Producción de proteína unicelular de hongos filamentosos utilizando como sustrato residuos de la industria de piña y banano de una empresa costarricense

Abstract

La fermentación en sustrato sólido (FSS) es una opción viable para el aprovechamiento de subproductos agroindustriales de piña y banano, cultivos importantes en Costa Rica. La bioconversión de materiales de desecho con cepas de los hongos Aspergillus oryzae, Fusarium venenatum y Pleurotus ostreatus, se estudiaron con la finalidad de obtener proteína de célula única. Dicho proceso se llevó a cabo para determinar el potencial de las células para ser utilizadas como suplemento alimenticio. Mediante un diseño estadístico factorial se establecieron los tratamientos con las variables de interés, incluyendo la especie de hongo, tipo de sustrato, temperatura y pH. Los sustratos estériles seleccionados de banano, pulpa y cáscara de piña se inocularon con los tres hongos mencionados, se incubaron durante 14 días a 25 °C o a 30 °C, a pH de 4 o 5, según correspondiera. Después de la FSS, se observó el crecimiento de los hongos en los medios de cultivo y se analizó su cobertura con el programa ImageJ. Las muestras se secaron en un horno de laboratorio a 60 °C durante 48 horas y la biomasa seca se trituró con un molino. Por medio de una cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), se caracterizaron las fuentes de carbono presentes, tanto en los tratamientos como en los sustratos sin fermentar. Finalmente, se cuantificó el contenido proteico mediante el método de Kjeldahl. El análisis estadístico arrojó que la fuente de carbono y la cobertura fueron significativas para la producción de proteína, contrario a lo obtenido con las variables temperatura y pH. A. oryzae crecido en pulpa de piña fue la combinación que arrojó los mejores resultados, sin embargo, se evidenció la necesidad de agregar una fuente de nitrógeno para obtener un mayor porcentaje de proteína. Los resultados obtenidos en este trabajo son prometedores, y demuestran la importancia de implementar métodos sencillos y costo-efectivos para inducir la biosíntesis proteica de microhongos a partir de fuentes consideradas como desecho en Costa Rica.

Solid substrate fermentation (FSS) is a viable option for the use of agroindustrial byproducts of pineapple and banana, important crops in Costa Rica. The bioconversion of waste materials with strains of the fungi Aspergillus oryzae, Fusarium venenatum and Pleurotus ostreatus were studied with the aim of obtaining single cell protein. This process was carried out to determine the potential of the cells to be used as a dietary supplement. Using a factorial statistical design, the treatments were established with the variables of interest, including the species of fungus, type of substrate, temperature and pH. The selected sterile substrates of banana, pineapple pulp and peel were inoculated with the three mentioned fungi, incubated for 14 days at 25 °C or 30 °C, at pH 4 or 5, as appropriate. After FSS, the growth of the fungi in the culture media was observed and their coverage was analyzed with the ImageJ program. The samples were dried in a laboratory oven at 60 °C for 48 hours, and the dried biomass was ground with a mill. Using high-performance liquid chromatography (HPLC), the carbon sources present were characterized, both in the treatments and in the unfermented substrates. Finally, the protein content was quantified using the Kjeldahl method. The statistical analysis showed that the carbon source and coverage were significant for protein production, contrary to what was obtained with the temperature and pH variables. A. oryzae grown in pineapple pulp was the combination that yielded the best results, however, the need to add a nitrogen source was evident to obtain a higher percentage of protein. The results obtained in this work are promising, and demonstrate the importance of implementing simple and cost-effective methods to induce protein biosynthesis of microfungi from sources considered waste in Costa Rica.