Actividades ligninolíticas y producción de basidiomas de Ganoderma lucidum en cultivo sólido suplementado con manganeso
Ligninolytic activities and production of Ganoderma lucidum basidiomes in solid culture supplemented with manganese
DOI:
https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v24n2.95288Palabras clave:
eficiencia biológica, ligninasas, fructificación, sustratos suplementados con sulfato de manganeso II (es)biological efficiency, ligninases, fructification, substrates supplemented with manganese sulfate II (en)
Descargas
Ganoderma lucidum es un basidiomiceto de pudrición blanca estudiado especialmente por sus atributos medicinales. No obstante, la información sobre la suplementación de los medios de cultivo con metales como Zn, Li, Mn, Cu es escasa aun conociendo que la presencia de metales en los sustratos mejora las características de los basidiomas obtenidos e incrementa su productividad. El objetivo fue evaluar las actividades enzimáticas lacasa (Lc) y manganeso peroxidasa (MnP), la fructificación y eficiencia biológica (EB) de G. lucidum en cultivos sólidos formulados con residuos agroindustriales (aserrín de roble, cascarilla de café, salvado de maíz) suplementados con dos niveles de sal de manganeso II (0,05 % y 0,1 % p/p) y una formulación sin adición de la sal de manganeso. Las actividades enzimáticas se determinaron durante 98 días del ciclo productivo, con toma de muestras semanales. El tratamiento uno (0,05 % p/p de MnSO4.H2O) suministró la mayor EB del cultivo con 25,90 ± 2,12 % y los mayores títulos de actividades ligninolíticas en el tiempo con 0,7299 UE/g s.s. de MnP a los 35 días de fermentación y 4,1760 UE/g s.s para la actividad de Lc a los 42 días de proceso con relación a los tratamientos dos y control. Asimismo, hubo una disminución del ciclo de cultivo del hongo para los tratamientos uno (83 días) y dos (95 días) en comparación con el tratamiento control (117 días). Los resultados de este trabajo son promisorios para cultivadores industriales de G. lucidum, ya que la suplementación de los sustratos con Mn incrementa la productividad de los cultivos.
Ganoderma lucidum is a white rot basidiomycete specially studied for its medicinal attributes. However, the information on the supplementation of the substrate with metals such as Zn, Li, Mn, Cu and others is scarce. Even knowing that the presence of metals in the substrates improves the characteristics of the basidiomes produced and increases their productivity. The objective was to evaluate the enzymatic activities laccase (Lc) and manganese peroxidase (MnP). The fructification and biological efficiency (BE) of G. lucidum in solid culture formulated with agroindustrial residues, (oak sawdust, coffee husk, bran corn) supplemented with two levels of manganese II salt, (0.05 % and 0.1 % w/w) and a formulation without addition of manganese II salt. Enzymatic activities were determined during 98 days of the production cycle, with weekly sampling. Treatment one (0.05 % w/w MnSO4.H2O) provided the highest BE of the culture with 25.90 ± 0.54% and the highest titers of ligninolytic activities, in the time with 0.7299 EU/g d.s for MnP at 35 days of fermentation and 4.1760 EU/g d.s for Lc activity at 42 days of process, in relation to treatments two and control. Likewise, there was a decrease in the fungus culture cycle for treatments one (83 days) and two (95 days) compared to the control treatment (117 days). The results of this work are promising for industrial growers of G. lucidum, since the supplementation of the substrates with Mn increase the productivity of the cultures.
Referencias
Asatiani MD., Kachlishvili ET., Khardziani TS., Metreveli EM., Mikiashvili NA., Songulashvili GG, et al. 2008. Basidiomycetes as a source of antioxidants, lectins, polysaccharides, and enzymes. Journal of Biotechnology.136S:S717-S42. Doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2008.07.1706 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2008.07.1706
ATSDR: Agencia Para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades. 2016. Resumen de Salud Pública - Manganeso. Resúmenes de salud pública serial on line 2016 Mayo. Disponible en : http//www.atsdr.cdc.gov/es. Citado: 2 abril 2020.
Baldrian P. 2003. Interactions of heavy metals with white-rot fungi. Enzyme and Microbial Technology. 32(1):78-91. Doi:http://dx.doi.org/10.1016/S0141-0229(02)00245-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S0141-0229(02)00245-4
Baldrian P., Gabriel J. 2002. Copper and cadmium increase laccase activity in Pleurotus ostreatus. FEMS Microbiology Letters. 206(1):69-74. Doi:http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6968.2002.tb10988.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2002.tb10988.x
Baldrian P., Valaskova V. 2008. Degradation of cellulose by basidiomycetous fungi. FEMS Microbiology. 32:501-21. Doi:http://dx.doi.org/10.1111/j.1574-6976.2008.00106.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2008.00106.x
Blanchette RA. 1984. Manganese acummulation in wood decayed by white rot fungi. Ecology and Epidemiology. 74(6):725-730. Doi:http://dx.doi.org/10.1094/phyto-74-725 DOI: https://doi.org/10.1094/Phyto-74-725
Chang ST, Miles GP. 2004. Mushrooms: cultivation, nutritional value, medicinal effect, and environmental impact. 2 ed. Washington: CRC Press; p. 357–369.
Chang ST, Wasser SP. 2017. The Cultivation and Environmental Impact of Mushrooms. In: Oxford Research Encyclopedia of Environmental Science. Oxford: Oxford University Press; p. 1-39. Doi:http://dx.doi.org/10.1093/acrefore/9780199389414.013.231 DOI: https://doi.org/10.1093/acrefore/9780199389414.013.231
Chen AW. 2005. Cultivo de hongos Ganoderma. En: Manual del cultivador de hongos. E.E.U.U.: MushWorld; p. 244-255.
Chen M., Zheng X., Chen L., Li X. 2018. Cadmium-resistant oyster mushrooms from North China for mycoremediation. Pedosphere. 28(6):848-855. Doi:http://dx.doi.org/10.1016/S1002-0160(18)60047-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S1002-0160(18)60047-5
Du Z., Dong CH., Wang K., Yao YJ. 2019. Classification, Biological Characteristics and Cultivations of Ganoderma. Advances in Experimental Medicine and Biology.1181:15-58. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/978-981-13-9867-4_2 DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-9867-4_2
Elisashvili V., Kachlishvili E., Penninckx M. 2008. Lignocellulolytic enzymes profile during growth and fruiting of Pleurotus ostreatus on wheat straw and tree leaves. Acta Microbiologica et Immunologica Hungarica.55(2):157-68. Doi:http://dx.doi.org/10.1556/AMicr.55.2008.2.7 DOI: https://doi.org/10.1556/AMicr.55.2008.2.7
Hapuarachchi KK., Elkhateeb WA., Karunarathna SC., Cheng CR., Bandara AR., Kakumyan P., et al. 2018. Current status of global Ganoderma cultivation, products, industry and market. Mycosphere. 9(5):1025–1052. Doi:http://dx.doi.org/10.5943/mycosphere/9/5/6. DOI: https://doi.org/10.5943/mycosphere/9/5/6
Helrick K, editor. 1990. Official methods of analysis. Agricultural chemicals; contaminants; drugs (AOAC): Manganese in plants. Colorimetric method.. Vol. 1. 15th edition. Arlington: Association of Official Agricultural Chemists; p. 46.
Hölker U., Höfer M., Lenz J. 2004. Biotechnological advantages of laboratory-scale solid-state fermentation with fungi. Applied Microbiology and Biotechnology. 64 (2):175-86. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00253-003-1504-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-003-1504-3
Kim HW., Kim BK. 2002. Recent advances on the biologycally active triterpenoids of Ganoderma lucidum. In Ganoderma: Genetics, Chemistry, Pharmacology and Therapeutics. Beijing: Medical University Press; p. 10-19.
Kuhar JF. 2013. Cultivo de Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. y evaluación de su aplicación a la biorremediación (tesis de doctorado). Buenos Aires: Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires; p. 81-117.
Leterme P. 2010. Análisis de alimentos y forrajes (Protocolos de Laboratorio). 1 ed. Palmira: Universidad Nacional de Colombia; 66 p.
Levin L., Forchiassin F., Ramos AM. 2002. Copper induction of lignin-modifying enzymes in the white-rot fungus Trametes trogii. Micología. 94(3):377-383. DOI: https://doi.org/10.1080/15572536.2003.11833202
Manavalan T., Manavalan A., Heese K. 2015. Characterization of lignocellulolytic enzymes from white-rot fungi. Current Microbiology. 70(4):485-98. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00284-014-0743-0 DOI: https://doi.org/10.1007/s00284-014-0743-0
Mata G., Hernández DMM., Andreu LGI. 2005. Changes in lignocellulolytic enzyme activites in six Pleurotus spp. strains cultivated on coffee pulp in confrontation with Trichoderma spp. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 21:143–150. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s11274-004-3041-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-004-3041-3
Mleczek M., Siwulski M., Rzymski P., Budzyńska S., Gąsecka M., Pavel K., Niedzielski P. 2017. Cultivation of mushrooms for production of food biofortified with lithium. European Food Research and Technology. 243:1097–1104. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00217-016-2823-9 DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-016-2823-9
Montoya S., Levin L., Sánchez OJ. 2013. Polysaccharide Production by Submerged and Solid-State Cultures from Several Medicinal Higher Basidiomycetes. International Journal of Medicinal Mushrooms.15(1):71-79. Doi:http://dx.doi.org/10.1615/intjmedmushr.v15.i1.80 DOI: https://doi.org/10.1615/IntJMedMushr.v15.i1.80
Montoya S., López DM., Segura B. 2018. Influencia de la luz azul sobre la productividad del cultivo sólido de Ganoderma lucidum. Revista Colombiana de Biotecnología. XX(1):51-58. Doi:http://dx.doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v20n1.73674 DOI: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v20n1.73674
Montoya S., Sánchez OJ., Levin L. 2015. Production of Lignocellulolytic enzymes from Three White-rot Fungi by Solid-State Fermentation and Mathematical Modeling. Africal Journal of Biotechnology.14(15):1304-1317. Doi:http://dx.doi.org/10.5897/AJB2014.14331 DOI: https://doi.org/10.5897/AJB2014.14331
Montoya S., Sánchez OJ., Arias DF. 2020. Solid State Cultivation of Grifola frondosa and Ganoderma lucidum. 1 ed. New York: Nova Science Publishers; p. 284.
Palmieri G., Giardina P., Bianco C., Fontanella B., Sannia G. 2000. Copper Induction of Laccase Isoenzymes in the Ligninolytic Fungus Pleurotus ostreatus. Applied and Environmental Microbiology. 66(3): 920–924. Doi:http://dx.doi.org/10.1128/aem.66.3.920-924.2000 DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.66.3.920-924.2000
Pavel K. 2019. Trace elements. In: Mineral Composition and Radioactivity of Edible Mushrooms. 1 ed. London: Academic Press; p. 75-298. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817565-1.00004-2
Paszczynski A., Crawford R. 1991. Degradation of azo compounds by ligninases from Phanerochaete chrysosporium Involment of veratryl alcohol. Biochemical and Biophysical Research Communications. 178:1056-1063. DOI: https://doi.org/10.1016/0006-291X(91)90999-N
Paszczynski A., Crawford R., Huyn V. 1988. Manganese peroxidase of Phanerochaete chrysosporium: purification. Methods in enzymology. 16:264-270. DOI: https://doi.org/10.1016/0076-6879(88)61028-7
Rzymski P., Mleczek M., Niedzielski P., Siwulski M., Gąsecka M. 2016. Potential of Cultivated Ganoderma lucidum Mushrooms for the Production of Supplements Enriched with Essential Elements. Journal of Food Science. 81(3):C587-C592. Doi:http://dx.doi.org/10.1111/1750-3841.13212. DOI: https://doi.org/10.1111/1750-3841.13212
Satamest P. 2000. Growing Gourmet and Medicinal Mushrooms. 3 ed. Berley: Ten Speed Press; 351-370 p.
Siwulski M., Rzymski P., Niedzielski P., Budka A., Gąsecka M., Pavel K., et al. 2017. Comparison of multielemental composition of Polish and Chinese mushrooms (Ganoderma spp.). European Food Research and Technology. 243:1555–1566. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00217-017-2864-8 DOI: https://doi.org/10.1007/s00217-017-2864-8
Zhou XW., Su KQ., Zhang YM. 2012. Applied modern biotechnology for cultivation of Ganoderma and development of their products. Applied Microbiology and Biotechnology. 93:941–963. Doi:http://dx.doi.org/10.1007/s00253-011-3780-7 DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-011-3780-7
Cómo citar
APA
ACM
ACS
ABNT
Chicago
Harvard
IEEE
MLA
Turabian
Vancouver
Descargar cita
Licencia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Esta es una revista de acceso abierto distribuida bajo los términos de la Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY). Se permite el uso, distribución o reproducción en otros medios, siempre que se citen el autor(es) original y la revista, de conformidad con la práctica académica aceptada. El uso, distribución o reproducción está permitido desde que cumpla con estos términos.
Todo artículo sometido a la Revista debe estar acompañado de la carta de originalidad. DESCARGAR AQUI (español) (inglés).