalmente lignocelulosa a la que pueden degradar, casi de manera exclusiva, los hongos de la pudrición blanca y café. La trituración de estacas y ramas es limitada, y su descomposición, en regiones áridas y semiáridas, es lenta. Por lo tanto, buena parte de esos materiales se queda en los bosques como desechos problemáticos e incluso como intensificadores de fuego. Con el objetivo de desarrollar medios de aprovechamiento de estos desechos, se realizó un estudio con el cultivo de hongos de la pudrición blanca (Danay et al. 2016). El hongo más efectivo en el aumento de la digestibilidad del sustrato para alimentación de rumiantes fue Pleurotus salmoneostramineus. La adición de sulfato de manganeso aumentó la digestibilidad del sustrato y los rendimientos (eficiencia biológica) del cultivo de setas. El aumento de la digestibilidad alcanzó 34.4% de la materia seca (similar al nivel del rastrojo de trigo) con el cultivo de setas en ramas trituradas de eucalipto suplementadas con manganeso. Para el cultivo de Pleurotus eryngii se desarrolló un protocolo con ramas de eucalipto y se logró alta eficiencia biológica (40% a 70%), sin minerales adicionales. 319 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Biodegradación de químicos naturales y xenobióticos recalcitrantes La capacidad de los hongos Pleurotus spp. para biodegradar productos químicos naturales y xenobióticos recalcitrantes conlleva a su uso potencial en procesos de reciclaje. Tales procesos están orientados hacia necesidades únicas y específicas de reciclaje, más que a la producción de hongos en sí misma. Los hongos Pleurotus spp. emplean el sistema enzimático oxidativo no específico para biodegradar la lignina contenida en los sustratos que contienen lignocelulosa. Debido a estas características únicas, las enzimas ligninolíticas también pueden presentar actividad con sustancias xenobióticas. Se ha demostrado que facilitan la degradación y la transformación de ciertos contaminantes orgánicos tales como hidrocarburos aromáticos policíclicos, azo-colorantes, pesticidas y productos farmacéuticos. Los hongos de la pudrición blanca pueden transformar estos compuestos mediante cometabolismo o catabolismo. En un estudio reciente se elaboraron vías de transformación del complejo farmacológico recalcitrante carbamazepina, y los efectos de las condiciones de crecimiento de P. ostreatus (Golan-Rozen et al. 2015). Los químicos tóxicos bisfenol A, bisfenol F, nonilfenol y tetrabromobisfenol A (BPA, BPF, NP TBBPA, por sus siglas en inglés, respectivamente) son sustancias químicas perturbadoras del sistema endocrino que han suscitado mucha preocupación por su efecto sobre el ambiente. Se estudió la degradación de BPA, BPF, NP y TBBPA por enzimas de Pleurotus eryngii en fermentación sumergida (FS) y en fermentación en estado sólido (FES), así como la eliminación de productos químico-tóxicos en la composta degradada por hongos (CDH). Las velocidades de eliminación de estos productos químicos tóxicos por preparaciones de P. eryngii, en orden descendente de magnitud, fueron FES> FS> CDH. Las tasas de eliminación de los productos químicos fueron BPF> BPA> NP> TBBPA (Chang y Chang 2016). Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (HPA) son contaminantes peligrosos. Se realizó un estudio para validar el empleo del SDP, derivado de la producción industrial de P. ostreatus, como agente de carga (bulking agent) en una planta piloto de biopilas dinámicas (Gregorio 2016). Esta planta trataba suelo contaminado con HPA clasificados como desecho peligroso. La mezcla de SDP con el suelo era obligatoria para el agotamiento de los HPA, que después de ocho meses, se encontraban en concentraciones significativamente más bajas. Por lo tanto, se llegó a la conclusión de que el SDP derivado de la producción industrial de P. ostreatus es explotable como un sustrato orgánico versátil de bajo costo con capacidad oxidante hacia los HPA. Su explotación como agente de carga en biopilas es ventajosa para la eliminación de los residuos orgánicos. Se estudió el potencial de P. ostreatus en la degradación de colorantes y efluentes textiles (Skariyachan et al. 2016). Los cuerpos fructíferos del hongo completamente desarrollados 320 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. fueron utilizados como agente de biorremediación contra dos tintes azo importantes industrialmente, tales como azul nylon y amarillo algodón, y algunos efluentes recogidos de diversas industrias textiles. Se utilizaron parámetros de crecimiento ideales, como temperatura, pH y concentraciones de colorantes para la degradación efectiva. Una de las enzimas principales, la lacasa, responsable de la biodegradación, fue caracterizada parcialmente. Se concluyó que el empleo de P. ostreatus en condiciones ambientales ideales es un enfoque rentable y ecológico para la degradación de diversos colorantes azoicos y efluentes textiles dañinos para el ecosistema. El fluoranteno es un hidrocarburo aromático policíclico de cuatro anillos de posible naturaleza genotóxica. Se ha utilizado como indicador para evaluar los contaminantes que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH). Un estudio tuvo como objetivo investigar la producción de enzimas, la biomasa de hongos y el uso de glucosa durante el proceso de biodegradación de fluoranteno por Pleurotus pulmonarius, e identificar los metabolitos producidos en el proceso de degradación (Wirasnita y Hadibarata 2016). Se observó que el sistema enzimático ligninolítico extracelular de los hongos, productor de lacasas y peroxidasas, estaba directamente vinculado con la biodegradación del fluoranteno. La producción de enzimas ligninolíticas durante la degradación del fluoranteno se relacionó con un aumento en la biomasa deP. pulmonarius. La eliminación de fluoranteno disminuyó con un aumento en las concentraciones de este. Se encontraron dos metabolitos de fluoranteno, ácido naftaleno-1,8-dicarboxílico y ácido ftálico en el proceso de degradación del fluoranteno. La lacasa resultó ser la enzima principal en el proceso de degradación. Deben encontrarse condiciones adecuadas para promover un aumento exitoso de la biotransformación fúngica en cultivo líquido. El endosulfán es un insecticida usado en muchos cultivos de hortalizas. En el cultivo de hongos, los residuos vegetales utilizados como sustrato de crecimiento podrían contener residuos de endosulfán que se acumulan en la biomasa final de los hongos. Se diseñó una investigación para determinar la velocidad y el alcance de la reducción del endosulfán a partir de un sustrato de hongo que se composteó o esterilizó por autoclave (Hernández- Rodrıguez et al. 2006). Además, se determinó la velocidad y el grado de eliminación del endosulfán del sustrato colonizado con P. pulmonarius. Los resultados mostraron que el α y β endosulfán fueron parcialmente eliminados durante la preparación del sustrato y completamente eliminados durante la colonización de hongos en el sustrato. Los procesos actuales de pretratamiento a gran escala para la biomasa lignocelulósica están generalmente acompañados por la formación de productos de degradación tóxicos, tales como 5-hidroximetilfurfural (HMF), que inhibe las enzimas celulolíticas y la fermentación por levadura productora de etanol. La superación de estos efectos tóxicos es una barrera técnica clave en la conversión bioquímica de la biomasa vegetal en biocombustibles. P. ostreatus fue capaz de metabolizar y desintoxicar el HMF, lo que posteriormente permitió 321 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores el crecimiento normal de la levadura en los medios enmendados (Feldman et al. 2015). Dos grupos de enzimas pertenecientes al sistema ligninolítico, aril-alcohol oxidasas y una deshidrogenasa se encontraron implicados en este proceso. El HMF indujo la transcripción y la producción de estas enzimas, que estuvieron acompañadas de un aumento en los niveles de actividad. Con base en estos datos, se propuso que las capacidades enzimáticas de P. ostreatus deben integrase en un pretratamiento de biomasa, o bien, los genes que codifican estas enzimas pueden funcionar para desintoxicar HMF mediante expresión heteróloga en organismos de fermentación, tales como Saccharomyces cerevisiae. Reciclaje de otros residuos Los vuelos espaciales tripulados de largo plazo a Marte requieren el desarrollo de un ecosistema avanzado de soporte vital (ALS, por sus siglas en inglés), incluida la producción eficiente de cultivos alimenticios, el procesamiento y el reciclaje desus productos residuales. El uso de hongos comestibles de la pudrición blanca para lograr una transformación de biomasa eficaz en ALS necesita una actividad biodegradativa óptima y rápida sobre los residuos lignocelulósicos. Las cepas de hongos Pleurotus spp. fueron mejores que las cepas de shiitake Lentinula edodes bajo patrones de siembra única, apareada y mixta. El cocultivo de especies fúngicas tuvo un efecto sinérgico sobre la tasa de crecimiento de hongos, colonización de sustrato y fructificación. El empleo de métodos de cultivo eficientes puede mejorar el crecimiento de los hongos, la fructificación, la biodegradación de residuos de cultivos y la eficiencia del reciclaje de biomasa (Nyochembeng et al. 2008). Los residuos con alto contenido de biomasa generados en las ciudades de los países en desarrollo se envían a tiraderos o vertederos abiertos. Los pañales usados representan uno de los componentes contaminantes problemáticos de los desechos. Una investigación tuvo como objetivo estudiar su degradación en los residuos urbanos, a través del cultivo, a escala piloto, de P. ostreatus (Espinosa-Valdemar et al. 2015). El cultivo de P. ostreatus se llevó a cabo utilizando como sustrato una mezcla de pañales con residuos de jardinería, cosustrato fácilmente disponible en entornos urbanos. Los factores evaluados fueron la cepa de P. ostreatus y el acondicionamiento del sustrato (pañales con y sin plástico) y cosustrato (paja de trigo, hierba y hojas marchitas). La reducción mayor en peso seco y volumen de sustrato (> 64%) se logró con pañales sin plástico y rastrojo de trigo como cosustrato. Aunque los pañales con plástico, pasto y hojas mostraron menor degradación, lograron eficiencias que los hacen adecuados como cosustrato (> 40%), si se considera que su biomasa está actualmente confinada en vertederos. Se estudió la biodegradación del polietileno verde (PV) por P. ostreatus (Rodrigues da Luz et al. 2015). El PV se desarrolló a partir de materias primas renovables para ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, se dispone de poca 322 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. información sobre la biodegradación del PV que se desecha al ambiente. Las bolsas de PV se expusieron a la luz solar hasta por 120 días para inducir la fotodegradación inicial de los polímeros. Después de este período, no se observaron grietas, hoyos o nuevos grupos funcionales en la estructura del PV. Se utilizaron fragmentos de estas bolsas como sustrato para el crecimiento de P. ostreatus. Después de 30 días de incubación, se observaron alteraciones físicas y químicas en la estructura del PV. Se concluyó que la exposición de PV a la luz solar y su posterior incubación en presencia de P. ostreatus puede disminuir la vida media del PV y facilitar la mineralización de estos polímeros. Las aguas residuales de los molinos de oliva (ARMO) son un efluente contaminante problemático. Se muestrearon las ARMO al principio, a la mitad y al final de la temporada de cosecha durante tres años de producción de cultivos sucesivos, y de cuatro molinos de aceituna (Ntougias et al. 2013). Se examinaron muestras de ARMO con respecto a sus características fisicoquímicas, composición de ácidos grasos de la fracción lipídica y efectos adversos sobre la producción de biomasa de nueve cepas del género Pleurotus. La toxicidad de ARMO evaluada por el crecimiento de micelio de las cepas de Pleurotus spp. fue influenciada significativamente por el contenido fenólico de las muestras. La fracción sólida de los residuos de molinos de aceitunas (RMO) es un residuo problemático que también causa contaminación del suelo, el agua y el aire. Debido a esto, se estudió el aprovechamiento de RMO a través del cultivo de Pleurotus spp. (Soler- Rivas et al. 2008). Se demostró que la adición de 30% de RMO a la producción de semilla de hongo a base de cereales no perjudicó la calidad de la semilla. Se observó un aumento ligero en el rendimiento de las setas, sin dañar su calidad, cuando se añadió 50% de RMO a la paja de trigo como sustrato para el cultivo. Estos hallazgos indican que existe la opción de usar RMO como suplemento para los sustratos de Pleurotus spp. También se demostró el éxito del reciclaje de desechos industriales por el cultivo de setas (Owaid et al. 2015). El objetivo era reciclar los desechos de cartón e incluir sus mezclas con paja de trigo como sustratos de Pleurotus spp. Se comprobó que el uso de cartón como sustrato no solo aumentó el rendimiento sino que también proporcionó una mayor eficiencia biológica. En este caso, el beneficio del empleo de cartón también es posible, ya que la paja de trigo, que es el sustrato de cultivo de hongos “convencional”, se puede ahorrar para otras necesidades, principalmente en la alimentación animal. El reciclaje de papel usado es un objetivo importante debido a las enormes cantidades generadas y al alto porcentaje de este residuo en los basureros. En un estudio sobre el uso potencial de residuos de papel como sustrato para el cultivo de hongos, el objetivo fue evaluar la composición química de los cuerpos fructíferos de P. ostreatus cultivados en papel impreso y en papel blanco, en comparación con muestras de hongos cultivadas con rastrojo de avena como control (Fernandes et al. 2015). Las propiedades nutricionales de 323 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores las muestras del control fueron similares a los valores reportados en la literatura, mientras que la composición química de las muestras obtenidas con desechos de papel, ya sea blanco o impreso, fue altamente satisfactoria. Estos resultados demuestran un medio rentable para reciclar el papel a través del cultivo y la producción de hongos comestibles. La producción de enzimas es un campo en expansión de la biotecnología. Las lacasas son capaces de catalizar la oxidación de diversos compuestos aromáticos (en particular fenol) con la reducción concomitante de oxígeno en el agua. Aunque estas enzimas están presentes en plantas, insectos y bacterias, la fuente más importante son los hongos y, particularmente, los basidiomicetos. Los hongos de la pudrición blanca son los organismos más eficaces en la degradación aeróbica extensiva de la lignina. Debido al mayor potencial redox de la lacasa fúngica en comparación con la lacasa vegetal o bacteriana, la primera se utiliza en varias aplicaciones biotecnológicas. Las lacasas fúngicas son un actor clave en la degradación de la lignina y/o la eliminación de fenoles potencialmente tóxicos que surgen durante la morfogénesis, esporulación o fitopatogénesis y virulencia fúngica. El papel de la lacasas en la degradación de la lignina y de compuestos fenólicos ha sido evaluado en un gran número de aplicaciones biotecnológicas, como la degradación de tintes, la biorremediación de algunos desechos químicos tóxicos, los tratamientos de aguas residuales y del suelo, y también los desarrollos de biosensores. La enzima también se utilizó en la síntesis de nanopartículas de oro. Se demostró que la lacasa de P. ostreatus tiene un potencial fuerte en varias aplicaciones industriales (El Batal et al. 2015). Se están desarrollando nuevos métodos en el uso de micelio de hongos como material estructural para la construcción, con varias especies de hongos. Las más comunes actualmente en la producción de materiales a base de micelio en el diseño y la arquitectura son P. ostreatus (setas), Coriolus versicolor (cola de pavo), Ganoderma lucidum (Reishi) y Polyporus squamosus. Se encontró que estas especies eran adecuadas para el uso en materiales estructurales, ya que crean un micelio denso. En este caso, el empleo de las setas tiene la ventaja de su rápido crecimiento y condiciones de cultivo relativamente simples (Lelivelt 2015). AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a los miembros del grupo de investigación en hongos de MOP- ZAFON, del Instituto de Investigación MIGAL, y especialmente a la Sra. Nirit Ezov por su invaluable trabajo. Los proyectos mencionados del grupo de investigación en hongos fueron en parte financiados por el Ministerio de Agricultura del Estado de Israel y por el Fondo Nacional Judío (JNF, por sus siglas en inglés). 324 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. REFERENCIAS Chang BV, Chang YM (2016) Biodegradation of toxic chemicals by Pleurotus eryngii in submerged fermentation and solid-state fermentation. Journal of Microbiology, Immunology and Infection. 49:175-181. Contreras EP, Sokolov M, Mejia G, Sanchez JE (2004) Soaking of substrate in alkaline water as a pretreatment for the cultivation of Pleurotus ostreatus. Journal of Horticultural Science & Biotechnology. 79(2):234-240. Danay O, Ezov N, Yosef E, Levanon D (2012) Recycling lignocellulosic wastes for mushroom production and cattle feed. Mushroom Science. 18:875-880. Danay O, Ezov N, Levanon D (2016) Forest conservation: Using the aid of edible mushrooms. Final Research Report to JNF, presented by MIGAL research institute. Jerusalem, Israel. El-Batal AI, El-Kenawy NM, Yassin AS, Magdy A. Amin MN (2015) Laccase production by Pleurotus ostreatus and its application in synthesis of gold nanoparticles. Biotechnology Reports. 5:31-39. Espinosa-Valdemar RM, Vázquez-Morillas A, Ojeda-Benítez S, Velasco-Pérez M, Sotelo-Navarro PX (2015) Assessment of gardening wastes as a co-substrate for diapers degradation by the Fungus Pleurotus ostreatus. Sustainability. 7:6033-6045. doi:10.3390/su7056033. EU-Horizon (2014) European Union Framework Program for Research and Innovation Horizon 2020 calls WASTE. 2-7. 2014-2015. https://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/calls/h2020- waste-2014-2015.html. Feldman D, Kowbel DJ, Glass NL, Yarden O, Hadar Y (2015) Detoxification of 5-hydroxymethylfurfural by the Pleurotus ostreatus lignolytic enzymes aryl alcohol oxidase and dehydrogenase. Biotechnology for Biofuels. 8:63 Fernandes A, Barros L, Martins A, Herbert P, Ferreira ICFR (2015) Nutritional characterization of Pleurotus ostreatus (Jacq. ex Fr.) P. Kumm. produced using paper scraps as substrate. Food Chemistry. 169:396-400. Golan-Rozen N, Seiwert B, Riemenschneider C, Reemtsma T, Chefetz B, Hadar Y (2015) Transformation Pathways of the Recalcitrant Pharmaceutical Compound Carbamazepine by the White-Rot Fungus Pleurotus ostreatus: Effects of Growth Conditions. Environ. Sci. Technol. 49:12351-12362. Gregorio SD, Becarelli S, Siracusa G, Castiglione MR, Petroni G, Masini G, Gentini A, Silva MRL, Lorenzi R (2016) Pleurotus ostreatus spent mushroom substrate for the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons: the case study of a pilot dynamic biopile for the decontamination of a historically contaminated soil. J. Chem. Technol. Biotechnol. wileyonlinelibrary.com/jctb. Hernández D, Sanchez JE, Yamasaki K (2003) A simple procedure for preparing substrate for Pleurotus ostreatus cultivation. Bioresource Technology. 90:145-150. Hernández-Rodríguez DH, Sánchez JE, Nieto MG, Márquez-Rocha FJ (2006) Degradation of Endosulfan during substrate preparation and cultivation of Pleurotus pulmonarius. World Journal of Microbiology & Biotechnology. 22:753-760. Kim Mk, Lee HG, Park JA, Kang SK, Choi YJ (2011) Recycling of fermented sawdust-based oyster mushroom spent substrate as a feed supplement for postweaning calves. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 24(4):493-499. Knop D, Yarden O, Hadar Y (2015) The ligninolytic peroxidases in the genus Pleurotus: divergence in activities, expression, and potential applications. Appl. Microbiol. Biotechnol. 99:1025-1038. Lelivelt RJJ (2015) The mechanical possibilities of mycelium materials. Eindhoven university of technology (TU/e). http://alexandria.tue.nl/extra2/afstversl/bwk/Lelivelt_2015.pdf. Levanon D, Danay O (2004) Mushroom Production. In: Pandey A (ed) Encyclopaedia for Bioresource Technology. Haworth Press. 265-276. Levanon D, Danay, O (2002) Environmental aspects of growing mushrooms. In: Royse DJ & Sanchez E 325 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores (eds) La biología y el cultivo de Pleurotus spp. UTEHA. El Colegio de la Frontera Sur. México. 259-268. Ntougias S, Gaitis F, Katsaris P, Skoulika S, Iliopoulos N, Georgios I. Zervakis GI (2013) The effects of olives harvest period and production year on olive mill wastewater properties – Evaluation of Pleurotus strains as bioindicators of the effluent’s toxicity. Chemosphere. 92:399-405. Nyochembeng LM, Beyl CA, Pacumbaba RP (2008) Optimizing edible fungal growth and biodegradation of inedible crop residues using various cropping methods. Bioresource Technology. 99(13):5645- 5649. Owaid MN, Ahmed-Abed AM, Nassar BM (2015) Recycling cardboard wastes to produce blue oyster mushroom Pleurotus ostreatus in Iraq. Emirates Journal of Food and Agriculture. 27(7):537-541. Rodríguez Da Luz JMR, Paes SA, Ribeiro KVG, Mendes IR, Kasuya MCM (2015) Degradation of Green Polyethylene by Pleurotus ostreatus. PLOS ONE 10(6):e0126047. doi:10.1371/journal. pone.0126047. Sánchez A, Ysunza F, Beltrán-García MJ, Esqueda M (2002) Biodegradation of viticulture wastes by Pleurotus: A source of microbial and human food and its potential use in animal feeding. J. Agric. Food Chem. 50:2537-2542. Skariyachan S, Prasanna A, Manjunath SP, Karanth SS, Nazre A (2016) Environmental assessment of the degradation potential of mushroom fruit bodies of Pleurotus ostreatus (Jacq. Fr.) P. Kumm. towards synthetic azo dyes and contaminating effluents collected from textile industries in Karnataka,India . Environ. Monitor Assess. 188:121. Soler-Rivas C, Polonia F, Duarte JC, Wichers HJ, Levanon D (2008) Olive mill waste as a substrate for the cultivation of Pleurotus spp. Mushrooms. Proceedings of The 6th International Conference on Mushroom Biology and Mushroom Products. Bonn, Germany. 220-230. Wirasnita R, Hadibarata T (2016) Potential of the White-Rot Fungus Pleurotus pulmonarius F043 for Degradation and Transformation of Fluoranthene. Pedosphere. 26(1):49-54. 326 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. 17 TECNOLOGÍAS “ÓMICAS” EN EL GÉNERO Pleurotus: TENDENCIAS A FUTURO “Omic” technologies in genus Pleurotus: future trends Karina Guillén-Navarro y Mariana Y. López-Chávez RESUMEN Las “ómicas” son herramientas de la biología molecular que estudian los fenómenos de una forma global, holística y a gran escala. Con la secuencia genómica de Pleurotus ostreatus se ha logrado deducir, a grandes rasgos, cómo opera su metabolismo y el potencial que tiene para obtener productos útiles; sin embargo, aún existe un importante número de genes y compuestos con función desconocida. Las técnicas transcriptómicas y proteómicas han permitido encontrar genes, transcritos y proteínas de interés biotecnológico relacionadas con la esporulación, fructificación, crecimiento micelial, autolisis del micelio, producción de exopolisacáridos, producción de enzimas lignocelulolíticas y la degradación de xenobióticos, entre otros. Aún son incipientes los estudios de metabolómica del género Pleurotus, pero los resultados encontrados en otros géneros de hongos permiten suponer que tiene un gran potencial para la obtención de compuestos con diferentes propiedades de interés biotecnológico. Estudios integrativos de estas y otras “ómicas” podrían contribuir con la definición de las funciones aún desconocidas de los genes, con el aprovechamiento de productos y metabolitos, y con la comprensión de la fisiología de este hongo. Palabras clave: Genómica, OMICS, proteoma, metaboloma, transcriptoma ABSTRACT “OMICS” are tools of molecular biology to study phenomena from a holistic and large scale way. With the genomic sequence of Pleurotus ostreatus it has been possible to deduce roughly how its metabolism works and its potential as a source for useful products; however, there is still a significant number of genes and compounds with unknown function. The transcriptomic and proteomic techniques have allowed the discovery of 327 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores genes, transcripts and proteins of biotechnological interest related to sporulation, fruiting, mycelial growth, mycelium autolysis, exopolysaccharide production, production of lignocellulolytic enzymes, degradation of xenobiotics, etc. Metabolomics studies of the genus Pleurotus are still emerging, but the results found in other fungal genera suggest a great potential for obtaining compounds with different properties of biotechnological interest. Integrative studies of these and other “omics” could contribute to define the roles of genes still unknown, the use of products and metabolites, and the understanding of the physiology of this mushroom. Keywords: Genomics, OMICS, proteome, metabolome, transcriptome INTRODUCCIÓN Los nuevos conocimientos generados en distintas áreas de la ciencia han permitido el desarrollo de tecnologías y tendencias de las que se ha echado mano para optimizar una gran cantidad de procesos de diversa índole. Tal es el caso de la influencia que ha tenido el conocimiento del ADN y el surgimiento consecuente de la biología molecular como toda una rama de la ciencia. Es indudable su impacto en casi todas las actividades humanas y áreas de conocimiento como la medicina, la agricultura, el ambiente, o las matemáticas e informática, por citar algunas. Como ha ocurrido en otras disciplinas, la biología molecular se ha enriquecido de las ciencias computacionales para el análisis masivo de datos. De esta manera, la biología molecular se ha convertido en una herramienta poderosa para la innovación de tecnologías aplicadas en la optimización de procesos y la obtención de nuevos productos. Es por ello que surgen las llamadas ciencias “ómicas” u “omics”, dirigidas al estudio global y masivo de los procesos biológicos a nivel molecular mediante la bioinformática. El término “ómica” se deriva del sufijo “-oma” de origen latino que significa “el conjunto de”. En este capítulo exploraremos algunos aspectos del uso de las “ómicas” en el estudio del género Pleurotus, y su influencia en las tendencias dirigidas a la optimización del cultivo y el aprovechamiento de sus enzimas y metabolitos. GENOMA DE Pleurotus Con el advenimiento de la biología molecular y la capacidad de estudiar el ADN de los seres vivos, se visualizó el potencial que tiene el conocimiento de la secuencia del genoma de ciertos organismos, como las plantas o los hongos (incluidas las setas), para optimizar su cultivo y la producción y el aprovechamiento de sus derivados. Si se conoce la distribución cromosomal y la secuencia del genoma de un organismo, es posible deducir, a grandes rasgos, cómo opera su metabolismo, y a partir de ahí diseñar estrategias que incidan en ciertas rutas metabólicas que afecten su crecimiento, la respuesta a patógenos o la producción de metabolitos. Por esta razón, muchos grupos científicos se han dedicado a estudiar la secuencia del genoma de especies de interés comercial. Dada la importancia 328 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. del género Pleurotus como cultivo comestible y sus diversas aplicaciones biotecnológicas, también hay interés por conocer su genoma y estudiarlo a nivel molecular. Históricamente, el estudio genético de este género se ha dificultado, en parte, debido al arreglo cromosomal que presenta, dada su naturaleza fúngica (Eugenio y Anderson 1968; Ramírez et al. 2000). No obstante, el uso de métodos de genética clásica, combinada con nuevas herramientas surgidas de la biología molecular, permitió determinar con mayor precisión el número y el tamaño de los cromosomas de algunas cepas de Pleurotus spp. (tabla 1), con lo que se puso fin a ciertas controversias que existían al respecto (Sagawa y Nagata 1992; Larraya et al. 1999). Como se puede ver en la tabla 1, el tamaño del genoma de las especies de Pleurotus puede variar entre ellas, lo que sugiere que hay diferencias en su información genética, incluso entre distintas cepas con variantes fenotípicas dentro de una misma especie. Esto explicaría la razón de que haya cepas con mayores rendimientos de producción, o que responden mejor a ciertas condiciones ambientales, y hace posible la búsqueda y la obtención de cepas con mejores atributos de producción. Tabla 1. Tamaños del cromosoma de Pleurotus spp. modificado de Kullman, Tamm y Kullman (2005). Fungal Genome Size Database (http://www.zbi.ee/fungal-genomesize). Tamaño Registro de Especie estimado Métodob Referencia herbario (Mbpa) Pleurotus calyptratus TAA 157761 27.90 PI-FC Kullman 2000 (Lindblad) Sacc. REG 9c 29.29 Pleurotus cystidiosus REG 4Q 21.97 (O.K. Mill.) Pleurotus djamor REG J5 66.87 (Rumph. ex Fr.) Boedijn Pleurotus dryinus REG B1 36.61 (Pers.) P. Kumm. REG 3d 47.35 Pleurotus eryngii REG 3p 49.78 DAPI-PC Wittmann- (DC.) Gillet REG 3c 50.27 Meixner 1989 Pleurotus eryngii var. nebrodensis REG 3o 51.26 (DC.) Gillet Pleurotus eryngii var. nebrodensis REG 3q 52.23 (DC.) Gillet Pleurotus fuscus var. REG 8N 48.81 ferulae (Lanzi) 329 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Sagawa y - 20.80 CHEF Nagata 1992 TAA 142824 24.00 DAPI-FC Kullman 2000 TAA 142824 25.00 PI-FC Wittmann- Meixner 1989 - 29.40 - Horgen et al. 1984 Peberdy et al. - 31.10 CHEF 1993 REG 1w 33.20 Wittmann- DAPI-PC REG 9H 34.17 Meixner 1989 Pleurotus ostreatus PC15 34.30 CS - (Jacq.) P. Kumm. PC15 Larraya et al. Monocaryotic 34.70 1999 protoclone Ramírez et al. - 35.10 CHEF 2000 PC15 Larraya et al. Monocaryotic 35.30 1999 protoclone PC9v1.0 35.60 CS - REG 1s 35.63 REG AM1 REG AM2 36.61 REG AM4 Wittmann- REG 6v 32.21 DAPI-PC Meixner 1989 REG J3 34.66 Pleurotus pulmonarius REG 4y 35.63 (Fr.) Quél REG 4b Bresinsky et REG s2 36.56 al. 1987 a: Mega pares de bases. b: PI-FC, Citometría de flujo (FC) y tinción con yoduro de propidio (PI); DAPI-PC, Tinción con 4’, 6’-diamino-2-fenilindol (DAPI) acoplado a Citofotometría (PC); CHEF, Electroforesis en Gel de Campos Pulsados; DAPI-FC, Citometría de flujo y tinción con DAPI; CS: Genoma completo secuenciado. Con el uso de herramientas moleculares se establecieron marcadores moleculares específicos para cada cromosoma de P. ostreatus (Larraya et al. 1999), la construcción de un mapa genético (Larraya et al. 2000) y, posteriormente, la correlación de regiones cromosómicas con determinados rasgos fenotípicos de calidad y productividad (Larraya et al. 2003). Esto marcó el inicio de la capacidad de seleccionar y desarrollar mejores cepas de manera asistida por marcadores genéticos, hizo el proceso más específico y 330 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. redujo el tiempo requerido para obtener los resultados deseados. Una vez desarrollados los primeros métodos modernos de secuenciación de ADN, comenzaron a obtenerse las primeras secuencias de distintos segmentos de ADN de Pleurotus, tanto para estudios filogenéticos (Huysmanset al. 1983) como para caracterizar genes de interés biotecnológico, como las lacasas (Giardina et al. 1995). El interés creciente en la búsqueda de nuevas cepas para producción de basidiomas y aplicaciones biotecnológicas condujo a secuenciar el genoma mitocondrial de P. ostreatus (Wang et al. 2008) y, posteriormente, a la obtención de la secuencia del genoma completo de esta especie en 2009 (http://genome.jgi.doe.gov/PleosPC15_1/PleosPC15_1.info.html), y de P. eryngii en el 2015 (http://genome.jgi.doe.gov/Pleery1/Pleery1.home.html) (Nordberg et al. 2014). Las secuencias reportadas evidencian las diferencias particulares entre genomas incluso de la misma especie, como es el caso de P. ostreatus, con un mayor número de genes anotados en el monocarionte PC15 con respecto a PC9 (figura 1). Además, los datos de secuencia constatan el gran potencial de Pleurotus spp. en la producción de metabolitos y sobre todo de enzimas de interés industrial y ambiental, como las lacasas. De estas, P. ostreatus codifica alrededor de 11, además de por lo menos 36 oxidorreductasas y más de 50 enzimas modificadoras de celulosa cristalina (Riley et al. 2014), entre un gran número de enzimas de biosíntesis y catabolismo de carbohidratos, conocidas como CAZy (del inglés: Carbohydrate-Active enZymes) (Lombard et al. 2014), con alto potencial biotecnológico. Figura 1. Actividades funcionales celulares predichas a partir de la secuencia genómica de Pleurotus (http://genome.jgi.doe.gov/; Nordberg et al. 2014). Sin embargo, como en todos los organismos, los datos de secuencia solo explican una pequeña parte del funcionamiento complejo de las especies de Pleurotus, ya que el hecho 331 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores de que se encuentren secuencias de determinados genes codificados en su genoma no necesariamente quiere decir que estos sean funcionales o que siempre estén activos. Además, alrededor de 8% de los genes predichos, detectados en la secuencia genómica de especies de la división Basidiomycota (incluyendo al género Pleurotus), no se han podido identificar y se reportan con “función desconocida” (Rileyet al. 2014). Otros solo tienen cierta similitud con algún gen conocido y requieren de la evidencia experimental para confirmar su función. Muchos de estos genes pudieran tener papeles importantes en el crecimiento y la diferenciación del hongo, además de funciones de interés biotecnológico. Por esta razón es importante identificar cuáles de esos genes se activan en determinadas condiciones o etapas del crecimiento de Pleurotus spp., además de conocer y caracterizar el conjunto de enzimas, proteínas y metabolitos que se producen en el proceso. Para ello, además del genoma, se ha comenzado a incursionar en el uso de otras “ómicas”, entre las que sobresalen el transcriptoma, el proteoma, el secretoma y el metaboloma, que permiten obtener la mayor información de cada uno de estos aspectos, como se verá más adelante. Los estudios más recientes del genoma de Pleurotus spp. se enfocan en el análisis estructural de su secuencia. Los hallazgos sugieren que esta secuencia puede influir tanto en la dinámica evolutiva del hongo, como en la expresión de sus genes (Castanera et al. 2016). Un ejemplo reciente es el análisis comparativo de los elementos transponibles identificados por análisis bioinformático en los dos genomas actualmente secuenciados, cuyo resultado evidencia que son más abundantes en el monocarionte PC15 que en PC9 (Castanera et al. 2016). En el estudio se demostró que la dinámica de estos elementos afecta diferencialmente los patrones de transcripción en ambas cepas, y que además dichas variaciones pudieran ser producto de la estrategia de adaptación de los hongos a su entorno. En años recientes se han descubierto otros elementos clave en la regulación global y específica de la expresión genómica, como los ARN no codificantes (Cech ySteitz 2014), que pueden ser predichos a través de análisis bioinformáticos, como se ha hecho en muchos organismos. Esta estrategia pudiera ser empleada para el entendimiento del funcionamiento fisiológico dePleurotus spp. Sin embargo, todos estos análisis predictivos requieren del análisis bioinformático de las secuencias, lo que en este momento pudiera ser una limitante en el estudio del género, ya que solo se tienen secuenciados dos genomas de la misma especie. Además, este tipo de análisis requiere de secuencias de buena calidad y lo más completas posibles. De tal manera que es deseable obtener las secuencias genómicas de otras especies de Pleurotus, para llevar a cabo este tipo de estudios. TRANSCRIPTOMA Como es bien sabido, no es el genoma el que lleva a cabo las funciones en un organismo vivo, pues en realidad el genoma es una especie de base de datos central donde se 332 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. almacena la información de los componentes que lo hacen funcionar. Dicha información está contenida en el ADN, organizada en secciones (genes) o “marcos abiertos de lectura” (ORF, por sus siglas en inglés, Open Reading Frame). La información debe ser decodificada o “expresada” a través de la síntesis de una molécula mensajera (el ARN, también conocido como “transcrito”), que transcribe cada una de las piezas de información u ORF. Finalmente, el ARN mensajero o mARN es leído por los ribosomas para ser “traducido” a una proteína, que es la que realmente lleva a cabo las funciones de la célula, ya sea para darle estructura o bien para llevar a cabo las reacciones bioquímicas propias del metabolismo. Sin embargo, los genes solo se expresan conforme son requeridos a lo largo de la vida del hongo y esto depende de muchos factores, como la etapa de crecimiento, el tipo y la cantidad de nutrientes disponibles, las condiciones de temperatura y humedad, o la presencia de patógenos, entre otros. Esto quiere decir que, aunque encontremos un gen codificado en el ADN del organismo de interés, este no necesariamente se va a expresar. Esta es la razón por la que, a pesar de conocer el genoma completo de Pleurotus, o cualquier otro organismo, existe mucho interés en estudiar el conjunto de genes o “transcritos” que se expresan en determinadas condiciones (transcriptoma), y esto se logra a través del estudio de los ARN correspondientes (Garaizar et al. 2006, Meijueiro et al. 2014). Con base en la información de su secuencia genómica, a partir de la detección de los transcritos, se ha logrado atribuir actividades específicas a algunos genes predichos u ORF, como es el caso de algunas lacasas en P. ostreatus (Castanera et al. 2012), y aegerolisinas en P. eryngii (Kurahashi et al. 2014). Muchos de los estudios de los transcritos se han enfocado en la descripción de la expresión diferencial de genes de interés biotecnológico en distintas condiciones de cultivo y durante el crecimiento de Pleurotus. Ejemplo de lo anterior son las lacasas, de interés para aplicaciones biotecnológicas (Goudopoulou et al. 2010, Castanera et al. 2012), o las hemolisinas, que tienen propiedades antitumorales, antiproliferativas y antibacterianas con potencial en aplicaciones médicas (Kurahashi et al. 2014). Asimismo, algunas investigaciones se han enfocado en el estudio de la expresión de genes implicados en el desarrollo de P. ostreatus, como los que codifican para las hidrofobinas POH1, POH2 y POH3 (Ásgeirsdóttir et al. 1998, Peñas et al. 2002). Estas enzimas están asociadas a la tasa de crecimiento y disponibilidad de nutrientes, y se expresan de manera diferencial en hifas aéreas y cuerpos fructíferos. Otro caso interesante son los genes codificantes de las aegerolisinas que promueven la fructificación enP. ostreatus (Berne et al. 2002), y que también se expresan durante la diferenciación de cuerpos fructíferos en P. eryngii (Kurahashi et al. 2014), por lo que representan un blanco potencial en cultivos comerciales. Dichos estudios permiten entender el mecanismo de desarrollo del hongo y la diferenciación del cuerpo fructífero, además de conocer las condiciones óptimas y la etapa de crecimiento adecuada para obtener mejores rendimientos de la enzima o metabolito de interés. Esto representa gran relevancia comercial y científica, ya que 333 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores permitiría contribuir al avance de la producción comercial de estos hongos comestibles, así como de sus enzimas y metabolitos. Es muy importante señalar que la cuantificación de los niveles de expresión de los genes debe ser cuidadosamente validada, ya que se puede incurrir en una interpretación errónea del funcionamiento de los genes estudiados. Una estrategia es normalizar y cuantificar la expresión de los genes de interés, con respecto a aquellos que se expresan de manera homogénea en cualquiera de las condiciones del crecimiento del hongo. Definir estos genes de referencia requiere una estricta selección. En el caso de P. ostreatus se ha propuesto un conjunto de genes para este fin (Castanera et al. 2015), y se recomienda usar en cada experimento tres o más genes de referencia, entre los que se encuentran sar1, pep y phos (que codifican para una GTPasa, una peptidasa y una metil-tioadenosina fosforilasa, respectivamente). Cabe aclarar que, además de los mARN, existen otras moléculas de ARN que nunca se traducen a proteínas o péptidos, pero que llevan a cabo funciones esenciales de la célula como reguladores de la expresión de genes y un sinnúmero de funciones celulares vitales que se han ido descubriendo en los últimos años (Dinger et al. 2008, Costa 2010, Geisler y Coller 2013, Cech y Steitz 2014). Por ello, los análisis transcriptómicos masivos (es decir, el estudio del transcriptoma propiamente dicho) resultan ser una herramienta poderosa para entender la regulación de los genes en el género Pleurotus y su presunta función en el desarrollo, diferenciación y/o adaptación a las condiciones ambientales. Así se ha descrito la expresión diferencial de más de 4000 genes en cada una de las etapas del crecimiento de P. ostreatus: micelio (crecido en medio líquido o sólido, o en sustratos vegetales), desarrollo de primordios, cuerpo fructífero en diferenciación, cuerpo fructífero maduro o basidiosporas (Joh et al. 2007, Lee et al. 2009). Además, se han definido genes directamente asociados al desarrollo de primordios, como losque codifican para las hidrofobinas POH2 y POH3, y metalotioneinas; o genes relacionados con la diferenciación de cuerpos fructíferos, como los codificantes de las hidrofobinas POH1 y vmh1 (Joh et al. 2007), proteínas mitocondriales y de procesos respiratorios, como citocromo P450, enzimas del metabolismo del carbono (síntesis de quitina y metabolismo de carbohidratos y lípidos), genes que codifican para las proteínas asociadas a respuesta al estrés como Hsp12, histidina cinasas, PriA y metaloproteasas (reportados como promotores de crecimiento) (Lee et al. 2002, 2009, Sunagawa y Magae 2005, Park et al. 2006, Joh et al. 2007). Se ha descrito que los genes expresados diferencialmente en las lamelas están asociados con el metabolismo central, como los que codifican para la piruvato deshidrogenasa, glucosa deshidrogenasa, endopeptidasa, celobiohidrolasa, además de permeasas y proteínas específicas de conidiación (Park et al. 2006). En basidiosporas, aparte de una acil-CoA deshidrogenasa (Lee et al. 2009), la mayoría de los genes específicamente expresados 334 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. ahí son desconocidos (Joh et al. 2007, Lee et al. 2009). Solo podrán irse atribuyendo las actividades específicas de los genes desconocidos conforme se encuentren asociados a determinados procesos y etapas en el cultivo del hongo, y se demuestre su función con evidencias experimentales. Cabe resaltar que la mayoría de los genes diferencialmente expresados, con niveles importantes en las distintas etapas de desarrollo y condiciones de cultivo, aún permanecen sin clasificar y se reportan como desconocidos (Parket al. 2006, Joh et al. 2007). A través de un estudio transcriptómico realizado en P. ostreatus se describieron los genes expresados en el estrés post-cosecha (Ramírez et al. 2011). Se encontró que ocurren procesos de autofagia, por lo que se incrementa el metabolismo de proteínas y carbohidratos, con elevada expresión de genes codificantes de enzimas del sistema ubiquitina-proteasoma y de muchas CAZy. Resulta interesante que durante el desarrollo de Pleurotus spp. se han encontrado varios genes expresados e implicados en el sistema ubiquitina-proteasoma (Lee et al. 2002, 2009, Park et al. 2006), por lo que el procesamiento y la degradación constante de proteínas parece ser fundamental para su desarrollo, y especialmente durante la fructificación. Lo mismo ocurre con algunos genes de respuesta a estrés, cuya expresión se acentúa en la etapa de inducción y formación de los cuerpos fructíferos (Lee et al. 2002, 2009, Joh et al. 2007), como los codificantes de las MAPK y MAPKK relacionadas con diferenciación y respuesta a ciertos tipos de estrés (Madhani et al. 1997), algunas chaperonas como Hsp12 y otras proteínas de respuesta a choque térmico, PriA (Joh et al. 2007, Lee et al. 2009), y enzimas implicadas en la reparación del ADN (Lee et al. 2002, 2009). PriA aún tiene una función poco clara, se sugiere como un probable factor de transcripción, específico de cuerpos fructíferos, inducible en presencia de metales y que parece ser importante en las etapas tempranas de la fructificación (Wösten y Wessels 2006). Estos resultados podrían ayudar a desarrollar metodologías para optimizar la vida de anaquel de los hongos cosechados. Otro aspecto importante en el que podría ser útil estudiar el transcriptoma de Pleurotus spp. es la inducción de la fructificación. Algunos autores sugieren que puede hacerse con una estimulación fría como en P. pulmonarius o P. eryngii (Shen et al. 2014, Fu et al. 2016), e incluso que se puede adelantar si se usan ciertos fotoperíodos y se modula la intensidad de luz en P. ostreatus (Arjona et al. 2009). En un estudio de estimulación fría en P. eryngii se encontraron expresados más de 21 000 genes, de los cuales unos 7000 estarían diferencialmente expresados por la estimulación. Muchos de ellos están relacionados con la respuesta al estrés por frío, como los genes que codifican para MAPK, chaperonas Hsp20, Hsp70 y Hsp90, elementos de respuesta a estrés oxidativo (ROS), hidrofobinas y otras proteínas de membrana, y primordialmente genes del metabolismo central (Fu et al. 2016). No obstante, se desconoce el papel específico de estos genes y, sobre todo, cuál o cuáles son los que desencadenan la fructificación. 335 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Cabe mencionar que el choque térmico, la intensidad de la luz y otros factores como la limitación de nutrientes y de espacio que se mencionan en Arjona et al. (2009), podrían ocasionar una condición de estrés en el hongo. De manera interesante, este proceso coincide con la expresión acentuada de genes de respuesta a estrés mencionados arriba, en la etapa de diferenciación de cuerpos fructíferos. Esto sugiere que muchos de los genes o enzimas que regulan la respuesta al estrés en el género Pleurotus podrían ser un blanco importante en tratamientos para inducción de fructificación en producciones comerciales. Sin embargo, será importante identificar cuáles, de todos los que responden a la condición de estrés, son los genes que propician la aparición de primordios y cuerpos fructíferos. Una de las técnicas transcriptómicas que podría ayudar a identificar a los genes implicados en la fructificación y cómo ocurre este proceso es la hibridación por microarreglos, ya que permite visualizar y cuantificar los niveles de expresión de miles de genes simultáneamente (Garaizar et al. 2006, Meijueiro et al. 2014). Mediante microarreglos se ha propuesto el mecanismo que usa Agaricus bisporus para emplear las fuentes de carbono disponibles durante su cultivo (Patyshakuliyeva et al. 2013). En este trabajo se describe la alta diferenciación de funciones entre el micelio vegetativo y el cuerpo fructífero. El primero se enfoca en la degradación de biomasa y en facilitar el flujo de agua desde el sustrato hacia las estructuras aéreas. El segundo se dirige a la modificación de polisacáridos, principalmente hexosas provenientes del micelio vegetativo, y a la modificación y síntesis de la pared celular. Este tipo de estudios permite ubicar los principales genes potencialmente responsables de inducir o inhibir determinadas rutas metabólicas y de funcionamiento celular, lo que podría ser útil en el desarrollo de tecnologías aplicables al cultivo de Pleurotus spp. A pesar de los alcances potenciales, la aplicación de la tecnología transcriptómica en el estudio de las especies de Pleurotus es, por el momento, más limitada que en otros organismos mayormente estudiados. Esto se debe a que en su genoma existe un alto porcentaje (alrededor de 20%) de genes con función desconocida o cuya homología es baja con respecto a genes conocidos, reportados en las bases de datos (Nordberg et al. 2014). Por ello se requiere de estudios dirigidos a discernir la función de estos genes, a través de otras estrategias moleculares, y de la integración sistemática de información obtenida con otras “ómicas”. PROTEOMA Y SECRETOMA Aunque los ARN dan idea de la información activa del genoma, no necesariamente corresponden con el total de proteínas que llevan a cabo las funciones metabólicas del organismo en determinado momento. Por ejemplo, se ha especulado que la bacteria Escherichia coli podría producir hasta 2.4 millones de proteínas (al sumar la expresión diferencial en todas las condiciones posibles), cuando tiene únicamente 4288 genes 336 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. identificados en su genoma (Madiganet al. 2012). Anteriormente se creía que la expresión de una proteína estaba regida por un gen. Sin embargo, se han observado procesos como el “splicing alternativo”, en el que a partir de un solo gen se pueden sintetizar distintas proteínas funcionales; o el denominado “splicing alterado”, que da lugar a proteínas inactivas (Larrondo et al. 2004), que quizás sean parte de un intrincado mecanismo de regulación del funcionamiento celular. A estos eventos hay que agregar que las proteínas pueden sufrir modificaciones post-traduccionales que dan lugar a variantes funcionales (Graves y Haystead 2002, Bhadauria et al. 2007). Todo esto eleva de manera importante el número probable de proteínas diferentes que un organismo puede sintetizar. Por tanto, el estudio del proteoma (conjunto total de proteínas producidas por el genoma en un momento dado) brinda un panorama más preciso de lo que está sucediendo dentro de las células, así como de su reacción a determinada condición ambiental, en un tiempo, lugar o condición específicos. Mediante la proteómica se ha logrado caracterizar parte del proteoma de algunas especies de Pleurotus, tales como P. tuber-regium, P. cystidiosus, P. pulmonarius, P. ostreatus y P. ferulae (Lau et al. 2012, Zhang et al. 2012, Joh et al. 2013, Bai et al. 2014; Wahab et al. 2014, Wang et al. 2015). Los resultados indican algunas proteínas de la pared celular que están implicadas en el desarrollo de diferentes estados morfológicos, como micelio, cuerpo fructífero y esclerocio (Chen et al. 2012). También se reportan proteínas partícipes en el metabolismo de las especies de Pleurotus, e inducidas por extractos de asafoetida (Ferula songorica Pall.), planta con la que se ha reportado que establece algún tipo de interacción (Bai et al. 2014). Además, se han encontrado proteínas del metabolismo de energía en mitocondrias durante el crecimiento de las hifas y la esporulación; proteínas formadoras de poros en la membrana celular durante la autolisis del micelio (de importancia en la etapa post-cosecha), algunas relacionadas con el tiempo del cultivo o el enriquecimiento de nutrientes (Huang et al. 2011, Zhang et al. 2012, Wang et al. 2015, Petráčková et al. 2016), y cambios en la expresión de proteínas en respuesta a agentes que estimulan el crecimiento micelial y la producción de exopolisacáridos (Zhang et al. 2012; Petráčková et al. 2016). Asimismo, en especies de Pleurotus se han encontrado péptidos o proteínas con actividad potencial antihipertensiva y antidiabética, con propiedades benéficas para la salud (Lau et al. 2012, Wahab et al. 2014). Este conocimiento resulta de gran interés ya que puede conducir a la mejora en los cultivos de estas setas o a la producción de determinados compuestos de interés alimenticio, nutracéutico o medicinal, mediante la inducción de su producción en cierta fase del desarrollo. Por otro lado, a partir del proteoma de microsomas de P. ostreatus se han identificado enzimas, como la epóxido hidrolasa, implicadas en la degradación de xenobióticos (Petráčková et al. 2016). Debido a que muchas de las enzimas importantes en procesos de biorremediación obtenidas a partir de los hongos de la pudrición blanca, como Pleurotus spp., son extracelulares, ha habido gran interés en analizar el conjunto de proteínas 337 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores liberadas al exterior, en lo que se conoce como “secretoma”. Por esta vía se han identificado un sinfín de proteínas extracelulares para la degradación de material lignocelulolítico (Zorn et al. 2005, Salvachúa et al. 2013, Fernández-Fueyo et al. 2016, Xie et al. 2016). En uno de los trabajos publicados de P. ostreatus se reportan 508 proteínas diferentes en su secretoma cuando crece en diferentes sustratos (Fernández-Fueyo et al. 2016). Se encontró que el grupo principal corresponde con oxidorreductasas (31% - 39%) como lacasas, peroxidasa versátil, manganeso peroxidasa; seguido de proteínas CAZy (14% - 16%), implicadas en el metabolismo de carbohidratos. El descubrimiento de estas y otras nuevas proteínas con funciones en la degradación de sustancias complejas podría ser un recurso muy redituable en procesos de biorremediación o biorrefinerías, al emplear este tipo de hongos o algunos de sus productos. A pesar del avance en el estudio de Pleurotus spp. mediante la proteómica, aún faltan muchos mecanismos y productos por descubrir. Por ejemplo, la diversificación del proteoma por “splicing alternativo” es rara, sin embargo, se ha reportado en muchas especies de Ascomycota y Basidiomycota, como Lachancea kluyveri, Aspergillus nidulans, Saitoella complicata, entre otras (Marshall et al. 2013). En el hongo Phanerochaete chrysosporium hay evidencia de ambos procesos de “splicing” en genes mco que codifican para enzimas de la familia multicobre oxidasas, implicadas en la degradación de lignina (Larrondo et al. 2004). Cabe mencionar que también se han identificado transcritos policistrónicos (aquellos provenientes de genes acomodados de manera consecutiva y que dan lugar a una molécula de mARN única, que es editada posteriormente y da lugar a las proteínas correspondientes) en especies fúngicas degradadoras de madera, como Plicaturopsis crispa, Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor y Gloeophyllum trabeum (Gordon et al. 2015). Esta información sugiere que también en el género Pleurotus puede presentarse el hecho de que una misma secuencia de ADN dé lugar a muchas proteínas diferentes, que solo se detectan cuando se expresan y se editan. Es por eso que los estudios de su proteoma en diferentes condiciones y etapas de crecimiento son tan relevantes. Una estrategia más reciente para el estudio funcional de proteínas en Pleurotus spp. es el uso de la bioinformática. Por medio de algoritmos es posible identificar, a lo largo de la secuencia, sitios con funciones regulatorias específicas. Con este enfoque se propuso un tipo de análisis llamado bioinfosecretómica con el que se identificó el secretoma “virtual” de P. ostreatus, al analizar las secuencias disponibles de los monocariontes PC15 y PC9 (Alfaro et al. 2016). En ese trabajo se identificaron las posibles proteínas que teóricamente secreta P. ostreatus a través de la identificación de secuencias específicas, como el péptido señal (región que sirve de señal para que la proteína sintetizada sea exportada al exterior de la célula), y mediante el procesamiento de los datos con una nueva herramienta: la plataforma de SECRETOOL, diseñada para identificar por secuencia aquellas proteínas susceptibles de ser secretadas (http://genomics.cicbiogune.es/ SECRETOOL/Secretool.php, Cortázar et al. 2014). 338 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Finalmente, se validó la información predicha del bioinfosecretoma a través de análisis de secuenciación del transcriptoma bajo diferentes condiciones de cultivo. Esto permitió determinar que los secretomas de ambas cepas son muy diferentes, y que los elementos regulatorios de cada gen identificado tienen ligeras variaciones entre cepas, lo que puede influir sustancialmente en su funcionamiento diferencial. Por otro lado, el conocimiento generado por dichas predicciones, junto con su respectiva validación con datos experimentales, permitió proponer las funciones de algunos genes y proteínas reportadas como desconocidas (Alfaro et al. 2016). Así, la bioinformática muestra ser un potencial aliado para estudios masivos en Pleurotus; sin embargo, queda la limitante de que aún se dispone únicamente de dos genomas secuenciados, que además son de la misma especie. Lo anterior refuerza la necesidad de obtener la secuencia de otros miembros de este género. METABOLOMA Otro gran grupo de moléculas que complementan el metabolismo de los organismos son los metabolitos generados en todas las rutas de síntesis y de degradación. Estas sustancias se estudian de forma holística y cuantitativa por la metabolómica, gracias al surgimiento de equipos con alta sensibilidad, como los espectrómetros de masas y los cromatógrafos de gases o líquidos, que permiten identificar una gran diversidad de compuestos (Reaves y Rabinowitz 2011). Las aplicaciones en el estudio del metaboloma son diversas, entre ellas se encuentran los análisis de perfiles de metabolitos para la producción de combustibles, la identificación de biomarcadores relacionados con enfermedades, el descubrimiento de rutas metabólicas para la optimización de cultivos, la determinación de metabolitos relacionados con algunas características organolépticas y de calidad en alimentos, o la identificación de compuestos para el desarrollo de fármacos (Agilent Technologies Inc. 2010). En hongos se ha empleado esta herramienta “ómica” para identificar aquellos compuestos implicados en el desarrollo de las micorrizas arbusculares y en interacciones entre organismos patógenos; por ejemplo, entre Ustilago maydis y Fusarium verticillioides (Jonkers et al. 2012, Laparre et al. 2014). De igual manera, en otras especies fúngicas ha sido utilizada para estudiar la respuesta celular en Phanerochaete chrysosporium expuesto a agentes químicos, o para encontrar biomarcadores con propiedades benéficas en la salud (Matsuzaki et al. 2008, Woldegiorgis et al. 2015). En hongos comestibles existen pocos estudios metabolómicos a pesar de la gran diversidad de compuestos químicos que sintetizan. No obstante, el uso de esta herramienta promete grandes alcances para optimizar su aprovechamiento. Un ejemplo de ello son los resultados publicados sobre la identificación de posibles marcadores de daños en elalmacenamiento post-cosecha en A. bisporus (O’Gorman et al. 2012), o la inducción de la síntesis de vitamina D por exposición de este hongo a luz UV (Pandohee et al. 2015). En el caso del 339 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores género Pleurotus, se ha sugerido el estudio del metaboloma como una herramienta útil en bioprocesos industriales, ya que ayudaría a establecer estrategias de regulación para mejorar el proceso de fermentación de estos hongos. La conclusión se hizo a partir de un estudio de metaboloma durante la fermentación de P. mutilus para la producción del antibiótico pleuromutilina (Yang et al. 2012). Desde el punto de vista de la bioprospección de nuevos metabolitos de interés, el uso de esta herramienta tiene enorme potencial. Para ilustrarlo, puede mencionarse el análisis del metaboloma de Laetiporus sulphureus, un hongo comestible consumido en el sureste de Etiopía, y que entre los nativos es usado también para aliviar el dolor de estómago y para ayudar al desprendimiento de la placenta después del parto (Woldegiorgis et al. 2015). Se comparó el metaboloma de L. sulphureus con el de siete variedades de hongos comestibles, incluido P. ostreatus, a fin de identificar biomarcadores únicos del hongo de interés, entre los que se sugiere pudieran estar los metabolitos con propiedades farmacológicas. El mundo de los metabolitos en Pleurotus spp. es aún inexplorado, a pesar de su gran potencial como fuente rica de agentes hepatoprotectores, inmunomoduladores, antienvejecimiento, anticolesterol, antihiperglucémicos, antihipotensores, antinflamatorios, de antiinmunodeficiencia, antimicrobianos, antimutagénicos, antineoplásicos, antioxidantes y antitumorales (Mohamed y Farghaly 2014). El gran potencial de este y otros hongos comestibles sigue a la espera de ser aprovechado, y en la actualidad, las “ómicas” marcan las tendencias en el estudio, el aprovechamiento y el conocimiento del género Pleurotus. A pesar de que las “ómicas” son herramientas de nueva generación, su empleo en el caso de Pleurotus spp. aún es un terreno poco explorado. En la actualidad, todavía se desconocen muchos de los aspectos de la genómica funcional de estos hongos, por lo que será necesario dirigir los estudios a discernir cuál es el papel de los genes cuya función aún se desconoce. Con el uso de las “ómicas” en estudios de integración de datos (Alfaro et al. 2016, Gómez-Cabrero et al. 2014), así como con la investigación complementaria con otras herramientas moleculares, y sobre todo el uso de la bioinformática, se podrán tener avances importantes en la comprensión del metabolismo de estos hongos y sus procesos biológicos, sus particularidades durante el cultivo, sus interacciones y respuestas a factores bióticos y abióticos, así como en la producción de una gran variedad de metabolitos aprovechables, en beneficio de la humanidad. AGRADECIMIENTOS Se agradecen los comentarios y sugerencias recibidas durante la revisión por pares de este capítulo, ya que los árbitros contribuyeron sustancialmente a mejorar el rigor y el alcance del manuscrito. Asimismo, lamentamos la omisión de algunos artículos que no fueron citados a causa de limitaciones editoriales de espacio. 340 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. REFERENCIAS Agilent Technologies Inc. (2010) Nuevas perspectivas: Metabolómica en Agilent. https://www.agilent. com/cs/library/brochures/5990-6048ES_low.pdf (1 de junio de 2016) Alfaro M, Castanera R, Lavin JL, Grigoriev IV, Oguiza JA, Ramirez L, Pisabarro AG (2016) Comparative and transcriptional analysis of the predicted secretome in the lignocellulose-degrading basidiomycete fungus Pleurotus ostreatus. Environ. Microbiol. DOI:10.1111/1462-2920.13360 Arjona D, Aragón C, Aguilera JA, Ramírez L, Pisabarro AG (2009) Reproducible and controllable light induction of in vitro fruiting of the white-rot basidiomycete Pleurotus ostreatus. Mycol. Res. 113:552-558. Ásgeirsdóttir SA, Vries OMH, Wessels JGH (1998) Identification of three differentially expressed hydrophobins in Pleurotus ostreatus (oyster mushroom). Microbiology. 144:2961-2969. Bai Y, Huang W, Tao Y, Feng Z (2014) Differential protein expression profiling in Pleurotus ferulae mycelium caused by asafoetida extracts using a proteomics approach. J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 57:97-103. Berne S, Križaj I, Pohleven F, Turk T, Maček P, Sepčić K (2002) Pleurotus and Agrocybe hemolysins, new proteins hypothetically involved in fungal fruiting. Biochim. Biophys. Acta. 1570:153-159. Bhadauria V, Zhao WS, Wang LX, Zhang Y, Liu JH, Yang J, Kong LA, Peng YL (2007) Advances in fungal proteomics. Microbiol. Res. 162:193-200. Bresinsky A, Wittmann-Meixner B, Weber E, Fischer M (1987) Karyologische Untersuchungen an Pilzen mittels Fluoreszenzmikroskopie. Z. Mykol. 53:303-318. Castanera R, Lopez-Varas L, Borgognone A, LaButti K, Lapidus A, Schmutz J, Grimwood J, Perez G, Pisabarro AG, Grigoriev IV, Stajich JE, Ramirez L (2016) Transposable elements versus the fungal genome: Impact on whole-genome architecture and transcriptional profiles. PLoS Genet. 12(6):e1006108. Castanera R, López-Varas L, Pisabarro AG, Ramírez L (2015) Validation of reference genes for transcriptional analyses in Pleurotus ostreatus by using reverse transcription-quantitative PCR. Appl. Environ. Microbiol. 81(12):4120-4129. Castanera R, Pérez G, Omarini A, Alfaro M, Pisabarro AG, Faraco V, Amore A, Ramírez L (2012) Transcriptional and enzymatic profiling ofPleurotus ostreatus laccase genes in submerged and solid- state fermentation cultures. Appl. Environ. Microbiol. 78(11):4037-4045. Cech TR, Steitz JA (2014) The noncoding RNA revolution-trashing old rules to forge new ones. Cell. 157(1):77-94. Chen L, Zhang BB, Cheung PCK (2012) Comparative proteomic analysis of mushroom cell wall proteins among the different developmental stages of Pleurotus tuber-regium. J. Agric. Food Chem. 60:6173- 6182. Cortázar A, Aransay A, Alfaro M, Oguiza J, Lavín, J.L. (2014) SECRETOOL: integrated secretome analysis tool for fungi. Amino Acids. 46:471-473. Costa FF (2010) Non‐coding RNAs: meet thy masters. Bioessays. 32:599-608. Dinger ME, Pang KC, Mercer TR, Mattick JS (2008) Differentiating protein-coding and noncoding RNA: challenges and ambiguities. PLoS Comput. Biol. 4(11):e1000176. doi:10.1371/journal.pcbi.1000176. Eugenio CP, Anderson NA (1968) The genetics and cultivation of Pleurotus ostreatus. Mycologia. 60(3):627-634. Fernández-Fueyo E, Ruiz-Dueñas FJ, López-Lucendo MF, Pérez-Boada M, Rencoret J, Gutiérrez A, Pisabarro AG, Ramírez L, Martínez AT (2016) A secretomic view of woody and nonwoody lignocellulose degradation by Pleurotus ostreatus. Biotechnol. Biofuels. 9:49. Fu YP, Liang Y, Dai YT, Yang CT, Duan MZ, Zhang Z, Hu SN, Zhang ZW, Li Y (2016) De Novo sequencing and transcriptome analysis of Pleurotus eryngii subsp. tuoliensis (Bailinggu) mycelia in response to cold stimulation. Molecules. 21(5):560. 341 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Garaizar J, Brena S, Bikandi J, Rementeria A, Pontón J (2006) Use of DNA microarray technology and gene expression profiles to investigate the pathogenesis, cell biology, antifungal susceptibility and diagnosis of Candida albicans. FEMS Yeast Res. 6:987-998. Geisler S, Coller J (2013) RNA in unexpected places: long non-coding RNA functions in diverse cellular contexts. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 14:699-712. Giardina P, Cannio R, Martirani L, Marzullo L, Palmieri G, Sannia G (1995) Cloning and sequencing of a laccase gene from the lignin-degrading basidiomycete Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 61(6):2408-2413. Gomez-Cabrero D, Abugessaisa I, Maier D, Teschendorff A, Merkenschlager M, Gisel A, Ballestar E, Bongcam-Rudloff E, Conesa A, Tegnér J (2014) Data integration in the era of omics: current and future challenges. BMC systems biology. 8(2):1. Gordon SP, Tseng E, Salamov A, Zhang J, Meng X, Zhao Z, Kang D, Underwood J, Grigoriev IV, Figueroa M, Schilling JS, Chen F, Wang Z (2015) Widespread polycistronic transcripts in fungi revealed by single-molecule mRNA sequencing. PloS One. 10(7):e0132628. doi:10.1371/journal.pone.0132628. Goudopoulou A, Krimitzas A, Typas MA (2010) Differential gene expression of ligninolytic enzymes in Pleurotus ostreatus grown on olive oil mill wastewater. Appl. Microbiol. Biotechnol. 88:541-551. Graves PR, Haystead TAJ (2002) Molecular biologist’s guide to proteomics. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66(1):39-63. Horgen PA, Artur R, David O, Moun A, Herr F, Straus N, Anderson J (1984) The nucleotide sequence homologies of unique DNA’s of some cultivated and wild mushrooms. Canadian Journal of Microbiology. 30:587-593. Huang B, Lin W, Cheung PCK, Wu J (2011) Differential proteomic analysis of temperature-induced autolysis in mycelium of Pleurotus tuber-regium. Curr. Microbiol. 62:1160-1167. Huysmans E, Dams E, Vandenberghe A, Wachter R (1983) The nucleotide sequences of the 5S rRNAs of four mushrooms and their use in studying the phylogenetic position of basidiomycetes among the eukaryotes. Nucleic Acids Res. 11(9):2871-2880. Joh JH, Lee SH, Lee JS, Kim KH, Jeong SJ, Youn WH, Kim NK, Son ES, Cho YS, Yoo YB, Lee CS, Kim BG (2007) Isolation of genes expressed during the developmental stages of the oyster mushroom, Pleurotus ostreatus, using expressed sequence tags. FEMS Microbiol. Lett. 276:19-25. Joh J, Park YJ, Son ES, Yoon DE, Kwon OC, Han W, Nam JY, Kong WS, Lee CS (2013) Isolation and characterization of differentially expressed genes in the mycelium and fruit body of Pleurotus ostreatus. Afr. J. Biotechnol. 12(24):3790-3796. Jonkers W, Rodriguez AE, Lee K, Breakspear A, May G, Corby H (2012) Metabolome and transcriptome of the interaction between Ustilago maydis and Fusarium verticillioides in vitro. Appl. Environ. Microbiol. 78(10):3656-3667. Kullman B (2000) Application of flow cytometry for measurement of nuclear DNA content in fungi.Folia Cryptog. Estonica. 36:31-46. Kullman B, Tamm H, Kullman K (2005) Fungal Genome Size Database. http://www.zbi.ee/fungal- genomesize. Kurahashi A, Sato M, Kobayashi T, Nishibori K, Fujimori F (2014) Homologous genes, Pe.pleurotolysin A and Pe.ostreolysin, are both specifically and highly expressed in primordia and young fruiting bodies of Pleurotus eryngii. Mycoscience. 55:113-117. Laparre J, Malbreil M, Letisse F, Portais JC, Roux C, Bécard G, Puech-Pagès V (2014) Combining metabolomics and gene expression analysis reveals that propionyl- and butyryl-carnitines are involved in late stages of arbuscular mycorrhizal symbiosis. Mol. Plant. 7(3):554-566. Larraya LM, Alfonso M, Pisabarro AG, Ramírez L (2003) Mapping of genomic regions (quantitative trait loci) controlling production and quality in industrial cultures of the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 69(6):3617-3625. Larraya LM, Pérez G, Peñas MM, Baars JJ, Mikosch TSP, Pisabarro AG, Ramírez L (1999) Molecular 342 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. karyotype of the white rot fungus Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 65(8):3413-3417. Larraya LM, Pérez G, Ritter E, Pisabarro AG, Ramírez L (2000) Genetic linkage map of the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 66(12):5290-5300. Larrondo LF, González B, Cullen D, Vicuña R (2004) Characterization of a multicopper oxidase gene cluster in Phanerochaete chrysosporium and evidence of altered splicing of the mco transcripts. Microbiology. 150:2775-2783. Lau CC, Abdullah N, Shuib AS, Aminudin N (2012) Proteomic analysis of antihypertensive proteins in edible mushrooms. J. Agric. Food Chem. 60:12341-12348. Lee SH, Joh JH, Lee JS, Lim JH, Kim KY, Yoo YB, Lee CS, Kim BG (2009) Isolation of genes specifically expressed in different developmental stages of Pleurotus ostreatus using macroarray analysis. Mycobiology. 37(3):230-237. Lee SH, Kim BG, Kim KJ, Lee JS, Yun DW, Hahn JH, Kim GH, Lee KH, Suh DS, Kwon ST, Lee CS, Yoo YB (2002) Comparative analysis of sequences expressed during the liquid-cultured mycelia and fruit body stages of Pleurotus ostreatus. Fungal Genet. Biol. 35:115-134. Lombard V, Golaconda-Ramulu H, Drula E, Coutinho PM, Henrissat B (2014) The carbohydrate-active enzymes database (CAZy) in 2013. Nucleic Acids Res. 42:D490–D495. doi: 10.1093/nar/gkt1178. Madhani HD, Styles CA, Fink GR (1997) MAP kinases with distinct inhibitory functions impart signaling specificity during yeast differentiation.Cell . 91(5):673-684. Madigan MT, Martinko JM, Stahl DA, Clark DP (2012) Brock biology of microorganisms. Pearson Education Inc. San Francisco, Estados Unidos. Marshall AN, Montealegre MC, Jiménez-López C, Lorenz MC, Hoof A (2013) Alternative splicing and subfunctionalization generates functional diversity in fungal proteomes. PloS Genet. 9(3). doi: 10.1371/journal.pgen.1003376. Matsuzaki F, Shimizu M, Wariishi H (2008) Proteomic and metabolomic analyses of the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium exposed to exogenous benzoic acid. J. Proteome Res. 7(6):2342- 2350. Meijueiro ML, Santoyo F, Ramírez L, Pisabarro AG (2014) Transcriptome characteristics of filamentous fungi deduced using high-throughput analytical technologies. Brief. Funct. Genomics. 13(6):440- 450. Mohamed EM, Farghaly FA (2014) Bioactive compounds of fresh and dried Pleurotus ostreatus mushroom. International Journal of Biotechnology for Wellness Industries. 3:4-14. Nordberg H, Cantor M, Dusheyko S, Hua S, Poliakov A, Shabalov I, Smirnova T, Grigoriev IV, Dubchak I (2014) The genome portal of the Department of Energy Joint Genome Institute: 2014 updates. Nucleic Acids. Res. 42(1):D26-31. O´Gorman A, Barry-Ryan C, Frias JM (2012) Evaluation and identification of markers of damage in mushrooms (Agaricus bisporus) postharvest using a GC/MS metabolic profiling approach. Metabolomics. 8(1):120-132. Pandohee J, Stevenson PG, Conlan XA, Zhou XR, Jones OAH (2015) Off-line two-dimensional liquid chromatography for metabolomics: an example using Agaricus bisporus mushrooms exposed to UV irradiation. Metabolomics. 11(4):939-951. Park SK, Peñas MM, Ramírez L, Pisabarro AG (2006) Genetic linkage map and expression analysis of genes expressed in the lamellae of the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Fungal Genet. Biol. 43:376-387. Patyshakuliyeva A, Jurak E, Kohler A, Baker A, Battaglia E, Bruijn W, Burton KS, Challen MP, Coutinho PM, Eastwood DC, Gruben BS, Mäkelä MR, Martin F, Nadal M, Brink J, Wiebenga A, Zhou M, Henrissat B, Kabel M, Gruppen H, Vries RP (2013) Carbohydrate utilization and metabolism is highly differentiated in Agaricus bisporus. BMC Genomics. 14:663. Peberdy JF, Hanifah AH, Jia JH (1993) New perspectives on the genetics of Pleurotus. In: Chang ST, Bruswell JA, Chiu SW (eds) Mushroom biology and mushroom products. The Chinese University Press. 55-62. 343 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Peñas MM, Rust B, Larraya LM, Ramírez L, Pisabarro AG (2002) Differentially regulated, vegetative- mycelium-specific hydrophobins of the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Appl. Environ. Microbiol. 68(8):3891-3898. Petráčková D, Halada P, Bezoušková S, Křesinová Z, Svobodová K (2016) A two-dimensional protein map of Pleurotus ostreatus microsomes-proteome dynamics. Folia Microbiol. 61:63-71. Ramírez L, Larraya LM, Pisabarro AG (2000) Molecular tools for breeding basidiomycetes. Int. Microbiol. 3(3):147-152. Ramírez L, Oguiza JA, Pérez G, Lavín JL, Omarini A, Santoyo F, Alfaro M, Castanera R, Parenti A, Muguerza E, Pisabarro AG (2011) Genomics and transcriptomics characterization of genes expressed during postharvest at 4°C by the edible basidiomycete Pleurotus ostreatus. Int. Microbiol. 14:111- 120. Reaves ML, Rabinowitz JD (2011) Metabolomics in systems microbiology. Curr. Opin. Biotechnol. 22(1):17-25. Riley R, Salamov AA, Brown DW, Nagy LG, Floudas D, Held BW, Levasseur A, Lombard V, Morin E, Otillar R, Lindquist EA, Sun H, LaButtia KM, Schmutz J, Jabbour D, Luo H, Baker SE, Pisabarro AG, Walton JD, Blanchette RA, Henrissat B, Martin F, Cullen D, Hibbett DS, Grigoriev IV (2014) Extensive sampling of basidiomycete genomes demonstrates inadequacy of the white-rot/brown-rot paradigm for wood decay fungi. PNAS. 111(27):9923-9928. Sagawa I, Nagata Y (1992) Analysis of chromosomal DNA of mushrooms in genus Pleurotus by pulse-field gel electrophoresis. J. Gen. App. Microbiol. 38:47-52. Salvachúa D, Martínez AT, Tien M, López-Lucendo MF, García F, Ríos V, Martínez MJ, Prieto A (2013) Differential proteomic analysis of the secretome of lrpex lacteus and other white-rot fungi during wheat straw pretreatment. Biotechnol. for Biofuels. 6:115. Shen Y, Gu M, Jin Q, Fan L, Feng W, Song T, Tian F, Cai W (2014) Effects of cold stimulation on primordial initiation and yield of Pleurotus pulmonarius. Scientia Horticulturae. 167:100-106. Sunagawa M, Magae Y (2005) Isolation of genes differentially expressed during the fruit body development of Pleurotus ostreatus by differential display of RAPD. FEMS Microbiol. Lett. 246:279-284. Wahab NAA, Abdullah N, Aminudin N (2014) Characterisation of potential antidiabetic-related proteins from Pleurotus pulmonarius (Fr.) Quél. (grey oyster mushroom) by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry. BioMed Research International. doi:10.1155/2014/131607. Wang P, Liu A, Ma L, Zhu C, Peng X, Wang L (2015) Differential proteomics study on Se-enriched Pleurotus ostreatus. Adv. J. Food Sci. Technol. 9(8): 658-663. Wang Y, Zeng F, Hon CC, Zhang Y, Leung FCC (2008) The mitochondrial genome of the Basidiomycete fungus Pleurotus ostreatus (oyster mushroom). FEMS Microbiol. Lett. 280:34-41. Wittmann-Meixner B (1989) Polyploidie bei Pilzen unter besonderer Berücksichtigung der Boletales - Möglichkeiten eines cytofluorometrischen Nachweises.Biblioth. Mycol. 131:1-163. Woldegiorgis AZ, Abate D, Haki1 GD, Ziegler GR (2015) LC-MS/MS Based metabolomics to identify biomarkers unique to Laetiporus sulphureus. International Journal of Nutrition and Food Sciences. 4(2):141-153. Wösten HAB, Wessels JGH (2006) The emergence of fruiting bodies in basidiomycetes. In: Kües U, Fischer R (eds) Growth, Differentiation and Sexuality. Springer Berlin Heidelberg. 393-414. Xie C, Luo W, Li Z, Yan L, Zhu Z, Wang J, Hu Z, Peng Y (2016) Secretome analysis of Pleurotus eryngii reveals enzymatic composition for ramie stalk degradation. Electrophoresis. 37:310-320. Yang Y, Xia L, Fenghua H, Jianglin H, Yingjin Y (2012) Metabolome analysis of industrial pleuromutilin fermentation process of Pleurotus mutilus. Journal of Chemical Industry and Engineering. http://lib. cqvip.com/qk/90316X/201204/41392412.html. Zhang BB, Chen L, Cheung PCK (2012) Proteomic insights into the stimulatory effect of Tween 80 on mycelial growth and exopolysaccharide production of an edible mushroom Pleurotus tuber-regium. Biotechnol. Lett. 34:1863-1867. 344 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Zorn H, Peters T, Nimtz M, Berger RG (2005) The secretome of Pleurotus sapidus. Proteomics. 5:4832- 4838. 345 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Apendice I. Géneros y especies de hongos mencionados en este libro Actualización del nombre según Género Especie mencionada el Index Fungorum A. bisporus (J. E. Lange) Imbach Agaricus brasiliensis Fr. Agaricus Agaricus brasiliensis Mont. Agaricus brasiliensis Wasser Agaricus blazei Murrill Agaricus subrufescens Peck Cyclocybe aegerita (V. Brig.) Agrocybe Agrocybe aegerita V. Brig. Vizzini Aspergillus nidulans (Eidam) G. Aspergillus Winter Arthrobotrys Arthrobotrys pleuroti Ganeshan No encontrado en IF Auricularia auricula-judae (Bull.) Quél. Auricularia Auricularia fuscoscuccinea (Mont.) Henn Badhamia Badhamia affinis Rostaf. Ceratiomyxa fruticulosa var. Ceratiomyxa fruticulosa (O.F. Ceratiomyxa fruticulosa (O.F. Müll.) T. Müll.) T. Macbr. Macbr. Chaetomium thermophilum La Chaetomium Touche Chaetomium globosum Kunze Cladobotryum apiculatum (Tubaki) W. Gams & Hooz. Cladobotryum fungicola (G.R.W. Arnold) Rogerson & Samuels Cladobotryum mycopilum Cladobotryum (Oudem) W. Gams & Hooz. C. verticillatum (Link) S. Hughes C. variospermum (Link) S. Hughes C. varium Nees 347 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Coprinopsis atramentaria Coprinus atramentarius (Bull.) (Bull.) Redhead, Vilgalys & Fr. Moncalvo Coprinopsis cinerea (Schaeff.) C. cinereus Schaeff.) Gray Redhead, Vilgalys & Moncalvo Coprinus comatus O.F. Müll.) Coprinus Pers. Coprinopsis cinerea (Schaeff.) C. fimetarius Fr. Redhead, Vilgalys & Moncalvo C. lagopus (Fr.) Fr. C. radiatus (Bolton) Gray Coprinopsis radiata (Bolton) Redhead, Vilgalys & Moncalvo Ophiocordyceps sinensis(Berk.) Cordyceps sinensis (Berk.) Cordyceps G. H. Sung, J,M Sung, Hywel- Sacc. Jones & Spatafora Flammulina velutipes (Curtis) Flammulina Singer Fomitopsis pinicola (Sw.) P. Fomitopsis Karst. Fusarium verticillioides (Sacc.) Gibberella fujikuroi (Sawada) Fusarium Nirenberg Wollenw. Ganoderma lucidum (Curtis) P. Ganoderma Karst. Ganoderma tsugae Murrill Trichoderna deliquescens Gliocladium deliquescens Sopp (Sopp) Jaklitsch Clonostachys rosea (Link) Gliocladium roseum Bainer Gliocladium Schroers, Samuels, Seifert & W. Gams Gliocladium virens J.H.Mill., Trichoderma virens (J.H.Mill., Giddens & A.A. Foster Giddens & A.A. Foster) Arx Gloeophyllum trabeum (Pers.) Gloeophyllum Murrill Grifola Grifola frondosa (Dicks.) Gray Hericium erinaceus (Bull.) Hericium Pers. Hygrophoropsis aurantiaca Hygrophoropsis (Wulfen) Maire Hypomyces aurantius (Pers.) Hypomyces Fuckel 348 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Hypsizygus ulmarius (Bull.) Hypsizygus Redhead Inonotus Inonotus obliquus (Fr.) Pilát Lachancea kluyveri (Phaff, Lachancea M.W. Mill. &Shifrine) Kurtzman Lactarius aurantiacus (Pers.) Lactarius Gray Laetiporus sulphureus (Bull.) Laetiporus Murrill as Lentinus boryanus (Berk. Lentinula boryanus & Mont.) Singer Lentinula Lentinula boryana (Berk. & Mont.) Pegler Lentinula edodes (Berk.) Pegler Lilliputia rufula (Berk. & Roumegueriella rufula (Berk. & Lilliputia Broome) S. Hugues Broome) Malloch & Cain Lyophyllum shimeji (Kawam.) Lyophyllum Hongo Meyerozyma (Candida) Meyerozyma guilliermondii (Wick.) Kurtzman & M. Suzuki Thermothelomyces Myceliophthora thermophila Myceliophthora thermophila(Apinis) Y. Marín, (Apinis) Oorschot Stchigel, Guarro & Cano Peziza Peziza vesiculosa Bull. Phanerochaete chrysosporium Phanerodontia chrysosporium Phanerochaete Burds. (Burds.) Hjortstam & Ryvarden Pholiota microspora (Berk.) Sacc. Pholiota Pholiota nameko (T. Itô) S. Ito & S. Imai) Piptoporus betulinus (Bull.) P. Fomitopsis betulina (Bull.) B. Piptoporus Karst. K. Cui, M. L. Han & Y.C. Dai 349 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Pleurotus abalonus Y.H. Han, Pleurotus cystidiosus O. K. K. M. Chen & S. Cheng Miller P. agaves Dennis Pleurotus albidus (Berk.) Pegler P. aureovillosus Corner Pleurotus calyptratus (Lindblad ex Fr.) Sacc. P. citrinopileatus Singer Pleurotus columbinus Quél. P. cornucopiae (Paulet) Rolland anam. Antromycopsis Pleurotus cystidiosus O.K. Mill. macrocarpa Stalp Pleurotus djamor (Rumph. ex Fr.) Boedijn P. djamor var. cyathiformis Corner P. djamor var. roseus Corner P. djamor var. Pleurotus djamor (Rumph. ex salmoneostramineus (L. Vass) Fr.) Boedijn Guzmán P. salmoneostramineus Lj.N. Pleurotus Vassiljeva Pleurotus dryinus (Pers.) P. Kumm. P. eous (Berk.) Sacc. P. eöus (Berk.) Sacc. Pleurotus eryngii (DC.) Quél. (complejo de varias especies y variedades) eryngii, ferulae (Lanzi) Sacc., elaeoselini Venturella Zarvakis & La Roca, thapsiae Venturella Zarvakis & Saitta, tingitanus Lewinsohn, y tuoliensis C. J. Mou Pleurotus eryngii var. Pleurotus nebrodensis (Inzenga) nebrodensis (Inzenga) Sacc. Quél. P. ferulae (Lanzi) as Pleurotus Pleurotus eryngii (DC.) Quél. eryngii var. ferulae (Lanzi) Sacc. P. flabellatusSacc . P. florida as Pleurotus ostreatus Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. f. florida Cetto Kumm. Pleurotus fuscus var. ferulae Pleurotus eryngii (DC.) Quél. (Lanzi) Bres. 350 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. P. levis (Berk. & M.A. Curtis) Lentinus levis (Berk. & M.A. Sing. Curtis) Murrill Omphalina mutila (Fr,) P.D. Pleurotus mutilus (Fr.) Gilet Orton P. nebrodensis (Inzenga) Quél. P. opuntiae (Durieu & Lév.) Sacc. Pleurotus Pleurotus ostreatus (Jacq.) P. Kumm. Pleurotus pulmonarius (Fr.) Quél P. sajor-caju (Fr.) Singer Lentinus sajor-caju (Fr.) Fr. Pleurotus sapidus Sacc. P. cornucopiae (Paulet) Rolland P. smithii Guzmán anam. Antromycopsis smithii P. tuber-regium (Fr.)Singer Lentinus tuber-regium (Fr.) Fr. Plicaturopsis crispa (Pers.) Plicaturopsis D.A. Reid Polyporus dermoporus Pers. Favolus tenuiculus P. Beauv. Polyporus Picipes melanopus (Pers.) Zmitr. Polyporus melanopus (Pers.) Fr. & Kovalenko Wolfiporia cocos (F.A. Wolf) Poria Poria cocos F.A. Wolf Ryvarden & Gilb. Saitoella complicate Goto, Saitoella Sugiy., Hamam. & Komag. Schizophyllum Schizophyllum commune Fr. Athelia rolfsii (Curzi) C.C.Tu & Sclerotium Sclerotium rolfsii Sacc. Kimbr. Mycothermus thermophiles Scytalidium thermophilum (Cooney & R. Emers.) D.O. Scytalidium (Cooney & R. Emers.) Natvig, J.W. Taylor, A. Tsang, Austwick M.I. Hutchinson & A.J. Powell Cladobotryum fungicola Sibirina fungicola G.R.W. Sibirina (G.R.W. Arnold) Rogerson & Arnold Samuels Stachybotrys chartarum Stachybotrys (Ehrenb.) S. Hughes Stemonitis axifera (Bull.) T. Stemonitis Macbr. Trametes Trametes versicolor (L.) Lloyd 351 José E. Sánchez y Daniel J. Royse. Editores Trichoderma aggressivum Trichoderma. estado asexual del Samuels & W. Gams género Hypocrea T. aggresivum f. europaeum Samuels & W. Gams Trichoderma aggressivum T. aggresivum f. aggressivum Samuels & W. Gam Samuels & W. Gams T. atroviride P. Karst Trichoderma Trichoderma harzianum Rifai T. koningii Oudem. Trichoderma longibrachiatum Rifai T. pleuroticola S.H. Yu & M.S. Park T. viride Pers. Trichothecium roseum (Pers.) Trichothecium Link Ustilago Ustilago maydis (DC.) Corda Verticillium fungicola (Preuss) Hassebr. V. fungicola var. fungicola Lecanicillium fungicola Verticillium (Preuss) Hassebr. (Preuss) Zare & W. Gams V. fungicola var. aleophilum W. Gams & Zaayen Volvariella volvacea (Bull.) Volvariella Singer 352 La biología, el cultivo y las propiedades nutricionales y medicinales de las setas Pleurotus spp. Apéndice II. Bacterias mencionadas en este libro Bacillus cereus Frankland & Frankland 1887 Bacillus macerans Schardinger 1905 Bacillus megaterium de Bary 1884 Bacillus subtilis (Ehrenberg 1835) Cohn 1872 Bradyrhizobium elkanii Kuykendall et al., 1993 Enterobacter agglomerans, (Pantoea agglomerans (Ewing and Fife 1972) Gavini et al. 1989) Enterobacter aerogenes Hormaeche and Edwards 1960 (Approved Lists 1980) Enterobacter asburiae Brenner et al. 1986 Enterobacter cloacae Jordan 1890 Escherichia coli (Escherich, 1885) Klebsiella pneumoniae (Schroeter 1886); Trevisan 1887 Klebsiella rhinoescleromatis Von Frisch 1882 Kurthia gibsonii Shaw and Keddie 1983 Listeria monocytogenes (E. Murray et al. 1926) Pirie 1940 Micrococcus luteus (Schröter, 1872) Cohn, 1872 Mycobacterium tuberculosis (Zopf, 1883) Paenibacillus polymyxa (Prazmowski, 1880) Proteus mirabilis Hauser 1885 Proteus vulgaris Hauser 1885 Pseudomonas aeruginosa (Schroeter 1872); Migula 1900 Pseudomonas agarici Young 1970. Pseudomonas pseudoalcaligenes Monias 1928 Pseudomonas putida Trevisan, 1889 Pseudomonas stutzeri (Lehmann and Neumann 1896) Sijderius 1946 Pseudomonas tolaassi Paine 1919 Salmonella abony (Salmonella enterica subsp. enterica serovar abony) Salmonella typhi Salmonella typhimurium (ex Kauffmann & Edwards 1952) Le Minor & Popoff 1987 Shigella dysenteriae (Shiga 1897); Castellani & Chalmers 1919 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 Staphylococcus epidermidis (Winslow & Winslow 1908); Evans 1916 Streptococcus mutans Clarke 1924 Treponema pallidum Schaudinn & Hoffmann 1905 Yersinia enterocolitica (Schleifstein & Coleman 1939) 353 Corrección de estilo: Doriam del Carmen Reyes Mendoza Ilustración de portada: Fabiola Roque Velázquez