Utilización de la fermentación líquida de lentinula edodes (shiitake), para la producción de metabolitos secundarios bioactivos y evaluación de su potencial empleo en la producción de un alimento funcional

Lentinula edodes, hongo comestible conocido en el mundo como Shiitake, posee diferentes acciones biológicas; que lo convierten en el nutraceútico natural por excelencia. El objetivo de la presente investigación fue el de establecer la producción de biomasa fúngica y bioactivos (polisacáridos y triterpenoides) durante el cultivo sumergido del hongo, para posteriormente introducirlos en una gelatina de fruta y evaluar su comportamiento en la matriz a través del tiempo. Se obtuvo un rendimiento en biomasa fúngica cercano al 90%, mientras que la producción de polisacáridos bioactivos, los β-glucanos, tuvieron una alta producción por el micelio pero con baja excreción. En lo que respecta a los ácidos grasos se encontró una diferencia estructural entre los presentes en el micelio y los excretados al medio de cultivo. En cuanto a los compuestos triterpenoidales, éstos fueron identificados únicamente en el micelio, dentro de los cuales se encuentran tres posibles nuevos compuestos para el hongo. Con relación a la gelatina con fruta ésta presentó un importante contenido de los β-glucanos, lo que podría conllevar una reacción benéfica sobre el organismo que las consuma. La presencia de esos bioactivos, hace que algunas de las propiedades reológicas de la gelatina cambien significativamente, sin presentar influencia en la percepción por parte de los consumidores. Los resultados dan pie para adelantar posteriores investigaciones que lleven a mejorar la productividad de biomasa y metabolitos, para incluirlos en otros tipos de alimentos que sean consumidos por una proporción mayor de la población. / Abstract: Lentinula edodes is an edible mushroom known worldwide as Shiitake; it has many different biological activities that make it as an excellent natural nutraceutic. The objectives of this research was establish the production of the biomass and bioactives, through the submerged culture of the fungus and posteriorly put into fruit gelatin, and make an evaluation of these bioactives behavior across the time. The yield of fungal biomass was closed to 90%, while bioactive polysaccharides production, β-glucans, had a high yield in the mycelium, but low excretion to the media. Regard fatty acids, they had structural differences between those related to the mycelia and exhausted culture medium. Related to triterpenoids compounds, they were identified only in the mycelium and among all of them, three were identified for the first time for the fungus. Regard to the fruit gelatin, it had an important quantity of β-glucans; this fact could lead to a benefic effect on any organism that consume the product. These bioactive compounds in the gelatin, especially functional polysaccharides, makes that some reological properties change significantly, but without any influence in consumers perception. All these results are the origin of forward investigations that lead to improve biomass and metabolites productivity, increase the bioactivities of the biotechnological product to the object to mix it with other foods consumed for the widest range of population.Maestrí

Evaluación del efecto de la variación de ciertos parámetros del cultivo biotecnológico sobre la composición y la potencial actividad antioxidante de un macromiceto

En la búsqueda de productos biotecnológicos benéficos para la salud, se realiza la optimización de dos condiciones de cultivo, empleando fuentes de nutrientes complejas, para incrementar la producción de biomasa del macromiceto Hypsizigus tessulatus obtenida por fermentación en estado líquido, junto a la evaluación de su composición y actividad antioxidante.Abstract: In the search for beneficial biotechnological products for health, the optimization of two growing conditions is carried out, using complex nutrient sources, to increase Hypsizigus tessulatus biomass production obtained by liquid state fermentation, together with the evaluation of its composition and antioxidant activity.Maestrí

PRODUCCIÓN DE BIOMASA A PARTIR DE Aspergillus oryzae EN CULTIVO SUMERGIDO

La producción de biomasa a partir de microorganismos probióticos, como Aspergillus oryzae, puede ser una alternativa para satisfacer la demanda creciente de alimentos. Además de ser considerado como probiótico, este microorganismo es muy utilizado en la elaboración de alimentos tradicionales fermentados en países del continente Asiático. En el presente estudio se evaluó la producción biomasa, consumo de sustrato, contenido de proteína, rendimiento y cambios de pH generados por A. oryzae en cultivo sumergido, a partir de dos diferentes sustratos no convencionales (leche de vaca en polvo sin grasa Svelty Nestle® y medio Litmus Milk Sigma-Aldrich®) y dos condiciones de proceso (35°C/160 rpm/96 h y 30°C/180 rpm/96 h). Los resultados muestran como Aspergillus oryzae cumplió su carácter de aerobio mostrando mejores niveles de crecimiento y generación de biomasa en condiciones de mayor agitación y menor temperatura, siendo la mejor condición de proceso a 180 rpm/30°C con un mayor rendimiento de 12.25g biomasa/g sustrato, utilizando como sustrato leche de vaca en polvo sin grasa Svelty Nestle®. Los cambios en pH no tuvieron un efecto significativo sobre la producción de biomasa, consumo de sustrato y proteína

Determinación de la correlación tiempo de fermentación-características estructurales y cantidad de bioactivos, de Pleurotus cultivados por FEL y su incidencia en el potencial antibiótico del producto biotecnológico

El cultivo biotecnológico ha permitido el mejor aprovechamiento de las propiedades nutracéuticas de los macrohongos, ya que gracias al manejo de las variables de estos procesos se puede obtener biomasa más rápidamente y con mayor contenido de bioactivos. Es este hecho lo que ha incentivado la utilización de las fermentaciones y el aumento de las investigaciones con la finalidad de obtener el mayor beneficio de ellas. Tal es el caso de la presente investigación, en la cual se evaluó la incidencia del empleo de diferentes FC tienen sobre el carácter nutracéutico de la biomasa de P. eryngii cultivado por FEL. Así mismo, se realizó la determinación de los metabolitos secundarios a lo largo del tiempo de fermentación, no sólo para llenar el vacío investigativo en este aspecto, sino para establecer el día de su mayor producción y evaluar si durante la fermentación se presenta variación estructural de los mismos. Como resultado se encontró que son el empleo de la harina de garbanzo como FC y un tiempo de fermentación de 9 días, las condiciones que permiten la consecución de la biomasa con mayor valor nutracéutico. En cuanto a los bioactivos, que para este caso son los compuestos triterpenoidales y específicamente los esteroles, escogidos por su actividad antimicrobiana, no presentaron cambios estructurales, pero si en su contenido en la biomasa. Sin embargo, al ser evaluada dicha actividad, se encontró que si bien el extracto la posee no es debida a los triterpenoides, lo que lleva a concluir que la misma debe ser proporcionada por los ácidos grasos, componentes mayoritarios del extracto. La baja actividad antimicrobiana presentada no permite considerar a la biomasa obtenida como la materia prima para la consecución de un buen nutricéutico, resultado que no disminuye su carácter nutracéutico puesto que contiene otros metabolitos también poseedores de bioacciones.Abstract: Biotechnology cultures has allowed best use of nutraceutical properties of macro-fungus. Thanks to handling of processes variables, biomass can be obtained faster and higher bioactive content. This fact has encouraged use of fermentations and increased research to obtain greatest benefit from them. In cas e of present research , the incidence use of different carbon sources on the nutraceutical character of Pleurotus eryngii biomass cultivated by LSF was evaluated. Also , determination of secondary metabolites during fermentation time was carried out, not onl y to fill investigative absence in this aspect, as well establish the day of greater production and evaluate if during fermentation there is a structural variation . As result was found that use chickpea flour as FC and fermentation time of 9 days are the c onditions that allow achievement of biomass with higher nutraceutical value. For the bioactive, which in this case are triterpenoid compounds, specifically sterols, chosen due their antimicrobial activity, did not present structural changes but if in their content in biomass . However, when antimicrobial activity was evaluated, was found in extract, but is not due triterpenoids, which leads infer that it must be provided by the fatty acids, major components of the extract . Low antimicrobial activity presente d does not allow consider obtained biomass as raw material for achievement of a good nutriceutical, result does not diminish nutraceutical character since contains other metabolites also possessing bioactions .Maestrí

Incidencia del medio y de las condiciones de cultivo en el potencial como nutriceútico de tres especies del genero Pleurotus

El cultivo biotecnológico empleando fermentaciones en estado líquido de hongos del género Pleurotus, usando salvado de trigo y harinas de cereales y leguminosas como fuentes de carbono no convencionales, en busca de evaluar el efecto del cambio de algunas condiciones del proceso sobre la composición tanto de los micelios como de los caldos agotados y por ende del potencial como nutriceútico del mismo, para posteriormente evaluar la aplicabilidad de dicho producto en la obtención de fructificaciones y comparar las composiciones de los tipos de biomasa obtenidos por los dos procesos, es un interesante tema de investigación que aporta en gran medida a diferentes ramas de la ciencia como son la tecnología de alimentos, la biotecnología y la química, entre otras. Los resultados totales permitieron determinar que efectivamente el empleo de una u otra fuente de carbono al igual que las condiciones del proceso inciden en el valor nutriceútico del producto obtenido, llevando a direccionar el empleo tanto a una fuente de carbono específica, como de la elicitación con un LED determinado y el uso de un pH inicial óptimo en la fermentación dependiendo del empleo final que se le dará al producto biotecnológico como nutriceútico, ya que lo que se desea promover biosintétiamente no es lo mismo si su posterior empleo se restringe a la utilización del micelio únicamente o al caldo de cultivo agotado por separado o a la combinación de los dos. Así mismo, si lo que se busca es obtener un producto con mayor variabilidad estructural de triterpenoides, y por ende de mayor número de potenciales acciones biológicas, lo que conlleva a un mayor valor nutriceútico, se debe optar por el empleo de la FEL mientras que si lo que se desea es una biomasa con alto contenido de ergosterol, provitamina D2, el proceso elegido deber ser la FES. Con respecto a la producción de estatinas si bien no se logró confirmar la presencia de metabolitos con estructuras correspondientes a las tomadas como estándares en ninguno de los productos biotecnológicos, se desarrolló una metodología para su detección en matrices complejas que a la vez permitió encontrar metabolitos con comportamientos cromatográficos similares a los presentados por los estándares usados, resultado este que abre la puerta a futuras investigaciones que permitan establecer con claridad las características estructurales de los metabolitos detectados.Abstract. Biotechnological culture via liquid-state fermentation of fungi of the genus Pleurotus, using wheat bran and flour of cereals and legumes as unconventional carbon sources, in search of evaluating the effect of changing some process conditions on the composition of mycelia and broth and therefore the potential as nutriceutical of the biotechnological product, to later evaluate the applicability of the product in obtaining fructifications and compare the compositions of the types of biomass obtained by the two processes. It is an interesting research topic that contributes greatly to different branches of science such as food technology, biotechnology and chemistry, among others. The overall results have revealed indeed that the use of one or other carbon source the same as process conditions affect the nutriceutical value of the product obtained, allowing both direct employment to a specific carbon source, and the elicitation with LED determined and the use of optimal initial pH in the fermentation, depending on the final use that will be given to the biotechnological product as nutriceutical, since what it is wanted is to promote biosynthetically is not the same if the further use is only restricted to the use of mycelial biomass or to the broth separately or to the combination of the two. Likewise, if what is searched to obtain is a product with greater structural variability of triterpenoids, and as a result of larger potential biological actions, leading to greater nutriceutical value, it should be selected the use of the liquid state fermentation while if what it is wanted is biomass with a high contents of ergosterol, provitamin D2, the chosen process should be slid state fermentation. Regarding the production of statins although it was not achieved to confirm its presence in any of the products obtained, a methodology was developed for the detection in complex matrices, that simultaneously allowed to find metabolites with similar chromatographic behavior to those presented by the used standards, a result that opens the door to further research to clearly establish the structural characteristics of the detected metabolites.Doctorad

Comparación de la producción de metabolitos secundarios bioactivos con dos fuentes de carbono en la fermentación líquida de una especie de Pleurotus y su uso potencial en un alimento de tipo funcional

El carácter nutraceútico de los macrohongos los hace “per se” alimentos funcionales para su consumo directo, pero también puede aprovecharse para la obtención de biomasa, cuya adición a una matriz alimentaria lleve a la producción de nutraceúticos con una bioacción específica. Es así, como su cultivo biotecnológico se convierte en la herramienta por excelencia para obtener la producción de una biomasa con el mejor contenido de aquellos bioactivos requeridos, lo que permitirá su empleo como ingrediente en la formulación de un alimento con el carácter funcional deseado. Para incursionar en este campo, poco explorado hasta el presente, se realizó esta investigación en la cual, mediante la aplicación de una fermentación en estado líquido (FEL), se cultivó una cepa colombiana de Pleurotus ostreatus, empleando salvado de trigo (ST) y harina de maíz amarillo (MA) como fuentes de carbono (FC) no tradicionales, en búsqueda de la que diese una biomasa más promisoria en términos de mayor cantidad y contenido de compuestos con acción hipocolesterolémica comprobada (esteroles y β-glucanos) y explorar la factibilidad de su introducción en un néctar de mango para obtener un nuevo alimento funcional, cuya ingesta reduzca los niveles de colesterol. Los resultados del proceso biotecnológico pusieron de manifiesto que el empleo de MA como FC proporciona la mejor biomasa, ya que la determinación estructural de los bioactivos arrojó como resultado la presencia de esteroles con buena acción hipocolesterolémica dado que sus características estructurales son las reportadas para que se presente dicha acción, así como un buen contenido de β-glucanos. La introducción en la matriz fue aceptable y proporcionó a ésta mayor carácter funcional potencialAbstract. The nutraceutical character of mushrooms defines them such as functional food for direct consumption "per se" but, they can also be used to obtain biomass that can be addition to a food matrix which leads the production of novel functional food with a specific bio-function. Thus the biotech crop becomes an excellent tool for the production of a biomass with the best content of those bio compounds by handling some of the process parameters, then allowing its use as an ingredient in the formulation of a food with the desired functional character. This research was made to introduce into this unexplored field so far, in which a native strain of Pleurotus ostreatus was growth by applying the liquid state fermentation (LSF) using wheat bran (WB) and yellow cornmeal (YC) as non-traditional carbon sources (CS) for seeking the most promising biomass in terms of highest amount of biomass and compounds variety with proven hypocholesterolemic effect (sterols and β-glucans) and to explore the feasibility of its introduction into a mango juice, in order to obtain a new functional food, which reduce cholesterol levels with the intake. The results of the bioprocess showed that the use of YC as CS provides the better biomass profile considering that the structural determination of bio compounds results in the presence of sterols with good hypocholesterolemic action based on researches which report this bio-activity linked to their structural conformation and good content of β-glucans. The introduction into the matrix was acceptable and gave it more potential functional profileMaestrí

PRODUCCIÓN DE BIOMASA Y EXOPOLISACÁRIDOS DE Grifola frondosa BAJO CULTIVO SUMERGIDO UTILIZANDO FUENTES DE CARBONO NO CONVENCIONALES

Grifola frondosa es un hongo Basidiomycete comestible y medicinal que produce polisacáridos tipo glucanos (β-1,6 y β-1,3) con actividad antitumoral e inmunomoduladora. Para el presente trabajo, el objetivo fue evaluar la incidencia de diferentes fuentes de carbono (FC) en la producción de biomasa y exopolisacáridos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4.dos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4.Abstract: Grifola frondosa is a Basidiomycete fungus edible and medicinal, it produces polysaccharides such a glucans (β-1,6 and β-1,3) with anti-tumor and inmuno-stimulating activity. For this work, the aim was evaluate the incidence of different carbon sources (FC) in biomass and exo-polymer (EPS) production, under submerged culture conditions, by using a factorial statistical design with two factors: carbon source (FC(1-7)) and medium (MB and MS). The maximal yield of mycelial biomass (21,10 ± 0,82) g/l and the maximal yield in EPS (6,53 ± 0,14) g/l was achieved by using the MB medium supplemented with FC4. Besides, it was possible to develop a medium that fulfills the objective of reducing costs from $18.455 to$656 Colombian pesos for each liter of medium used, which produces (14,14 ± 0,82) g/l of biomass and (5,16 ± 0,14) g/l of EPS, using the MS medium supplemented with FC4. This result opens new alternatives and possibilities in our country for developing products of this species with cost that can be reached by population.Grifola frondosa es un hongo Basidiomycete comestible y medicinal que produce polisacáridos tipo glucanos (β-1,6 y β-1,3) con actividad antitumoral e inmunomoduladora. Para el presente trabajo, el objetivo fue evaluar la incidencia de diferentes fuentes de carbono (FC) en la producción de biomasa y exopolisacáridos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4.dos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4.Abstract: Grifola frondosa is a Basidiomycete fungus edible and medicinal, it produces polysaccharides such a glucans (β-1,6 and β-1,3) with anti-tumor and inmuno-stimulating activity. For this work, the aim was evaluate the incidence of different carbon sources (FC) in biomass and exo-polymer (EPS) production, under submerged culture conditions, by using a factorial statistical design with two factors: carbon source (FC(1-7)) and medium (MB and MS). The maximal yield of mycelial biomass (21,10 ± 0,82) g/l and the maximal yield in EPS (6,53 ± 0,14) g/l was achieved by using the MB medium supplemented with FC4. Besides, it was possible to develop a medium that fulfills the objective of reducing costs from $18.455 to$656 Colombian pesos for each liter of medium used, which produces (14,14 ± 0,82) g/l of biomass and (5,16 ± 0,14) g/l of EPS, using the MS medium supplemented with FC4. This result opens new alternatives and possibilities in our country for developing products of this species with cost that can be reached by population

Producción de biomasa y exopolisacáridos de grifola frondosa bajo cultivo sumergido utilizando fuentes de carbono no convencionales

Grifola frondosa es un hongo Basidiomycete comestible y medicinal que produce polisacáridos tipo glucanos (β-1,6 y β-1,3) con actividad antitumoral e inmunomoduladora. Para el presente trabajo, el objetivo fue evaluar la incidencia de diferentes fuentes de carbono (FC) en la producción de biomasa y exopolisacáridos (EPS), bajo condiciones de cultivo sumergido, utilizando un diseño estadístico factorial con dos factores: fuente de carbono (FC(1-7)) y medio (MB y MS). La máxima producción de biomasa micelial (21,10 ± 0,82) g/l y la máxima producción de EPS (6,53 ± 0,14) g/l se logró utilizando el medio MB suplementado con FC4. Además de lo anterior, se logró desarrollar un medio de cultivo que cumple con el objetivo de disminuir costos, de Col $18.455 a$656 por litro de medio, produciendo (14,14 ± 0,82) g/l de biomasa y (5,16 ± 0,14) g/l de EPS, utilizando el medio MS suplementando con FC4. Estos resultados abren nuevas alternativas y posibilidades en nuestro país para el desarrollo de productos a partir de esta especie con costos que estén al alcance de la población.Grifola frondosa is a Basidiomycete fungus edible and medicinal, it produces polysaccharides such a glucans (β-1,6 and β-1,3) with anti-tumor and inmuno-stimulating activity. For this work, the aim was evaluate the incidence of different carbon sources (FC) in biomass and exo-polymer (EPS) production, under submerged culture conditions, by using a factorial statistical design with two factors: carbon source (FC(1-7)) and medium (MB and MS). The maximal yield of mycelial biomass (21,10 ± 0,82) g/l and the maximal yield in EPS (6,53 ± 0,14) g/l was achieved by using the MB medium supplemented with FC4. Besides, it was possible to develop a medium that fulfills the objective of reducing costs from $18.455 to$656 Colombian pesos for each liter of medium used, which produces (14,14 ± 0,82) g/l of biomass and (5,16 ± 0,14) g/l of EPS, using the MS medium supplemented with FC4. This result opens new alternatives and possibilities in our country for developing products of this species with cost that can be reached by population